Да, там жарко, но это не значит, что вы обожжетесь.
Гелиопаузу, область, где заканчивается влияние солнечного ветра и начинается межзвездное пространство, называют “огненной стеной”, окружающей Солнечную систему. Название гиперболическое и технически неточное, но оно указывает на замечательное открытие, которое стало одним из главных достижений миссии “Вояджер”.
Космические аппараты “Вояджер” пережили столько испытаний, что удивительно, что один из них до сих пор работает. Даже надежды на восстановление второго еще остаются. Однако “Огненная стена”, это звучит как самое суровое испытание, чем все, что пережили космические зонды.
Тем не менее, именно этой фразой некоторые ученые описывают гелиопаузу, и на первый взгляд у них есть основания для этого. В конце концов, при прохождении гелиопаузы отважные зонды зафиксировали температуру в 30 000-50 000 кельвинов (29 726-49 726 градусов по Цельсию). Земные пожары по сравнению с такой адской жарой выглядят довольно бледно.
Конечно, здесь нет огня в буквальном смысле, когда топливо сгорает, вступая в реакцию с кислородом. Как и Солнце, гелиопауза состоит из горячей плазмы. Но прохождение через гелиопаузу совсем не похоже на столкновение с Солнцем, даже с солнечной короной.
Причина, по которой оба аппарата не испарились и не вышли из строя, заключается в том, что плотность вещества за пределами солнечного ветра чрезвычайно низка.
Чтобы понять, как нечто, находящееся так далеко от Солнца, может быть таким горячим, а также почему это не повлияло на первый зонд, вошедший в него, важно немного разобраться в физике тепла.
Температура – это показатель скорости колебаний атомов и молекул. Для создания более быстрых колебаний требуется энергия. Как только скорость колебаний увеличивается, независимо от источника энергии, они с большей вероятностью начнут сталкиваться со всем, что находится поблизости, и передадут часть энергии тому, во что ударятся. Следовательно, если вы сунете руку в горячий газ, быстро движущиеся молекулы столкнутся с ней, и очень скоро ваша рука тоже станет очень горячей. (Нужно ли говорить: “не пытайтесь сделать это дома”?).
Чем меньше молекул, тем меньше энергии требуется, чтобы заставить их двигаться очень быстро, но и тем меньше шансов, что с ними столкнется вторгшийся твердый объект. Без таких встреч энергию не передать, и новоприбывший останется холодным.
Именно в такой ситуации оказались “Вояджеры”, и именно то же самое будет происходить с будущими космическими аппаратами, которым предстоит покинуть Солнечную систему.
Гелиопауза может быть плотнее, чем пространство по обе стороны, что частично оправдывает ее описание как “стены”, но это все равно вакуум. Даже если несколько молекул движутся феноменально быстро – и, следовательно, при очень высокой температуре, – они не смогут нагреть что-то столь существенное, как “Вояджеры”, которые весят 722 килограмма каждый.
Остается вопрос, как эти редкие атомы и молекулы вообще оказались настолько горячими.
Ученые предполагали, что гелиопауза будет горячей, но их оценки оказались примерно в два раза ниже, чем данные, полученные от “Вояджеров”, что еще раз доказывает огромную ценность этой пары зондов.
Солнечный ветер внутри гелиосферы горячий и у него мало возможностей сбросить свою энергию, а межзвездная среда за пределами гелиопаузы холодная, поэтому можно было бы ожидать, что граница будет где-то посередине. Вместо этого гелиопауза гораздо горячее.
Температуры, измеренные “Вояджерами”, объясняются либо сжатием плазмы при столкновении солнечного ветра с межзвездной средой, либо магнитным пересоединением (перезамыкание магнитных линий). Пересоединение происходит в электропроводящей плазме, когда перестройка структуры поля приводит к преобразованию магнитной энергии в быстро движущиеся волны, тепловую энергию и ускорение частиц.
Магнитное пересоединение наблюдалось там, где магнитные поля вокруг Земли и других планет сталкиваются с солнечным ветром. Несмотря на свое название, оно может означать как разъединение связанных магнитных полей, так и воссоединение разъединенных полей.
Читайте также: Солнечная система против пролетающей рядом звезды – каковы шансы на выживание?