A8号

太阳系有多大?时速超过6万公里的旅行者1号,还要6万年才到边缘

怪罗科普392

1977年9月5日,旅行者1号从地球出发,它的速度超过了第三宇宙速度,这使得它有机会离开太阳系。

在飞离地球20年后,它追上先驱者10号,成为距离太阳最远的人造飞船,并一直保持至今――这个称号可能还会继续保持很长、很长时间。

关于旅行者1号有两个最出名的报道:

1990年,它在距离地球60亿公里的地方拍下了最远的地球照片――暗淡蓝点,这个最具艺术价值;

图注:暗淡蓝点

以及2012年铺天盖地的新闻报道它成为第一艘飞离太阳系,进入星际空间的人造飞船,这是一件最具里程碑意义的事情。

那么,太阳系究竟有多大呢?旅行者1号是不是真的已经飞离太阳系了呢?

太阳系有多大?

虽然太阳系大小有几种不同的定义方式,但无论哪种,就人类和地球而言,我们的太阳系都大到难以想象。

图注:太阳系成员的真实比例

当涉及到庞大的天文学距离时,那都是天文数字,我们普通的计数方式似乎显得有点渺小,于是天文学家们创造天文单位 (AU) 来表示这些距离,1AU表示地球到太阳的平均距离,差不多是1.5亿公里。

“暗淡蓝点”的拍摄位置差不多距离地球就是40AU,旅行者1号飞行了12年多的时间才到达这个位置。

图注:旅行者1号的运行轨迹

据说许多人看到“暗淡蓝点”会感受到人类的渺小,因为在这个距离下的地球连一个像素都不到。

有些人认为太阳系的大小应该截止于海王星所在的轨道,这是八大行星中距离太阳最远的行星,它的远日点差不多是30.33AU,这个距离就是这种算法下太阳系的半径了。

如果按照这样的算法,“暗淡蓝点”已经是在太阳系外拍摄的照片了,所以地球显得渺小也就在情理之中了。

旅行者1号飞离太阳系指的是哪里?

许多媒体都说旅行者1号已经飞离了太阳系,事实上指的是它穿越了日球层顶,这是太阳风的压力等于星际介质反向压力的地方。

太阳风是一种从太阳向外发出的带电粒子流,是一种等离子体,它一直向外延伸,并且远超出海王星所在的位置。

与此同时,来自宇宙的星际等离子体也一直向太阳渗透,太阳风就像地球制造的磁场一样起到了阻挡星际介质渗透的作用。

图注:太阳风制造的几个区域注释

太阳风在太阳周围制造了一个巨大的、类似气泡一样的区域,这个被称为日球层(有些地方写作日光层)。

太阳风和星际介质接触的地方被称为终端激波层,从终端激波层开始,太阳风持续被星际介质削弱,在日球层顶完全停止,太阳风和星际介质共同作用的这片区域被称为日鞘。

日球层保护着整个太阳系免受来自系外大量有害宇宙射线的侵扰,不过有一种除外,那就是不带电的伽马射线,所以伽马射线暴(恒星燃尽坍缩形成)非常危险,甚至被认为是毁灭地球文明的潜在风险之一。

由于太阳风的影响结束于日球层顶,所以许多天文学家认为日球层的大小就应该是太阳系的大小。

按照这种算法的话,太阳系的半径在100AU左右,旅行者1号用了将近35年的时间才飞出去。

图注:日球层在星际介质中移动

旅行者1号的下一站:奥尔特云

虽然,太阳风影响的范围十分有限,但太阳引力的影响范围非常广泛,事实上科学的共识是:太阳系应该结束于太阳引力不占主导的地方

在太阳引力主导的最外围,或许有着一片非常广泛的、类似于火星和木星之间的小行星带一样的区域。

20世纪50年代,荷兰天文学家奥尔特引入了这个概念,并以奥尔特云命名了这块区域。

由于距离太阳太遥远了,该区域任何物质所能反射的太阳光都十分微弱,所以即便我们现在使用地球上最大的望远镜,也基本无法观测。

不过,这片区域非常“热闹”,就像小行星带一样的可能性很大,因为我们现在所知道的周期性的彗星基本都起源于奥尔特云。

对太阳引力的测算,以及对周期性彗星的轨道观测,科学家们认为以太阳我中心,奥尔特云开始于2000AU,结束于20万AU。

这个时候用“天文单位”来测算距离好像也有点不足了,所以可以换算成光年(光一年走的距离),奥尔特云的距离就是在0.03到3.2光年之间。

那么科学的定义,太阳系的半径应该就是在3.2光年左右,在此之外,其它天体的引力将强过太阳,而在此之外的其它物质将不属于太阳系的物质。

旅行者1号现在大约距离我们大约145AU,它以大约6万多公里每小时的速度远离太阳,所以会在550年后进入奥尔特云,然后在奥尔特云里穿梭6万年左右,它才会飞离太阳系,真正进入太阳系外的宇宙空间。

最后

随着可用电力的减少,旅行者1号不得不逐渐关闭一些仪器,目前,作为电源管理的一部分――加热器和其他航天器系统已被全部关闭,预计在2025年之后它将关闭所有仪器,从此之后估计就不会它的“音讯”了。

旅行者1号没有被设定为拜访某一颗恒星,不过在4万年后,它会在距离格利泽445大约1.6光年的地方飞过。

届时,旅行者1号会成为一艘从太阳系出发,却距离另外一颗恒星(比太阳)更近的人造飞船。

您可能还会对下面的文章感兴趣: