Как выглядит настоящая солнечная система
Вот как на самом деле выглядит Солнечная система
На первый взгляд, она похожа на что-то, полученное при вскрытии инопланетянина. Странный орган, вырезанный из грудной клетки чужого в мерцающем свете операционной в сверхсекретном правительственном учреждении, с венозными усиками, свисающими на пол из которых капает вязкая слизь (может быть, кто-то из X-Com?).
Однако, нет, это всего лишь наша Солнечная система.
Эта странная и завораживающая форма на самом деле графическое изображение того, как выглядит Солнечная система, или, скорее, магнитный пузырь, окружающий её. Это отражение гелиосферы, массивного пузыря высеченного прямо в космосе в следствие постоянной активности Солнца.
Такие отображения называют моделью “сдутого круассана”.
Проблема с точным измерением гелиосферы заключается в том, что мы находимся внутри неё. Её граница простирается на 16 миллиардов километров. И лишь благодаря паре аппаратов “Вояджер” мы имеем некоторые данные, полученные за пределами гелиосферы. “Вояджер-1” покинул гелиосферу и вошёл в межзвёздное пространство в августе 2012-ого года, а “Вояджер-2” совершил то же самое в ноябре 2019-ого.
Логарифмическая шкала Солнечной системы и межзвёздного пространства. Авторы и права: NASA-JPL.
Существуют миссии по изучению гелиосферы, такие как IBEX (НАСА) и Interstellar Boundary Explorer (Исследователь Межзвёздных Границ). В месте, где гелиосфера граничит с межзвёздным пространством, происходят сложные взаимодействия, и эта область называется гелиопаузой. IBEX изучает так называемые энергетически нейтральные атомы. Они образуются, когда космические лучи за пределами Солнечной системы, встречаются с заряженными частицами внутри неё. Поскольку эти энергетически нейтральные атомы образуются именно благодаря взаимодействиям с межзвёздным пространством, то они служат своего рода маркером для измерения границ гелиосферы.
Однако данные об этих взаимодействиях являются довольно сложными для обработки: их необходимо использовать в компьютерных моделях, чтобы делать какие-либо разумные прогнозы о природе и форме гелиосферы. НАСА и Национальный Научный Фонд США (ННФ) профинансировали группу учёных для решения данной задачи, названную SHIELD Drive Science Center при Бостонском университете.
В исследовании, опубликованном годом ранее, представлены некоторые результаты по изучению гелиосферы. Оно называется “Маленькая круглая гелиосфера, полученная с помощью магнитогидродинамического моделирования захваченных ионов”. Ведущий автор исследования – Мерав Офер, профессор астрономии Бостонского университета. Статья об этом была опубликована в журнале Nature Astronomy.
Учёные привыкли думать, что гелиосфера имеет форму кометы. По мере движения Солнечной системы в космосе, исходящий от Солнца поток частиц и излучения встречается с межзвёздным пространством, что создаёт ударную волну у передней границы и “гелиохвост” у задней, напоминающий хвост кометы.
“Форма гелиосферы изучалась на протяжении последних шести десятилетий”, – сообщают авторы в своей статье. “Со времён первых работ в данном научном направлении Баранова и Маламы, преобладало мнение о том, что гелиосфера похожа на комету”.
Но новое исследование демонстрирует нам другую форму гелиосферы. Его авторы показывают, что более свежие данные указывают на то, что гелиосфера содержит две струйные структуры.
Устаревшая модель представления гелиосферы. Авторы и права: NASA / Feimer.
Вместе с данными IBEX, исследователи использовали данные зондов “Кассини” и “Новые Горизонты”. Обе являются планетарными миссиями, однако они собрали некоторые данные о Солнечной системе. В случае с “Кассини”, регистрировались частицы, возвращаемые обратно в Солнечную систему в следствие отскока, получавшегося в результате взаимодействий с межзвёздным пространством.
“Наблюдения ‘Кассини’ энергетически нейтральных атомов также предполагают отсутствие у гелиосферы хвоста”, – поясняет группа учёных.
“Новые Горизонты” измерял так называемые захваченные ионы (англ. PUIs). Такие ионы являются важной частью всего исследования. Они образуются, когда Солнце движется сквозь частично ионизированную среду. Далее они обмениваются зарядами с солнечным ветром, и это создаёт среду захваченных ионов, температура которых отличается от типичных ионов солнечного ветра.
Когда “Вояджер-2” пересёк границу межзвёздного пространства, он показал, что давление в гелиооболочке определяется как раз-таки захваченными ионами. Но в это время не проводилось исследований для определения того, как эти ионы образуют форму гелиосферы. Это было сделано в ходе недавнего исследования, и именно так учёные получили новое изображение гелиосферы, которое выглядит довольно странным.
Главной особенностью данного исследования было то, как моделировались горячие захваченные ионы отдельно от термических. Верхний ряд изображения демонстрирует вид гелиосферы при раздельном моделировании, а нижний – при смешанном. Авторы и права: Opher et al, 2020.
В статье авторы объясняют, что новая модель воспроизводит как свойства захваченных ионов, полученные “Новыми Горизонтами”, так и свойства ионов солнечного ветра, основанных на наблюдениях КА “Вояджер-2”, а также на данных о магнитном поле, подобном солнечному, полученных вне гелиосферы аппаратами “Вояджер-1” и “Вояджер-2”.
Захваченные ионы являются более горячими, чем остальные частицы солнечного ветра, и это стало ключевым моментом всей работы.
“Есть две смешанные жидкости. У вас есть один очень холодный компонент и гораздо более горячий – захваченные ионы”, – говорит ведущий автор Офер в пресс-релизе. “Если у вас есть холодная и горячая жидкости, и вы поместите их в космос, то они не будут смешиваться, а они будут развиваться в дальнейшем отдельно. Мы буквально разделили эти две составляющие солнечного ветра и смоделировали полученную трёхмерную форму гелиосферы”.
Вместо красивой и аккуратной формы мы получаем вот такую. Вместо вытянутой сферической формы с хвостом у нас есть что-то наподобие “сдутого” круассана. Выпуклая форма больше похожа на какой-то орган.
Обновлённая модель гелиосферы (слева) предполагает, что она имеет форму “сдутого” круассана, а не кометного хвоста, как предполагалось ранее (справа). Белые линии показывают линии солнечного магнитного поля, а красные – межзвёздного магнитного поля. Авторы и права: Opher, et al.
Поскольку захваченные ионы доминируют в термодинамике гелиосферы, то полученная форма очень выпуклая. Но из-за того, что они покидают её очень стремительно в следствие отскока, вся гелиосфера как бы сдувается.
И хотя новое изображение гелиосферы интересно с графической точки зрения, оно также важно и с научной благодаря важности роли гелиосферы в науке.
За пределами гелиосферы космические лучи возникают в результате высокоэнергетических событий в других звёздных системах. Космические лучи – это протоны и атомные ядра с высокими энергиями, которые движутся в космосе с релятивистскими скоростями. Они образуется после таких событий, как сверхновые, которые распространяют их во все направления.
Космические лучи очень опасны, а наша гелиосфера является средством защиты от них. Она поглощает около 75% всех космических лучей, направленных к нам, а те, которые всё-таки проходят, могут быть очень разрушительными. На Земле от проходящих космических лучей нас защищают наши магнитосфера и атмосфера. Но для спутников, космических аппаратов и космонавтов опасность реальна.
Космические лучи не только повреждают электронику, но и их воздействие увеличивает риск заболевания раком у космонавтов. И эти частицы обладают настолько высокими энергиями, что защитить от них космонавтов представляется очень сложной задачей. Космические лучи – это одна из главных опасностей в длительных полётах из-за повышенного риска возникновения рака.
Одна из последних сверхновых, которая, как известно, взорвалась в нашей галактике Млечный Путь. Она находится на расстоянии около 11 000 световых лет от Земли. Авторы и права: NASA / JPL-Caltech / O. Krause (Steward Observatory).
Есть также некоторые свидетельства того, что увеличение количества космических лучей по мере движения Солнца относительно плоскости галактики, могли приводить к земным вымираниям. Некоторые исследователи уверены, что взрывы сверхновых в прошлом подвергали Землю гораздо более высокому воздействию космическими лучами, и это могло привести к исчезновению морской фауны в эпоху плиоцена. Но большинство подобных исследований противоречивы.
Лучшее понимание нашей гелиосферы может также помочь нам в оценке обитаемости экзопланет. Воздействие космических лучей может сделать планеты непригодными для жизни, даже те, которые находятся в зоне обитаемости вокруг далёких звёзд. По мере того, как мы получаем всё более точные представления о форме и функциях нашей гелиосферы, мы можем применять эти сведения к другим звёздным системам, что даёт нам более утончённый способ взглянуть на обитаемость и жизнь на других планетах.
В настоящий момент мы недостаточно много знаем о нашей собственной гелиосфере, включая её форму, чтобы точно описать другие гелиосферы.
Но предстоящая миссия НАСА должна помочь нам в этом вопросе. Она называется IMAP, или Interstellar Mapping and Acceleration Probe (Межзвёздное Картографирование и Ускоренный Зонд). Запуск IMAP запланирован на 2024-ый год, и он будет отображать положения и траектории частиц, которые движутся от границ гелиосферы к Земле.
На этом рисунке показан новый зонд IMAP, который будет изучать взаимодействия солнечного ветра с космическими частицами. Авторы и права: NASA.
Научный центр DRIVE также будет играть роль в миссии IMAP. Офер и коллеги создадут тестовую модель гелиосферы к моменту запуска IMAP в 2024-ом году. Их модель будет содержать в себе более подробные прогнозы формы и других свойств гелиосферы. Затем учёные смогут использовать наблюдения IMAP для их проверки.
“Будущее дистанционное зондирование и дальнейшие измерения непосредственно будут способны проверить вероятность наличия более круглой формы гелиосферы”, – пишут авторы исследования в заключении своей статьи.
Будущие миссии, такие как IMAP, но с более высокими энергиями, смогут изучить распространение энергетически нейтральных атомов, которые являются захваченными ионами, поменявшими свой заряд, и, таким образом, смогут исследовать атомы, приходящие из глубин гелиосферического хвоста. В таком случае, более позднее исследование глобальной структуры гелиосферы позволит проверить разрабатываемую модель.
Лучшие снимки планет Солнечной системы (10 фото)
Современные спутники, оснащенные передовыми системами наблюдения и сбора информации, а также инновационные телескопы позволяют нам все больше и больше узнавать о планетах, входящих в состав Солнечной системы. Далее вас ждут самые лучшие снимки планет, которые когда-либо были сделаны человеком или машиной.
Полученный с космического аппарата NASA «Messenger», это – самый лучший когда-либо сделанный снимок Меркурия. Он был скомпилирован 22 февраля 2013 года.
Это чуть более старый снимок – с миссии «Magellan» 1996 года. Он был на орбите с 1989 года, но это один из лучших снимков, сделанных им за всё время полёта. Тёмные точки по всей поверхности планеты – это следы метеоритов, а большая светлая часть в центре – это Ovda Regio, массивный горный хребет.
40 лет спустя после публикации знаменитого снимка «Голубого шара», который показал, как выглядит наша планета из космоса, NASA выпустило эту обновлённую версию, сфотографированную спутником «Suomi NPP».
В случае с Марсом нам следует вернуться назад в 1980 год. Недавние успехи в исследовании Марса дали нам множество сверхдетальных снимков этой планеты, но все они сделаны с близкого расстояния или теперь уже вовсе с поверхности. А этот снимок опять же в виде «Мраморного шарика» — один из лучших за всю историю Красной планеты. Это мозаичное изображение, полученное с орбитального модуля «Viking 1». Трещина в середине – это Valles Marineris, огромный каньон, идущий вдоль экватора планеты, один из крупнейших в нашей солнечной системе.
Лучший снимок Юпитер был получен, хотите верьте, хотите нет, с пролетающего мимо зонда Cassini в ноябре 2003 года, который летел собственно говоря к Сатурну. Что интересно, всё что вы здесь видите, на самом деле является облаком, а не поверхностью самой планеты. Белые и бронзовые кольца – это разные типы облачного покрова. Этот снимок выделяется тем, что эти цвета очень близки к тому, что на самом деле увидел бы человеческий глаз.
А когда зонд «Cassini» наконец-таки достиг точки своего назначения, он сделал эти экстраординарные снимки Сатурна и его лун. Эта фотография была скомпилирована из снимков, сделанных во время равноденствия Сатурна в июле 2008 года, мозаики из 30 изображений, снятых на протяжении двух часов.
Бедный Уран. В 1986 году, когда «Voyager 2» прошёл мимо первого «ледяного гиганта» на своём пути за пределы Солнечной системы, он выглядел не более чем зелёно-голубая сфера без каких-либо особых примет. Причиной этому были метановые облака, которые составляют верхний слой замороженной газовой атмосферы этой планеты. Существует мнение, что где-то под ними существуют и водяные облака, но точно этого сказать не может никто.
Последняя планета, которая является планетой с точки зрения учёных, Нептун был открыт только в 1846 году, и даже тогда он был открыт благодаря математическим расчётам, а не наблюдениям – изменения в орбите Урана привели астронома Алексиса Бувара к предположению, что за ним находится ещё одна планета. И этот снимок не очень качественный, потому что Нептун посещался всего один раз, зондом «Voyager 2» в 1989 году. Сложно представить что на самом деле происходит на этой планете – температура на ней чуть выше абсолютного нуля, на нём дуют самые сильные ветры в Солнечной системе (до 2 тысяч километров в час), и мы имеем крайне смутное представление, как эта планета вообще сформировалась и существует.
Да, Плутон является «карликовой», а не обычной планетой. Но мы не можем оставить его без внимания, особенно по той причине, что это последнее крупное небесное тело в нашей солнечной системе – что также означает, что мы имеем очень мало информации о том, как он выглядит и что там происходит. Это сгенерированное компьютером изображение, основанное на фотографиях телескопа Hubble; цвет синтезирован на основе предположений, и поверхность планеты не обязательно размыта, поскольку мы на самом деле вообще не знаем, на что она похожа.
Фотографии планет Солнечной системы от NASA
Cosmos Agency • Планеты • Фотографии планет Солнечной системы от NASA
Фотографии планет Солнечной системы от NASA
В этой иллюстрированной статье представлены настоящие фотографии планет нашей Солнечной системы, карликовой планеты Плутон и одного спутника Юпитера — Ио. Фотографии сделаны космическими аппаратами, межпланетными станциями посланными NASA для исследования планет, спутников и их взаимосвязей, подробного устройства Солнечной сисьемы, в конце концов, поиска внеземной жизни. Приятного просмотра!
Нептун
Темная, холодная, овеваемая сверхзвуковыми ветрами, планета Нептун, состоит из водорода и гелия и является самой дальней из газовых гигантов в нашей солнечной системе. Она находится на расстоянии в 4.5 миллиарда километров (что в 30 раз дальше чем Земля) от Солнца. Один год на Нептуне длится 165 земных лет, в 2011 году завершился первый год с момента его открытия в 1846. Нептун — восьмая планета Солнечной системы. Нептун также является четвёртой по диаметру и третьей по массе планетой. Масса Нептуна в 17,2 раза, а диаметр экватора в 3,9 раза больше таковых у Земли. Планета была названа в честь римского бога морей. Фотография планеты Нептун. Сделана космическим аппаратом «Вояджер 2» в 1989
Уран — седьмая планета Солнечной системы по удалённости от Солнца, третья по диаметру и четвёртая по массе. Была открыта в 1781 году английским астрономом Уильямом Гершелем и названа в честь греческого бога неба Урана, отца Кроноса (в римской мифологии Сатурна) и, соответственно, деда Зевса (у римлян — Юпитер). Фотография планеты Уран сделанная космическим аппаратом «Вояджер-2» в 1986
Сатурн
Украшенный тысячами красивых колец, Сатурн является уникальной планетой. Все четыре газовых гиганта (Нептун, Уран, Сатурн, Юпитер) имеют кольца из глыбин льда и камней, но только Сатурн может похвастаться такой зрелищностью. Как и другие газовые гиганты, Сатурн в основном состоит из водорода и гелия. Планета находится в 1430 млн км от солнца, в 10 раз дальше чем Земля. Вокруг планеты обращается 62 известных на данный момент спутника. Титан — самый крупный из них, а также второй по размерам спутник в Солнечной системе (после спутника Юпитера, Ганимеда), который превосходит по своим размерам Меркурий и обладает единственной среди спутников Солнечной системы плотной атмосферой. Этот портрет Сатурна и его колец скомпонован любителем и фанатом Кассини Горданом Угарковичем из изображений полученных с космического аппарата NASA Кассини 10 октября 2013.
Юпитер
Эта ослепительно красивая фотография Юпитера была сделана 3 апреля 2017 космическим телескопом Хаббл во время ежегодного максимального сближения с Юпитером (668 миллионов километров от Земли). Хаббл показал сложные облака планеты, легендарное Большое Красное Пятно и Малое Красное Пятно в южных широтах.
Марс — четвёртая по удалённости от Солнца (после Меркурия, Венеры и Земли) и седьмая по размерам планета Солнечной системы. Рельеф Марса обладает многими уникальными чертами. Марсианский потухший вулкан гора Олимп — самая высокая известная гора на планетах Солнечной системы, а долины Маринер — самый крупный известный каньон. Долины имеют длину 4500 км (четверть окружности планеты), ширину — 200 км и глубину — до 11 км. Эта система каньонов превышает знаменитый Большой каньон в 10 раз по длине, в 7 — по ширине и в 7 — по глубине. Композитная фотография планеты Марс с видом на долины Маринер.
Земля
Земля — третья от Солнца планета. Пятая по размеру среди всех планет Солнечной системы. Она является также крупнейшей по диаметру, массе и плотности среди планет земной группы. Мы все на ней живем. Фотография сделана с орбиты, NASA
Венера
Венера — самая горячая планета Солнечной системы. В глубокой древности Венера, как полагают, настолько разогрелась, что подобные земным океаны, которыми, как считается, она обладала, полностью испарились, оставив после себя пустынный пейзаж с множеством плитоподобных скал. По структуре и размеру Венера подобна Земле. Ее толстая, токсичная атмосфера удерживает тепло, держа температуру поверхности достаточно горячей, для того, чтобы плавился свинец. Сфотографированна с межпланетной станции Магеллан.
Меркурий
Меркурий — самая близкая к Солнцу планета Солнечной системы, обращающаяся вокруг Солнца за 88 земных суток. Продолжительность одних звёздных суток на Меркурии составляет 58,65 земных[, а солнечных — 176 земных. Планета названа в честь древнеримского бога торговли — быстроногого Меркурия, поскольку она движется по небу быстрее других планет. Меркурий относится к планетам земной группы. После лишения Плутона в 2006 году статуса планеты к Меркурию перешло звание самой маленькой планеты Солнечной системы. Снимок сделан межпланетной станцией «Мессенджер»
Плутон
Плутон — крупнейшая по размеру известная карликовая планета Солнечной системы, транснептуновый объект (ТНО) и десятое по массе (без учёта спутников) небесное тело, обращающееся вокруг Солнца — после восьми планет Солнечной системы и Эриды. Первоначально Плутон классифицировался как классическая планета, однако сейчас он считается карликовой планетой и самым крупным объектом в поясе Койпера. Цветное изображение Плутона, полученное автоматической межпланетной станцией «Новые горизонты» 14 июля 2015 года с расстояния 450 000 км
Фото Ио, сделанное аппаратом «Галилео» в 1999 году. Желтоватый цвет говорит о высоком содержании серы. Тёмное пятно левее центра — извергающийся вулкан Прометей, его окружают светлые равнины, покрытые оксидом серы. Хоть Ио и спутник Юпитера и не подходит для нашей подборки фотографий планет (в т.ч. одной карликовой) Солнечной системы от NASA, он весьма необычен и заслуживает место в списке.
Вот как на самом деле выглядит Солнечная система
Новая модель предполагает, что форма Солнечной системы (гелиосферой) или «пузыря звездного ветра», имеет форму сдутого серпа, а не длиннохвостую комету, предложенную другими исследованиями.
Гелиосфера составляет зону влияния Солнца. Созданный частицами солнечного ветра, он простирается вдвое дальше орбиты Плутона, затем ослабевает и уступает место межзвездной среде. В конце концов, именно солнечный ветер защищает все объекты нашей системы от космических лучей, в том числе и от других опасностей. Но каковы пределы этого защитного пузыря?
Определение границ Солнечной системы
Эта работа всегда была сложной, потому что мы были размещены внутри нашей системы. Поэтому, чтобы лучше понять эти меры, лучше всего взглянуть со стороны. Именно тогда в дело вступают зонды «Вояджер-1» и «Вояджер-2».
Исследователи использовали компьютерные модели для прогнозирования характеристик этой защитной оболочки. Для этого они использовали данные этих кораблей, запущенных в 70-е годы, которые с тех пор вошли в межзвездное пространство. Также были учтены данные, предоставленные миссиями Cassini и New Horizons.
Они приходят к нам извне гелиосферы в виде электрически нейтральных атомов водорода. Вот почему у них нет проблем с преодолением нашей защиты. Однако, оказавшись внутри, эти атомы внезапно оказываются электрически заряженными под действием солнечного ветра.
Поскольку эти частицы «модифицируются» при взаимодействии с солнечным ветром, они действуют как посредники для нанесения на карту края гелиосферы. Вот почему НАСА полагалось на них, используя их как своего рода радар, чтобы провести границу, отделяющую нашу систему от межзвездного пространства.
Сдутый полумесяц
Как видно выше, частицы, генерируемые Солнцем, желтого цвета. Те, что приходят из межзвездной среды, изображенные красным, наталкиваются на них, прежде чем обойти их.