太陽系是扁平的,爲什麼旅行者一號不垂直向上飛?

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題主誤解太陽系了,太陽系的範圍其實呈現為球體,而非扁平狀的。

我們在很多有關太陽系的照片中可以看到,太陽系中的各大行星幾乎在同一個平面上繞著太陽運動,但這並不意味著太陽系是扁平的。擁有巨大質量的太陽是太陽系的主宰者,它的引力控制著太陽系中各個天體的運動。而太陽的引力作用並沒有方向性,它會朝著各個方向產生相同的引力作用。

因此,太陽系的範圍不是扁平狀的,而是球形的。如果以太陽引力的控制範圍作為太陽系的範圍,那麼,太陽系是一個半徑為1至3光年的巨型球體空間。在太陽系的外邊緣,有一個呈現為球殼結構的奧爾特雲,其中分佈著大量的小天體。

之所以各大行星的公轉軌道幾乎共面,這與太陽系如何形成有關。在46億年前,太陽系從一團旋轉的原始星雲中誕生,隨著星雲的自轉,大量的物質被集中到中心形成太陽,而整個星雲也變得扁平化,所以從殘留星雲中形成的行星幾乎會在相同的平面上繞著太陽公轉。

因此,旅行者1號不管朝著哪個方向飛出太陽系都是一樣的。但由於地球擁有公轉速度,旅行者1號朝著太陽系黃道面飛行能夠利用這個速度,以達到節省燃料,所以垂直於太陽系黃道面飛出太陽系很費燃料。並且沿著太陽系黃道面飛行,旅行者1號還能順路去探測木星和土星。


火星一號


旅行者一號探測器最初的目標是探測木土二星的情況,以及土星環,木星的衛星與土星的衛星,誰會製造一個非常昂貴的飛行器什麼事情都不做,就為了飛出太陽系呢,這樣豈不是大大的浪費金錢與技術嗎?

旅行者一號於1977年9月5日正午12點56分在美國的卡納維拉爾角空軍基地發射升空,成功的離開了地球,準備完成它的既定目標。

起先NASA的科學家就決定了在旅行者一號完成既定的任務後就向著太陽系外圍飛,不然的話,就不會搭載那個著名的唱片了,攜帶著地球、人類的信息。

1980年末,旅行者一號接近了土星,開始對土星環進行觀測,並且探查到土衛六上擁有濃密的大氣層。

旅行者一號與二號一樣,都有著原本的行星探測任務,不是單純的為了飛出太陽系,所以這是為什麼不垂直往“上”飛的一個原因。

另一個原因就是星體的引力,不是單單一個方向上的引力,它是各向同性、四面八方的,你向“上”也好,向“下”也罷,都得受引力的影響,而且如果按照題目的意思飛的話,

估計探測器上的三塊放射性同位素溫差發電機提供的動力能源不足以支撐它飛更遠的距離,必須利用行星的引力彈弓效應才能使探測器節省能源,從而飛得更遠。這是最主要的原因。

所以旅行者一號、二號才不能像題目那樣的飛。


一枚遊戲科幻迷


影視作品中,我們常看到太陽系、銀河系的縮略圖,它們通常被描繪成扁平的圓盤形,然而,現實生活中,當某個國家發射太空探測器,比如著名的旅行者號時,卻都是朝著盤子的邊緣,

為什麼不垂直往上飛呢?

道理其實非常簡單,首先,太陽系中的天體分佈雖然無序,但確實是都聚集在地球黃道面附近,從黃道面上空看起來,就像一個不大規則的圓盤。

然而,探測器在飛行時,無論朝哪個方向,都會受到來自太陽的萬有引力,在當時的條件下,既沒有電發動機,也沒有太陽風帆,由於技術受限,旅行者號根本沒有足夠的燃料,用來擺脫太陽引力。

但是,聰明的科學家們很快又找到了解決方法,那就是“引力彈弓”

顧名思義,這個方法就是利用各大行星的引力作助力,把探測器像彈弓一樣射出去,就像漫威大電影裡,雷神上天前,總要先甩一甩手裡的錘子一樣,這麼做不僅酷炫,還能省不少力,

唯一的缺點,是路程要比原來的多出很多。

事實上,許多衛星在地球上發射時,都會選擇靠近黃道面的位置,目的就是利用地球自轉附加的慣性,和引力彈弓有著異曲同工的作用,正所謂動力不夠,慣性來湊。

科學家在天文探索方面的發明與應用,凝聚著人類文明智慧的結晶,讓人不得不服~


找靚機科普號


因為垂直向上飛,能航行的距離還沒有現在的遠,並且隨著燃料的耗盡,應該早就被太陽引力拽回來了。

說實話,我們能想到的情況,專家們也早已想過的。而且旅行者一號並不是用來測太陽系/厚度的探測器,它的任務是探測其他行星,後來才飛出太陽系的。


下面來說一說為什麼垂直飛,是不能飛出太陽系的原因

前幾年新聞報道,旅行者一號已經飛出太陽系。但因為平時我們看扁平的太陽系模型看多了,就會很自然的以為:離開太陽系=穿過最遠行星軌道

這是一個錯誤的觀點,從NASA的說法來看,穿越太陽系,是指穿過日球層,也就是太陽風能夠到達的最遠端。


很顯然,即便你垂直的飛到了眾星球的上方,但是你沒能飛出日球層,那麼你還是在太陽系內。

②下面就來講講,為什麼旅行者要橫向飛出太陽系?

首先引力是立體的,不論你向哪個方向,都需要克服引力做功,消耗能量消耗燃料。但是沿著行星飛有一個巨大的好處:可以利用引力彈弓效應。簡單來說,就是利用行星的引力為自己加速以及節省燃料。這樣一算,確實比垂直飛行要更加持久!


垂直髮射需要更大的速度,因為中途沒有行星為你節省燃料和加速,那麼探測器需要在耗盡之前達到最低逃離太陽系的速度,以地面的發射速度來說,在出大氣層時速度要在50公里每秒以上(綜合地球公轉速度和第三宇宙速度)

但是很遺憾,這麼高的速度目前還達不到

綜上:所以要飛出太陽系的航天器,都不會選擇垂直飛行這條途徑!

期待您的點評和關注哦!


賽先生科普


首先,太陽系不是扁平的,之所以感覺太陽系是扁平的,是因為各大行星都是在黃道附近的一個夾角內平穩的運行。而另外一種連科學家都無法給出準確數字的天體--彗星,則調皮的多。各種黃道夾角運行的都有,它們的運行軌道還各種不固定。加上太陽系中兩個超級吸塵器--木星和土星的存在,很多彗星飛著飛著就沒了(如1994年撞了木星的蘇梅克-列維9號彗星就被撤編了)。比如著名的海爾-波普彗星(1994年曾飛臨地球,據推算其3600年公轉一週),就是以幾乎垂直於黃道的軌道運行的,也有人認為它是個跨星系運行的彗星,也許它再也回不來了。像哈雷彗星那樣按時打卡,正兒八經上班的彗星實在是少之又少。因此,太陽系的模型絕對不是餅或者鈸狀的,而是球狀的。而太陽系裡最多的星體就是彗星,數量可能以萬,十萬,百萬計,甚至更多。科學家至今無法給出準確的數字(鬼也不知道還有多少個海爾-波普樣的彗星正在靠近或者正在遠離!)。

旅行者一,二號所以沒有垂直向上飛,即是受當時的科技條件所限,也是帶有科學探索超遠距離行星的目的。因為以當時的條件,飛行器需要藉助於沿途行星的引力,把自己甩向太陽系的邊緣。這就是所謂的引力彈弓,說到引力彈弓,可能叫太空擺渡更確切一些。就是飛行器再運行過程中,被某個星體俘獲,成了其的衛星,當飛行器飛到最高點的時候,開啟發動機,將飛行器推倒更高的高度,如此往復,直至其速度足以擺脫這個星體的引力的時候,它就可以飛向下一個星體了。這樣做的好處,是即節省燃料,還可以近距離觀測某行星。而垂直太陽系發射的話,這些好處就都沒了,這方面的技術目前也是成熟的。只是沒意義。因為飛行器同樣受到太陽的引力,需要飛行和平飛一樣的距離,才能飛出太陽系。天天對著黑洞洞的宇宙,不知道要飛多久才能偶爾看到一顆彗星,至於外星系,那是幾萬年以後的事情了。雖然現在電推可以提供持續的加速度,但可以肯定的是,當海爾-波普彗星(1994年曾飛臨地球)再一次到達地球的時候,任何以現有技術製造的飛行器都不可能飛到半人馬座的南門二的姊妹星(比鄰星-距離太陽系最近的恆星,距離地球4光年,光到比鄰星比到南門二近一個月。它們是雙恆星體系。)。


遊子天涯君莫問


額,我想提問者對於太陽系有一定的誤解,在我們通常看到的圖片當中,太陽系是圓盤狀,像一個盤子一樣,各大行星也在同一個平面進行運動,但這並不意味著,太陽系就是是扁平的。

簡單的說整個太陽系的範圍應該是一個球形,這個球形的範圍直徑大約有2光年左右,那麼這個球形內的所有天體,都要受到太陽引力的作用,因為太陽才是主宰一切的中心點。

那麼有的同學會問,為什麼太陽系會是球形的呢,答案應該和太陽的引力有關,引力是沒有方向性的,沒有左右和上下之分,它是一種全方位的力,所以引力影響的範圍必然是球形的,否則就解釋不通。

所以在遙遠的宇宙空間之外,科學家們認為有一個球形的雲團包裹住了整個太陽系,而這個雲團就是奧爾特雲,奧爾特雲當中有無數的小行星,彗星,隕石等,這裡是目前公認的太陽系的邊緣地帶。

那麼既然說整個太陽系是球形的,旅行者一號往哪裡飛都是一樣的,但是由於地球是圍繞太陽進行公轉的,我們的飛行器就可以利用公轉的速度進行運動,所以不管是運載火箭還是宇宙飛船,沿著黃道面進行飛行是可以節省燃料的。

另外由於八大行星差不多都在同一個平面,且公轉的方向都是一樣的,所以旅行者一號沿著地球公轉的方向飛,不僅可以節省燃料,還可以順路變軌前往其他的行星,所以旅行者一號就這麼一路考察過土星,木星等其他行星。

所以說到這裡,答案的結果已經很清楚了,旅行者一號之所以不直直的往上飛,是因為整個太陽系是球狀的,而太陽位於這個球的中心點,那麼既然是球狀的,我們的宇宙飛船往哪裡飛都是一樣的。

而且我上面已經說了,人類的宇宙飛船在發射的時候,很大程度上利用了地球的公轉,如果直直的往上飛的話,非常的浪費燃料,所以不管是航天飛機,還是宇宙飛船,它們都會自西向東進行飛行,然後等到合適的時候再進行變軌……


科學薛定諤的貓


太陽系不是扁平的,只是各大行星基本上在黃道面附近運行。

旅行者為什麼要沿著黃道面飛行,而不是垂直向上飛行呢?

我覺得有以下幾個原因,可能不完全,但是這些因素還是有的。

1,旅行者的飛行目的

旅行者號探測器是外層星系空間探測器,由

美國研製並建造,共發射兩顆。原名分別是“水手11號”和“水手12號” 。旅行者2號和旅行者1號分別於1977年8月20日和9月5日發射升空。這兩個姊妹探測器沿著兩條不同的軌道飛行。擔負探測太陽系外圍行星的任務。

所以如果垂直與黃道面發射,還上哪裡去探測太陽系外圍行星呢?直接找外星人玩去了!

2,燃料重量有限

旅行者號發射時,太空技術還沒有今天這樣成熟,再加上成本控制,它能攜帶的燃料有限,既沒有現在成熟的電發動機,也沒有太陽風帆之類的未來技術,所以需要靠一種“引力彈弓”的方式接力經過太陽系的各大行星,也就是先到一個行星,在行星周圍繞幾圈,把速度提上去,然後再擺脫行星才有力氣前往下一個行星,不知道是有沒有士力架,要是有的話其實給它吃上幾條估計也不用這麼費勁了。

3,地球在黃道面上自帶角動量

儘管地球的赤道和太陽黃道有20多度的交角,但是地球在黃道平面上的角動量分量還是大於垂直方向上的,所以向黃道面發射,探測器還是能借到一部分地球自帶的慣性的。

4,銀河系還算比較厚

銀河系平面和太陽黃道平面有60多度的交角,所以如果外星人來襲擊地球,想大劉等科幻作家說的那種,先攻擊天王星,木星,一步步再進攻地球的可能性比較小,更大概率來說,外星人會從銀河平面角度直接進攻地球,不用繞道去別的行星。

換句話說,如果旅行者的目的單純,只是向星際鄰居表明我們的存在的話,那實際上應該直接60度仰角發射,直接進入銀道平面,這樣被發現的機會遠遠超過沿黃道平面離開的概率。

但時候在銀盤還是有厚度的,而旅行者號那點可憐的小速度,幾千萬年也不見得能飛出銀河這個盤子,還是有一定的希望被其他文明發現,給他們帶去點驚喜的。


科幻直通車馮志剛


誰說或是誰告訴你說太陽系是“扁平”的!?在太空中,沒有上下左右,東南西北之分!它只有一個方向,就是向前!在太陽系的“外圍”是由一個由塵埃氣體和髒冰組成的,叫奧爾特雲,它就象一個半透明的球形大氣泡,將太陽系的所有物質都包裹在其中!彗星就來至於這個“地方”,出了奧爾特雲,就出了太陽系,就去到了恆星際空間。


笑熬醬糊1


地球之外哪有那麼多王法?當然也是可以的呀!

只是…………

人類目前還很弱,垂直往上飛的話,就佔不到其他行星便宜了,另外就是無法一窺其他行星的那些個小秘密。

而如果不能給其他行星拍幾張寫真,還要多花錢(也不知多花錢能不能辦到),那麼你說,旅行者1號還有什麼用?能審批通過嗎?

反正我是不會批准的。

八大行星與太陽大小比較,地球在哪兒?圖片來自Lsmpascal。


藉助其他行星的力量,以便讓自己獲得加速,這是引力助推。(上圖是飛船藉助地球的力量)

旅行者2號比旅行者1號更甚,所以,先以2號來舉例:

圖片來自張天蓉的博文(美國德州大學奧斯汀分校理論物理博士)

注意看上圖(可以放大圖片看),縱座標是飛行器相對太陽的速度,橫座標是飛行器飛過的距離AU(太陽到地球的距離)。

圖中紅色的線代表旅行者2號的速度變化圖,你會發現,從地球發射後,其速度一直在降低,因為有個東西在扯著它,這就是太陽引力。

但是,當它飛到木星,通過引力助推,從木星獲得一些動量後,其速度嘩的一下,就垂直上去了,就好像有主力在拉昇(股票用語),離開木星後,其速度又逐漸降低,後來,它來到土星,速度再次被拉昇,土星也是個大主力機構,同樣,來到天王星海王星,都被再次拉昇……


圖中綠色的線代表探索冥王星的“新地平線號”探測器,它只借助了一次木星的力量,然後就獲得了逃逸太陽系的速度。


上圖箭頭所指的那根藍線,代表不同的距離處,逃出太陽時所需要的最小速度。

可以看到,距離太陽越近,需要的逃逸速度就越大,而旅行者2號從地球發射後,其速度一直在太陽逃逸速度之下,也就是說,如果沒有木星、土星等兄弟拉一把,它終究還是跳不出太陽的手掌心。

但奇怪的是,新地平線號從發射離開地球后,其速度一直在逃逸速度之上,這是為何?因為它是有史以來以最快的發射速度離開地球的人造物體。

但即使如此,新地平線號也藉助了一次木星的引力拉扯,這才不至於後來降到逃逸速度之下。


圖片來自張天蓉的博文。

從上圖可以看到,旅行者1號只借助了木星和土星的引力助推,由於不再打算去天王星和海王星家借力,這傢伙馬上就翻臉不認人了,離開土星後,旅行者1號立即與太陽黃道分道揚鑣(不是橫著飛了),直接朝蛇夫座的方向前進,一直到今天也如此。


對了,上圖(b)中有一處錯誤,你能挑出來嗎?


寒木釣萌


之前看過一些類似的問題,比如「人造衛星為何不垂直向上飛」,那些問題的解答很容易——人造衛星並不是要脫離地球引力,所以向上飛不合算。到了旅行者一號的問題上,它本身就是要離開太陽系,所以看起似乎「垂直向上飛」還算是合理的選擇。

但是,這只是只考慮了旅行者1號自身推力時的結論。大家可能就會疑惑了,除了自身的推力,難道還有其他的推力嗎?這還真有,就是「引力彈弓」。

旅行者一號在飛行過程中,多次利用引力彈弓效應,大幅提高自身的速度,大大減少了能量的消耗。下面,我來解釋一下引力彈弓到底是什麼。

引力彈弓,用形象的語言來說,就是以一定速度「撞向」飛來的行星,然後發生了彈性碰撞,所以會以更快的速度離開。但是,旅行者一號如何與行星發生彈性碰撞呢?難道不會一頭扎進去,就灰飛煙滅了嗎?

其實,這裡的「碰撞」並不是嚴格的碰撞,而是一種近似。它是與引力勢能發生了碰撞。舉個例子,假設飛行器飛向木星,與木星速度相反。但是,這時我稍稍偏一點,就會進入木星的軌道,繞一圈之後,再從木星的軌道飛出。在這個過程中,動量一定守恆,兩個天體的動能也守恆。但是,木星由於被航天器的引力微微的拉了一點點,速度有了極其微小的減慢,而航天器的速度卻有了大幅的提升。這就是所謂的「引力彈弓效應」。之所以不垂直向上飛,就是因為「上面」並沒有什麼可以用來加速的行星。


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