在我們太陽系的邊界外,氣壓很高。這種壓力,等離子體、磁場和離子、宇宙射線和電子等粒子在流動和碰撞時互相作用,科學家最近首次對它們進行了整體測量,結果發現它們比預期的要大。
利用nasa的旅行者號航天器對銀河宇宙射線(一種高能粒子)的觀測,科學家們計算了來自太陽系外層區域的粒子的總壓力,也就是所謂的日鞘。在近90億英里之外,這個地區很難研究。但是旅行者飛船獨特的定位和太陽活動的時機使得對日鞘的測量成為可能。研究結果幫助科學家們了解了太陽是如何與周圍環境相互作用的。
Jamie Rankin說:“把以前的研究中發現的資料加起來,我們發現我們的新值仍然大於目前所測量到的值。”“報告說,目前還沒有考慮壓力的其他部分,這可能有幫助。”
在地球上,空氣壓力是由重力拉下的空氣分子產生的。在太空中,離子和電子等粒子也會產生壓力。這些粒子,在太陽的加熱和加速下,形成了一個巨大的氣球,被稱為日光層,它從冥王星上空延伸了數百萬英里。這個區域的邊緣,在那裡太陽的影響被來自其他恆星和星際空間的粒子的壓力所克服,是太陽的磁性影響結束的地方。(它的引力影響延伸得更遠,因此太陽系本身也延伸得更遠。)
為了測量日鞘中的壓力,科學家們使用了旅行者號飛船,自1977年以來,它一直在穩步地離開太陽系。在觀測時,旅行者1號已經在星際空間的日光層之外,而旅行者2號仍然留在日光鞘中。
蘭金說:“這一事件發生的時機非常獨特,因為我們在旅行者1號進入當地星際空間後就看到了它。”"雖然這是旅行者看到的第一個事件,但在資料中,我們可以繼續觀察日鞘和星際空間的事物是如何隨著時間的推移而變化的。"
科學家們使用了一個被稱為全球合併的相互作用區域的事件,它是由太陽上的活動引起的。太陽週期性地膨脹並釋放出大量的粒子,就像日冕物質拋射一樣。當一系列這些事件進入太空時,它們就會合併到一個巨大的前方,形成由磁場推動的電漿波。
當一個這樣的波在2012年到達日鞘時,旅行者2號發現了它。該波導致銀河宇宙射線的數量暫時減少。四個月後,科學家們看到旅行者1號的觀測結果也出現了類似的下降,它正好越過了太陽系在星際空間的邊界。
知道航天器之間的距離使他們能夠計算日鞘內的壓力和音速。在日鞘中,聲音以每秒300公里的速度傳播——是它在空氣中傳播速度的一千倍。
科學家們注意到,在兩個航天器上,銀河宇宙射線的變化並不完全相同。在日光鞘內的旅行者2號上,航天器周圍各個方向的宇宙射線數量減少了。但是在旅行者1號,在太陽系之外,只有垂直於該區域磁場的銀河宇宙射線減少了。這種不對稱表明,當波通過太陽系邊界時,會發生一些事情。
蘭金說:“試圖理解為什麼日鞘內外宇宙射線的變化是不同的,這仍然是一個懸而未決的問題。”
在太陽系邊界研究這一區域的壓力和聲速,可以幫助科學家了解太陽如何影響星際空間。這不僅告訴我們我們自己的太陽系,而且也告訴我們其他恆星和行星系統周圍的動態。