在46亿年的漫长岁月里,地球,这个我们所知的生命摇篮,一直在宇宙的一隅默默地旋转。
面对太阳黑子的不规则爆发、宇宙的持续膨胀,以及地球温室效应的逐渐加强,人类怀揣着逃离这颗行星最终毁灭命运的梦想,正努力在广袤的宇宙中搜寻新的家园。
直至今日,我们的足迹仍然仅限于月球的荒凉表面,在太阳系内也未曾寻得一颗适宜居住的星球。因此,我们急迫地期望着跨出太阳系,去追寻更多生机。但是,我们真的能跨越重重宇宙,找到我们寻求的答案吗?
长久以来,人类对于太阳系的概念和理解都是模糊的。曾经,人们认为地球是静止不动的,而地球就是宇宙的中心。
然而,在1543年,哥白尼发表的《天体运行论》中,提出了颠覆性的日心说。随着科学家们的不断验证,人们逐渐接受了这一理论,并逐步将其完善,最终形成了我们如今所知的太阳系理论。
简单来说,太阳系Solar system就是一个在太阳引力作用下聚合的天体系统。太阳系内包括8大行星、5个矮行星、约170颗卫星、数以百万计的小行星以及数十亿颗彗星。
根据与太阳的距离,太阳系的区域可以划分为内太阳系、中太阳系、柯伊伯带、离散盘、彗星、日球层以及奥尔特云。
望文生义,这些名称足以让我们想象到太阳系的宏大。想要穿越太阳系,必须一层一层地突破这些区域。
要谈及真正的离开太阳系,我们必须首先了解太阳系究竟有多大,它的边界又在哪里?明确了边界,我们方能判断是否已经离开了太阳系。目前有两种界定太阳系边界的方法。
起初,人们认为土星是最远的行星,距离太阳约9.6天文单位。随着科技的发展,人们又发现了天王星、海王星等行星,太阳系的范围也随之扩大至40天文单位。
在海王星外的区域,距离太阳约30到100天文单位的地带,被称作柯伊伯带,是由众多围绕太阳运行的冰冻尘埃物质组成。为纪念柯伊伯的发现,人们将此区域命名为“柯伊伯带”。
通常我们认为,柯伊伯带就是太阳系的边界。但多数天文学家认为,在柯伊伯带之外,还存在着奥尔特云,它像一个保护层一样包围着整个太阳系。奥尔特云中的天体原本是在比柯伊伯带更近的区域形成的,但受到大行星引力的影响,被逐出太阳系内部,散落在太阳系的最外层,位于柯伊伯带之外。
奥尔特云的范围极大,其最近的点距离太阳约2000-5000天文单位,而最远的点距离太阳约50000天文单位。
提及日球层顶,不得不提另一种太阳系边界的界定方法,那就是以太阳风能触及的区域为界。
太阳风是由太阳上层大气射出的带电粒子流,这些带电粒子主要由质子和电子组成,尽管与地球上的空气成分不同,它们流动时却能产生与空气流动类似的效应,因此得名太阳风。
在星际介质(主要是稀薄的氢和氦)中,太阳风像吹出一个大泡泡。而在太阳风无法继续推动星际介质的地方,我们称之为日球层顶,这也是界定太阳系外边界的另一种方式。因为超出这个边界,太阳便失去了控制和影响。
经过科学家们的研究,发现太阳风的扩散范围虽广,但仍未超出奥尔特云的范围。
因此,目前奥尔特云被认为是公认的太阳系最远边界。
人类离开太阳系的尝试
随着对太阳系的了解加深,人类逐渐认识到太阳系内已无更多生存选择。因此,世界各国正尝试向太阳系外发射空间探测器,以寻求突破。
在这些探测器中,已知最远的是美国宇航局NASA发射的旅行者1号和2号,它们的目标是飞出太阳系,探索可能存在的外星文明和地外生命。
1977年,旅行者1号和2号相继发射,带着人类的梦想飞向太阳系之外。
自1977年至1989年,旅行者1号和2号完成了对太阳系行星的探测任务,并继续向更广阔的宇宙进发。旅行者2号对冥王星的探测标志着人类已探访了太阳系内的所有行星。
1990年2月14日,应美国宇航局NASA的要求,旅行者1号宇宙飞船在天文历史上留下了一张难以超越的太阳系全家福。在这幅壮观的图像中,地球犹如一个小到几乎难以察觉的蓝色斑点,也正是这份渺小感赋予了它那著名的昵称——“暗淡蓝点”。
旅行者探测器已飞出日球层顶
距离拍摄太阳系全家福照片30多年后,旅行者探测器又飞到了何方?
根据信号分析,从发射以来,旅行者探测器已经飞行了40多年,距离地球超过200多亿公里,相当于地球到太阳距离的145倍。
因此,虽然旅行者探测器已飞出日球层顶,但要突破以奥尔特云为界的太阳系,以目前的速度计算,可能需要300年才能到达奥尔特云,而在接下来的几万年里,它们将在奥尔特云中穿行。
众所周知,宇宙正处于膨胀之中,恒星和宇宙物质的距离逐渐增大,宇宙空间的密度也随之降低。因此,旅行者探测器越接近太阳系边缘,所受阻力就越小,加上利用天体引力加速,速度也将越来越快。
它们会一直飞下去吗?如果足够幸运,避开各种陨石撞击或超新星爆发的影响,它们完全有可能飞得更远。
但遗憾的是,探测器上的电池将在未来几年内耗尽,人类将失去对它们的控制,无法获得它们的行动轨迹,更无法利用它们探索更远的宇宙。
对太阳系边界的更多探索
2008年10月19日,美国宇航局发射了星际边界探测器IBEX,它属于SMEX计划的一部分,旨在探究太阳系边界区域的整体结构。
尽管旅行者探测器在飞越日球层顶时对太阳风边缘进行了探测,并传回了一些信息,但它们只能进行单点测量,且旅行者1号上的等离子探测器已失效,无法进行全面深入的探测。
星际边界探测器配备了高能和低能2台窄视场角探测器,将对从终端激波及其外部区域辐射到太阳系的高能中性原子进行采样,实现对终端激波之外太阳系真正边界的首次全球观测,并提供首幅太阳系边界区域的全球图像。
探测发现,在两颗旅行者探测器之间,存在一个S形的高能中性原子聚集带,这表明在太阳系边界的某些区域,离子密度大幅提高。这在某种程度上颠覆了我们对太阳系边界引力逐渐减弱的认识。对于我们所处的太阳系,我们还将进一步加深理解,或许在奥尔特云中会发现更多、更远、更大的太阳系成员。
太阳系之外是什么?
人类从未停止过对太阳系外的探索。在已知范围内,太阳系之外又是怎样的世界?
太阳系是银河系中一个直径不到一光年的星系,而银河系的直径约十万光年,拥有约4000亿颗恒星及大量星团、星云和各种星际气体、尘埃。与地球相比,太阳系在银河系中不过是沧海一粟。
银河系是棒旋星系,呈椭圆盘型。最新研究表明,银河系有四条清晰、对称的旋臂,相距约4500光年。
这样解释后,大家可能对地球、太阳系和银河系的关系有了更好的理解。因此,我们地球不过是太阳系中一颗普通的星球,而太阳系只是银河系中的普通星系,银河系也只是整个宇宙中的一个小星系。我们的存在相对于宇宙而言,就像沙漠中的一粒沙。
结语
以人类目前的科技水平,即便已知速度最快的旅行者探测器也需要数万年才能穿越奥尔特云,实现人类离开太阳系的梦想。如果能造出达到光速的飞船,快速的飞行速度提升或许能帮助我们在有生之年离开太阳系。
但根据星际边界探测器获得的信息,我们对于太阳系,特别是太阳系边界的了解还远远不够。可能那里存在未知物质会阻碍我们的步伐,或者带来灾难。
不知道读到这里,你是感到沮丧还是欣慰?沮丧可能是因为飞出太阳系对我们来说似乎是遥不可及的目标,毕竟这个距离对我们来说仍是一个巨大的数字。而欣慰可能是因为至少在我们的一生中,我们还能安稳地生活在地球上。
宇宙浩瀚无边,时间无穷无尽,空间无边无界。人类大脑的潜能目前只开发了不到10%。我们知道,宇宙中文明诞生的条件非常苛刻。既然地球上这样的小小星球能孕育文明,那么我们有理由期待,在未来我们也能够有机会、有能力飞出太阳系,摆脱束缚,进入银河系,甚至有机会揭示神秘宇宙的奥秘。
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