В это время "Вояджер-2", который движется в 26 градусах к югу от экватора Земли, обнаружил, что граница гелиосферы на юге примерно на 1,6 миллиарда километров ближе к Солнцу, чем на севере", - сообщает пресс-служба NASA. Межзвездное пространство от области, занимаемой Солнечной системой, отделяет ударная волна (termination shock), характеризующаяся резким замедлением скорости солнечного ветра с одновременным ростом его плотности и температуры. Таким образом, теперь выясняется, что форма этой ударной волны существенно отличающейся от сферически симметричной. Ученые полагают, что разница может быть вызвана межзвездным магнитным полем, которое "вдавливает" южную часть гелиосферы. "Вояджер-2" установит точное расположение границы гелиосферы на юге тогда, когда он пересечет ее, что ожидается до конца следующего года", - отмечает пресс-служба. Как говорится в сообщении, после этого ученые смогут получить более точные данные о магнитном поле за пределами гелиосферы.

    "Вояджер-2" также обнаружил, что граница гелиосферы на юге является источником ионов низкой энергии. Такое же открытие сделал и "Вояджер-1" на севере, однако ему (первому покинувшему пределы Солнечной системы), к сожалению, так и не удалось обнаружить предсказанного ранее (20-30 лет назад) "разогрева" аномальных космических лучей при проходе того участка, где солнечный ветер окончательно "гасится" взаимодействием с межзвездным веществом (вернее говоря, он зарегистрировал присутствие лишь 5-10 процентов заряженных частиц нужного вида (ионов гелия, кислорода и др.) от их ожидаемого количества). Считается, что в этом оказался повинен его "неподходящий" курс относительно траектории движения Солнца в нашей Галактике - "Вояджер-1" залетел прямо в "облысевшую голову" - самое тонкое место "кокона" Солнечной системы.

Вояджер-2" также обнаружил, что граница гелио-сферы на юге является источником ионов низкой энергии. Такое же открытие сделал и "Вояджер-1" на севере, но ему не удалось обнаружить "разогрева" аномальных космических лучей.

Строение Солнечной системы: гелиосфера СС

    Нужно отметить, что "Вояджеры" (когда-то с немалым успехом изучавшие окрестности Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна) теперь считаются частью специальной миссии NASA, что нацелена на изучение отдаленных регионов Солнечной системы и межзвездного пространства. С помощью ультрафиолетовых спектрометров выполняется картографирование гелиосферы и приходящего межзвездного ветра, детекторы частиц высоких энергий при этом исследуют энергетический спектр межзвездных космических лучей, датчики заряженных частиц низких энергий - энергетический спектр частиц, порождаемых нашим светилом, а магнитометры измеряют напряженность и направление солнечных магнитных полей. Имеются также приборы для изучения плазменных волн. По прогнозам специалистов, эта пара зондов сможет функционировать вплоть до 2020 года. Кроме собственно приборов, земные аппараты несут в себе и известную "общественную нагрузку" (несут - в буквальном смысле) - послания для потенциальных "братьев по разуму" - это 12-дюймовые золотые пластинки с информацией о нашем мире, разумных существах, его населяющих, их культуре и обычаях. Отбор изображений и звуков, характеризующих нашу планету и цивилизацию, осуществляла специальная комиссия, которую возглавлял знаменитый астроном и популяризатор науки Карл Саган. "Вояджер-1", стартовавший с космодрома на мысе Канаверал (штат Флорида) 5 сентября 1977 года с помощью ракетоносителя "Титан", в пути обогнал своих предшественников - зонды "Пионер-10", "Пионер-11" и стартовавшего чуть раньше него - 20 августа 1977 года - "Вояджер-2".

    До "Вояджеров" некоторые параметры гелиосферы и аномальных космических лучей уже были изучены американскими "Пионерами" (Pioneer), "Улиссом" (Ulysses) и другими космическими аппаратами (большой вклад в эти исследования внесли когда-то и советские ученые). Хотя во время пролета "Вояджера" его операторы все еще точно не знали, на каком именно расстоянии от Солнца следовало бы искать зону гелиопаузы и "termination shock", на таком "особом" участке они все-таки ожидали зарегистрировать скачки напряженности магнитного поля, замедление скорости истечения плазмы и другие подобные явления. Разработанные на тот момент модели показывали, что кроме всего прочего в период пролета этих мест должен был регистрироваться и исходный энергетический спектр аномальных космических лучей (АКЛ, англоязычный термин - anomalous cosmic rays - ACRs). Энергетический максимум аномальных космических лучей приходится на 10 МэВ на нуклон, а слово "аномальные" в момент появления этого термина (1970-е гг.) относилось большей частью к их составу - доминирование ионов Не, N, O, Ne и недостаток C, Mg, Si и Fe по сравнению с галактическими космическими лучами. Сама форма границы ударной волны при этом долгое время считалась несущественной.

    На исследования межзвездной среды (крайне актуальные для многих вполне "земных" приложений вроде телекоммуникаций и экологических исследований) в будущем будет нацелена новая специализированная миссия IBEX (Interstellar Boundary Explorer - Исследователь межзвездной границы), запуск которой намечен на лето 2008 года. Тогда, объединив новые данные с данными "Вояджеров", можно будет построить достоверную карту границ.

Строение Солнечной системы: гелиосфера СС

Космический аппарат Вояджер 1, запущенный в 1977 году, пересек границы нашей солнечной системы в середине 2005 и сейчас передает информацию о ранее неизведанном воочию межзвездном галакти-ческом пространстве (ученые штата Мериленд).

Термин "аномальные космические лучи" (АКЛ) впервые появился в 1972-73 гг. после экспериментального обнаружения локального максимума при энергии порядка 10 МэВ на нуклон в энергетическом спектре таких элементов в космических лучах, как 4Не и 16О. Этот максимум интенсифицировался также во время минимума солнечной активности (в 1976-1977 гг.) между характерными энергиями солнечных (СКЛ) и галактических космических лучей (ГКЛ). Вскоре после первых экспериментов по исследованию АКЛ (в 1974 г.) была предложена теория, объясняющая их происхождение, которая до сих пор считается основной. Согласно этой теории, аномальные космические лучи образуются в результате проникновения в гелиосферу нейтральных атомов из локальной межзвездной среды с последующей их ионизацией под действием солнечного ультрафиолета или посредством их перезарядки с ионами солнечного ветра. В отличие от галактических космических лучей, зарядовое состояние частиц аномальных космических лучей не превышает единицы или двойки (они не отличаются сильной ионизацией, так как проходят достаточно мало вещества и не успевают полностью "ободраться"). Впоследствии образовавшиеся таким образом ионы, достигшие окрестностей Солнца, и имеющие энергию порядка 4 кэВ на нуклон, "подхватываются" солнечным ветром (вернее, магнитным полем, вмороженным в солнечный ветер) и выносятся наружу в направлении границы гелиосферы - гелиопаузы, где посредством так называемого "эффекта нагружения массы" ("mass-loading effect") ускоряются до энергий порядка 10 МэВ на нуклон и вновь возвращаются в окрестности Солнца. Позднее было доказано, что такой процесс может быть многократным. Фронт ударной волны, формирующийся на границе системы, и является как раз основным кандидатом для ускорительного механизма таких частиц.

Космические лучи - это поток заряженных субатомных частиц и атомных ядер высоких энергий (в основном это протоны (90%) и альфа-частицы - ядра гелия (7%)), пронизывающий весь космос. Ударные волны, возникающие в процессах взрывов сверхновых, считаются основным источником этих частиц. В межзвездном магнитном поле с сильно запутанными силовыми линиями движение космических лучей имеет сложный характер, напоминающий диффузию молекул в газе. В результате время утечки космических лучей из Галактики оказывается в тысячи раз большим. чем при прямолинейном движении. Ученые, измеряющие энергию космических лучей, давно обратили внимание на избыток таких лучей в определенном энергетическом диапазоне (речь идет о характерном изломе или "колене" в спектре первичного (т.е. пришедшего непосредственно из космоса в отличие от вторичных КЛ, возникающих за счет столкновений с ядрами атомов земной атмосферы) космического излучения при энергии около 3x1015 эВ, обнаруженном в середине прошлого века советскими физиками). Некоторые исследователи предположили, что этот излишек мог бы давать единственный остаток сверхновой приблизительно в 1000 световых лет от нас, взрыв которой произошел около 100 тысяч лет назад (другое объяснение: частицы с более высокой энергией, число которых очень мало, слабо отклоняются галактическим магнитным полем и покидают Галактику сравнительно быстро.