Межпланетная среда

Определение "Межпланетная среда" в Большой Советской Энциклопедии

Межпланетная среда, вещество, заполняющее пространство между планетами Солнечной системы. В понятие Межпланетная среда не включают внешние атмосферы планет (водородные протяжённые короны), кометы и их остатки, ближайшие к Солнцу части солнечной короны, космические лучи, в том числе солнечного происхождения. Межпланетная среда тесно связана с наблюдаемым явлением зодиакального света и F- и К-компонентами солнечной короны. Межпланетная среда может быть разделена на газообразную (нейтральную и ионизованную) и твёрдую (пылевую) компоненты.

До 50-х годов 20 века предполагалось, что Солнечная система заполнена стационарным газом с равновесной ионизацией. Позже была разработана динамическая теория, согласно которой газовая компонента Межпланетная среда состоит из расширяющегося вещества солнечной короны, несущего «вмороженное», то есть увлекаемое веществом, магнитное поле. Впервые к этому выводу привёл анализ формы кометных хвостов, всегда направленных в сторону, противоположную Солнцу. Математически теория расширяющейся солнечной короны была развита в 1958. Был введён ныне широко используемый термин солнечный ветер, под которым подразумевается постоянный, хотя и сильно меняющийся поток солнечной корональной плазмы, ускоряющийся вблизи от Солнца и выметающий стационарный газ внутри Солнечной системы.

С конца 50-х годов начались систематические экспериментальные исследования Межпланетная среда с помощью аппаратуры, устанавливаемой на искусственных спутниках Земли и космических зондах (межпланетных автоматических станциях), запускаемых к Луне и планетам Солнечной системы. Исследования проводятся в основном с помощью плазменных зондов, магнитных и электростатических анализаторов и магнитометров высокой чувствительности, что позволило изучить энергетический, массовый и зарядный спектры частиц солнечного ветра, микро- и макроструктуру топографии магнитного поля между орбитами Венеры и Марса, а также проследить изменения этих величин со временем и в зависимости от активности Солнца.

Распределение скоростей и плотности солнечного ветра плодотворно исследуется методами радиолокации солнечной короны с помощью больших наземных радиолокаторов. Обычно в спокойное время вблизи Земли поток протонов солнечного ветра равен 3·10⁷-3·10⁸ частиц/см²·сек в пределах ±5° от направления на Солнце при средней скорости потока 350-450 км/сек и энергии 1 кэв. В периоды повышенной солнечной активности поток частиц возрастает до 10⁹-10¹⁰ частиц/см²·сек, а скорость до 1000 км/сек и выше. Электронная компонента солнечного ветра обладает почти изотропным угловым распределением при средней энергии электронов 15 эв. Солнечный ветер несёт вмороженное магнитное поле, напряжённость которого составляет 3-5 гамм (1 гамма = 10^-5 эрстед). Установлен секторный характер магнитного поля в Солнечной системе, связанный со сменой полярности поля в больших масштабах, причём число секторов изменяется от 3 до 6. Обтекание солнечным ветром земного магнитного поля приводит к появлению феномена радиационных поясов Земли и целому комплексу сложных эффектов в магнитосфере, полярным сияниям, магнитным бурям и т. д. При этом на освещенной половине Земли образуется на расстоянии 10-15 земных радиусов стационарный фронт ударной волны.

Помимо ионизованной компоненты, Межпланетная среда включает в себя и атомы нейтрального водорода, наблюдаемые с космических аппаратов по резонансному рассеянию солнечного излучения в линии L_a с длиной волны l 1215,7 . При этих наблюдениях было обнаружено движение всей Солнечной системы со скоростью около 20 км/сек по отношению к межзвёздному нейтральному водороду. Взаимодействие с ним солнечного ветра приводит к образованию ударной бесстолкновительной волны на расстоянии орбиты Юпитера в направлении, удалённом на 40° от апекса движения Солнца относительно центроида ближайших звёзд (см. Галактика). На фронте этой волны направленная скорость протонов солнечного ветра преобразуется в хаотическую тепловую скорость, соответствующую температуре 3·(10⁶-10⁷) К. Нейтральные атомы водорода образуют в свою очередь две компоненты - горячую и холодную. Горячая компонента возникает на фронте ударной волны в результате перезарядки протонов солнечного ветра и нейтральных атомов межзвёздной среды. При скорости 100-200 км/сек такие атомы пронизывают Солнечную систему за время порядка 0,1 года, не успевая ионизоваться солнечным ультрафиолетовым излучением и оставаясь нейтральными. Плотность этой компоненты слабо зависит от расстояния от Солнца. Холодная компонента образуется под воздействием сил тяготения Солнца на атомы межзвёздной среды. Плотность этих атомов резко падает по мере приближения к Солнцу. На расстоянии Земли плотность нейтральных атомов 10^-2-10^-3 атомов в см³.

Из неисследованных вопросов строения Межпланетная среда основными являются механизм ускорения плазмы солнечного ветра вблизи Солнца, распределение плотности и температуры вне плоскости эклиптики, поведение солнечного ветра вблизи фронта ударной волны и на периферии Солнечной системы.

Пылевая компонента Межпланетная среда исследуется как астрономическими способами (оптические наблюдения F-компоненты Солнечной короны, оптические и радиолокационные наблюдения метеоров), так и с помощью пьезодатчиков и датчиков других типов, установленных на искусственных спутниках Земли и космических зондах. Эта компонента является результатом дробления астероидов и комет; возможно, она сохранилась со времени образования Солнечной системы из газопылевого облака (см. Метеорное вещество в межпланетном пространстве).

Исследования, выполненные в 60-70-х годах 20 века, показали, что прежние оценки метеорной опасности при межпланетных и орбитальных полётах были завышены на 2-3 порядка: в частности, не подтвердилось предположение о существовании пылевого облака вокруг Земли. Задачи в области исследования пылевой компоненты Межпланетная среда сводятся к получению спектров размеров и масс, скоростей пылевых частиц в зависимости от расстояния от Солнца и плоскости эклиптики, а в дальнейшем и вне её.
Лит.: Паркер Е. Н., Динамические процессы в межпланетной среде, перевод с английского, М., 1965; Солнечный ветер. Сборник статей, перевод с английского, М., 1968.
  В. Г. Курт.