Міжпланетне середовище (МПС), або міжпланетний простір, складається з маси та енергії, що заповнюють Сонячну систему і крізь які рухаються всі більші тіла Сонячної системи, такі як планети, карликові планети, астероїди та комети. МПС закінчується на геліопаузі, за межами якої починається міжзоряне середовище. До 1950 року міжпланетний простір здебільшого вважали або абсолютним вакуумом, або таким, що складається з «ефіру».

Склад та фізичні характеристики До складу міжпланетного середовища входять міжпланетний пил і газ, космічні промені, а також гаряча плазма сонячного вітру. Густина цього середовища є надзвичайно низькою, причому густина складової сонячного вітру зменшується обернено пропорційно квадрату відстані від Сонця. Сонячний вітер є мінливим: на нього можуть впливати магнітні поля та такі прояви сонячної активності, як корональні викиди маси. Типова концентрація частинок у міжпланетному середовищі становить близько 5-40 частинок/см, однак цей показник зазнає суттєвих коливань. У безпосередній близькості від Землі вона дорівнює приблизно 5 частинок/см, проте фіксувалися значення, що сягали 100 частинок/см. Для порівняння, повітря на рівні моря містить близько 2,9 × 1019 частинок в 1 см.

Температура міжпланетного середовища змінюється в межах Сонячної системи. Жозеф Фур'є вважав, що міжпланетне середовище повинно мати температуру, порівнянну з тією, що спостерігається на полюсах Землі, однак його висновки ґрунтувалися на хибних підставах: не маючи сучасних даних про перенесення тепла в атмосфері, він не бачив іншого способу пояснити відносну стабільність клімату Землі. Ідея про дуже гаряче міжпланетне середовище залишалася маргінальною серед геофізиків аж до 1959 року, коли Чепмен припустив температуру порядку 10 000 К, проте спостереження за екзосферою на низькій навколоземній орбіті суперечили з його позицією. Насправді ж остаточні передбачення як Фур'є, так і Чепмена виявилися правильними: оскільки міжпланетне середовище є надзвичайно розрідженим, воно не перебуває у стані термодинамічної рівноваги. Натомість різні його складові мають різну температуру Corrected in doi:10.1086/324303.. Температура сонячного вітру в цисмісячному просторі узгоджується з оцінками Чепмена, тоді як частинки пилу поблизу орбіти Землі мають температуру 257–298 К, що в середньому становить близько 283 К. Загалом, температура сонячного вітру зменшується обернено пропорційно квадрату відстані від Сонця, а температура пилу зменшується обернено пропорційно кубічному кореню з цієї відстані. Для частинок пилу в межах поясу астероїдів типові температури знижуються від 200 К на відстані 2,2 а. о. до 165 К на відстані 3,2 а. о.

Сонячний вітер, як складова міжпланетного середовища, є плазмою, тобто газом з іонів, і має фізичні характеристики плазми, а не звичайного газу. Наприклад, він переносить із собою магнітне поле Сонця, має надзвичайно високу електропровідність (що зумовлює утворення геліосферного струмового шару), формує плазмові подвійні шари в місцях контакту з магнітосферами планет або на геліопаузі, а також демонструє явище філаментації (як у полярних сяйвах).

Плазма в міжпланетному середовищі також є причиною того, що індукція магнітного поля Сонця на орбіті Землі більш ніж у 100 разів перевищує початкові очікування. Якби космічний простір був ідеальним вакуумом, то магнітне поле сонячного диполя з індукцією тесла спадало б обернено пропорційно кубу відстані до значення близько тесла. Проте супутникові спостереження свідчать, що насправді цей показник є приблизно в 100 разів більшим і становить близько 7 нТл. Магнітогідродинамічна (МГД) теорія передбачає, що рух електропровідного плинного середовища (наприклад, міжпланетного) в магнітному полі індукує електричні струми, які, своєю чергою, генерують магнітні поля. У цьому сенсі воно поводиться як МГД-динамо.

Протяжність міжпланетного середовища Зовнішній край геліосфери є межею між потоком сонячного вітру та міжзоряним середовищем. Ця межа відома як геліопауза; вважається, що вона являє собою досить різкий перехід, який був зафіксований на відстані близько 120 а. о. від Сонця апаратами місій «Вояджер». Таким чином, міжпланетне середовище заповнює об'єм, обмежений геліопаузою. Фактична форма цього об'єму залишається невизначеною: він простягається лише на 100 а. о. в напрямку апекса Сонця, проте сягає 800 а. о. у полярному напрямку.

Взаємодія з планетами Характер взаємодії міжпланетного середовища з планетами залежить від наявності в них магнітного поля. Такі тіла, як Місяць, не мають магнітного поля, тому сонячний вітер може безпосередньо досягати їхньої поверхні. Протягом мільярдів років місячний реголіт слугував своєрідним накопичувачем частинок сонячного вітру, тому дослідження порід із поверхні Місяця становлять велику цінність для вивчення самого сонячного вітру. Високоенергетичні частинки сонячного вітру, бомбардуючи місячну поверхню, також спричиняють її слабке випромінювання в рентгенівському діапазоні.

Планети з власним магнітним полем, такі як Земля та Юпітер, оточені магнітосферою, у межах якої їхнє магнітне поле переважає сонячне. Це порушує потік сонячного вітру, змушуючи його обтікати магнітосферу. Речовина сонячного вітру може «просочуватися» в магнітосферу, спричиняючи полярні сяйва та наповнюючи радіаційні пояси Ван Аллена іонізованими частинками.

Спостережувані явища міжпланетного середовища   

Міжпланетне середовище зумовлює низку оптичних явищ, видимих із Землі. Зодіакальне світло — це широка смуга слабкого світіння, яку іноді можна спостерігати після заходу або перед сходом сонця; вона простягається вздовж екліптики та є найяскравішою поблизу горизонту. Це світіння виникає внаслідок розсіювання сонячного світла на частинках пилу в міжпланетному середовищі між Землею та Сонцем.

Подібне явище з центром в антисонячній точці — протисяйво — можна спостерігати на природно темному, безмісячному нічному небі. Цей ефект, значно слабший за зодіакальне світло, виникає внаслідок зворотного розсіювання сонячного світла на частинках пилу за межами орбіти Землі.

Історія Термін «міжпланетний» уперше був використаний у друкованому вигляді в 1691 році науковцем Робертом Бойлем: «Повітря відрізняється від ефіру (або вакууму) в... міжпланетних просторах» (Бойль, «Історія повітря»). У 1898 році американський астроном Чарлз Огастес Янг писав: «Міжпланетний простір — це вакуум, набагато досконаліший за будь-що, що ми здатні створити штучним шляхом...» («Основи астрономії», Чарлз Огастес Янг, 1898).

Уявлення про те, що простір є вакуумом, заповненим «ефіром», або ж просто холодним і темним вакуумом, зберігалося аж до 1950-х років. Професор астрономії Університету Тафтса Кеннет Р. Ленг у 2000 році зазначав: «Півстоліття тому більшість людей уявляли нашу планету як самотню кулю, що мандрує в холодному й темному космічному вакуумі навколо Сонця». У 2002 році Акасофу констатував: «Уявлення про міжпланетний простір як вакуум, у який Сонце час від часу викидає корпускулярні потоки, докорінно змінив Людвіг Бірман (1951, 1953). На основі спостережень за хвостами комет він висунув гіпотезу, що Сонце безперервно видуває свою атмосферу в усіх напрямках із надзвуковою швидкістю» (Сюн-Іті Акасофу, «Досліджуючи таємниці полярного сяйва», 2002).

Див. також

Міжзоряне середовище Міжгалактичний простір Міжгалактичний пил Фізика космічної плазми