Где именно следует провести границу Солнечной системы — вопрос нетривиальный. В детстве я наивно считала, что таковой следует считать орбиту Плутона, проходящую на расстоянии 29,7—49,3 астрономических единиц от Солнца. Так говорилось в популярных книжках, написанных ещё до моего рождения. Но уже тогда в более образованyых кругах было хорошо известно, что за орбитой Плутона есть ещё много чего интересного.
Уже в 30-е годы прошлого века, вскоре после открытия Плутона, американский астроном Фредерик Леонард высказал гипотезу: «Нельзя ли предположить, что Плутон — лишь первый из серии тел за орбитой Нептуна, которые ещё ожидают своего открытия и в конечном счёте будут обнаружены?». В 1943 г. Кеннет Эджворт предположил, что «внешняя область Солнечной системы за орбитами планет занята огромным количеством сравнительно небольших тел». В 1992 г. сотрудники обсерватории Мауна-Кеа при Гавайском университете Дэвид Джуит и Джейн Лу обнаружили за орбитой Плутона объект, ныне известный под обозначением 1992 QB1, а в период с 1999 по 2003 год, там нашлось около 800 неизвестных ранее астероидов. Этот новый пояс астероидов назвали в честь астронома Джеральда Койпера, хотя сам он не слишком верил в его существование. Предположительно там имеется около 70 000 небесных тел диаметром более 100 км и порядка десятка более 1000 км. Плутон — лишь одно из небесных тел этого пояса, даже не самое крупное.
Границы пояса Койпера очерчены в пределах 30 — 55 астрономических единиц (средних расстояний от Солнца до Земли). Но можно ли считать его внешнюю границу, границей Солнечной системы? Едва ли.
В 1977 году в космос отправились два аппарата серии «Вояджер». План их полёта предусматривал вылет за пределы Солнечной системы. Сейчас в литературе можно найти утверждения, что эта цель была достигнута. Причем появлялись они дважды. Например относительно «Вояджера-2» первый раз в 2007, а второй раз в 2018 году. Что же имеется в виду?
Речь идёт о достижении границ так называемой гелиосферы, участка пространства , где хозяйничает солнечный ветер.
Как известно, Солнце находится вовсе не в пустоте, оно движется в потоке межзвёздной плазмы. Это чрезвычайно разреженное вещество, но всё же вещество, которое имеет плотность и производит давление. В свою очередь Солнце является источником потока ионизированных частиц — солнечного ветра, который расходится от него радиально во все стороны.В начале пути эти частицы движутся с огромной скоростью, а потом постепенно замедляются. В районе земной орбиты скорость солнечного ветра может достигать 400-700 км\сек. Этим мощным потоком межзвёздную плазму просто сносит.
Но далеко за пределами пояса Койпера скорость солнечного ветра падает настолько, что поток не преодолевает давления межзвёздной плазмы и не проникает дальше в космос, а словно бы растекается по некой поверхности. Именно этой условной поверхности «Вояджер-2» достиг в 2018 году. Но ещё раньше он миновал другой важный рубеж, связанный с изменением скорости солнечного ветра. В 2007 году он встретил на своём пути ударную волну. В этом месте скорость солнечного ветра становится меньше скорости, с которой в окружающей среде распространяются малые возмущения. Такая же волна возникает в земной атмосфере при движении сверхзвукового самолёта, когда разогнавшиеся до сверхзвуковой скорости воздушные потоки замедляются и переходят на дозвуковую.
Но гелиосферная ударная волна ещё не является внешней границей гелиосферы. Таковой является область, где давление солнечного ветра изнутри и межзвездной плазмы снаружи уравниваются. Возникает так называемая гелиопауза. Солнечный ветер обтекает её изнутри, а межзвездная плазма — снаружи. Это и есть рубеж, пройденный «Вояджером-2» только лишь в 2018 году. «Вояджер-1» прошёл оба рубежа несколько раньше, в 2004 и 2012 году соответственно, но он был хуже оснащён приборами, и данных от него было получено меньше.
Гелиосфера похожа на правильную сферу лишь на стороне, направленной навстречу потоку, а сзади образует вытянутый хвост. При пересечении каждого из её рубежей наблюдается изменение солнечного магнитного поля. Путь, который прошли «Вояджеры» до гелиопаузы равняется примерно 120 астрономических единиц, но расстояние может разниться, поскольку гелиосфера ассиметрична. А недавно, изучая данные «Вояджеров», учёные обнаружили в области гелиопаузы некую труднообъяснимую рябь.
И всё же, границы гелиосферы можно считать границами Солнечной системы лишь с большой натяжкой. Во-первых, приборы показали, что плазма за её пределами продолжает испытывать на себе влияние солнечного ветра, на что указывает непостоянная величина магнитного полы. Во-вторых, гравитационное влияние Солнца простирается гораздо дальше.
На расстоянии примерно 50 000 — 100 000 астрономических единиц от Земли должно находиться облако Оорта, сферическое образование, в пределах которого вращается вокруг Солнца бесчисленное множество комет. Подтвердить его существование путём прямых наблюдений пока не удалось. Кометы маленькие, небольшие по массе, отражают не так уж много света и находятся очень далеко. Но время от времени некоторые из них, отбившись от общей стаи, посещают внутренние районы Солнечной системы. На основе наблюдений за такими долгопериодическими комета и была выдвинута гипотеза, о существовании облака. Вероятно, его внешнюю границу и следует считать настоящей границей Солнечной системы. Здесь проходит так называемая сфера Хилла, предел за которым небесное тело уже не в состоянии удержать спутник силой своей гравитации. Увы, «Вояджерам», чтобы туда добраться потребуется не одна тысяча лет, и к тому времени приборы и средства связи на космических аппаратах работать уже не будут.
Автор: Наталья Беспалова
Кот настоятельно рекомендует подписываться на журнал "Наука и Техника"
Читателям, интересующимся историей техники, Кот рекомендует канал Сергея Мороза.
#астрономия #космос #солнечная система #вояджеры
