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太阳系最大的卫星科学旅行号(这是旅行者号探测的太阳系边界)

太阳系最大的卫星科学旅行号(这是旅行者号探测的太阳系边界)一个天文单位是1.5亿公里,也就是地球到太阳的平均距离!奥尔特云是一个球形结构,它就像一个巨大的球壳那样,包裹着太阳系!这个球形结构的内侧,距太阳大约5千个天文单位(AU),外侧约为10万个天文单位(AU)!关于太阳系的边界呢,其实有两种定义:一个是由太阳的引力影响来定义,一个则是以磁场来定义!以太阳引力来定义的边界,其实我们并不是很确定,它到底在哪!因为以我们目前的科技,我们还无法走出太阳系,所以我们并不能确定太阳系的引力到底延伸到了哪!但理论是认为,奥尔特云应该是太阳引力影响最遥远的一个区域!这里聚集着我们从未了解的未知天体!

在2018年11月,旅行者2号穿过了一个被称为日球层顶的区域,这个区域是太阳风与星际介质相互作用形成的边界区域,所以穿过这个区域,就会摆脱太阳的磁场,从而正式踏入星际空间。

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那这个区域,日球层顶,到底是什么呢?

它是不是太阳系的边界?

关于太阳系的边界呢,其实有两种定义:一个是由太阳的引力影响来定义,一个则是以磁场来定义!

引力定义的太阳系边界:奥尔特云

以太阳引力来定义的边界,其实我们并不是很确定,它到底在哪!因为以我们目前的科技,我们还无法走出太阳系,所以我们并不能确定太阳系的引力到底延伸到了哪!

但理论是认为,奥尔特云应该是太阳引力影响最遥远的一个区域!这里聚集着我们从未了解的未知天体!

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奥尔特云是一个球形结构,它就像一个巨大的球壳那样,包裹着太阳系!这个球形结构的内侧,距太阳大约5千个天文单位(AU),外侧约为10万个天文单位(AU)!

一个天文单位是1.5亿公里,也就是地球到太阳的平均距离!

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所以换算成公里的话,也就是从5千乘以1.5亿公里开始,我们才能进入奥尔特云,以目前人类发射最遥远的探测器旅行者来说,在2018年穿过日球层顶后,它大概还需要再飞行300年,才能到达奥尔特云的内侧!

而到达后,再飞行个9.5万乘以1.5亿公里,它才能走出奥尔特云,即飞离太阳系!

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但那时,旅行者探测器的能量也早已耗尽,所以即便它观测到了奥尔特云,我们也无从知道奥尔特云是否真实存在!

目前,能证实奥尔特云的间接的证据好像就只有长周期彗星的解释。

彗星呢,以200年为界限,可分为长周期彗星和短周期彗星两种!

短周期彗星具有较短的轨道半径且轨道基本维持在黄道面内,其发源地,主要是在海王星外围的柯伊伯带之内!

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但对于长周期彗星,却不能用柯伊伯带这样的发源地来解释!

因为长周期彗星的周期往往可达数千年甚至更久,像1999年3月发现的一个名为C/1999 F1(卡特琳娜)的彗星,其轨道周期长达百万年,

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C/1999 F1 轨道

这也是人类目前发现周期最长的一个长周期彗星!

所以像这样的彗星,其发源地应该是在比柯伊伯带更为遥远的地方,并且,这类彗星的轨道并不遵循黄道面!因为它是从各个方向进入内太阳系

所以,它的发源地也应该不是像柯伊伯带这样的盘状平面,而是分布在各个方向的离散球状结构!即奥尔特云!

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所以,从长周期彗星的起源来说,奥尔特云应该是存在的!但就像前面所说,目前还没有探测器到达过这里!所以关于这里到底什么样,我们并不清楚!

磁场定义的太阳系边界:日球层顶

人类探测器目前到达过最遥远的地方,一个是柯伊伯带,一个则是日球层顶!柯伊伯带是由新视野探测器探测,而日球层顶则是旅行者1号和2号探测!

日球层顶是被定义为太阳磁场所到达的最远范围!所以,以磁场定义的太阳系边界,便是日球层顶!

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那什么是日球层顶?

太阳每时每刻都会向外辐射出高能的带电粒子,这个称为太阳风!太阳风以超音速的速度离开太阳表面,席卷整个太阳系,当它到达一定距离后就会停滞,从而不断地在这个区域聚集,形成所谓的日球层!

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日球层的存在就好像太阳吹出的巨大气泡那样,把整个太阳系包裹在内,使太阳系的物质与星际空间中的物质相互隔离!而隔离的边界便是日球层顶,即太阳风与星际介质相互交汇的区域!

所以出了这个区域,便是真正地脱离了太阳风的掌控,从此踏入所谓的星际空间!

日球层的位置

在旅行者探测之前,我们并不确定日球层顶距我们到底有多少距离!也就是太阳风与星际介质相互交汇的区域到底在哪?

2012年8月和2018年11月,旅行者1号2号给出了答案!

旅行者1号和2号有个专门用来探测等离子体的探测仪,这个探测仪可以探测周围等离子体的密度以及速度等相关信息!

在2012年8月和2018年11月,旅行者1号和2号分别从不同的方向穿过了日球层顶,在穿过时,探测器都探测到了太阳风停滞区,即太阳风速度将至零以及星际高能粒子密度增强的区域,所以通过这样的探测,研究人员最终确定他们是穿过了日球层顶进入了星际空间!

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旅行者1号和2号 从不同方向穿过日球层顶

穿过这个区域时,旅行者1号距地球大概113个天文单位,而旅行者2号距地球大概120个天文单位。

所以,太阳风与星际介质形成的边界区域应该是在距地球约120个天文单位的地方!

但这个距离,并不是日球层的整体大小!

日球层的形状并不是标准的球形结构,因为太阳不断在在银河系中穿梭,所以日球层可能是像彗星那样具有拖尾

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但旅行者1号和2号穿过的区域则是日球层的前半部,而目前还没有探测器从尾部穿过日球层!所以,现在我们对这个包裹我们巨大气泡的整体结构,还是不够清晰!只是知道它确实在那里!

不过,预计在2025年,我国可能会发射一个太阳系边际探测器,这个探测器呢,可能会探测日球层的尾部!到那时呢,或许我们就可以了解这个巨大的结构了

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好了,这个就是本期的全部内容了,我是腾宝,一个热爱天文的科普创作者,还希望大家多多关注与支持,我们下期再见,谢谢大家!

太阳系边界探测视频:这是旅行者号探测的太阳系边界!一个巨大的“气泡"将太阳系包裹

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