Хелиосферата е мехурче в пространството, което слънчевият вятър "издухва" в междузвездната среда (водороден и хелиев газ, който изпълва галактиката). Въпреки че електрически неутрални атоми от междузвездния обем могат да преминат през този мехур, почти целият материал в хелиосферата идва от самото Слънце.

През първите десет милиарда километра от своя радиус слънчевият вятър се движи със скорост над един милион километра в час. Когато започва да се изпуска от междузвездната среда, той се забавя, преди накрая да спре напълно. Точката, в която слънчевият вятър се забавя, е терминиращият удар; точката, в която наляганията на междузвездната среда и слънчевия вятър се уравновесяват, се нарича хелиопауза; точката, в която междузвездната среда, движеща се в обратна посока, се забавя при сблъсъка си с хелиосферата, е носовият удар.

Структура и основни области

  • Вътрешен слънчев вятър — регионът близо до Слънцето, където плазмата се ускорява и потоци от частици пътуват почти свободно.
  • Терминиращ удар — мястото, където слънчевият вятър преминава от свръхзвуково в подзвуково състояние и се забавя значително.
  • Хелиосферален омникош (heliosheath) — областта между терминиращия удар и хелиопаузата, изпълнена с по-бавен и по-горещ слънчев вятър.
  • Хелиопауза — границата, където динамичното налягане на слънчевия вятър се равнява на това на междузвездната среда; отвъд нея доминират условията на междузвездния материал.
  • Носов удар/носова вълна — възможен ступен на сблъсък отпред на хелиосферата при срещата ѝ с междузвездния поток; съвременните наблюдения показват, че вместо ясна силна ударна вълна може да съществува по-скоро т.нар. "bow wave" или слаба структура, зависи от скоростта и магнитното поле на междузвездната среда.
  • Хелиотайл — дълга опашка, отзад на хелиосферата, където слънчевият вятър се понася обратно и се разпростира далеч зад Слънцето.

Какво се случва при границите

Част от междузвездните неутрални атоми преминават свободно през хелиосферата. При сблъсъка с протоните на слънчевия вятър те могат да станат йони (т.нар. pickup ions) и да бъдат „качени“ на потока. Друга важна проява е обмяната на заряд между неутралните атоми и плазмата, което създава енергични неутрални атоми (ENA) — тези ENA могат да бъдат наблюдавани дистанционно и дават изображение на формата и активността на границите на хелиосферата.

Роля и значение

Хелиосферата служи като космически щит, частично защитавайки Слънчевата система от галиактически космически лъчи — високоенергични частици, идващи от извън нашата система. Промяната в размера и формата на хелиосферата в хода на 11-годишния слънчев цикъл влияе на степента на това взаимно защитно действие. Освен това взаимодействията на слънчевия и междузвездния материал оформят локалната околна среда на Слънцето и имат значение за дълговременните условия в междузвездното пространство около нас.

Изследвания и мисии

  • Космическите апарати Voyager 1 и Voyager 2 преминаха ключови граници: двата апарата измериха терминиращия удар и по-късно хелиопаузата, предоставяйки първите "на място" данни за тези области (Voyager 1 достигна хелиопаузата около 2012 г., Voyager 2 — през 2018 г.).
  • Мисията IBEX (Interstellar Boundary Explorer) картографира потоковете от енергични неутрални атоми, откривайки т.нар. IBEX-лента — ярка структура в ENA емисията, която дава информация за взаимодействието със междузвездното магнитно поле.
  • Други мисии като Ulysses, Cassini и New Horizons също допринесоха с наблюдения на слънчевия вятър и взаимодействията му на големи разстояния.

Неопределености и въпроси

Все още има открити и дискутирани въпроси: точната форма на хелиосферата (сферична, кометоподобна или по-сложна), наличието и силата на носовия удар, както и влиянието на локалното междузвездно магнитно поле и плътност. Наблюденията показват, че границите се променят с времето и зависят от активността на Слънцето и условията в междузвездната среда.

Хелиосферата е динамична, сложна и важна част от нашата космическа околна среда — нейното изучаване помага да разберем как Слънцето влияе на далечни ъгълчета на Слънчевата система и как галактическият фон оформя условията, при които съществуваме.