vv我心飞翔vv

纠正一下错误认知，太阳系并不是扁平的，而是近似于球体。大家之所以感觉太阳系是扁平的，那是因为八大行星差不多都在同一个平面上，这源于太阳系的起源 。

至于为什么不垂直发射，主要出于两点：技术原因和目的性。

太阳系的边界在哪儿？

不在柯伊伯带，不是日球层，而是以奥尔特云为边界。太阳系的半径大约一光年。我们发射的探测器要想彻底摆脱太阳引力的束缚，则至少需要距离太阳两光年。

以人类目前的科技水平，连太阳系都飞不出，目前的旅行者号探测器也只是跨过了日球层，仅这一旅程就花费了40多年。以第三宇宙速度（16.7千米每秒）计算，人类要想飞出太阳系，大约需要花费1.8万年的时间。

这里介绍一下黄道面的概念，地球绕太阳公转一周的轨道平面被称之为黄道面。

人类为什么垂直于黄道面发射飞行器飞出太阳系？

那是因为人类的飞行器太弱了，那样会需要消耗更多的能源，需要更快的速度才能飞出太阳系，目前人类的化学燃料火箭也没有那么大的推力可以产生这么快的加速度。

如果沿着八大行星的轨道平面飞行，利用行星的引力弹弓效应为飞行器加速，就可以较轻松的达到第三宇宙速度。美国发射的旅行者号探测器就曾利用木星进行加速。

还有很重要一点，就是人类发射飞行器的目的是什么？

由于飞行器的造价都很高，单纯的飞出太阳系并没有什么作用，人类发射飞行器的最主要目的还是为了探测太阳系。如果垂直于行星轨道面，整个旅途就失去了意义。

什么是引力弹弓效应？

简而言之就是利用行星的引力和公转速度为探测器进行变轨加速。引力既可以为探测器加速，也可以为探测器减速。

就以地球为例，地球本身存在自转，我们顺着地球自转方向发射火箭与逆着地球自转方向发射火箭，两者消耗的燃料以及所需要的速度都是不同的。引力弹弓效应虽然与之不同，但差不多就是这个意思。

在太阳系内的航行中，科学家们最喜欢利用木星的进行变轨加速。使飞行器切入木星轨道，由于木星的公转速度非常快（大约13千米每秒），引力也比较大，飞行器在木星引力的拖拽下产生加速效应，飞行器与木星擦肩而过，利用木星的引力将飞行器抛射出去，故称之为引力弹弓效应。

（此图为旅行者2号探测器的飞行轨迹，从图中可以看到，它共利用了4颗行星进行了加速）

科学探索菌

太阳系行星的轨道确实相对比较扁平，但「垂直飞出」会消耗更多的能量。而且如果你以奥尔特云作为太阳系的边缘的话，那太阳系也不是那么扁平。

我们现在试图飞出太阳系的航天器，例如旅行者系列、先驱者系列的飞行器，都是在行星轨道的这个大平面上飞行的。这并不是思维僵化，而是可以利用「引力弹弓」效应，加速飞船。使用更少的燃料，达到更高的速度。

引力弹弓效应可以用一个直观的方式理解：你迎面向一辆飞驰而来的汽车扔一个网球，网球会被反弹回来。这时网球的速度是原先的速率加上汽车的速度。你没有消耗更多的能量，但网球的速度却大大增加了。

航天器利用引力弹弓效应时，当然不会直接撞到行星上，而是进入它的引力场，绕过半圈，以双曲线的方式飞行。在飞离行星的时候，自己就获得了更多的速度。

航天器常常利用火星、木星的引力来加速，可以靠很少的燃料就加速到足以脱离太阳引力的速度。

而如果垂直着飞出去，不光路上没有可供加速的引力弹弓，而且也没有什么有意思的东西，一路几乎都是真空。

章彦博

太阳系并不是扁平的，只是人们为了直观理解太阳系内各个行星的分布状态，而将太阳系描述为扁平的，严格来讲，太阳系是一个球状。

太阳系内各个行星的确是近似在一个大平面上，这个平面也被称为黄道面，有人会疑问为什么旅行者一号为什么要沿着黄道面运行，而不是垂直向上飞。事实上这里面是有很多种原因的，但是这么飞行绝对没有影响飞行器飞出太阳系，反而还会加速其往外飞行。

原因之一在于不论旅行者一号、二号亦或是其它的太空探测器也好，它们都有一个共同的目的就是探测太阳系内的行星，在飞出太阳系之前这是它们每一个飞行器都需要完成的任务，所以如果是垂直黄道面飞行的话，又如何能够探测太阳系内的行星呢？原因之二在于空间探测器携带的燃料是有限的，所以为了节省燃料，所有的往太阳系外飞行的飞行器都需要依靠“引力弹弓效应”来加速，这就意味着飞行器必须要经过行星周围，围绕着行星转几圈，速度加上去了之后再飞往下一个行星。

还有一个原因就是地球在黄道面上自带角动量，地球的赤道面和太阳的黄道面之间的夹角约为20°，所以在黄道面上的角动量分量是要大于垂直方向上的角动量分量的，所以向着黄道面上发射，探测器还能多借到一部分地球自转带来的角动量惯性。这样也是更利于探测器的飞行。

飞行器想要飞出太阳系需要摆脱太阳的引力，按物质分布的密度来看，太阳系的确是可以看做一个扁平的平面，但是太阳的引力分布却不是只在扁平方向，引力的分布是球状的。广义的太阳系半径有1光年，以太阳为中心，最外围包围着一层布满小行星的星云带，称为奥尔特星云。

就拿旅行者一号来说，它的终极目的地是远在4光年外的半人马座三星系统，将太阳和三星系统两点连线，这个线不一定在黄道面内。这样说来其实走的路更长了，但是为了充分利用行星的引力弹弓效应，探测器必须沿着黄道面发射，否则的话，光依靠探测器自带的燃料，是不足以飞出太阳系的。

镜像宇宙

太阳系的引力范围很大，大约有一光年，换算一下约9万4千6百亿公里。想要逃出太阳系以目前的人类科技，依靠化学能推进是不可能的。

1977年9月5日旅行者1号发射，迄今已经走了40多年，大约飞离了太阳20多亿公里，依照这个速度，大约还需18.9万年才能飞出太阳系。

如果未来能研发实现曲速引擎，那才是真正的星际旅行开始。

与太阳花

答：地球公转轨道基本在太阳系平面内，飞行器从太阳系平面飞出，可以大大节省燃料，而且还能利用其他大行星的引力弹弓效应加速。

第三宇宙速度原理

第二宇宙速度是v2=11.2km/s，表示从地球出发，只凭惯性逃离地球引力的最小初速度，需要注意的是，这个速度是相对于地球的。

如果我们根据万有引力定律计算，可以得到在地球轨道处，逃离太阳引力的最小速度为：

v=√（2GM/r）=42.2km/s；

该速度是相对于太阳的，地球公转速度大约是v0=29.8km/s，于是飞行器发射时可以利用地球的公转速度，飞行器向地球公转前方飞出，能大大减少燃料。

于是我们思考，飞行器刚好脱离地球引力后，获得地球公转速度v0=29.8km/s，要达到逃逸速度v=42.2km/s，还需要飞行器提供的速度为v1=v-v0=12.4km/s。

于是，我们可以计算出，飞行器从地球出发，要逃逸太阳引力的速度（第三宇宙速度）为：

v3=√(v1^2+v2^2)=√(12.4^2+11.2^2)=16.7km/s

这就是第三宇宙速度的来源，而且是相对于地球的速度。

垂直飞行

如果理解了第三宇宙速度的原理，那么飞行器垂直于太阳系平面飞行的情况，就很容易分析了。

飞行器要垂直黄道平面发射，要达到相对于太阳的逃逸速度42.2km/s，那么飞行器的发射速度v'，根据速度合成法则，很容易估计出：

v’=√(42.2^2+29.8^2+11.2^2)=52.9km/s；

解释：

（1）飞行器在黄道平面内飞行，借助地球公转和自转速度后，脱离太阳系的最小初速度为16.7km/s；

（2）若飞行器垂直于黄道平面飞行，那么将无法借助地球公转和自转，此时脱离太阳系的最小初速度为52.9km/s；

两个都是相对于地球的速度，但是相差了3倍多，换算成能量相差近十倍；所以，垂直于黄道平面飞出太阳系，消耗的燃料远远高于在黄道平面内飞行。

实际上，目前还没有哪个火箭，能在近地轨道处达到50km/s以上的发射速度；美国的帕克太阳探测器之所以能达到200km/s，是因为利用太阳引力进行加速了。

引力弹弓效应

而且在黄道平面内的飞行器，可以利用其他大质量行星的引力进行加速，能节约不少燃料，

比如旅行者二号，在发射出地球时速度不到10km/s，但是经过四大行星加速后，目前还有15km/s的速度。

如果飞行器垂直于黄道平面飞行，那么无法利用其他行星进行引力加速，也将会耗费更多的燃料。

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艾伯史密斯

太阳系的范围其实不是扁的，而是一个球体，所以探测器无论朝着哪个方向飞出太阳系，所要的飞行距离都是没有任何区别的。

由于各大行星环绕太阳公转的轨道平面夹角很小，行星看起来就像是在同一个平面上绕行太阳，所以太阳系经常会被误认为是扁平的。但太阳的引力作用不只是在各大行星的轨道平面上，而是会作用于以太阳为中心的球形区域，各个方向都是均匀的。万有引力定律表明，引力的大小只取决于质量和距离，与方向无关。因此，从垂直于行星公转轨道平面的方向飞出太阳系并不会缩短距离。

至于各大行星的公转轨道平面几乎共面的原因，这与太阳系的形成过程有关。最初的太阳系是一团星云，后来中心发生引力坍缩，使得星云逐渐扁平化，最终在原行星盘上形成了行星。

按照希尔球的范围来计算，在距离太阳1至3光年的范围内，其中的天体运动均是受到太阳引力的控制，这个球形范围就是广义的太阳系。正因如此，球壳状的奥尔特云包围着整个太阳系，那里分布着大量早期太阳系天体。

事实上，如果从垂直于行星公转轨道平面的方向飞出太阳系，探测器需要大量的能量，人类或许很难做到。地球绕太阳公转，轨道速度每秒可达30公里。如果沿着地球轨道平面发射探测器，就能利用地球的轨道速度，从而大大降低飞出太阳系所需的能量。

通过理论计算可知，从地球轨道飞出太阳系的逃逸速度为42公里/秒，但利用地球轨道速度之后，逃逸速度将会降为16.7公里/秒（因为需要考虑到地球引力作用）。另外，沿着地球轨道平面飞行还能飞到太阳系的巨行星附近，可以对它们进行探测，并顺便利用它们的强大引力来为探测器加速。

火星一号

太阳系是扁平的，这不过是一种物质形态上的扁平，而非整个太阳系的扁平。如果我们想要飞出太阳系，理论上来说就是需要远离并拥有可脱离太阳引力的宇宙速度。而脱离太阳宇宙速度，我们称为第三宇宙速度，这速度为16.7km/s，只有达到了这个速度，我们才有飞出太阳系的可能。

当前，单纯依靠我们的火箭可给飞行推出的速度在20km/s左右，但是对于火箭的运输成本来看，单纯依靠火箭的动力来给飞行器加速，这个是非常不划算的，于是就有了可借助土星木星等大型行星来给飞行器加速的方案。飞行器通过飞到行星的附近，然后让行星的引力将飞行器捕捉，进而给飞行器一个免费的加速度，最后再通过能源来给飞行器加速脱离该行星的引力，从而进一步的离开太阳，也进一步的拥有了更大的速度。

对于为什么人类不垂直于太阳系的表面飞出太阳系，其实这根本上的原因就是太阳引力的问题，也就是说，无论你是平飞的还是垂直飞的，飞行器自身所受到的太阳引力都是一样的。因为太阳自身所形成的引力范围是个散发性的圆球，而非扁平的圆圈。从某种意义上说，飞出太阳系就是在离太阳足够远的距离摆脱太阳引力的束缚，显然垂直于太阳系的平面不但不能提早的将之摆脱，反而还是增加飞行的成本。

民科小才女

太空飞行器为什么不垂直于黄道面发射和飞行呢？

原因是最小作用量原理。

首先，题目所说的“太阳系是扁的”，是因为眼睛有偏见。它只看见了自己所接收到的光的影像，就匆忙地给大脑打了个小报告。

还有这个：

脑袋疼了：怎么跟我想的不一样呢？它上穷碧落下黄泉，终于有了新发现：眼睛，你看见了形影，可是，你看见力和场了吗？

力？场？眼睛愕然了，那是神马东东？

脑子愣了一下：呃？好吧，你忙你的吧。（反正给你说了你还是看不见哟。太阳集中了太阳系的绝大部分质量，所以太阳系的引力场基本是以太阳为中心的球形。飞行器离开地球引力场后主要受太阳系引力场的作用。）

脑袋去找太上老君聊这回事儿。恰好老君家的青牛从外面撒野回来，说：俺卧在世间的一颗苹果树下打了个盹儿，不知道谁拿一个青苹果砸我的头！我爬起来看，连个鬼影子都没有！老君，你得替我出气！

老君一瞧，笑着说：苹果砸了你，你吃了苹果。一报还一报，你抱怨什么？

青牛一听，对啊，我又没吃亏！它踱着八字步到后院玩儿去了。

脑袋看青牛走了，就问老君：那么到底是何方神圣扔苹果砸青牛呢？难道还有谁认不出您老人家的坐骑？总不会有谁故意找您的麻烦吧？

老君说，你看这么多星宿大仙，都挺熟吧？

老君又说，你再看远处那些。

老君微笑着说：早在宇宙膨胀之出，有一位大神现世，名叫万有引力。这位大神无影无踪，无边无际，无所不至，法力高强。它把众位星宿大仙团结在一起，世间万物无不受它差遣。别说库克的苹果，俺也得逆来顺受，何况它一头老牛？

脑袋乐了：还有谁跟您这样的大神叫板？难道是PG1二世么？要不就是全剑？那怎么办呢？

老君说：凉拌呗。只要你顺着它，就会发现它实在好玩儿的很！

脑袋问：好玩儿？怎么玩儿？

老君伸手一指：喏，看那儿，那儿不是有些飞行侠？对，就是它们。

你看它们的运行轨迹。……是不是很有趣？

脑袋：它干嘛不直接飞过去，却绕呀绕呀绕那么多圈圈？多费事儿呀！

老君又笑了：这叫引力弹弓，是最小作用量原理在宇宙航行中的应用。它如果象你说的那样直接去飞，那么耗尽所有能量都到不了，最后失去自控能力，成为太空游魂。人类也造不出那么厉害的火箭🚀推进器呢。何况，连神奇宝贝“光明使者”都会在引力场里顺势而为，形成引力透镜现象！

脑袋：太空真奇妙，我要去看看！

老君：好啊，年轻人。去发现吧，看看宇宙的边边到底是什么样的。

平说客

必须要说明的是：太阳系不是扁平的。由于太阳系的前身---原始星云的角动量影响，太阳系内的行星几乎都在同一个平面上绕日公转，我们平时通过各种渠道看到的太阳系图片也有意无意地影响到大家，使得有些人认为太阳系是一个扁平的世界，但实际情况并不是这样。由于太阳是一个有质量的物体，它的引力在四面八方都同时存在，所以太阳系应该是一个球形的范围。

那为什么我们探索外太空的时候都不选择垂直向上飞而选择在行星之间“绕来绕去”呢？我觉得主要有以下几点原因：

首先，人类对外太空的探索不可能只有一个较为单纯的“飞得远”的目的。因为航天器十分昂贵，所以科学家们一般都会为其安排很多任务，譬如近距离看看那些距离地球比较远的行星、卫星、小行星等。这个目的就决定了航天器需要沿着黄道面附近飞行了。而太阳系垂直方向是一片广袤的几乎没有物质存在的宇宙空间，没有有价值的目标可供观测。而等航天器飞出太阳系，那是多少年以后的事情了。

其次，还有一点很重要，甚至是决定性作用，那就是需要“窃取”其他行星的部分能量以达到自身加速的过程，这个过程被称之为“引力助推”。事实上，依靠目前人类的科学技术水平，还无法使航天器达到第三宇宙速度，而第三宇宙速度正是脱离太阳引力的最小速度。为了达到第三宇宙速度，人类需要以合适的角度飞掠某个行星，然后获得一个速度增量。可以说不这样飞，人类就被限制到太阳系中无法出去了。

我觉得正是由于这两个原因，目前我们所有的飞行器还没有尝试过垂直于黄道面向上飞行。

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张家小智儿

从一般的资料来看，太阳系的八大行星和太阳处在一个平面上。但是实际上是八大行星带着各自的卫星围绕着太阳作螺旋状运动，而不是很多人想象中的做圆周运动。所谓螺旋远动，你可以把太阳想象成一架飞机，这架飞机在围绕一个物体做圆周运动，因为这个园实在太大太大。绕一周需要2亿年。所以我们从直观上看他基本上是直线运动。这就像我们在地球上运动，看着是直线运动，但是其实都是在地球的一个圆点在一个运动。运动的距离太短就近乎是直线。所以实际上我们的太阳就像一架飞机直线飞行，八大行星被太阳带着绕太阳做圆周运动。我们从地球上观测，也觉得我们是在做圆周运动。但是从别的角度观测看八大行星的远动轨迹是螺旋式的向一个方向前进。所以实际上八大行星在宇宙的位置并不是大多数人想象中的那样在一个平面上。太阳系的太阳和八大行星的位置一直都在变化，不是一年重复一次原来的位置。当太阳公转一周时，地球才会重复到上一次的位置。八大行星的运动轨迹用另一个比方更容易理解，把太阳的公转远动轨迹看成一个直线（或者是一个圆柱子）八大行星的运动轨迹就是一直绕着柱子向上运动，就这样无穷无尽的运动。还有，月亮又绕着我们的地球运动。月亮其实也是绕着地球这个柱子（运动轨迹）向上无穷无尽的运动

關鍵字: 宇宙 太阳系 扁平