太阳系的边界在哪里?

2013年01月27日 14:18:05 苏内容
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  太阳系既没有法定的边界,也没有一致公认的范围。如果以离太阳最远的冥王星轨道作为太阳系边界,那么,边界线离太阳约39.4天文单位,约合59亿千米。格里格·梅利什彗星曾于1907年回归,它的周期是164.3年。如果以它的轨道的远日点作为太阳系的边界,则半径是58天文单位。奥尔特云的距离为3万~10万天文单位,也有定为15万天文单位的。如果以奥尔特云为太阳系的终端,太阳系边界也就可以定在这里。利用牛顿万有引力定律,可以算得太阳系的稳定边界在8万~10万天文单位处,超出这个范围的天体和物质,太阳引力对它将不起作用。
     美“旅行者”1号飞船揭示太阳系边界新特征
   

即将飞出太阳系的美国“旅行者”1号飞船,已经发回了有关太阳系边界的大量数据。科学家22日报告说,这些数据既证实“旅行者”1号已进入太阳系最边远的地带,也揭示了太阳系边界一些新特点。
1977年9月5日发射的“旅行者”1号飞船,现在已距地球140亿公里,是飞得最远的人造航天器。它在2004年12月16日左右探测到的一些迹象,使科学家们判断它已首次穿越太阳系最外层的标志——激波边界。
   根据“旅行者”1号这次穿越激波边界时搜集的数据,科学家们在将于23日出版的新一期《科学》杂志上发表4篇文章,从不同角度分析了它在太阳系“远郊”的所见所得。 
   “旅行者”项目科学家、加州理工学院的爱德华·斯通等人指出,“旅行者”1号穿越激波边界的最大收获是更清楚地描述了激波边界。激波边界是太阳风在恒星间气体压力下减速的地带,在这里本来以超音速运动的太阳风粒子骤然减速到亚音速,产生了激波。 
    早先科学家曾推测激波边界可能距太阳几十个天文单位(1天文单位是太阳到地球的距离,约1.5亿公里),甚至比一些外围行星离太阳的距离还近,现在则认为它的位置会随太阳风的强弱而不断变化,可能距太阳90至100个天文单位。而“旅行者”穿越激波边界时距太阳94个天文单位,证实了科学家们的后一推测。 
    早先科学家还预测,在激波边界处因为太阳风和恒星间气体的相互作用,低能量粒子的比例会大幅度增加,而高能量粒子会加速运动。“旅行者”1号发回的数据则表明,激波边界的低能量粒子确实大量增加了,但高能量粒子却没有加速,这被科学家称为“最让人惊讶的发现”。 
    科学家们还在论文中指出,“旅行者”1号在2004年12月中旬左右探测到等离子体的振荡,但是此后这一现象却没有再出现;在同一时间,这艘飞船还探测到其周围的磁场突然增强,并一直延续到现在。这两项证据都表明“旅行者”1号确实穿越了激波边界。 
   “旅行者”的使命是探测太阳系外围和更远的恒星系,并寻找可能的外星智慧生命线索。著名科学家卡尔·萨根等人让它携带了“地球名片”,这是一个刻着各种几何图案的镀金铜片,飞船上还有地球上各种声音的记录,让可能存在的外星智慧生命知道地球生命。 
    在穿越激波边界后,“旅行者”1号现在已进入太阳系最遥远的外围——太阳风鞘,然后就要飞入太阳系外的宇宙。密歇根大学空间科学教授伦纳德·菲斯克将“旅行者”1号比作19世纪寻找尼罗河源头的探险家,“当我们来到一个未知之地,就有意料之外的新发现,这就是‘旅行者’最让人激动的地方”
    目前在太空中走得最远的人类文明“使者”——美国“旅行者1号”探测器,正在向太阳系边界逼近。甚至有科学家认为,它一度可能已突破了太阳系与外部星际空间的第一道交界线。

  两个美国研究小组5日在华盛顿美国宇航局总部举行新闻发布会,就“旅行者1号”是否曾首次实现从太阳系突围发表了不同看法。两个小组的相关论文同时发表在6日正式出版的英国《自然》杂志上。

  太阳与其它恒星间并非虚空一片,而是充斥着气体和尘埃组成的稀薄等离子体,天文学上称作星际介质。由带电粒子等组成的太阳风在向宇宙扩张的过程中会形成日光层。日光层犹如宇宙中的一个巨大气泡,太阳和太阳系9大行星处于“气泡”内,而“气泡”又包含在星际介质中。这个“气泡”与星际介质的交界区域被视为太阳系的边界。

  早先研究认为,太阳系边界实际上是多层次的。最里面的是所谓“终止激波”层,太阳风与星际介质会在该区域撞击产生冲击波,太阳风在撞击后速度将由超音速急剧下降至亚音速。“终止激波”与太阳的距离据估计为85至120个天文单位,一个天文单位相当于地球到太阳的距离(约1.5亿公里)。

  “终止激波”层是太阳系边界开始的标志。美国约翰斯·霍普金斯大学的克里米吉斯说,他和同事们对“旅行者1号”上的低能带电粒子探测器的数据进行分析发现,2002年8月该探测器与太阳距离达到85天文单位,在随后6个多月内,其周围的太阳风速度急剧下降,带电粒子数量则大幅度上升,意味着“旅行者1号”在这段时间内可能穿过了“终止激波”层。分析还显示,2003年初,“终止激波”层似乎又从太阳系向外运动,超到了“旅行者1号”前面,该探测器再次落入超音速太阳风中。克里米吉斯等推测,其中原因可能在于日光层会随太阳活动周期的变化而相应地向外膨胀或向内收缩。

  但美国马里兰大学的麦克唐纳博士领导的另一个小组得出了与克里米吉斯等人不同的结论。他们称,对“旅行者1号”磁场观测数据的分析显示,该探测器没有抵达过“终止激波”层。

  美国密歇根大学的菲斯克在同期《自然》上撰文评论说,上述两项研究结论都不能说是确定的,“旅行者1号”未来发回的数据,将有助于回答它是否真的穿过了“终止激波”层。

  “旅行者1号”于1977年9月升空,多年来,与比它早些时候发射的“旅行者2号”联合对太阳系外围行星及其卫星展开了大量有价值的观测。两个探测器上都带有镀金唱盘,记载着地球人用55种语言对可能遭遇的外星文明发出的问候。1998年,“旅行者1号”超越“先驱者10号”,成为在宇宙中飞行得最远的人类探测器。今年11月5日,“旅行者1号”与太阳之间的距离达到了90天文单位,或者说135亿公里。
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