Космические аппараты «Вояджер-1» и «Вояджер-2» — самые далекие и самые быстрые из объектов, созданные человеком. Вот уже несколько лет они летят сквозь границу Солнечной системы и скоро полностью покинут гелиосферу. Но и перед тем, как окончательно отправиться к звездам, они передают данные, меняющие представление о нашем большом доме. Оказывается, Солнечную систему окружает магнитная пена, гигантские пузыри которой не только могут сильно влиять на нашу защиту от  галактических космических лучей, но и искажать наше знание о Вселенной…

«Вояджеры» в полете уже более 33 лет. После множества открытий, совершенных внутри Солнечной системы, теперь они исследуют её границы. Аппараты уже пересекли гелиосферную ударную волну, впереди их ждет область гелиопаузы (граница, вдоль которой уравновешивается давление солнечного ветра и межзвёздной среды).

«Вояджер-1» немного вырвался вперед, сейчас он находятся на расстоянии свыше 17 млрд. км от Земли (116 астрономических единиц, т.е. 116 расстояний от Земли до Солнца), его скорость больше 60000 км/ч, а сигнал с него идет на Землю около 14 часов. Но даже с такого расстояния аппараты передают данные, ведущие к новым открытиям.

Одно из открытий касается магнитного поля Солнца. Размеры солнечного магнитного поля несравнимо масштабнее земного и выходят далеко за пределы планетарных орбит. Ранее считалось, что магнитное поле на границе Солнечной системы устроено обычным образом: величина магнитного поля убывает, силовые линии изгибаются и возвращаются обратно к Солнцу. Теперь же оказалось, что это не так.

Магнитные поля на границе Солнечной системы очень слабые, поэтому понадобилось более 4 лет, чтобы накопилось достаточно данных, передаваемых обоими «Вояджерами». Когда же, наконец, данные были проанализированы и построены соответствующие модели, ученые были крайне удивлены. Оказалось, что магнитная граница Солнечной системы представляет собой “пену” исполинских размеров. Каждый “пузырёк” в этой пене имеет диаметр порядка 1 а.е. (1 астрономическая единица = 150 млн.км). На пересечение такого “пузырька” «Вояджер» тратит 3-4 месяца.

Причиной возникновения магнитных “пузырей” является вращение Солнца вокруг своей оси, в результате которого на пределе своего распространения магнитные линии “запутываются” и происходит их пересоединение. Эффект магнитного пересоединения был знаком астрофизикам и раньше — именно данный эффект считается источником энергии солнечных вспышек (см. описание эффекта в комментариях), однако они никак не ожидали встретить его на границе Солнечной системы.

Линии магнитного поля Солнца ориентированы в разные стороны в разных его полушариях. Т.к. ось магнитного поля наклонена по отношению к оси вращения Солнца, его магнитное поле извивается в форме сложной спирали, разделенной на сектора с различной полярностью.  За границей ударной волны, с уменьшением скорости солнечного ветра (который и раздувает магнитное поле Солнца в огромный пузырь гелиосферы) расстояния между его разнополярными “складками” резко уменьшаются. В результате линии магнитных полей разрываются, пересоединяются и от спирали отпочковываются новые участки поля – магнитные пузыри.

В результате пересоединения образуются магнитные поля, которые оказываются отделенными от “материнского” магнитного поля Солнца. Они-то и “зацикливаются” в пузыри, частично связанные друг с другом.

Если это действительно так (а данные о магнитном поле, переданные с «Вояджеров», наиболее логично выстраиваются именно в такую картину), то граница магнитного поля Солнца и, соответственно  нашей Солнечной системы, напоминает не простую “береговую линию”, а линию прибоя, отделяющего наш “остров” от океана межзвездного вещества.

И это новое знание о границе нашей Солнечной системы не так далеко от нашей повседневной жизни, как можно было бы подумать. Дело в том, что магнитное поле Солнца защищает Землю от разнообразных “посланников” других звезд и галактик так же, как магнитное поле Земли защищает нас от Солнца. И среди этих “посланников” могут быть весьма опасные для жизни на Земле — например, высокоэнергетические частицы, разогнанные взрывами сверхновых и/или прошедшие вблизи черных дыр…

Перед учеными теперь стоит задача определить — является ли такая граница магнитного поля Солнца более надежной защитой, чем обычная? Тормозятся или, наоборот, еще сильнее разгоняются в магнитных пузырях, летящие к нам из-за границ Солнечной системы, заряженные частицы? Или же магнитная пена столь слаба и в ней так много “дыр”, что она практически не оказывает никакого влияния на космические лучи?..

И более абстрактный, но не менее интересный вопрос — если граница Солнечной системы столь “непроста”, то насколько мы, находясь внутри, способны увидеть то, что находится вне нашей Солнечной системы (речь, естественно, идет, прежде всего, об электромагнитной картине мира)?..

Наглядно представить историю с открытием магнитной пены поможет видео-ролик, созданный NASA: