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太阳系的边界到底在哪?太阳系到底有多大?

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online_member 发表于 2019-2-22 22:11:24 | 显示全部楼层 |阅读模式
太阳系的边界到底在哪?太阳系到底有多大?

太阳系的边界到底在哪?太阳系到底有多大?178 / 作者:akmpswv / 帖子ID:44297

太阳系的边界到底在哪?太阳系到底有多大?378 / 作者:akmpswv / 帖子ID:44297
online_member 发表于 2019-2-22 22:11:51 | 显示全部楼层
根据现在的科学研究来看,太阳系的直径大约是2光年左右,半径也就是一光年,但这个答案是否正确还不好说,但目前科学家们对于太阳系的范围就是这么认为的。
实际上从人类知晓太阳系以后,对于太阳系的边界到底在哪里,人们一直都有不同的看法,过去的时候人们一般会认为冥王星就是太阳系的边缘地带,只要越过了冥王星就等于飞出了太阳系,但这个答案显然是不正确的,因为在冥王星之外,仍有许多未知的天体围绕太阳进行运动,所以这个答案就被否定了。
太阳系的边界到底在哪?太阳系到底有多大?383 / 作者:qXwqtnuK / 帖子ID:44297
后来科学家们又提出了另外一种结论,就是以太阳风影响的区域为界限,那么太阳风是一种高速带电的粒子流,这种粒子流由太阳对外抛出,分散在广袤的宇宙空间当中,科学家们把太阳风能够影响的最大区域称之为日球层。
那么日球层到底有多大呢,答案是大约90个天文单位左右,差不多有2.5个冥王星那么远,不过日球层的范围,虽然已经比过去的冥王星要大的多,但这里仍然不是太阳系的边界所在,因为在这外面,仍然有无数未知的天体受到太阳的影响,所以这个答案也被否定了。
太阳系的边界到底在哪?太阳系到底有多大?194 / 作者:qXwqtnuK / 帖子ID:44297
再后来科学家们又提出了另一种新的理论,就是以太阳的引力范围为标准,只要宇宙中的某个天体受到太阳的引力作用,那么这个地方仍然属于太阳系之内,这个范围科学家们给出的答案就是直径2光年左右。
科学家通过研究认为,在距离太阳1光年以外的地方,有一个叫做奥尔特云的未知云团,这个云团当中存在无数的彗星,小行星,陨石等,那么奥尔特云包裹着整个太阳系,这里也是太阳系真正的边缘所在,只要人类越过了奥尔特云,就等于离开了太阳系,进入浩瀚的银河系当中了。
太阳系的边界到底在哪?太阳系到底有多大?319 / 作者:qXwqtnuK / 帖子ID:44297
不过奥尔特云也存在着一个问题,就是没有任何实质性的证据,只是人类自己的猜想,毕竟人类的飞行器根本就飞不到这里,要知道一光年的距离听起来虽然不多,但以人类最快的飞行器也要几千年才行,所以奥尔特云是否真的就是太阳系的边界,还有待进一步的证实。
最后有同学会说旅行者一号已经离开太阳系了,答案是旅行者一号只是离开了日球层,它假如要飞到奥尔特云的话,估计要3000年到4000年左右,所以旅行者一号仍然还在太阳系以内……
online_member 发表于 2019-2-22 22:12:22 | 显示全部楼层
三张图看起来或许更直观!看图之前,先简单介绍两个长度单位:天文单位(地球与太阳的平均距离,1.5亿公里),光年(光行走亿年的距离)!
开始上图!
太阳系的边界到底在哪?太阳系到底有多大?30 / 作者:rt45rti / 帖子ID:44297

上图能够很直观地看出太阳系天体分布和大小,最中心的小球代表太阳,太阳附近的轨道代表八大行星轨道,横向刻度代表距离(天文单位)!
八大行星中最外面的海王星距离太阳大约30个天文单位,而太阳系的边界可以延伸至至少50000个天文单位,大部分外部空间都是奥尔特云! 太阳系的边界到底在哪?太阳系到底有多大?486 / 作者:rt45rti / 帖子ID:44297
第二张图。说明了曾经的太阳系第九大行星冥王星轨道,柯伊伯带和奥尔特云的分布,柯伊伯带位于冥王星轨道外侧,而图中中间的小点囊括了柯伊伯带以内的全部太阳系!
太阳系的边界到底在哪?太阳系到底有多大?15 / 作者:rt45rti / 帖子ID:44297
第三张图,更加直观地反应出太阳系的结构,三个英文单词从里到外分别是海王星轨道,柯伊伯带,奥尔特云。可以看出,太阳系外围绝大部分空间都是奥尔特云。事实上,这张图远不能表示太阳系真实大小比例,奥尔特云的范围会比图中更广!



说了这么多,你应该对太阳系大小有了直观的认识。普遍认为,太阳系的半径可以达到一光年,也就是说太阳直径至少2光年!
那么如何定义太阳系的边界呢?到底到哪里才是太阳系的边界?有两种形式!
一,太阳风影响的范围。我们知道太阳风影响着整个太阳系,太阳系的边缘被称为“日球层顶”,那里会遭遇到星际介质而迫使太阳风停止向外扩张,同时太阳风也保护着太阳系内的生命免受宇宙射线的危害!
二,太阳引力与附近恒星引力取得平衡的地方就是太阳系边缘。理论上太阳的引力可以延伸到无限远的地方,但由于宇宙中也存在其他恒星,所以太阳的引力会在某个地方和其他恒星的引力取得平衡,那就是太阳系边缘!
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online_member 发表于 2019-2-22 22:12:28 | 显示全部楼层
                9月5日,“旅行者1号”迎来了40岁生日。1977年在美国佛罗里达发射升空后,它对木星和土星展开了探测,而后向宇宙深处进发。
  地球与太阳相距1.5亿公里,天文学家将它称作1个天文单位。在40年的时间里,“旅行者1号”已经飞过约140个天文单位。该如何看待这个距离?有报道称,“旅行者1号”早已飞出太阳系。但意见并不统一。有人认为这个距离不到太阳系半径的1/400,飞出太阳系还需30000年。
  太阳系的边界到底在哪?太阳系到底有多大?
  以行星轨道为界,海王星运行在最边缘
  美国国家航空航天局(NASA)曾经表示,太阳系的边界有三种定义方式,其中之一是以行星轨道为界。按照这种定义,人类眼中的太阳系是逐渐增大的。 太阳系的边界到底在哪?太阳系到底有多大?591 / 作者:fabao / 帖子ID:44297
  十七世纪,哥白尼提出的日心说逐渐被观测所证实。人们开始意识到,太阳周围绕转着许多颗行星,地球不过是其中之一。在很长一段时间内,土星是人们能看到的最远行星,也代表着太阳系最远的疆域。
  1781年,热忱的天文观测者赫歇尔通过观测确认,天王星是太阳系的第七颗行星,虽然之前的观测者已经多次观测并记录过这个天体。这一发现,将太阳系的范围扩大了一倍。
  随后,海王星、冥王星被逐一发现,更新着人们对太阳系的认识。如果以行星轨道来界定太阳系边界,人类目前所知的太阳系最大不过如此。
  在冥王星被踢出行星大家族之后,海王星是目前已知距离太阳最远的行星,它运行在距离太阳30个天文单位的轨道上。早在1990年,“旅行者1号”便飞过这颗行星的轨道,并发回了地球照片。抵达这一距离的探测器也不仅仅是“旅行者1号”和 “旅行者2号”。比如“新视野”号早已探访过冥王星,目前正飞往柯伊伯带的小行星。
  但这种定义方法的缺点显而易见。“在海王星的轨道之外,还有很多天体,比如彗星、小行星。如果不是太阳系成员,它们又是什么?”南京大学天文与空间科学学院教授陈鹏飞说。
  而且,用这种方法来定义太阳系边界也有很大的不确定性。2006年,冥王星被降级为矮行星,太阳系的范围瞬间缩减。另外一方面,充满好奇心的科学家并不满足于太阳系只有八颗行星。他们寄望于长期的观测和先进的技术能发现太阳系第九大行星。一旦成功,太阳系的边界也将再次改变。
  以太阳风为界,日球层顶包裹着太阳系
  2013年秋季,世界各大媒体争相宣布一个消息:“旅行者1号”飞出了太阳系。这时人们眼中的太阳系是日球层顶以内的空间。人们以太阳风的范围为标准,定义太阳系边界。
  恒星之间的空间并非空无一物,而是充满了低温的星际介质粒子。太阳会不断向外吹出带电粒子,称为太阳风。所谓日球层,是太阳风发生作用的最大范围。当高速的太阳风粒子与星际介质粒子相遇时,会将其向外推开,自身也逐渐减速,直至无力与星际介质粒子抗衡。形象地说,日球层就好像太阳风向外吹出的一个气泡,日球层之内充满了太阳风粒子,在它之外则是由星际介质粒子主宰的星际空间。而日球层的最外层边界被称为日球层顶。 太阳系的边界到底在哪?太阳系到底有多大?839 / 作者:fabao / 帖子ID:44297
  “由于太阳以220公里/秒的速度在银河系中运动,日球层并非对称的球形,”陈鹏飞说,在太阳运动方向的日球层最薄,约为100天文单位,在太阳运动的反方向这一厚度能达到500天文单位以上。“‘旅行者1号’正是沿着太阳运动的方向飞行,穿越了日球层顶。”
  2012年8月和2013年4月,“旅行者1号”记录下2次太阳风粒子与星际介质粒子的剧烈相遇。科学家由此推测出太阳风粒子浓度相较于2004年已下降1000倍,星际介质粒子密度则上升了40多倍。在经过反复模型推演后,NASA于2013年9月12日宣布,“旅行者1号”已经穿越了日球层顶。
  虽然NASA很谨慎地指出,关于太阳系边界有多种定义方式,因此“旅行者1号”的行为可以严谨地描述为进入星际空间,而不是飞出太阳系。但对此,仍有不买账的科学家。他们时不时地发表论文表示异议。因为飞出太阳日球层、进入星际空间有三个条件:来自太阳的带电粒子数量急剧下降、星际介质粒子的数量急剧增多,以及磁场方向的偏转。很遗憾,“旅行者1号”始终没有探测到磁场方向的偏转。
  “没有探测到磁场方向的偏转并不能否定‘旅行者1号’飞出日球层。太阳相对星际介质的运动速度比预想的小,也许不足以在日球层顶产生激波。这导致磁场方向在日球层顶附近缓慢变化,而不是以前猜测的剧烈变化。”陈鹏飞说。因此,如果将日球层顶作为太阳系的边界,根据“旅行者1号”的测量,太阳系的边界在距离太阳100天文单位之遥。
  以引力范围为界,奥尔特云是最遥远的疆域
  更多的天文学家愿意根据太阳的万有引力来定义太阳系边界。也即如果一个天体主要受到太阳引力的作用,围绕太阳运动,那么它就是太阳系天体。按照这个标准,太阳系八大行星、日球层以及遥远的小行星与彗星都在太阳系范围内。
  但太阳引力发生作用的最后边界在哪里?“在太空中某一地方,太阳引力和临近恒星的引力会达到平衡,这里便是太阳系的边界。”南京大学天文与空间科学学院教授周礼勇说。
  1950年,荷兰天文学家奥尔特提出,在太阳系遥远的疆域有一片冰冷的“云团”,孕育着1000亿颗长周期彗星。它被称作奥尔特云,一直延续到距离太阳50000—150000天文单位的区域。这里是太阳引力束缚天体作圆周运动的最后区域,也即太阳系边界。“旅行者1号”需要30000年飞出太阳系,正是基于“旅行者1号”每年约3.5天文单位的飞行速度以及奥尔特云延伸至100000天文单位的假设。
  奥尔特云过于遥远,没有探测器到过这里,更没有人见过它。但这并不意味着,它完全是想象。
  天文学家把从柯伊伯带向外到10000天文单位左右的空间称为内奥尔特云。“过去天文学家认为内奥尔特云是空的。但随着观测手段的提升,发现并非如此。”周礼勇说,2003年科学家发现小行星赛德娜,它与太阳最近的距离是76天文单位,但由于轨道很扁,远日点接近1000天文单位,位于内奥尔特云区域。“像这样的天体至少已经看到10多个,而实际上会更多。”
  如果将奥尔特云视作太阳系的边界,我们永远无法看到“旅行者1号”飞出太阳系的那一天。因为携带的同位素电池仅有40多年的寿命,“旅行者1号”将从2020年开始逐渐关闭所搭载的仪器。2025年,它将关闭所有的仪器,切断与地球的联系。
  但140个天文单位的飞行距离,已经让它跻身人类飞得最远的探测器。而“旅行者1号”携带的“地球之音”光盘刻有人类文明的种种信息,特殊处理让它足以抵御10亿年时光的侵蚀。
太阳系的边界到底在哪?太阳系到底有多大?834 / 作者:fabao / 帖子ID:44297
online_member 发表于 2019-2-22 22:13:20 | 显示全部楼层
太阳系的边界到底在哪?太阳系到底有多大?804 / 作者:ylzhang / 帖子ID:44297
太阳系的边界有多种说法,在科学界尚没有一个统一的共识,但目前科学界比较普遍的共识是应该以太阳系的引力影响范围为界,这个界限就是奥尔特云。

奥尔特云是科学界猜想的一个存在。在太阳系形成初期有一些遗留的残余物质,这些物质形成一个包围着太阳系的球形云团,这个云团距离太阳有50000-100000个天文单位,也就是半径相当于约1光年。
从这个意义上来说,太阳系的范围是一个直径约2光年的球状体。
奥尔特云由千亿颗彗星组成,大的有10公里,小的只有几十米。
据科学界估计,这个包裹着太阳系的云团质量可能有地球质量的5倍至100倍大小。这些彗星很少光顾我们近太阳轨道,一年大概有五六颗会到达地球视野。
太阳系的边界到底在哪?太阳系到底有多大?587 / 作者:ylzhang / 帖子ID:44297
太阳系的层次结构大致可以分为行星圈、柯伊伯带、日球层顶、奥尔特云等,这些太阳系的不同层次,都有人曾视为太阳系边界。

太阳系距离太阳最远的行星是海王星,距离太阳平均距离30个天文单位,也就是相当于45亿公里,以这个为太阳系范围,这太阳系的直径为90亿公里。
海王星以外是柯伊伯带,是太阳系大行星外的一个小行星聚集带,范围在50-500个天文单位之间;日球层顶是太阳风最远的影响范围,距离太阳最远为95个天文单位;日球层顶外还有一个弓激波带,约在距离太阳230个天文单位处,这个环带的形成是由于太阳围绕着银河系公转导致。
再外边就是奥尔特云了。因此太阳系的边界根据不同的需要有不同的认知,就看你的喜爱和偏好了。
太阳系主要由太阳、八大行星和173颗卫星、5颗已知矮行星、数亿颗小行星、千亿颗彗星等组成,太阳系的总质量为1.9931 × 10^30公斤,其中太阳就占有了总质量的99.86%,其余所有的其他星体和星际物质才占有总质量的0.14%,地球只占有太阳系总质量的0.0003%。
太阳系的边界到底在哪?太阳系到底有多大?63 / 作者:ylzhang / 帖子ID:44297
时空通讯比较认同以奥尔特云为界。目前人类太空探测器飞得最远的是旅行者1号,已经距离太阳213亿公里,已经飞出了日球层顶。

探测器发回得数据表明,接收到的太阳风带电粒子越来越少,而接收到的星际带点粒子越来越多,说明开始进入了星际空间。但并没有飞出太阳系引力范围。
如果以奥尔特云为太阳系边界,这个范围半径就有1光年,也就是9.46万亿公里。旅行者1号按照目前每秒17公里速度一直飞下去,飞出太阳系还需要17600多年。
这就是时空通讯认知的太阳系边界和太阳系的大小状态,欢迎拍砖。
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