太陽系的邊界到底在哪?太陽系到底有多大?

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   9月5日,“旅行者1號”迎來了40歲生日。1977年在美國佛羅里達發射升空後,它對木星和土星展開了探測,而後向宇宙深處進發。

  地球與太陽相距1.5億公里,天文學家將它稱作1個天文單位。在40年的時間裡,“旅行者1號”已經飛過約140個天文單位。該如何看待這個距離?有報道稱,“旅行者1號”早已飛出太陽系。但意見並不統一。有人認為這個距離不到太陽系半徑的1/400,飛出太陽系還需30000年。

  太陽系的邊界到底在哪?太陽系到底有多大?

  以行星軌道為界,海王星運行在最邊緣

  美國國家航空航天局(NASA)曾經表示,太陽系的邊界有三種定義方式,其中之一是以行星軌道為界。按照這種定義,人類眼中的太陽系是逐漸增大的。

  十七世紀,哥白尼提出的日心說逐漸被觀測所證實。人們開始意識到,太陽周圍繞轉著許多顆行星,地球不過是其中之一。在很長一段時間內,土星是人們能看到的最遠行星,也代表著太陽系最遠的疆域。

  1781年,熱忱的天文觀測者赫歇爾通過觀測確認,天王星是太陽系的第七顆行星,雖然之前的觀測者已經多次觀測並記錄過這個天體。這一發現,將太陽系的範圍擴大了一倍。

  隨後,海王星、冥王星被逐一發現,更新著人們對太陽系的認識。如果以行星軌道來界定太陽系邊界,人類目前所知的太陽系最大不過如此。

  在冥王星被踢出行星大家族之後,海王星是目前已知距離太陽最遠的行星,它運行在距離太陽30個天文單位的軌道上。早在1990年,“旅行者1號”便飛過這顆行星的軌道,併發回了地球照片。抵達這一距離的探測器也不僅僅是“旅行者1號”和 “旅行者2號”。比如“新視野”號早已探訪過冥王星,目前正飛往柯伊伯帶的小行星。

  但這種定義方法的缺點顯而易見。“在海王星的軌道之外,還有很多天體,比如彗星、小行星。如果不是太陽系成員,它們又是什麼?”南京大學天文與空間科學學院教授陳鵬飛說。

  而且,用這種方法來定義太陽系邊界也有很大的不確定性。2006年,冥王星被降級為矮行星,太陽系的範圍瞬間縮減。另外一方面,充滿好奇心的科學家並不滿足於太陽系只有八顆行星。他們寄望於長期的觀測和先進的技術能發現太陽系第九大行星。一旦成功,太陽系的邊界也將再次改變。

  以太陽風為界,日球層頂包裹著太陽系

  2013年秋季,世界各大媒體爭相宣佈一個消息:“旅行者1號”飛出了太陽系。這時人們眼中的太陽系是日球層頂以內的空間。人們以太陽風的範圍為標準,定義太陽系邊界。

  恆星之間的空間並非空無一物,而是充滿了低溫的星際介質粒子。太陽會不斷向外吹出帶電粒子,稱為太陽風。所謂日球層,是太陽風發生作用的最大範圍。當高速的太陽風粒子與星際介質粒子相遇時,會將其向外推開,自身也逐漸減速,直至無力與星際介質粒子抗衡。形象地說,日球層就好像太陽風向外吹出的一個氣泡,日球層之內充滿了太陽風粒子,在它之外則是由星際介質粒子主宰的星際空間。而日球層的最外層邊界被稱為日球層頂。

  “由於太陽以220公里/秒的速度在銀河系中運動,日球層並非對稱的球形,”陳鵬飛說,在太陽運動方向的日球層最薄,約為100天文單位,在太陽運動的反方向這一厚度能達到500天文單位以上。“‘旅行者1號’正是沿著太陽運動的方向飛行,穿越了日球層頂。”

  2012年8月和2013年4月,“旅行者1號”記錄下2次太陽風粒子與星際介質粒子的劇烈相遇。科學家由此推測出太陽風粒子濃度相較於2004年已下降1000倍,星際介質粒子密度則上升了40多倍。在經過反覆模型推演後,NASA於2013年9月12日宣佈,“旅行者1號”已經穿越了日球層頂。

  雖然NASA很謹慎地指出,關於太陽系邊界有多種定義方式,因此“旅行者1號”的行為可以嚴謹地描述為進入星際空間,而不是飛出太陽系。但對此,仍有不買賬的科學家。他們時不時地發表論文表示異議。因為飛出太陽日球層、進入星際空間有三個條件:來自太陽的帶電粒子數量急劇下降、星際介質粒子的數量急劇增多,以及磁場方向的偏轉。很遺憾,“旅行者1號”始終沒有探測到磁場方向的偏轉。

  “沒有探測到磁場方向的偏轉並不能否定‘旅行者1號’飛出日球層。太陽相對星際介質的運動速度比預想的小,也許不足以在日球層頂產生激波。這導致磁場方向在日球層頂附近緩慢變化,而不是以前猜測的劇烈變化。”陳鵬飛說。因此,如果將日球層頂作為太陽系的邊界,根據“旅行者1號”的測量,太陽系的邊界在距離太陽100天文單位之遙。

  以引力範圍為界,奧爾特雲是最遙遠的疆域

  更多的天文學家願意根據太陽的萬有引力來定義太陽系邊界。也即如果一個天體主要受到太陽引力的作用,圍繞太陽運動,那麼它就是太陽系天體。按照這個標準,太陽系八大行星、日球層以及遙遠的小行星與彗星都在太陽系範圍內。

  但太陽引力發生作用的最後邊界在哪裡?“在太空中某一地方,太陽引力和臨近恆星的引力會達到平衡,這裡便是太陽系的邊界。”南京大學天文與空間科學學院教授周禮勇說。

  1950年,荷蘭天文學家奧爾特提出,在太陽系遙遠的疆域有一片冰冷的“雲團”,孕育著1000億顆長週期彗星。它被稱作奧爾特雲,一直延續到距離太陽50000—150000天文單位的區域。這裡是太陽引力束縛天體作圓周運動的最後區域,也即太陽系邊界。“旅行者1號”需要30000年飛出太陽系,正是基於“旅行者1號”每年約3.5天文單位的飛行速度以及奧爾特雲延伸至100000天文單位的假設。

  奧爾特雲過於遙遠,沒有探測器到過這裡,更沒有人見過它。但這並不意味著,它完全是想象。

  天文學家把從柯伊伯帶向外到10000天文單位左右的空間稱為內奧爾特雲。“過去天文學家認為內奧爾特雲是空的。但隨著觀測手段的提升,發現並非如此。”周禮勇說,2003年科學家發現小行星賽德娜,它與太陽最近的距離是76天文單位,但由於軌道很扁,遠日點接近1000天文單位,位於內奧爾特雲區域。“像這樣的天體至少已經看到10多個,而實際上會更多。”

  如果將奧爾特雲視作太陽系的邊界,我們永遠無法看到“旅行者1號”飛出太陽系的那一天。因為攜帶的同位素電池僅有40多年的壽命,“旅行者1號”將從2020年開始逐漸關閉所搭載的儀器。2025年,它將關閉所有的儀器,切斷與地球的聯繫。

  但140個天文單位的飛行距離,已經讓它躋身人類飛得最遠的探測器。而“旅行者1號”攜帶的“地球之音”光盤刻有人類文明的種種信息,特殊處理讓它足以抵禦10億年時光的侵蝕。


量子小飛豬

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火星一號

平時我們看到的太陽系圖片,主要涉及的是太陽和八大行星,以離太陽最遠的海王星來計算,大約距離太陽45億千米,大約30個天文單位(太陽和地球之間的平均距離1.5億千米稱為1個天文單位)。如果延伸到海王星之外的矮行星冥王星,冥王星距離太陽大約為72億千米,冥王星處在柯伊伯帶。

那麼,柯伊伯帶是不是太陽系的邊界呢?我們如何界定太陽系的邊界呢?如果以太陽和比鄰星之間的距離4.22光年計算,兩者各佔一半空間,那麼太陽系的範圍就是半徑2.11光年。當然,實際恆星之間還存在一個過渡空間。如果我們以太陽風能夠影響到的區域作為太陽系的範圍,那麼太陽系半徑大約為90至100個天文單位,也就是135億至150億千米


地理沙龍

為什麼我們存在在3維空間。我們再繼續看,1維空間(線)的生物,看到的物體是點(0維)。2維空間(面)生物,看到的物體是線(1維),我們3維空間(體)生物,看到的應該是面!有些人可能要提出質疑,我明明看到的物體是立體的好不好!?試想一下,如果一個平面的圓形和一個球體,在光線均勻的情況下,你看到的是不是兩個圓?一個正方體的角對著你的時候,你如何感知她是立體的,?因為你看到陰暗變化的3條邊,若這3條邊沒有光線變化,那她就和3個不在同一平面的面融為一體,你看到的,必定也是平面,而感知不到她本來的立體面目。所以,某個緯度的生物,其認知是降維的,感知是同維的。由此推斷,4維空間的生物,其認知是3維的,就是當她看著你時,你不用原地轉動,她即可以看到你的上下前後左右,就好似在我們3維空間裡把你的外表展開成一個平面看一樣。愛因斯坦說任何直線都不可能是絕對直的,都會有輕微的彎曲,那假設這個距離足夠遠,那麼這條直線遲早要閉合,形成一個圓,變成2維空間,就像我們在地球上,地球的彎曲幅度相對我們來講太輕微,以致長期以來,人類一直以為世界是平的,但我們只要沿著一條經或緯線前進,必定回到起點。3維空間是2維空間的拉伸,同理,只要這個拉伸足夠遠,3維空間也必定要閉合,形成4維空間(試想一下,升高一緯度,空間肯定要增加巨大的數量級,我們存在的3維空間體積已經龐大得讓我們無法想象,更高緯度的空間體積呢?)5維空間也就是4維空間延伸後的閉合,以此類推,因此,低維空間就是嵌套在高維空間內,不斷閉合不斷循環(也許人類的生命歷程也是不斷循環的!)。那我們為什麼偏偏生活在3維空間呢?扁頭蘇覺得這是上帝對人類的眷顧,因為3維空間,是最恰到好處的空間。在0維空間裡,物體無法動彈,但存在的物質、事件將絕對穩定,因為其無法移動,雖然穩定卻毫無自由。1維空間裡,物質終於可以動了,就像火車在鐵軌上運動,而且還不受到上下左右力的影響,還是非常穩定,但只能前後動,自由還是相當受限。2維空間的物質運動,就像在大廣場上開汽車,可以前後左右運動了,穩定性也相當好,有了相當的自由。3維空間的物質運動,就像天空飛翔的飛機,可以上下前後左右運動,自由度已相當高,而且穩定性也還不錯。由此可推,越往高緯度,物質運動越自由,卻越不穩定!所以,到了4維空間,物質的自由度已相當高,卻極不穩定,也許原子會塌陷到原子核去,也許會脫離原子核,也許物質的所有組合形態都不復存在了!所以,人到了4維空間,不可能再存在。3維空間的物質、事件、包含人,也許都不可能存在在4維空間裡,即使會存在,也隨時有解體的危險。所以我們存在在3維空間,是必然!


扁頭蘇

太陽系到底有多大,我科普了一下,我就用形象的句子告訴大家吧,太陽系到底有多大?

我們開始從太陽表面出發,走,一個小時後我們就走到了地球。

那我們從地球出發,要用同樣的速度走到太陽系的邊緣,到底還要走多長時間呢?告訴你,我們還得走一年時間。

從太陽到地球的直線距離約1點5億公里,我們用一個小時走完了1點5億公里,算算看,一年是多少小時?


六味地黃丸子74327824

太陽系的邊界在哪裡,現在沒有一個肯定的答案。但人們現在猜測太陽系外圍存在一個叫“奧特爾”雲的地方,包圍著整個太陽系,但還沒有確切觀測證據。

奧特爾雲距離太陽50000~100000個天文單位,約1光年的距離。


人擇原理

既然叫太陽系,就表示勢力範圍,這種勢力在天體就是引力,而不是影響力,太陽風叫影響力,就好比一個大國領袖的一個決策會影響全球,但他不是全球領袖!所以只要引力範圍能捕捉到行星或者彗星,都屬於太陽系


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