Космические аппараты «Вояджер» являются самыми удаленными от Земли рукотворными объектами, а также самыми старыми из работающих зондов. Они добрались до той части Солнечной системы, где она непосредственно граничит с межзвездным пространством. Наша звезда выбрасывает в космос огромное количество вещества и заряженных частиц, которые называются солнечным ветром. Эта плазма имеет неоднородную структуру и на расстоянии от 75 до 90 астрономических единиц от Солнца (11−13,5 миллиардов километров) она значительно теряет скорость из-за взаимодействия с межзвездным пространством. Данный регион называется границей ударной волны, а за ним начинается гелиосферная мантия. В ней движение солнечного ветра имеет турбулентный характер и плотность вещества существенно возрастает. Когда были сделаны описанные в исследовании измерения, «Вояджер-2» находился именно в ней, тогда как его «старший брат» уже пролетел чуть дальше — в гелиопаузу, где влияние солнечного ветра уравновешивается межзвезным веществом. К 2019 году оба зонда окончательно вылетели в межзвездное пространство.
Упрощенная схема внешних границ гелиосферы, на которой отмечены аппараты «Вояджер». Голубой круг в центре — гелиосфера, внутри которой скорость солнечного ветра примерно одинакова; зеленая окружность — граница ударной волны, здесь скорость солнечного ветра значительно снижается; фиолетовая зона — гелиосферная мантия; красная окружность — гелиопауза.
В моменты усиления солнечной активности, количество выбрасываемого вещества увеличивается и солнечный ветер имеет большее давление. Из-за того, что это явление относительно краткосрочно, образуется интенсивный фронт, который можно легко отследить, а также сравнить его воздействие на разные приграничные регионы нашей планетной системы. В 2012 году подобное событие было зарегистрировано аппаратами с разницей в четыре месяца, что позволило оценить скорость распространения ударных волн в гелиосферной мантии. Проанализировав полученные данные, ученые пришли к выводам, заставившим их частично пересмотреть существующие теории. Оказалось, что плотность вещества в гелиосферной мантии гораздо выше, чем предполагалось, а его давление больше. Также удалось уточнить и скорость звука в ней — около 300 километров в секунду.
Всего было запущено два аппарата серии «Вояджер» с разницей в 16 дней в 1977 году. За прошедшие 42 года они пережили массу неисправностей, неожиданных открытий и по-прежнему продолжают передавать ценнейшие научные данные. В данный момент оба зонда находятся за пределами Солнечной системы и ожидается, что они продолжат выходить на связь до 2025 года. К этому моменту радиоизотопные источники питания настолько потеряют мощность, что у аппаратов не будет возможности обеспечить питанием хотя бы один прибор или узел.
В обиходе под скоростью звука, как правило, понимается скорость распространения звуковых волн в воздухе. Однако с точки зрения физики, это скорость распространения упругих волн в любой среде. Межзвездное пространство лишь на первый взгляд абсолютно пустое, на самом деле в нем очень много вещества и заряженных частиц, которые постоянно взаимодействуют друг с другом. Человек, оказавшись в гелиосферной мантии, навряд ли хоть что-то заметит, а тем более услышит, но по сравнению с внутренней солнечной системой и межзвездным пространством этот регион — как стена бурлящей воды. Формирующиеся перед и после нее ударные волны видны в телескопы за сотни световых лет. Наиболее простая и наглядная аналогия происходящих процессов — струя воды, бьющая в дно раковины. Место, где струя сталкивается с твердой поверхностью — Солнце, тонкая пленка быстро расходящейся в стороны воды — солнечный ветер, а валик вокруг — мантия.
Оригинал earth-chronicles.ru
