天文科普:太陽係的邊緣什麽樣?
來源:新浪科技
作者:勻琳
發布時間:2021-08-24
瀏覽次數:1757

  從(cong) 太陽係邊緣往裏數,我們(men) 的地球是第六顆行星,這意味著我們(men) 離這個(ge) 寒冷而荒蕪的邊緣一點也不近。不過,這些年,我們(men) 人類已經發射了各種航天器。那麽(me) ,我們(men) 知道太陽係的邊緣是什麽(me) 樣了嗎?

  確實,我們(men) 知道太陽係邊緣的樣子,不過這仍是一項正在進行中的工作。最新的進展之一,是一幅耗時13年的太陽係邊緣3D地圖。這幅地圖,揭示了這個(ge) 神秘邊緣——太陽圈外層——的更多秘密。

  外太陽圈標誌著太陽風(或太陽釋放出的帶電粒子流)在滲透到太陽係以外的宇宙空間的星際輻射作用下,“偏轉和變形”的區域。換句話說,太陽風和星際粒子在太陽係的遙遠邊緣相遇並形成邊界。

  我們(men) 人類在2012年首次瞥見太陽係的外緣。2012年,NASA在1977年發射的航天器旅行者1號離開太陽係,進入星際空間。旅行者2號緊隨其後,在2018年重複了旅行者1號的壯舉(ju) 。旅行者1號和2號航天器上除了滿載巴赫、路易斯·阿姆斯特朗和座頭鯨歌曲等黃金唱片之外,還配備了科學儀(yi) 器。根據NASA噴氣推進實驗室的說法,在兩(liang) 架航天器飛離太陽係的時候,旅行者1號和2號都反饋了太陽粒子的突然減少和銀河輻射的大幅增加。

  新的3D地圖揭示了更多關(guan) 於(yu) 太陽圈的信息。太陽圈內(nei) 層,即太陽和行星所在的位置,大致是一個(ge) 球形,向各個(ge) 方向延伸約90個(ge) 天文單位的距離。(一個(ge) 天文單位相當於(yu) 地球到太陽的平均距離,大約是9300萬(wan) 英裏或1.5億(yi) 公裏。)太陽圈外層的對稱性要差許多。在太陽前進的方向上,外太陽圈延伸的距離約為(wei) 110個(ge) 天文單位,但在相反的方向,延伸的距離要長許多,至少有350個(ge) 天文單位。

  這種不對稱性源自太陽在銀河係中的運動。太陽向前運動時,會(hui) 與(yu) 前方的銀河輻射發生摩擦,並在經過的路徑上清理出一片空間。星際介質中有很多等離子體(ti) (帶電粒子),太陽圈內(nei) 層非常圓,是等離子體(ti) 流的一個(ge) 障礙。等離子體(ti) 流流經太陽圈內(nei) 層的效果,就好比小溪中水流繞過岩石一樣,水流衝(chong) 向前方的石塊,在後方留下一片受到保護的平靜。

  3D地圖的測量數據來自星際邊界探測器(IBEX)收集的數據。根據NASA的說法,星際邊界探測器發射於(yu) 2008年,“大小與(yu) 一輛公共汽車的輪胎差不多”。星際邊界探測器的英文縮寫(xie) “ibex”,在英語中指的是羱羊,一種似乎不受重力約束而非常擅長登山的山羊。但事實上,星際邊界探測器效仿的動物是蝙蝠。

  大多數蝙蝠通過發出聲脈衝(chong) 並利用回聲的時間延遲,來計算出獵物的距離,進而捕殺蚊子等昆蟲。同樣地,星際邊界探測器可以檢測從(cong) 太陽係邊緣反彈回來的太陽風粒子,從(cong) 而允許天文學家用測量粒子往返所需的事件來確定其中的距離。

  當太陽環繞銀河係外緣運動時,太陽風可以阻擋宇宙輻射,形成一個(ge) 保護圈。這對我們(men) 無疑是有好處的,因為(wei) 輻射會(hui) 損壞航天器,並危害宇航員的健康。

  但是,從(cong) 長遠來看,太陽係的邊緣可能不會(hui) 一直保持這種狀態。太陽風的強度和太陽黑子的數量之間存在相關(guan) 性。太陽黑子是太陽表麵臨(lin) 時出現的比周圍區域相對更暗的斑點,由太陽內(nei) 部強烈的磁場幹擾所形成。在1645年到1715年之間,太陽黑子欠缺,因此太陽風可能也十分微弱。這段時期,也被稱為(wei) 蒙德極小期。

  太陽黑子消失了近乎一個(ge) 世紀。如果發生這種情況,太陽圈的形狀可能也會(hui) 顯著改變。我們(men) 確實觀測到太陽活動的變化,並且另一個(ge) 蒙德極小期隨時都可能發生。擔心太陽圈的保護作用可能會(hui) 隨著時間的流逝而改變,這並非杞人憂天。

  為(wei) 了更好地了解太陽圈,NASA計劃在2025年啟動一項新的任務,叫做“星際測繪和加速探測器”(IMAP)。如果一切進展順利,星際測繪和加速探測器將向我們(men) 揭示更多關(guan) 於(yu) 在太陽係邊緣太陽風與(yu) 宇宙輻射之間相互作用的細節。


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