星空万象
不少科幻迷可能还记得,上世纪七十年代发射的旅行者1号和2号探测器。有人推断,经过长年飞行,它们可能已经飞到太阳系的边缘地带;但是,也有科学家认为,它们并未离开太阳系。这两个探测器离太阳系的边界可能还非常遥远。那么太阳系的边界到底在哪里呢?
16世纪,哥白尼的“日心说”改变了人们的宇宙观,使得太阳系的概念渐渐形成。那时,人们能看到的最远的行星是土星,于是人们一度认为土星的轨道就是太阳系的边界。1781年,天文学家威廉·赫歇尔利用望远镜发现了天王星,很自然,太阳系的边界就被推到了天王星的轨道。
18世纪初,哈雷彗星被发现,它的轨道最外层已经远远超过天王星的轨道。人们推测,在天王星之外,太阳系的边界应该还可以扩展。1846年,人们的推测得到证实:太阳系的第八颗行星——海王星被发现了,顺理成章地,它的轨道又被看作太阳系的新边界。
但是,因为哈雷彗星的远日点已经超过海王星的轨道,也就是说,哈雷彗星有一定时间是在海王星轨道之外的。人们意识到,海王星之外,很可能还有太阳系的其他天体。1930年,人们又发现了冥王星,但它也不是太阳系最远的天体。那么太阳系的边界究竟在哪里呢?
其实,关于太阳系的边界有着不同的定义。在观测手段还不完全的18世纪和19世纪,人们以行星为标准来规划太阳系的边界。随着近代观测手段的进步以及对恒星物理了解的深入,人们对太阳系的边界有了更多的定义,比如,以太阳辐射的影响为定义。
太阳时时刻刻都在向宇宙空间释放着巨大的辐射,其中的带电粒子就形成了所谓的太阳风,它们会被吹散到宇宙空间。与此同时,宇宙空间也存在着其他天体释放出来的带电粒子。距离太阳越近的地方,太阳风就越强,强到可以抵御宇宙辐射;距离太阳越远的地方,太阳风就越弱,弱到差不多与宇宙辐射呈胶着状态;在更远的地方,太阳风甚至弱得可以忽略不计了。
于是,天文学家就借此来定义太阳系的边界——太阳风能够主宰的区域,被称为日球层;太阳风和宇宙辐射基本平衡的区域叫作日球层顶;太阳风无法控制的区域,就算作太阳系之外,我们称之为星际空间。根据目前的研究,日球层顶距离地球大约120个天文单位,也就是差不多180亿公里,其厚度大约为0.5个天文单位。
根据最新的数据,旅行者1号和2号距离地球都已经超过了150个天文单位,两者都超出了日球层的范围。有人说它们已经冲出太阳系,指的就是穿越日球层顶,进入了星际空间。但一些科学家认为,旅行者1号、2号并没有完全脱离太阳系。这其实也是对于太阳系边界怎么定义的一个问题。
对于研究太阳辐射的人来说,旅行者1号、2号的确已经飞出了太阳辐射影响的范围,但还没有真正超出太阳引力的影响范围。在日球层顶之外,还存在着其他的小天体,它们被太阳的引力所束缚着。所以从这个角度来讲,不能说旅行者1号和2号已经飞出了太阳系。
根据观测,科学家认为在日球层以外的区域,也有大量的天体围绕着太阳公转。在这片广袤的区域内,有一个名为奥尔特云的结构,它是天文学家推测的太阳系最外层结构,但因为过于遥远,目前没有任何天体被确认是奥尔特云天体,只有天体塞德娜有可能来自那里。
“不识庐山真面目,只缘身在此山中”,随着人类科技的进步,我们对自己所居住的太阳系的认识也在不断加深。相信在未来,更多的深空探索能让我们对太阳系的边界问题有更清楚的认识。
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