Die heliosfeer of sonsfeer is die magnetosfeer, astrosfeer en buitenste atmosfeerlaag van die Son. Dit het die vorm van 'n groot, borrelagtige streek van die ruimte. In terme van plasmafisika is dit die holte wat deur die Son gevorm word in die omringende interstellêre medium. Die "borrel" word aanhoudend "opgeblaas" deur plasma van die Son af, bekend as die sonwind. Buite die heliosfeer maak dié sonplasma plek vir die interstellêre plasma wat die Melkweg deurtrek.
As deel van die interplanetêre magneetveld beskerm die heliosfeer die Sonnestelsel van aansienlike hoeveelhede kosmiese geïoniseerde straling; elektries neutrale gammastrale word egter nie geraak nie. Die term is waarskynlik uitgedink deur Alexander J. Dessler, wat glo die woord die eerste keer in 1967 in wetenskaplike geskrifte gebruik het.
Die sonwind vloei miljarde kilometers ver deur die Sonnestelsel, tot ver anderkant selfs die Kuipergordel, waar Pluto is, totdat dit die grensskok teenkom, waar sy snelheid skielik afneem vanweë die druk van buite in die interstellêre medium. Die sonskede is 'n breë oorgangsgebied tussen die grensskok en die heliosfeer se buitegrens, die heliopouse. Die punt waar die interstellêre materie (wat in die teenoorgestelde rigting beweeg) tydens sy botsing met die sonsfeer vertraag word, staan bekend as die boegskok.
Die vorm van die heliosfeer lyk soos 'n komeet; dit is rofweg sferies aan die een kant met 'n lang stert aan die ander kant, bekend as die heliostert. Die wetenskaplike studie van die heliosfeer is heliofisika, wat insluit.
Twee Voyagerruimtetuie het die buitestreke van die heliosfeer verken en deur die grensskok en sonskede beweeg. Voyager 1 het op 25 Augustus 2012 die heliopouse verbygesteek en die heliosfeer verlaat, toe die tuig 'n skielike, veertigvoudige toename in plasmadigtheid gemeet het.
Voyager 2 het op 5 November 2018 die heliopouse verbygesteek. Omdat die heliopouse die grens is tussen materie van die Son afkomstig en dié wat in die res van die sterrestelsel ontstaan, is ruimtetuie wat die heliosfeer verbysteek (soos die twee Voyagers) in die interstellêre ruimte.
Struktuur thumb|220px|links|Die Son afgeneem by 'n golflengte van 19,3 nanometer (ultraviolet). Ondanks sy naam is die heliosfeer nie 'n perfekte vorm nie. Sy vorm word deur drie faktore bepaal: die interstellêre medium (ISM), die sonwind en die algehele beweging van die Son en heliosfeer terwyl dit deur die ISM beweeg. Omdat die sonwind en ISM albei vloeistowwe is, is die vorm en grootte van die heliosfeer ook vloeibaar. Veranderings in die sonwind verander egter die veranderlike posisies van die grense die meeste op kort tydskale (ure tot 'n paar jaar). Die sonwind se druk wissel op enige oomblik baie vinniger as die druk van die ISM van buite af. Veral die uitwerking van die sonsiklus van 11 jaar, wat met 'n minimum en maksimum in sonwindaktiwiteit gepaardgaan, is vermoedelik belangrik.
Op 'n breër skaal lei die beweging van die heliosfeer deur die vloeistofmedium van die ISM tot 'n algehele komeetagtige vorm. Die sonwindplasma wat min of meer in dieselfde rigting as die Son deur die sterrestelsel beweeg, word deur die ISM in 'n byna sferiese vorm saamgepers, terwyl die plasma wat in die teenoorgestelde rigting vloei, oor 'n veel langer afstand beweeg voordat dit plek maak vir die ISM, en dit veroorsaak die lang heliostert.
Die beperkte data wat beskikbaar is en die onverkende aard van dié strukture het gelei tot baie teorieë oor hulle vorm. In 2020 het Merav Opher die span navorsers gelei wat vasgestel het die vorm van die heliosfeer is 'n halfmaan wat as 'n pap croissant beskryf kan word.
Sonwind
Die sonwind bestaan uit deeltjies geïoniseerde atome van die Son se korona en velde soos die magneetveld wat deur die Son geskep word en die ruimte in vloei. Omdat die Son min of meer elke 25 dae roteer, word die heliosferiese magneetveld, wat deur die sonwind vervoer word, in 'n spiraal gedraai.
thumb|220px|Die heliosferiese stroomlaag tot by Jupiter se wentelbaan. Die sonwind beïnvloed baie ander stelsels in die Sonnestelsel; 'n voorbeeld is die wisselings in die Son se eie magneetveld wat deur die sonwind na buite gedra word en geomagnetiese storms in die Aarde se magnetosfeer veroorsaak.
Heliosferiese stroomlaag Die heliosferiese stroomlaag is 'n rimpeling in die heliosfeer wat deur die roterende megneetveld van die Son veroorsaak word. Dit dui die grens aan tussen heliosferiese magneetveldstreke van teenoorgestelde polariteit.
Die heliosferiese stroomlaag strek deur die hele heliosfeer en kan beskou word as die grootste struktuur in die Sonnestelsel; dit lyk glo soos 'n "ballerina se rok".
Kant van die heliosfeer Die buitenste struktuur van die heliosfeer word bepaal deur die wisselwerkings tussen die sonwind en die winde van die interstellêre ruimte. Die sonwind stroom weg van die Son af in alle rigtings teen snelhede van verskeie honderde kilometers per sekonde. Op 'n punt ver anderkant Neptunus se wentelbaan moet dié supersoniese wind, wat vinniger as klank beweeg, se snelheid afneem wanneer dit die gasse van die interstellêre medium teenkom. Die snelheid word dan subsonies.
Die buitenste oppervlak van die sonskede, waar dit by die interstellêre medium kom, is bekend as die heliopouse. Dit is die kant van die hele heliosfeer. Teoreties gesproke veroorsaak die heliopouse onstuimigheid in die interstellêre medium terwyl die Son om die galaktiese middelpunt wentel. Buite die heliopouse sal daar 'n onstuimige streek wees wat veroorsaak word deur die druk van die bewegende heliopouse teen die interstellêre medium.
Grensskok thumb|links|220px|Water wat in 'n wasbak inloop, is analoog aan die heliosfeer en sy verskillende sones. (Termination shock is die grensskok.)
Die grensskok is die punt in die heliosfeer waar die sonwind spoed verminder tot subsoniese snelhede (relatief tot die Son) vanweë wisselwerkings met die plaaslike interstellêre medium. Dit veroorsaak samepersing, verhitting en 'n verandering in die magneetveld. In die Sonnestelsel is die grensskok vermoedelik 75 tot 90 AE van die Son af. In 2004 het Voyager 1 die Son se grensskok verbygesteek, gevolg deur Voyager 2 in 2007.
Die skok ontstaan omdat die deeltjies van die sonwind teen sowat 400 km/s van die Son af wegbeweeg, terwyl die klanksnelheid (in die interstellêre medium) sowat 100 km/s is. (Die presiese snelheid hang af van die digtheid, wat aansienlik wissel. In vergelyking hiermee wentel die Aarde teen sowat 30 km/s om die Son, die Internasionale Ruimtestasie wentel teen sowat 7,7 km/s om die Aarde, vliegtuie vlieg teen sowat 0,2-0,3 km/s, 'n motor op die snelweg bereik 'n snelheid van sowat 0,03 km/s en mense loop teen sowat 0,001 km/s.)
Die interstellêre medium het egter 'n relatief konstante druk, hoewel dit 'n lae digtheid het; die druk van die sonwind neem af met die afstand van die Son af. Eindelik neem die druk af totdat die sonwind nie meer supersoniese snelhede teen die druk van die interstellêre medium kan handhaaf nie. Dan verminder die spoed tot subsoniese snelhede, en dit veroorsaak 'n boegskok. Verder van die Son af word die grensskok gevolg deur die heliopouse, waar die druk ewe groot raak en die deeltjies van die sonwind deur die interstellêre medium tot stilstand gebring word.
Ander grensskokke kan in verskeie stelsels op Aarde gesien word. Die maklikste een om te sien is waarskynlik deur 'n kraan in 'n wasbak oop te draai. Waar die water op die bodem van die wasbak tap, vorm dit 'n vlak vloei wat vinnig uitsprei (analoog aan die supersoniese sonwind). Daaromtrent vorm 'n grensskok van opwellende water, en daarbuite sprei die water stadiger uit (analoog aan die subsoniese interstellêre medium).
Bewyse voor die Amerikaanse Geofisiese Vereniging in Mei 2005 dui aan Voyager 1 het die grensskok in Desember 2004 verbygesteek, toe dit sowat 94 AE van die Son af was. Dit kon gesien word aan die verandering in magnetiese lesings wat van die ruimtetuig geneem is. In teenstelling daarmee het Voyager 2 terugkerende deeltjies begin teenkom toe dit net 76 AE van die Son af was, in Mei 2006. Dit dui daarop dat die heliosfeer dalk onreëlmatig gevorm is; dit bult dalk uit in die Son se noordelike halfrond en word na binne gedruk in die suide.
thumb|220px|'n Illustrasie van die heliosfeer, soos uitgereik op 28 Junie 2013, met 'n Voyagerruimtetuig se posisie aangedui. Die sonskede is tussen die grensskok en die heliopouse.
Sonskede Die sonskede is die streek van die heliosfeer buite die grensskok. Hier word die sonwind vertraag, saamgepers en onstuimig gemaak deur sy wisselwerking met die interstellêre medium. Op sy naaste punt lê die binnekant van die sonskede omtrent 80 tot 100 AE van die Son af. Volgens 'n voorgestelde model is die sonskede soos die koma van 'n komeet gevorm en sleep dit verskeie kere dié afstand in die teenoorgestelde kant van die Son deur die ruimte. Aan sy windkant word sy dikte op tussen sowat 10 en 100 AE geraam. Wetenskaplikes van die Voyagerprojek het vasgestel die sonskede is nie "glad" nie – dit is eerder 'n "skuimerige sone" wat gevul is met magnetiese borrels wat elk sowat 1 AE breed is. Dié magnetiese borrels word geskep deur die impak van die sonwind met die interstellêre medium. Voyager 1 en 2 het in 2007 en 2008 onderskeidelik bewyse van die borrels begin bespeur. Die moontlik worsvormige borrels word gevorm deur magnetiese rekonneksies tussen teenoorgestelde sektore van die son se magneetveld terwyl die sonwind stadiger beweeg.
Op 'n afstand van sowat 113 AE het Voyager 1 'n "stagnante streek" in die sonskede bespeur. Hier het die sonwind se snelheid afgeneem tot feitlik nul, die intensiteit van die magneetveld het verdubbel en elektrone van die sterrestelsel met 'n hoë energie het honderdvoudig vermeerder. By omtrent 122 AE het die ruimtetuig 'n nuwe streek binnegegaan wat wetenskaplikes die "magnetiese snelweg" genoem het: 'n streek steeds onder die Son se invloed, maar met sommige drastiese verskille.
Heliopouse Die heliopouse is die teoretiese grens waar die sonwind tot stilstand gebring word deur die interstellêre medium; waar die sonwind se snelheid nie meer groot genoeg is om die sterwinde van die omringende sterre terug te stoot nie. Dit is waar die druk van die sonwind en die interstellêre medium balanseer. Die verbysteek van die heliopouse behoort gekenmerk te word deur 'n skerp daling in die temperatuur van sonwinddeeltjies, 'n verandering in die rigting van die magneetveld en 'n toename in die hoeveelheid galaktiese kosmiese strale.
In Mei 2012 het Voyager 1 'n skerp toename in sodanige kosmiese strale bespeur ('n toename van 9% binne 'n maand, gevolg deur 'n geleideliker toename van 25% van Januarie 2009 tot Januarie 2012), wat daarop gedui het dat dit die heliopouse nader. Tussen laat Augustus en vroeg September 2012 het Voyager 1 'n skerp daling in protone van die Son bespeur, van 25 deeltjies per sekonde in laat Augustus tot sowat 2 deeltjies per sekonde teen vroeg Oktober. In September 2013 het Nasa aangekondig Voyager 1 het die heliopouse teen 25 Augustus 2012 verbygesteek. Dit was op 'n afstand van 121 AE van die Son af. In teenstelling met voorspellings het data van Voyager 1 aangedui die magneetveld van die sterrestelsel lyn op met die Son se magneetveld.
Op 5 November 2018 het die Voyager 2-sending 'n skielike afname in die vloei van lae-energie-ione bespeur. Terselfdertyd het die vlak van kosmiese strale toegeneem. Dit was 'n aanduiding dat die ruimtetuig die heliopouse op 'n afstand van 119 AE van die Son af verbygesteek het. Anders as Voyager 1, het Voyager 2 nie interstellêre vloeibuise bespeur terwyl dit die sonskede verbygesteek het nie.
Heliostert