飞出太阳系咋就那么难

2013-09-25 09:50 来源:国际先驱导报

核心提示: 有天文学家更希望严谨地说明,冲出了日球层顶的旅行者1号的确进入了星际空间,但还未离开广义范畴的太阳系。

经过36年的漫长旅行,旅行者1号目前已冲出太阳风包裹的日球层,进入星际空间。

经过36年的漫长旅行,旅行者1号目前已冲出太阳风包裹的日球层,进入星际空间。

《国际先驱导报》记者 谢来 发自北京

朝着太阳系边缘飞行了36年后,美国国家航空航天局(NASA)的旅行者1号探测器已经到达寒冷黑暗的星际空间,正身处一个从未被探索过的地方。

这枚距离我们最远和飞行速度最快的人造天体,究竟“远行”到了哪里?从《纽约时报》、《科学美国人》,到英国《每日电讯》,各大媒体争相宣布:“旅行者1号正式离开了太阳系!”“再见太阳系,你好外太空。”

等等,旅行者1号的确已经走远,但是否真正离开严格意义上的太阳系疆域?

进入星际空间,但未离开太阳系

来听听负责旅行者项目的科学家们是怎样说的。

他们发表在《科学》杂志上的论文指出:这艘探测器确实已经离开了日球层(heliosphere)的怀抱,驶入了星际空间(interstellar space)。所谓日球层,泛指太阳风和同样源于太阳的行星际磁场所占据的整个空间体系,也是太阳风粒子所到达的全部区域。打个直观的比喻,这片区域像一个由太阳风包裹成的巨大“气泡”。气泡外面便是浩瀚的星际空间。

科学家可以肯定的一点事:旅行者1号恰好刚刚穿透了日球层,不过,冲出了这个气泡就等于离开太阳系吗?这就需要明确“太阳系”的定义。

到目前为止,天文学界对太阳系边界仍存在多种理解。有一种观点认为,太阳系应以太阳风粒子所能波及到的范围为准。也就是说,日球层的最外层、日球层顶(heliopause)即太阳系的边界。

从这个定义看,旅行者1号的确是跨出了太阳系的“门槛”。从“门槛”到太阳的距离约为120个天文单位(地球到太阳的距离被称为1个天文单位,约为1.496亿千米),这也几乎等同于旅行者1号到目前为止的“航程”。

不过,天文学界另一种更广为接受的定义则是:太阳系的边界应以太阳万有引力所能控制的范围为准。如一个天体受到太阳引力主导,围绕太阳旋转,就应算作是太阳系天体。以这样的标准来看,太阳系的真正边界将远远超出日球层的范围。

除了人们熟知的8大行星,围绕太阳运行的还有无数不清的大小天体,如矮行星、小行星和彗星。彗星围绕太阳旋转的轨道多是椭圆,有的最远距离太阳可达近1000个天文单位。那么,这些天体运动的范围都应该仍然算作是太阳系的地盘。

而在距离太阳更远的5万到10万天文单位的地方,可能存在一个包围着太阳系的球体云团奥尔特云,估计其中的彗星超过1千亿颗。因此如果以此作为太阳系最外层的边界,那么以太阳为中心,1光年(约6.3万天文单位)为半径的区域都可以算作是太阳系的疆域。

因此有天文学家更希望严谨地说明,冲出了日球层顶的旅行者1号的确进入了星际空间,但还未离开广义范畴的太阳系。

已足够值得人们自豪

当然,抛开科学界对于太阳系边界的争议,单凭旅行者1号冲出日球层这一点,就已足够值得人们自豪了。

事实上,旅行者1号不只是“到达”了日球层,更证明了其存在。多年以来,科学家对于日球层的了解和观测到的数据十分有限,对其具体的结构和状态变化都不甚明了。而旅行者1号和2号的历险,则提供了宝贵的“一手”信息。

旅行者1号告别了围绕太阳的大行星后,开始朝着更偏远的疆界航行,它先是穿过了终端激波,这是日球层的最内层:当太阳风由于接触到星际介质而开始减速的区域,太阳风粒子的运行速度在此首次降至亚音速,并由于撞击摩擦而导致升温。

穿过终端激波(termination shock)后,旅行者1号波进入了日鞘(heliosheath,也被称为太阳风鞘)。在此太阳风一旦低至亚音速,会受到周围星际介质的流体影响,压力导致太阳风在太阳后方形成像彗星的尾巴。

从去年8月开始,旅行者1号检测到的太阳风粒子密度骤然下降,与此同时,等离子体密度突然上升了4倍。

而到了今年6月份,旅行者1号上的太阳风探测器报告太阳风的速度值降到了零。科学家们于是对仪器进行了检查,以便确定它没有出现故障。经过对这些数据反复测算分析后,科学家最终得出的结论是,在2012年8月25日,旅行者1号穿越了日球层顶,告别日球层,进入星际空间。

正如科学家预测的,这意味太阳的影响力到此为止,太阳风“吹”到这里已是强弩之末,取而代之的是星际空间的低温粒子。

[责任编辑:韩冬]
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