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太阳系半径有多大(半径2光年?太阳系到底有多大?)

时间: 2024-11-05 13:48:43

北京时间2014年9月13日凌晨2点,美国宇航局对外宣布,他们的旅行者1号探测器已经飞离太阳系,正式进入到星际空间。这台发射于1977年的探测器,经过了37年的航行,终于来到了人类从未踏足过的宇宙空间。

2018年12月10日,根据美国宇航局的消息,同样发射于1977年的旅行者2号探测器,也进入到了星际空间,成为了人类确定第二个进入星际空间的探测器。

看起来渺小的人类,竟然能够将航天器发射到太阳系以外,想想就让人感到不可思议。不过我们也听说过另一个说法,那就是人类有生之年都看不到太阳系以外的世界。

这两种说法矛盾吗?太阳系的边界到底在哪里呢?

其实,这两种说法都不算错误,因为其中所指的太阳系边界,来自于不同的定义。那么,太阳系的边界,到底有几种定义呢?

通常来说,比较流行的说法,一共有三个,分别是以行星为边界、以太阳风为边界、以太阳引力为边界。咱们一个一个来介绍~

以行星为边界

这个定义,可以说从哥白尼创立日心说之后就开始了。在哥白尼之前,人们一直以为地球是宇宙的中心,根本没有太阳系的概念。哥白尼指出,太阳才是宇宙的中心,地球只是一颗普通的行星,和其他同伴一起绕太阳公转。

从这一刻开始,科学家们对于天文学的理解不断加深,并且发展出了万有引力、行星三定律等一系列的天体物理学理论。虽然哥白尼的理论也不完全正确,但是太阳系的概念也终于渐渐出现,到后来土星被确定为太阳系最遥远的行星,人们一度认为土星的轨道就是太阳系的边界。

到了1781年,英国天文学家威廉·赫歇尔利用望远镜发现了天王星,太阳系的边界也被推到了天王星的轨道。再到1846年,海王星被发现,它的轨道也被看作是太阳系的新边界。

但是,从那个时候开始,人类就已经意识到海王星外还有其他的太阳系天体了,甚至还推测有第九大行星的存在。可是直到今天,我们也没有发现第九大行星,难道太阳系的边界就悬而未决了吗?

好在,我们还有其他的定义方法。

以太阳辐射为边界

太阳之所以能够发光发热,就在于其内部进行着极其剧烈的核聚变反应。除此之外,太阳还向宇宙空间释放出巨大的辐射,包括各种电磁波以及带电粒子。其中的带电粒子就形成了所谓的太阳风,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,具有很强的能量。它们和太阳风在宇宙空间进行着博弈,形成了“拉锯战”。

距离太阳越近的地方,太阳风就越强,可以抵御宇宙辐射。在距离太阳比较远的地方,太阳风逐渐减弱,并在某一个区域内和宇宙辐射达到基本平衡。在更远的地方,太阳风就弱得可以忽略不计了。

因此,天文学家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做日球层顶;太阳风无法控制的区域,就算作太阳系以外,我们称之为星际空间。

根据目前的研究,地球层顶距离我们大约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。随着太阳活动的变化、太阳系在银河系内所处位置的变化以及方向的不同,日球层顶的距离不尽相同并且会发生变化。根据前年的一项研究,天文学家发现日球层竟然呈现出诡异的羊角包形状。

根据最新的数据,旅行者1号目前距离我们约156个天文单位,即大约234亿公里;旅行者2号距离我们约130个天文单位,即大约195亿公里,都超出了日球层的范围。美国宇航局所说的它们冲出太阳系,指的就是穿越了日球层顶,进入了星际空间。

可是,它们真的完全脱离太阳系了吗?

那可未必。因为目前天文学家发现的最遥远的小天体中,已经有好多都比这两个探测器更远了,它们仍然是太阳系天体,围绕着太阳公转。从这个角度来讲,它们仍然处于太阳系的另一个边界之内。

以太阳引力范围为边界

即使远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,有一个名叫奥尔特云的结构,这是太阳系最外层的结构。

奥尔特云是一个理论上存在的区域,天文学家相信它的存在,但因为过于遥远,目前没有任何天体被确认是奥尔特云的天体,只有小行星塞德娜有可能来自于这里。天文学家认为,太阳系的长周期彗星的家园就是奥尔特云,这里隐藏着数以亿计的小天体,其总质量大约是地球的5-100倍,甚至有人认为太阳系第九大行星就隐藏在这里。

奥尔特云最内侧距离太阳也有2000-5000个天文单位,远远超出了人类已经观测到的所有太阳系天体的距离。其最外侧的边缘,就应该是太阳的引力边界。

这个边界,目前还没有定论。有人认为是50000个天文单位,有人认为是100000个天文单位,也有人近似地以光年为单位来估算,认为在1-2光年以外。也就是说,按照引力范围来算,太阳系的半径可能延伸到了2光年以外。

总结

太阳系如此之大,我们对它的了解实在太少了,连这个“家园”有多大我们都不清楚。如果将整个太阳系比喻成一个苹果的话,人类的探测器连一个苹果核的距离都没有飞出去。

太阳系外围到底隐藏着什么样的天体?太阳系的边界到底在哪里?在人类突破太阳系之前,这些问题恐怕都是个谜了……

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