Введение

Граница между магнитосферой и окружающей намагниченной средой, аналогичный эффект на движущиеся объекты в атмосфере.

В астрофизике ударный фронт возникает, когда магнитосфера астрофизического объекта взаимодействует с близлежащей текущей плазмой окружающей среды, такой как солнечный ветер. Для Земли и других планет с магнитным полем это граница, на которой скорость звездного ветра резко уменьшается при приближении к магнитопаузе. Для звезд эта граница обычно является краем астросферы, где звездный ветер сталкивается с межзвездной средой.

На кометах

Ударные волны формируются у комет в результате взаимодействия между солнечным ветром и ионосферой кометы. Вдали от Солнца комета представляет собой ледяное тело без атмосферы. По мере приближения к Солнцу тепло солнечного света вызывает высвобождение газа из ядра кометы, формируя атмосферу, называемую комой. Кома частично ионизируется солнечным светом, и когда солнечный ветер проходит сквозь эту ионную кому, возникает ударная волна. Первые наблюдения были сделаны в 1980-х и 1990-х годах, когда несколько космических аппаратов пролетали мимо комет 21P/Giacobini–Zinner, 1P/Halley и 26P/Grigg–Skjellerup. Тогда было установлено, что ударные волны у комет шире и более плавные, чем резкие планетарные ударные волны, наблюдаемые, например, у Земли. Все эти наблюдения были сделаны вблизи перигелия, когда ударные волны уже полностью сформировались. Космический аппарат "Розетта" сопровождал комету 67P/Чурюмова–Герасименко из отдалённых районов Солнечной системы, на гелиоцентрическом расстоянии 3,6 а. е., к перигелию на 1,24 а. е., и обратно. Это позволило "Розетте" наблюдать формирование ударной волны по мере увеличения выделения газа во время движения кометы к Солнцу. На этой ранней стадии развития волна получила название "молодая ударная волна". Молодая ударная волна асимметрична и, по отношению к расстоянию до ядра, шире, чем полностью развитые ударные волны.

Вокруг Солнца

В течение нескольких десятилетий считалось, что солнечный ветер формирует ударный фронт на границе гелиосферы, где он сталкивается с окружающей межзвездной средой. По мере удаления от Солнца, точка, где поток солнечного ветра становится субзвуковым, называется терминирующим ударом, точка, где давление межзвездной среды и солнечного ветра уравновешиваются, – гелиопаузой, а точка, где поток межзвездной среды становится субзвуковым, должна была бы соответствовать урезу (или луковому удару). Считалось, что этот урез находится на расстоянии около 230 а.е. от Солнца – более чем в два раза дальше, чем терминирующий удар, встреченный космическим аппаратом "Вояджер". Однако данные, полученные в 2012 году с помощью межзвездного аппарата NASA Interstellar Boundary Explorer (IBEX), указывают на отсутствие уреза. В сочетании с подтверждающими результатами, полученными космическим аппаратом "Вояджер", эти данные послужили стимулом для некоторых теоретических уточнений; современная точка зрения заключается в том, что формирование уреза предотвращается, по крайней мере, в той галактической области, через которую движется Солнце, благодаря сочетанию силы локального межзвездного магнитного поля и относительной скорости гелиосферы.

Вокруг других звезд

В 2006 году вблизи звезды AGB R Hydrae был обнаружен волновой фронт дальнего инфракрасного излучения. Волновые фронты также являются распространенным явлением в объектах Гербига-Харо, где мощный сфокусированный выброс газа и пыли от звезды взаимодействует с межзвездной средой, образуя яркие волновые фронты, видимые в оптическом диапазоне. Космический телескоп Хаббла запечатлел эти изображения волновых фронтов, состоящих из плотных газов и плазмы в туманности Ориона.

Магнитный эффект драпировки

Аналогичный эффект, известный как эффект магнитного драпирования, возникает, когда сверх-Альфвеновский поток плазмы сталкивается с не намагниченным объектом, как, например, когда солнечный ветер достигает ионосферы Венеры: поток отклоняется вокруг объекта, обволакивая магнитное поле вдоль следа потока. Условие сверх-Альфвеновского потока означает, что относительная скорость между потоком и объектом, , превышает локальную Альфвеновскую скорость, что соответствует большому числу Альфвена Маха: Для не намагниченных и электрически проводящих объектов окружающее магнитное поле создает электрические токи внутри объекта и в окружающую плазму, в результате чего поток отклоняется и замедляется, поскольку временная шкала магнитного затухания значительно больше временной шкалы переноса магнитного поля. Наведенные токи, в свою очередь, генерируют магнитные поля, которые отклоняют поток, формируя ударный фронт. Например, ионосферы Марса и Венеры обеспечивают проводящую среду для взаимодействия с солнечным ветром. Без ионосферы текущая намагниченная плазма поглощается непроводящим телом. Это происходит, например, при взаимодействии солнечного ветра с Луной, не имеющей ионосферы. При магнитном драпировании линии магнитного поля оборачиваются и обволакивают переднюю сторону объекта, создавая узкую оболочку, аналогичную ударным фронтам в планетарных магнитосферах. Концентрированное магнитное поле нарастает до тех пор, пока давление потока не станет сопоставимым с магнитным давлением в оболочке:

где – плотность плазмы, – обволакивающее магнитное поле вблизи объекта, а – относительная скорость между плазмой и объектом. Магнитное драпирование наблюдалось вокруг планет, спутников, выбросов корональной массы Солнца и галактик.