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1 # 筆耕南陽
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2 # 科普大世界
我們常說可觀測宇宙直徑達到了930億光年,銀河系的直徑為10萬光年,然而其實我們連太陽系的真實範圍還沒搞清楚,不過下面有一張圖,看了之後你就能明白我們的太陽系應該有多大了:
我們以太陽為中心向外畫一條半徑線,那麼這條線將分別路過水星,金星,地球,火星,木星,土星,天王星,海王星等的軌道,太陽與地球之間的距離,被稱為一個天文單位,那麼很顯然上面的比例是不對的,因為木星距離我們最近也有6.3億公里,相當於太陽到地球距離的四倍多,而海王星距離太陽為30個天文單位,也就是說相當於地球到太陽距離的30倍,想象一下,海王星應該在圖中的什麼位置?實際上圖片已經根本盛不下了。
而海王星只是太陽系八大行星最外面的一顆而已,上圖中的旅行者1號以每秒鐘17公里的速度飛行了37年,才到達了上圖中的位置,那個地方被稱為太陽層頂,也就是太陽風所能影響到的最遠的地方,突破這一片界限,科學家認為就到了太陽之外的星際空間,如今旅行者一號已經到了距離太陽210億公里之外,就是剛進入上圖中日球頂層之外的黑暗區域,接近太陽的海王星距離的五倍,如果以它來計算太陽系的範圍大小的話,那麼太陽系就是一個直徑約為420公里的球狀空間,不過由於太陽的運動狀態,這個空間有點兒呈扁圓形,如下圖。
然而不少科學家們並不認為這裡就是太陽系的邊緣,因為太陽還處於奧爾特星雲之中,所以也許奧爾特星雲的邊緣才是太陽系的邊緣,然而奧爾特星雲的直徑達到了兩光年,以太陽為中心的話,那麼奧爾特星雲的邊緣有一光年之遙,相當於太陽到比鄰星距離的1/4,遠達9.46萬億公里,如果以奧爾特星雲來衡量太陽系的大小,那麼太陽系就是一個直徑約兩光年的球狀空間,這是一般意義上太陽系最大的空間範圍了,但形狀也有可能是不規則的,可參考下圖。
太陽系的邊界在哪兒?目前並沒有統一的定義。歷史上在天文望遠鏡沒有發現之前,我們對太陽系邊界的認知只能到達土星,所以那時候土星軌道就是太陽系的邊界。1781年威廉謝赫爾發現了天王星。太陽系的邊界拓展到了天王星軌道。1846年海王星又被發現了,太陽系的邊界就拓展到了海王星軌道。1930年克萊德湯泊發現冥王星以後,太陽系的邊界再次拓展至冥王星軌道。上個世紀末隨著人們對柯依伯星帶的研究不斷深入,太陽系的邊界被拓展到柯依伯星帶的邊緣。之後天文學家們又發現了很多黃道離散天體。太陽系的邊界進一步拓展。除了一行星的軌道來作為太陽系的邊界之外,還有一種說法就是以太陽風的作用範圍,作為太陽系的邊界。我們知道太陽無時無刻地向宇宙空間發射著各種粒子。而這些進入到星際空間的粒子最終會與太陽系外星際空間的粒子相碰撞。形成一個日球層。我們如何更好的理解這個日球層呢?做一個試驗可以很好的幫助我們。我們在廚房的水龍頭下放置一個底部非常平的水盆。並且讓水盆的底部有薄薄的一層水。這時候我們擰開水龍頭,當水落下砸到水盆的底部時就會與水盆裡已有的水相沖突,而形成一個明顯的水圈。有興趣的人可以做一下這個實驗。這個水圈和日球層的道理是一樣的。因為我們的太陽並不是靜止的,而是在銀河系當中執行,所以日球層的形狀並不是球狀,根據最新的科學觀測表明,它的形狀是一個子彈一樣的橢球體。2012年旅行者一號穿越日球層的時候,就有很多天文學家宣佈旅行者一號已經飛出了太陽系。他們就是以日球層作為太陽系的邊界的。而另外一些天文學家並不認可這種說法,那是因為我們太陽系還有一個假想的結構,那就是奧爾特雲。大家知道我們太陽系除了行星、矮行星和小星星以外,還有很多彗星。與小行星不同的是,彗星的軌道非常不規則。歷史上對於彗星的研究,也是經歷了一些觀念的轉變的。第一顆被仔細研究的慧星是哈雷彗星,也是第一個被計算出軌道週期的彗星。那你會是一個短週期,它的遠日點剛剛超過冥王星的軌道。但是隨著對彗星研究的深入人們探測到了大量的長週期彗星。這些彗星的公轉週期往往長達幾萬年、幾十萬年甚至上百萬年,為了解釋這這些彗星的來源天文學家們提出了奧爾特雲的概念。目前雖然沒有直接觀測到奧爾特雲,但是已經有很多證據表明奧爾特雲的存在。特別是那些長週期彗星。那麼奧爾特雲是怎麼形成的呢?一種說法認為它是由太陽系形成之後的殘餘物質組成的。計算表明奧爾特雲的最大半徑差不多有一光年。如果以奧爾特雲做為邊界的話太陽系的範圍就大大的拓展了。除了奧爾特雲以外,我們也可以把太陽的引力作用範圍作為太陽系的最終邊界,我們知道太陽與最近的恆星比鄰星之間的距離是4.3光年,那麼太陽作用的引力範圍將至少有這一半,也就是大約兩光年的範圍。那麼旅行者一號要想飛出太陽系的話估計得需要數萬年時間。