太阳系到底有多大,它的边界又在哪里?

太阳系到底有多大,它的边界又在哪里?,第1张

说起人类飞行最远的人造飞行器,我们第一时间想到的便是旅行者一号

它是由美国宇航局于1977年9月5日,发射的一艘外太空无人探测器。当时天文学家发现,太阳遇到了百年一遇的行星特殊几何排列,也就是说人造发射探测器只需要少量燃料以作航道修正,便可以借助各个行星的引力d弓效应加速,就能造访太阳系里的四颗气态行星,于是旅行者一号和他的姊妹二号应运而生。

据美国宇航局确定。在2014年, 旅行者一号经过漫长的飞行之后,已经穿越了太阳的日球层,如今的它距离地球大约为226亿公里,目前每秒17千米的速度继续飞行。

虽然旅行者号已经飞行了如此之远,然而有一个事实我们却不得不接受,那就是旅行者一号在宇宙空间中飞行了近44年,其实依然在太阳系内徘徊,这不禁让很多人疑惑“太阳系究竟有多大?

从银河系角度来说,我们的太阳不过是猎户座悬臂内的一颗普通黄矮星,直径仅为139万公里,但是整个太阳系的范围却比我们想象的要广阔的多,大部分人一直以为太阳的日球层顶便是“太阳系的边缘地带”,因为在这个范围,是 太阳风遭遇到星际介质而停滞的边界, 而实际上日球层顶并不是太阳的边缘。目前天文学家普遍认为,太阳系的边界是以太阳的引力束缚为界线的,也就是奥尔特云范围。

奥尔特云是一个包裹整个太阳系的球体云团, 由众多的彗星组成, 它们是早期太阳系形成时,外围留下来的剩余物质。我们知道太阳系来自于一场46亿年前的星云坍塌,坍缩之后太阳占据了整个太阳系总质量的9986%,其他则形成了八颗行星和上百颗卫星以及数不清的小行星,而柯伊伯带以外的空间物质便形成了奥尔特云,在这里,彗星们依然能受到太阳的引力影响,因此科学家定义为 奥尔特云就是太阳系的边界 ,

奥尔特云非常之大, 距离太阳约有50000 100000个天文单位,也就是半径长达1光年,换算下了大约是946万亿公里。这意味着我们只有飞出奥尔特云才算是真正地离开太阳系。然而目前的旅行者一号已经飞行了44年,才飞行了20个光时,而旅行者一号 要想彻底飞出太阳系还 需要17万年的时间。

这不禁让我们感叹,一个渺小的太阳系,对人类来说就如此的浩瀚与广阔,那太阳系之上的银河系,以及更大的星系团几乎是我们无法想象的庞大!

大家都知道,在太阳系内,太阳是绝对的中心位置,其它所有的天体都围绕着太阳绕转,但是你知道太阳系的边界在哪里吗?

最初时认为太阳系边界是位于太阳约14亿千米的土星,但这一结论在1781年被英国天文学家赫歇尔发现了太阳系第七个行星天王星所改变了,那一年,太阳系的边界被扩展到了距太阳约29亿千米处。

天王星被发现后,科学家们对其轨道进行了计算,但计算结果和观测结果并不一致,他们认为这是一颗新行星对天王星的引力干扰导致的。

1846年,柏林天文台的天文学家加勒和达雷斯特依据勒维耶的推算新行星轨道的结果,成功发现了太阳系第八行星海王星,所以此时太阳系的边界就又被扩展到了据太阳约45亿千米处。

1930年,美国罗威尔天文台的天文学家汤博发现了一颗比海王星更遥远的冥王星,所以他将太阳系的边界扩展到了距太阳约59亿千米处。

但冥王星的发现并没有成为终结太阳系边界的探索。

在20世界40年代之后,几位天文学家先后提出了一个想法,他们认为在在像冥王星那样远离太阳的地方,行星的形成过程会因为物质分布过于稀疏而无法进行到底,所以在距离太阳约45-83亿千米处有一个柯伊伯带。

自1992年起,柯伊伯带中的天体开始被陆续发行,它们的分布范围比原先估计的更广,它的发现使太阳系的边界又向外扩展了好几倍,但这仍然不是太阳系的边界。

因为天文学家们普遍猜测,在距太阳更遥远的地方,存在的奥尔特云,奥尔特星云是太阳系最边缘的一个云团,就像蛋壳一样包裹着太阳系。但它非常隐秘,它包含着数以万计的天体,其主体部分却不仅从未被观测到过,甚至在可预见的将来都很难被直接观测到,那这样我们又是如何知道它存在的呢?

主要是依靠推测。天文学家把彗星分为两类:①短周期彗星(轨道周期在两百年以下);②长周期彗星(轨道周期在两百年以上)。

长周期彗星的轨道往往能延伸到离太阳几万甚至十几万天文单位处。

1950年荷兰天文学家奥尔特在对几百颗长周期彗星的轨道进行分析之后,提出了一个大胆的设想,他认为在距太阳几万至十几万天文单位处,存在了大量的小天体,它们是长周期彗星的源泉,它们若碰巧进入太阳系内,就会成为长周期彗星。

奥尔特云就是由那些小天体构成的,由于那些小天体是长周期彗星的源泉,因此奥尔特云就像是一个装满彗星的“大仓库”。

那么“大仓库”里究竟有多少小天体呢?据估计约有几万亿个,不过这个巨大的数字与奥尔特云所占据的广袤空间相比,仍然是少得可怜,如果有航天器穿越它的话,很可能不会有机会接近任何一个小天体。

对于奥尔特云的形成,现代天文学家研究,奥尔特云是在50亿年前由太阳系形成后,各大恒星及行星形成之后的残留物形成的。对于具体的形成,有一个假设比较容易被接受,太阳系的物质由于受到大行星的引力作用影响,散布在星系中的物质会被抛出黄道面,形成盘状区,最后形成独特的圆球状包裹着太阳系。

对于奥尔特云存在的意义假说,有假说认为奥尔特云就是太阳系的边界;有假说认为彗星是来自奥尔特云的;还有假说认为,奥尔特云会造成生物的毁灭。

总而言之,人类对奥尔特云的一些具体方面还是没能够弄清楚明白,但是人类对它的研究探索从未结束过,只有在更了解太阳系的基础上,才能更好地解释奥尔特云的存在,为人类进一步探索宇宙提供更好的基础保障。

相比于整个宇宙来说,别说人类,就连人类所生活的地球都是很渺小的一个存在。也许正是因为人类意识到宇宙的浩大,所以在对宇宙的研究之初,人类一度认为宇宙的空间是无限的。不过,随着主流宇宙学说的建立,人类对宇宙有了更多的认识,根据经典的大爆炸宇宙学说,科学家认为现在的宇宙在持续膨胀中。对此,很多人都有这么一个疑问,虽然宇宙仍在膨胀变大,但它是否存在着一个界限呢?

如果存在着这么一个界限,那么在这个界限之外,会是怎样的存在?其实对于这个疑问,科学界早就有人提出来,但遗憾的是,以人类目前对宇宙的认知程度来说,是无法确切回答的。毕竟,宇宙实在是太大了。要知道,我们人类所发射的探测器,飞得最远的也还未飞出太阳系的范围。

宇宙中的距离单位以“光年”来定义,也就是以光速运动一年的距离来定义,而我们人类科技现在所能达到的最高速度,甚至连光速的万分之一都没有。所以说,以我们现在的科技水平,是几乎不可能抵达宇宙的界限之处。

据科学家的研究,从宏观上来看,宇宙是有着一定层次结构的。举个例子,在太阳系中有着八大行星,人类所居住的地球正是其中之一。我们可以把八大行星看作是宇宙最小的一层结构,然后,下一个层次则是太阳系,它由多个行星、小行星、卫星以及流星体等天体所构成。以此类推,以太阳系作为基本单位来看的话,就可以发现宇宙大得超出人类的理解范围了。而且,这还只是从已观测宇宙的角度来说。

那么,关于宇宙是否存在界限等之类的问题,就真的无法解释了吗?其实,虽然目前还没有实际的手段去解决这些问题,但是通过对宇宙的一系列研究,科学家们已经提出了不少关于宇宙界限问题的说法。比方说,有不少人认为,宇宙不会一直膨胀下去的,它存在着一定的界限,而在宇宙界限之外什么都没有。而另一种说法认为,宇宙界限之外属于另一个维度的领域,而不同维度之间是无法相互干涉的。所以,对于宇宙界限之外是否存在物质的这一问题,目前人类是很难了解的。

此外,还有著名的泡泡宇宙假说,即宇宙界限之外存在着多个与当前宇宙相似的宇宙,换句话来说,也就是科幻作品中常提到的平行宇宙。该假说认为,每个平行宇宙中都有一个长得一模一样的自己,但是身份完全不同。如果平行宇宙存在的话,那么宇宙之外的边界就还是宇宙了。

有时候,我们总是幻想有一天可以离开地球,冲出太阳系,遨游于浩瀚的宇宙中,那么在太阳系的边缘有什么呢?

那就是柯伊伯带。

天文学家于2005年,在太阳系的边缘发现了一个新天体。这个新天体的个头与冥王星相似。于是,经过天文学界的探讨,太阳系曾经的第九行星 - 冥王星被降级为矮行星。2016年,研究人员发现柯伊伯带上六个冰冷的小型星体都有椭圆的轨道,并且在同一方向点出现轨道偏斜。研究人员推测,引发这种现象的可能就是太阳系的第九大行星,它的出现可以给太阳系边缘的那些小行星和海王星以外异常冰冷的现象做出解释。

斯考特·谢泼德是美国的一名天文学家,他在太阳系的边缘发现了一颗矮星,这颗矮星呈现粉红色,被命名为2012P113。粉红色矮星的直径约为450千米,位于比冥王星更靠外的太阳系边缘地区。该星球之所以呈现出粉红色,是因为它主要是由粉红色的冰和岩石组成的,并且围绕着太阳在慢慢地运转。

紧接着,科学家在美国天文学会议上宣布,他们又发现了一个太阳系边缘的天体,这颗天体被命名为V774104。它与太阳的距离相同,约为冥王星的3倍,被认为是太阳系中最边缘的天体。这颗天体可能是一颗矮行星,其表面可能会存在一些金属物质,矮星的直径大约在499-998千米之间。

V774104的发现,也证明了太阳系要比我们曾经设想的大得多。

科学家在太阳系最边地带发现了一个潜伏着的星体,被命名为DeeDee,它的大小只有谷神星的2/3。因为距离太阳太远了,绕太阳公转的直径非常大,绕太阳公转一圈的时间相当于地球上的1100年。因为距离太阳太远,接收到的阳光非常少,表面的温度估计在零下24315摄氏度,只比绝对零度多一点点。它的表面很暗,人类很难观测到。

整个太阳系被奥尔特星云(也译为欧特云)包围着,星云就像蛋壳一样将整个太阳系包裹在其中。对于奥尔特星云,目前科学家了解得不多。有人说,它像地球的大气层,将我们隐藏起来,宛如一道天然的屏障,保护着我们不被其他高级文明发现。


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