Если взять в космос компас, на каком расстоянии от Земли стрелка прибора перестанет показывать на север? Очевидно, в космическом пространстве компас реагирует на магнитное поле Солнца или других планет, но как можно интерпретировать его показания?
Магнитное поле Земли подобно диполю (конструкции в виде магнитного стержня, облепленного железными опилками), хотя, вращаясь вокруг своей оси, оно образует трехмерное пространство, простирающееся в космос на расстояние в 60 000 км. На Земле мы используем компас в двух измерениях. Для составления карты магнитного поля Земли в космосе можно использовать трехмерный «компас», тоже указывающий направление на север. За пределами 60 000 км от Земли в направлении Солнца мы покидаем магнитосферу Земли и входим в область потока солнечного ветра, который также несет магнитное поле Солнца. В те периоды, когда Солнце ведет себя спокойно, его магнитное поле, в силу того, что светило вращается, имеет форму спирали. Подобным образом, если вращать над головой шланг, льющаяся из него вода будет разбрызгиваться по спирали. Измерения магнитного поля производят межпланетные космические аппараты. Делается это для того, чтобы понять, как магнитное поле Солнца и солнечный ветер взаимодействуют с магнитным полем Земли. Например, полярные сияния — это результат активности магнитных полей Солнца и Земли, при взаимодействии которых частицы плазмы солнечного ветра вторгаются в атмосферу. На противоположной от Солнца стороне Земли магнитное поле нашей планеты, взаимодействуя с солнечным ветром, стягивается в длинный магнитный хвост, обычно имеющий протяженность до 7 млн км или больше. Стрелка компаса в области этого геомагнитного хвоста будет показывать вдоль него — либо в направлении Земли, либо в противоположную сторону. Интересно отметить, что, если мы выйдем за пределы Солнечной системы, войдем в зону «гелиопаузы», где нет влияния солнечного ветра, и переместимся в межзвездном пространстве еще дальше (примерно на 150 астрономических единиц от Земли), наш компас начнет измерять галактическое магнитное поле, и не исключено, что он укажет в сторону созвездия Компаса (лат. Pyxis).
От марса — поворот налево
Я — любитель пешего туризма и летчик. Когда нужно пройти или перелететь из пункта А в пункт Б, я прокладываю курс по компасу. Какой прибор помогает астронавтам и автоматическим измерительным зондам следовать заданным курсом?
Ориентирование на местности предполагает, человеку известно, в какой точке он находится относительно цели своего путешествия и как к ней добраться. В космосе важно знать не только свое местонахождение, но и положение в пространстве, поэтому в первую очередь нужно отыскать Солнце и какую-нибудь знакомую видимую далекую звезду. Сириус — хороший ориентир, но эта звезда находится относительно близко к небесному экватору и поэтому иногда скрывается за Солнцем. Более подходящий вариант — Канопус. Эта звезда почти такая же яркая и находится далеко на юге небесной сферы, далеко от Солнца. Ориентируясь на такие звезды и Солнце, можно определить свое положение в пространстве и с помощью радара, данных из пункта управления полетом или на основе визуальных наблюдений установить местонахождение других тел. Гироскопы устраняют вибрацию и отслеживают малейшие угловые отклонения космического аппарата, а измерения доплеровского сдвига частоты позволяют вычислить свою скорость. В космосе, зная траекторию своего летательного аппарата относительно крупных небесных тел в Солнечной системе, можно рассчитать маршрут полета на миллионы километров вперед. Только когда включается двигатель, чтобы откорректировать курс, приблизиться к объекту для стыковки или вывести корабль на определенную орбиту, необходимо уточнить свое местоположение и внести соответствующие поправки.