"Вояджер": путешествие за пределы Солнечной системы

Четверг, 16 Февраль 2017 10:10
Тот самый "Вояджер-1"... Тот самый "Вояджер-1"...
«Вояджер-1» — где он сейчас? Все еще в Солнечной системе и никто из нас не доживет до того момента, когда он все же выйдет за ее пределы, если вообще выйдет... Так где же заканчивается Солнечная система? Как всегда, это вопрос терминологии — все зависит от того, что именно считать Солнечной системой...

В привычном понимании она состоит из вращающихся вокруг нашей звезды восьми планет (Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун), их спутников, пояса астероидов (между орбитами Марса и Юпитера), множества комет, а также пояса Койпера.

В нем находятся в основном малые тела, оставшиеся от образования Солнечной системы, и несколько карликовых планет (в их числе Плутон, который чуть более десятилетия назад был разжалован в эту категорию из обычных планет). Пояс Койпера по сути похож на пояс астероидов, но значительно превосходит последний в размерах и массе.

Чтобы представить себе масштабы этой части солнечной империи, принято использовать астрономические единицы (а.е.) — одна единица равняется примерному расстоянию от Земли до Солнца (около 150 млн км или 93 млн миль).

Последняя планета — Нептун — удалена от звезды на расстояние около 30 а.е. До пояса Койпера — 50 а.е.

Прибавьте к этому еще чуть более 70 астрономических единиц — и мы подходим к первой условной границе Солнечной системы, которую и пересек «Вояджер», — внешней границе гелиосферы.

Все вышеописанное — планеты, пояс Койпера и пространство за ним — находится под влиянием солнечного ветра — непрерывного потока заряженных частиц (плазмы), исходящего от солнечной короны.

Этот постоянный ветер формирует вокруг нашей системы некое подобие вытянутого пузыря, который «вытесняет» межзвездную среду и называется гелиосферой.

По мере удаления от Солнца скорость движения заряженных частиц снижается, поскольку они сталкиваются со все большим противодействием — натиском межзвездной среды, в основном состоящей из облаков водорода и гелия, а также более тяжелых элементов, например углерода, и пыли (всего около 1%).

Когда солнечный ветер резко замедляется и его скорость становится меньше скорости звука, наступает первая граница гелиосферы, называемая границей ударной волны (по-английски — termination shock). «Вояджер-1» пересек ее еще в 2004 году (его брат-близнец «Вояджер-2» — в 2007) и, таким образом, вошел в область под названием гелиощит (heliosheath) — некое «преддверие» Солнечной системы. В пространстве гелиощита солнечный ветер начинает взаимодействовать с межзвездной средой, и их давление друг на друга сбалансировано.

Однако по мере продвижения дальше сила солнечного ветра начинает ослабевать еще больше и в конечном итоге полностью уступает внешней среде — эту условную внешнюю границу называют гелиопаузой. Преодолев ее в августе 2012 года, «Вояджер-1» вошел в межзвездное пространство и — если брать в качестве границ пределы наиболее ощутимого влияния солнечного ветра — покинул Солнечную систему.

Но на самом деле, согласно общепринятому в научной среде толкованию, зонд не проделал еще и половины пути.

Как ученые поняли, что «Вояджер-1» преодолел гелиопаузу?

Поскольку «Вояджер» исследует пространства, ранее никем не изведанные, понять, где именно он находится — довольно сложная задача.

Ученым приходится ориентироваться на данные, которые с помощью сигналов зонд передает на Землю.

«Никто до этого никогда не был в межзвездном пространстве, поэтому это все равно что путешествовать с помощью неполных путеводителей», — объяснял научный сотрудник проекта «Вояджер-1» Эд Стоун.

Когда информация, полученная от аппарата, стала указывать на изменившуюся вокруг него среду, ученые впервые заговорили о том, что «Вояджер» близок к выходу в межзвездное пространство.

Наиболее простой способ определить, преодолел ли аппарат заветную границу, — измерить температуру, давление и плотность плазмы, окружающей зонд. Однако прибор, способный делать такие замеры, перестал работать на «Вояджере» еще в 1980 году.

Специалистам пришлось ориентироваться на другие два инструмента: детектор космических лучей и плазменный волновой прибор.

В то время как первый периодически фиксировал рост уровня космических лучей галактического происхождения (и падение уровня солнечных частиц), именно плазменному волновому прибору удалось убедить ученых в местонахождении аппарата — благодаря так называемым корональным выбросам массы, которые происходят на нашей звезде.

При ударной волне, следующей за выбросом на Солнце, устройство фиксировало колебания электронов плазмы, с помощью которых можно было определить ее плотность.

«Эта волна заставляет плазму как будто бы звенеть, — объяснял Стоун. — В то время как плазменный волновой прибор позволил нам измерить частоту этого звона, детектор космических лучей показал, откуда пришел этот звон — от выбросов на Солнце».

Чем выше плотность плазмы, тем больше частота колебаний. Благодаря второй на счету «Вояджера» волне, в 2013 году ученые смогли узнать, что зонд уже более года летит сквозь плазму, плотность которой в 40 раз превышает предыдущие замеры. Звуки, записанные при этом «Вояджером», — звуки межпланетной среды — можно послушать здесь.

«Чем дальше двигается „Вояджер", тем выше становится плотность плазмы, — говорил Эд Стоун. — Потому ли это, что межзвездная среда становится все плотнее по мере отдаления от гелиосферы, или это результат самой ударной волны [от солнечной вспышки]? Пока мы не знаем».

Третья волна, зафиксированная в марте 2014 года, показала незначительные по сравнению с предыдущими изменения в плотности плазмы, что подтверждает нахождение зонда в межзвездном пространстве.

Итак, «Вояджер-1» выбрался за пределы наиболее «густонаселенной» части Солнечной системы и сейчас находится в 137 астрономических единицах, или 20,6 млрд км от Земли. Проследить за ним можно здесь.

Так когда же он наконец окончательно покинет систему? По расчетам НАСА, примерно через 30 тысяч лет.

Дело в том, что Солнце, аккумулируя в себе подавляющую часть массы всей системы — 99%, распространяет свое гравитационное влияние далеко за пределы пояса Койпера и даже гелиосферы.

Примерно через 300 лет «Вояджер» должен встретиться с Облаком Оорта — гипотетической (потому что никто никогда его не видел и ученые имеют лишь теоретическое представление о нем) сферической областью, опоясывающей Солнечную систему.

В ней «живут», притягиваясь к нашей звезде, в основном ледяные объекты, состоящие из воды, аммиака и метана, — они, по версии ученых, изначально сформировались намного ближе к Солнцу, но затем были отброшены на задворки системы гравитацией планет-гигантов. На то, чтобы обратиться вокруг нас, им требуются тысячелетия. Считается, что некоторым из этих объектов удается попасть обратно, — и тогда мы замечаем их в форме комет.

Одни из недавних примеров — кометы C/2012 S1 (ISON) и C/2013 A1 (Макнота). Первая распалась после прохождения мимо Солнца, вторая прошла вблизи Марса и покинула внутреннюю область системы.

Гипотетическая граница Облака Оорта и есть последняя граница Солнечной системы — предел гравитационного могущества нашей звезды, или сфера Хилла.

За пределами Облака Оорта нет ничего — только свет, исходящий от Солнца и подобных ей звезд.

Через несколько лет ученые начнут постепенно отключать приборы «Вояджера-1». Последний, как ожидается, прекратит работать около 2025 года, после чего зонд будет отправлять данные на Землю еще несколько лет, а затем продолжит свое путешествие в тишине.

Чтобы достичь пределов сферы Хилла, солнечному свету, перемещающемуся с максимально известной нам скоростью, нужно около двух лет. До ближайшей к нам звезды — Проксима Центавры — он доходит примерно за четыре года. «Вояджеру», если бы его путь пролегал к ней, понадобилось бы более 73 тысяч лет.

 

 
Прочитано 371 раз

...

Похожие материалы (по тегу)

  • Очень хотите стать космическим путешественником?.. Нет проблем!

    Уже скоро... Если вы — космонавт, известный актёр, музыкант или просто бизнесмен, у которого много денег, тогда вы можете легко и просто слетать в космос. Космонавты летают туда по работе, а состоятельным туристам уже начали продавать билеты, ведь SpaceX, Blue Dragon, как и некоторые другие, уже готовятся к запускам пассажирских космических кораблей, специально созданных для туристов. Простым людям попасть в космос сложнее, ведь прежде всего это очень дорого. Но некоммерческая организация Space for Humanity собирается в ближайшем будущем исправить ситуацию, бесплатно отправив в космос десять тысяч человек...

  • Проект Starshot: к далеким звездам с помощью лазеров?..

    Когда-то у человечества были амбиции, которые приводили к таким невероятным проектам, как первый полет человека в космос или миссия на Луну. Следующим шагом будет колонизация планет, а затем и межзвездное путешествие. Инициатива Breakthrough Starshot становится преемником человеческих амбиций и обещает проложить нам путь к ближайшим звездам.

  • Тайны мира: Земля без океанов?..

    Известен лишь один сценарий, согласно которому все океаны на Земле могут испариться - это произойдёт через миллиарды лет, когда под влиянием естественных процессов Солнце станет более ярким и атмосфера нашей планеты раскалится до нескольких сотен градусов. Хотя, и так ежегодно на Земле в бесплодную пустыню превращается территория размером с небольшой американский штат. И всё-таки: давайте допустим, что в один прекрасный день все океаны по той или иной причине взяли и испарились.

  • Ученые: "Когда-то Солнце было другим..."

    Астроном Петрус Мартенс представил доводы в пользу того, что в древности Солнце было крупнее, чем в настоящее время, и интенсивно теряло свою массу. Примерно три миллиарда лет назад, согласно оценкам ученого, светило теряло примерно 0,0000000000075 своей массы каждый год (около трех процентов начальной массы за три миллиарда лет существования), в настоящее время эта величина на два порядка ниже и не существенна для учета изменения яркости звезды.

  • Тайны космоса: удивительная и загадочная Солнечная система...

    Даже если мы уже рассказывали вам о тайнах нашей Солнечной системы здесь, здесь и здесь, им несть числа, и мы возвращаемся, взяв в охапку еще больше загадочных достопримечательностей и особенностей, которые сбивают с толку наших ученых. Порой они даже разжигают теории заговора, и это еще больше подливает масла в огонь...