vv我心飛翔vv

糾正一下錯誤認知，太陽系並不是扁平的，而是近似於球體。大家之所以感覺太陽系是扁平的，那是因為八大行星差不多都在同一個平面上，這源於太陽系的起源 。

至於為什麼不垂直髮射，主要出於兩點：技術原因和目的性。

太陽系的邊界在哪兒？

不在柯伊伯帶，不是日球層，而是以奧爾特云為邊界。太陽系的半徑大約一光年。我們發射的探測器要想徹底擺脫太陽引力的束縛，則至少需要距離太陽兩光年。

以人類目前的科技水平，連太陽系都飛不出，目前的旅行者號探測器也只是跨過了日球層，僅這一旅程就花費了40多年。以第三宇宙速度（16.7千米每秒）計算，人類要想飛出太陽系，大約需要花費1.8萬年的時間。

這裡介紹一下黃道面的概念，地球繞太陽公轉一週的軌道平面被稱之為黃道面。

人類為什麼垂直於黃道面發射飛行器飛出太陽系？

那是因為人類的飛行器太弱了，那樣會需要消耗更多的能源，需要更快的速度才能飛出太陽系，目前人類的化學燃料火箭也沒有那麼大的推力可以產生這麼快的加速度。

如果沿著八大行星的軌道平面飛行，利用行星的引力彈弓效應為飛行器加速，就可以較輕鬆的達到第三宇宙速度。美國發射的旅行者號探測器就曾利用木星進行加速。

還有很重要一點，就是人類發射飛行器的目的是什麼？

由於飛行器的造價都很高，單純的飛出太陽系並沒有什麼作用，人類發射飛行器的最主要目的還是為了探測太陽系。如果垂直於行星軌道面，整個旅途就失去了意義。

什麼是引力彈弓效應？

簡而言之就是利用行星的引力和公轉速度為探測器進行變軌加速。引力既可以為探測器加速，也可以為探測器減速。

就以地球為例，地球本身存在自轉，我們順著地球自轉方向發射火箭與逆著地球自轉方向發射火箭，兩者消耗的燃料以及所需要的速度都是不同的。引力彈弓效應雖然與之不同，但差不多就是這個意思。

在太陽系內的航行中，科學家們最喜歡利用木星的進行變軌加速。使飛行器切入木星軌道，由於木星的公轉速度非常快（大約13千米每秒），引力也比較大，飛行器在木星引力的拖拽下產生加速效應，飛行器與木星擦肩而過，利用木星的引力將飛行器拋射出去，故稱之為引力彈弓效應。

（此圖為旅行者2號探測器的飛行軌跡，從圖中可以看到，它共利用了4顆行星進行了加速）

科學探索菌

太陽系行星的軌道確實相對比較扁平，但「垂直飛出」會消耗更多的能量。而且如果你以奧爾特雲作為太陽系的邊緣的話，那太陽系也不是那麼扁平。

我們現在試圖飛出太陽系的航天器，例如旅行者系列、先驅者系列的飛行器，都是在行星軌道的這個大平面上飛行的。這並不是思維僵化，而是可以利用「引力彈弓」效應，加速飛船。使用更少的燃料，達到更高的速度。

引力彈弓效應可以用一個直觀的方式理解：你迎面向一輛飛馳而來的汽車扔一個網球，網球會被反彈回來。這時網球的速度是原先的速率加上汽車的速度。你沒有消耗更多的能量，但網球的速度卻大大增加了。

航天器利用引力彈弓效應時，當然不會直接撞到行星上，而是進入它的引力場，繞過半圈，以雙曲線的方式飛行。在飛離行星的時候，自己就獲得了更多的速度。

航天器常常利用火星、木星的引力來加速，可以靠很少的燃料就加速到足以脫離太陽引力的速度。

而如果垂直著飛出去，不光路上沒有可供加速的引力彈弓，而且也沒有什麼有意思的東西，一路幾乎都是真空。

章彥博

太陽系並不是扁平的，只是人們為了直觀理解太陽系內各個行星的分佈狀態，而將太陽系描述為扁平的，嚴格來講，太陽系是一個球狀。

太陽系內各個行星的確是近似在一個大平面上，這個平面也被稱為黃道面，有人會疑問為什麼旅行者一號為什麼要沿著黃道面運行，而不是垂直向上飛。事實上這裡面是有很多種原因的，但是這麼飛行絕對沒有影響飛行器飛出太陽系，反而還會加速其往外飛行。

原因之一在於不論旅行者一號、二號亦或是其它的太空探測器也好，它們都有一個共同的目的就是探測太陽系內的行星，在飛出太陽系之前這是它們每一個飛行器都需要完成的任務，所以如果是垂直黃道面飛行的話，又如何能夠探測太陽系內的行星呢？原因之二在於空間探測器攜帶的燃料是有限的，所以為了節省燃料，所有的往太陽系外飛行的飛行器都需要依靠“引力彈弓效應”來加速，這就意味著飛行器必須要經過行星周圍，圍繞著行星轉幾圈，速度加上去了之後再飛往下一個行星。

還有一個原因就是地球在黃道面上自帶角動量，地球的赤道面和太陽的黃道面之間的夾角約為20°，所以在黃道面上的角動量分量是要大於垂直方向上的角動量分量的，所以向著黃道面上發射，探測器還能多借到一部分地球自轉帶來的角動量慣性。這樣也是更利於探測器的飛行。

飛行器想要飛出太陽系需要擺脫太陽的引力，按物質分佈的密度來看，太陽系的確是可以看做一個扁平的平面，但是太陽的引力分佈卻不是隻在扁平方向，引力的分佈是球狀的。廣義的太陽系半徑有1光年，以太陽為中心，最外圍包圍著一層佈滿小行星的星雲帶，稱為奧爾特星雲。

就拿旅行者一號來說，它的終極目的地是遠在4光年外的半人馬座三星系統，將太陽和三星系統兩點連線，這個線不一定在黃道面內。這樣說來其實走的路更長了，但是為了充分利用行星的引力彈弓效應，探測器必須沿著黃道面發射，否則的話，光依靠探測器自帶的燃料，是不足以飛出太陽系的。

鏡像宇宙

太陽系的引力範圍很大，大約有一光年，換算一下約9萬4千6百億公里。想要逃出太陽系以目前的人類科技，依靠化學能推進是不可能的。

1977年9月5日旅行者1號發射，迄今已經走了40多年，大約飛離了太陽20多億公里，依照這個速度，大約還需18.9萬年才能飛出太陽系。

如果未來能研發實現曲速引擎，那才是真正的星際旅行開始。

與太陽花

答：地球公轉軌道基本在太陽系平面內，飛行器從太陽系平面飛出，可以大大節省燃料，而且還能利用其他大行星的引力彈弓效應加速。

第三宇宙速度原理

第二宇宙速度是v2=11.2km/s，表示從地球出發，只憑慣性逃離地球引力的最小初速度，需要注意的是，這個速度是相對於地球的。

如果我們根據萬有引力定律計算，可以得到在地球軌道處，逃離太陽引力的最小速度為：

v=√（2GM/r）=42.2km/s；

該速度是相對於太陽的，地球公轉速度大約是v0=29.8km/s，於是飛行器發射時可以利用地球的公轉速度，飛行器向地球公轉前方飛出，能大大減少燃料。

於是我們思考，飛行器剛好脫離地球引力後，獲得地球公轉速度v0=29.8km/s，要達到逃逸速度v=42.2km/s，還需要飛行器提供的速度為v1=v-v0=12.4km/s。

於是，我們可以計算出，飛行器從地球出發，要逃逸太陽引力的速度（第三宇宙速度）為：

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

這就是第三宇宙速度的來源，而且是相對於地球的速度。

垂直飛行

如果理解了第三宇宙速度的原理，那麼飛行器垂直於太陽系平面飛行的情況，就很容易分析了。

飛行器要垂直黃道平面發射，要達到相對於太陽的逃逸速度42.2km/s，那麼飛行器的發射速度v'，根據速度合成法則，很容易估計出：

v’=√(42.2^2+29.8^2+11.2^2)=52.9km/s；

解釋：

（1）飛行器在黃道平面內飛行，藉助地球公轉和自轉速度後，脫離太陽系的最小初速度為16.7km/s；

（2）若飛行器垂直於黃道平面飛行，那麼將無法藉助地球公轉和自轉，此時脫離太陽系的最小初速度為52.9km/s；

兩個都是相對於地球的速度，但是相差了3倍多，換算成能量相差近十倍；所以，垂直於黃道平面飛出太陽系，消耗的燃料遠遠高於在黃道平面內飛行。

實際上，目前還沒有哪個火箭，能在近地軌道處達到50km/s以上的發射速度；美國的帕克太陽探測器之所以能達到200km/s，是因為利用太陽引力進行加速了。

引力彈弓效應

而且在黃道平面內的飛行器，可以利用其他大質量行星的引力進行加速，能節約不少燃料，

比如旅行者二號，在發射出地球時速度不到10km/s，但是經過四大行星加速後，目前還有15km/s的速度。

如果飛行器垂直於黃道平面飛行，那麼無法利用其他行星進行引力加速，也將會耗費更多的燃料。

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艾伯史密斯

太陽系的範圍其實不是扁的，而是一個球體，所以探測器無論朝著哪個方向飛出太陽系，所要的飛行距離都是沒有任何區別的。

由於各大行星環繞太陽公轉的軌道平面夾角很小，行星看起來就像是在同一個平面上繞行太陽，所以太陽系經常會被誤認為是扁平的。但太陽的引力作用不只是在各大行星的軌道平面上，而是會作用於以太陽為中心的球形區域，各個方向都是均勻的。萬有引力定律表明，引力的大小隻取決於質量和距離，與方向無關。因此，從垂直於行星公轉軌道平面的方向飛出太陽系並不會縮短距離。

至於各大行星的公轉軌道平面幾乎共面的原因，這與太陽系的形成過程有關。最初的太陽系是一團星雲，後來中心發生引力坍縮，使得星雲逐漸扁平化，最終在原行星盤上形成了行星。

按照希爾球的範圍來計算，在距離太陽1至3光年的範圍內，其中的天體運動均是受到太陽引力的控制，這個球形範圍就是廣義的太陽系。正因如此，球殼狀的奧爾特雲包圍著整個太陽系，那裡分佈著大量早期太陽系天體。

事實上，如果從垂直於行星公轉軌道平面的方向飛出太陽系，探測器需要大量的能量，人類或許很難做到。地球繞太陽公轉，軌道速度每秒可達30公里。如果沿著地球軌道平面發射探測器，就能利用地球的軌道速度，從而大大降低飛出太陽系所需的能量。

通過理論計算可知，從地球軌道飛出太陽系的逃逸速度為42公里/秒，但利用地球軌道速度之後，逃逸速度將會降為16.7公里/秒（因為需要考慮到地球引力作用）。另外，沿著地球軌道平面飛行還能飛到太陽系的巨行星附近，可以對它們進行探測，並順便利用它們的強大引力來為探測器加速。

火星一號

太陽系是扁平的，這不過是一種物質形態上的扁平，而非整個太陽系的扁平。如果我們想要飛出太陽系，理論上來說就是需要遠離並擁有可脫離太陽引力的宇宙速度。而脫離太陽宇宙速度，我們稱為第三宇宙速度，這速度為16.7km/s，只有達到了這個速度，我們才有飛出太陽系的可能。

當前，單純依靠我們的火箭可給飛行推出的速度在20km/s左右，但是對於火箭的運輸成本來看，單純依靠火箭的動力來給飛行器加速，這個是非常不划算的，於是就有了可藉助土星木星等大型行星來給飛行器加速的方案。飛行器通過飛到行星的附近，然後讓行星的引力將飛行器捕捉，進而給飛行器一個免費的加速度，最後再通過能源來給飛行器加速脫離該行星的引力，從而進一步的離開太陽，也進一步的擁有了更大的速度。

對於為什麼人類不垂直於太陽系的表面飛出太陽系，其實這根本上的原因就是太陽引力的問題，也就是說，無論你是平飛的還是垂直飛的，飛行器自身所受到的太陽引力都是一樣的。因為太陽自身所形成的引力範圍是個散發性的圓球，而非扁平的圓圈。從某種意義上說，飛出太陽系就是在離太陽足夠遠的距離擺脫太陽引力的束縛，顯然垂直於太陽系的平面不但不能提早的將之擺脫，反而還是增加飛行的成本。

民科小才女

太空飛行器為什麼不垂直於黃道面發射和飛行呢？

原因是最小作用量原理。

首先，題目所說的“太陽系是扁的”，是因為眼睛有偏見。它只看見了自己所接收到的光的影像，就匆忙地給大腦打了個小報告。

還有這個：

腦袋疼了：怎麼跟我想的不一樣呢？它上窮碧落下黃泉，終於有了新發現：眼睛，你看見了形影，可是，你看見力和場了嗎？

力？場？眼睛愕然了，那是神馬東東？

腦子愣了一下：呃？好吧，你忙你的吧。（反正給你說了你還是看不見喲。太陽集中了太陽系的絕大部分質量，所以太陽系的引力場基本是以太陽為中心的球形。飛行器離開地球引力場後主要受太陽系引力場的作用。）

腦袋去找太上老君聊這回事兒。恰好老君家的青牛從外面撒野回來，說：俺臥在世間的一顆蘋果樹下打了個盹兒，不知道誰拿一個青蘋果砸我的頭！我爬起來看，連個鬼影子都沒有！老君，你得替我出氣！

老君一瞧，笑著說：蘋果砸了你，你吃了蘋果。一報還一報，你抱怨什麼？

青牛一聽，對啊，我又沒吃虧！它踱著八字步到後院玩兒去了。

腦袋看青牛走了，就問老君：那麼到底是何方神聖扔蘋果砸青牛呢？難道還有誰認不出您老人家的坐騎？總不會有誰故意找您的麻煩吧？

老君說，你看這麼多星宿大仙，都挺熟吧？

老君又說，你再看遠處那些。

老君微笑著說：早在宇宙膨脹之出，有一位大神現世，名叫萬有引力。這位大神無影無蹤，無邊無際，無所不至，法力高強。它把眾位星宿大仙團結在一起，世間萬物無不受它差遣。別說庫克的蘋果，俺也得逆來順受，何況它一頭老牛？

腦袋樂了：還有誰跟您這樣的大神叫板？難道是PG1二世麼？要不就是全劍？那怎麼辦呢？

老君說：涼拌唄。只要你順著它，就會發現它實在好玩兒的很！

腦袋問：好玩兒？怎麼玩兒？

老君伸手一指：喏，看那兒，那兒不是有些飛行俠？對，就是它們。

你看它們的運行軌跡。……是不是很有趣？

腦袋：它幹嘛不直接飛過去，卻繞呀繞呀繞那麼多圈圈？多費事兒呀！

老君又笑了：這叫引力彈弓，是最小作用量原理在宇宙航行中的應用。它如果象你說的那樣直接去飛，那麼耗盡所有能量都到不了，最後失去自控能力，成為太空遊魂。人類也造不出那麼厲害的火箭🚀推進器呢。何況，連神奇寶貝“光明使者”都會在引力場裡順勢而為，形成引力透鏡現象！

腦袋：太空真奇妙，我要去看看！

老君：好啊，年輕人。去發現吧，看看宇宙的邊邊到底是什麼樣的。

平說客

必須要說明的是：太陽系不是扁平的。由於太陽系的前身---原始星雲的角動量影響，太陽系內的行星幾乎都在同一個平面上繞日公轉，我們平時通過各種渠道看到的太陽系圖片也有意無意地影響到大家，使得有些人認為太陽系是一個扁平的世界，但實際情況並不是這樣。由於太陽是一個有質量的物體，它的引力在四面八方都同時存在，所以太陽系應該是一個球形的範圍。

那為什麼我們探索外太空的時候都不選擇垂直向上飛而選擇在行星之間“繞來繞去”呢？我覺得主要有以下幾點原因：

首先，人類對外太空的探索不可能只有一個較為單純的“飛得遠”的目的。因為航天器十分昂貴，所以科學家們一般都會為其安排很多任務，譬如近距離看看那些距離地球比較遠的行星、衛星、小行星等。這個目的就決定了航天器需要沿著黃道面附近飛行了。而太陽系垂直方向是一片廣袤的幾乎沒有物質存在的宇宙空間，沒有有價值的目標可供觀測。而等航天器飛出太陽系，那是多少年以後的事情了。

其次，還有一點很重要，甚至是決定性作用，那就是需要“竊取”其他行星的部分能量以達到自身加速的過程，這個過程被稱之為“引力助推”。事實上，依靠目前人類的科學技術水平，還無法使航天器達到第三宇宙速度，而第三宇宙速度正是脫離太陽引力的最小速度。為了達到第三宇宙速度，人類需要以合適的角度飛掠某個行星，然後獲得一個速度增量。可以說不這樣飛，人類就被限制到太陽系中無法出去了。

我覺得正是由於這兩個原因，目前我們所有的飛行器還沒有嘗試過垂直於黃道面向上飛行。

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張家小智兒

從一般的資料來看，太陽系的八大行星和太陽處在一個平面上。但是實際上是八大行星帶著各自的衛星圍繞著太陽作螺旋狀運動，而不是很多人想象中的做圓周運動。所謂螺旋遠動，你可以把太陽想象成一架飛機，這架飛機在圍繞一個物體做圓周運動，因為這個園實在太大太大。繞一週需要2億年。所以我們從直觀上看他基本上是直線運動。這就像我們在地球上運動，看著是直線運動，但是其實都是在地球的一個圓點在一個運動。運動的距離太短就近乎是直線。所以實際上我們的太陽就像一架飛機直線飛行，八大行星被太陽帶著繞太陽做圓周運動。我們從地球上觀測，也覺得我們是在做圓周運動。但是從別的角度觀測看八大行星的遠動軌跡是螺旋式的向一個方向前進。所以實際上八大行星在宇宙的位置並不是大多數人想象中的那樣在一個平面上。太陽系的太陽和八大行星的位置一直都在變化，不是一年重複一次原來的位置。當太陽公轉一週時，地球才會重複到上一次的位置。八大行星的運動軌跡用另一個比方更容易理解，把太陽的公轉遠動軌跡看成一個直線（或者是一個圓柱子）八大行星的運動軌跡就是一直繞著柱子向上運動，就這樣無窮無盡的運動。還有，月亮又繞著我們的地球運動。月亮其實也是繞著地球這個柱子（運動軌跡）向上無窮無盡的運動

關鍵字: 宇宙 太陽系 扁平