Межпланетная среда

вещество и поля, заполняющие пространство внутри Солнечной системы. Основными компонентами М.с. являются солнечный ветер, межпланетное магнитное поле, заряженные частицы высокой энергии, межпланетная пыль и нейтральный газ.

Межпланетное магнитное поле представляет собой унесённое солнечным ветром магнитное поле Солнца. На малых гелиографических широтах вектор магнитного поля практически параллелен плоскости солнечного экватора. Вращение Солнца приводит к тому, что силовые линии поля закручиваются и приобретают форму спиралей. Наибольшего значения напряжённость магнитного поля достигает у переднего края высокоскоростных потоков солнечного ветра. Важной особенностью магнитного поля является его секторная структура. В течение большей части солнечного цикла (за исключением короткого периода сразу после максимума) выделяются 2, 4 или (реже) 6 секторов. Внутри каждого сектора радиальная составляющая поля направлена либо к Солнцу, либо от Солнца, причём в соседних секторах направление поля противоположно. Вдали от плоскости солнечного экватора секторная структура пропадает и направление вектора межпланетного магнитного поля определяется полярностью магнитного поля на высоких гелиографических широтах в фотосфере Солнца.

Заряженные частицы высокой энергии, присутствующие в межпланетном пространстве, по своему происхождению делятся на несколько классов: галактические и солнечные космические лучи; рекуррентные (повторяющиеся) потоки; заряженные частицы, ускоренные в магнитосферах планет; аномальный компонент космических лучей. Рекуррентные потоки частиц высокой энергии получили своё название в связи с тем, что они имеют тенденцию повторяться с периодом, равным периоду вращения Солнца. При измерениях на орбите Земли рекуррентные потоки наблюдаются как умеренное, длящееся от 3 до 6 дней возрастание потока протонов и ядер. Рекуррентные потоки связаны с секторной структурой межпланетного магнитного поля и высокоскоростными потоками солнечного ветра, однако природа этой связи мало изучена. Из магнитосфер планет наиболее мощным источником заряженных частиц является магнитосфера Юпитера. Как вблизи Юпитера, так и вдали от него, на расстояниях от 0.5 до 10 а.е. от Солнца, наблюдаются “вспышки”, длящиеся несколько дней, во время которых регистрируются электроны с энергиями до 30 МэВ. Связь этих процессов с Юпитером проявляется в модуляции потока электронов с периодом 10 ч, совпадающим с периодом вращения Юпитера. При наблюдениях вблизи Земли заметна также модуляция интенсивности и частоты этих “вспышек” с периодом 13 месяцев (синодический период обращения Юпитера). Кроме потоков электронов, на небольшом расстоянии от границы магнитосферы Юпитера наблюдаются и потоки протонов. В космических лучах выделяют компонент, содержащий частично ионизованные атомы гелия, кислорода, азота и неона. Его называют аномальным, т.к. образующие его атомы сильно отличаются от полностью лишённых электронных оболочек ядер, входящих в состав солнечных и галактических космических лучей. Поток таких частиц растёт при удалении от Солнца и от плоскости солнечного экватора. Предполагается, что частицы аномального компонента приобретают высокую энергию на границе гелиосферы, в области взаимодействия солнечного ветра с межзвёздной плазмой.

Межпланетная пыль является дольше всего исследуемым компонентом М.с. Первым источником сведений о ней были наблюдения метеоров, возникающих в результате проникновения пылинок в атмосферу Земли, а также наблюдения солнечного света, рассеянного на пылинках размером 10-100 мкм (зодиакальный свет, противосияние и F-компонент солнечной короны). Новым источником сведений о межпланетной пыли стала прямая регистрация пылевых частиц на космических аппаратах и исследования поверхности Луны. Основным источником межпланетной пыли являются кометы. Общая масса пыли в Солнечной системе оценивается в 10 19 -10 20 г. Большая часть её (ок. 2/3) сосредоточена в частицах с массой 10 -3 10 -5 г. При удалении от Солнца плотность пылевого облака падает, и на расстояниях более 3 а.е. пыль практически отсутствует. Облако межпланетной пыли сильно концентрируется к плоскости эклиптики, т.к. у большинства частиц наклон орбит не превосходит 30-40°.

Нейтральный газ в Солнечной системе на расстояниях порядка более 5 а.е. от Солнца распределён практически однородно, причём концентрация атомов водорода в среднем равна 0.06 на куб.см, гелия 0.012 на куб.см, а температура газа близка к 9000 °К. Вблизи Солнца распределение газа становится сильно неоднородным из-за влияния солнечного притяжения, ультрафиолетового излучения и солнечного ветра.

Литература:

1. Физика космоса.