Головная ударная волна

Головная ударная волна (в англ. bow shock — дуговидная ударная волна) — область взаимодействия между магнитосферой звезды или планеты и окружающей средой, в которой наблюдается повышенная плотность вещества. Для звёзд, как правило, это граница между звёздным ветром и межзвёздной средой. Для планет головной ударной волной является граница, на которой скорость солнечного ветра резко падает, по мере его приближения к магнитопаузе^[2]. Наиболее изученным примером головной ударной волны является место, где солнечный ветер встречается с магнитопаузой Земли, создавая фронт волны характерной дугообразной формы, как и вокруг всех планет, имеющих магнитное поле. Головная ударная волна вокруг Земли имеет толщину около 17 км^[3] и расположена на расстоянии около 90 000 км от Земли^[4].

В течение нескольких десятилетий считалось, что солнечный ветер образуют головную ударную волну при столкновении с окружающей

Головная ударная волна имеет ту же физическую природу, что и ударная волна, создаваемая реактивным истребителем в воздухе. Ударные волны образуют области (фронты), в которых имеют место резкие скачки плотности, давления, температуры, степени ионизации газа и др. его параметров. Во многих космических явлениях ударные волны играют важную роль. Толщина фронта головной ударной волны определяется диссипативными процессами^[6].

Определяющим критерием возникновения любой ударной волны является то, что скорость движущейся жидкости или газа (в данном случае, звёздного ветра) падает от «сверхзвуковой» до «дозвуковой», где скорость звука в физике плазмы определяется как:

${\displaystyle c_{s}^{2}=\gamma p/\rho }$

где c_s — скорость звука, ${\displaystyle \gamma }$ — показатель адиабаты, p — давление и ${\displaystyle \rho }$ — плотность плазмы.

Увеличение

Частицы, составляющие

Ещё в

Головная ударная волна является общей чертой объектов, испускающих мощный звёздный ветер или движущихся со сверхзвуковой скоростью через плотную межзвёздную среду^[10].

Каждый объект Хербига-Аро создаёт яркие головные ударные волны, которые видны в оптическом диапазоне. Они образуются, когда газ, выброшенный формирующимися звёздами, вступает во взаимодействие с близлежащими облаками газа и пыли на скоростях в несколько сотен километров в секунду.

Головные ударные волны также создают самые яркие и мощные звёзды:

Головная ударная волна может наблюдаться не только в видимом, но и инфракрасном диапазоне.

В 2006 году в инфракрасном диапазоне была обнаружена головная ударная волна вокруг звезды R Гидры^[15]

При движении звезда

Ниже представлены изображения, которые показывают головные ударные волны в плотных областях газа и пыли в туманности Ориона. В этой области много молодых звёзд высокой светимости, вытекающие из них ветры и потоки образуют светящиеся головные ударные волны. Порождённые звёздами выбросы и потоки выталкивают окружающее вещество со скоростью в несколько сотен километров в секунду^[18].

• Kivelson, M. G.; Russell, C. T. Introduction to Space Physics. — New York: Cambridge University Press, 1995. — С. 129. — ISBN 978-0-521-45104-8.
• Cravens, T. E. Physics of Solar System Plasmas. — New York: Cambridge University Press, 1997. — С. 142. — ISBN 978-0-521-35280-2.

• NASA Astronomy Picture of the Day: Zeta Oph: Runaway Star (8 April 2017) Архивная копия от 7 мая 2020 на Wayback Machine (англ.)
• Hear the Jovian bow shock (from the University of Iowa) Архивная копия от 3 февраля 2020 на Wayback Machine (англ.)
• Cluster spacecraft makes a shocking discovery (Planetary Bow Shock) Архивная копия от 12 января 2008 на Wayback Machine (англ.)