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點(diǎn)擊“國(guó)家空間科學(xué)中心”可以訂閱哦,！ 空少問答 小課堂 第101期 12 月 24 日 周 一 答：旅行者2號(hào)剛剛飛出的“日球?qū)印笔鞘裁矗翘栂颠吔鐔幔?/p> 上周六,，空少為大家留了1個(gè)問題,，來看看空少的解答以及從留言中選出的最佳答案吧！ 想要查看原問題背景介紹的朋友們可以點(diǎn)擊《問：旅行者2號(hào)剛剛飛出的“日球?qū)印笔鞘裁?，是太陽系邊界嗎,？》~下面就讓我們來看看空少的解答吧！ 空少正解 上期我們講到，根據(jù)美國(guó)國(guó)家航天航空局（NASA）消息,，旅行者2號(hào)探測(cè)器（Voyager 2）也已經(jīng)步1號(hào)探測(cè)器的后塵,，經(jīng)過了日球?qū)禹敚℉eliospause）、離開了日球?qū)樱℉eliosphere）的范圍,，進(jìn)入了星際空間（Interstellar Space）,。據(jù)悉旅行者2號(hào)探測(cè)器距離地球的距離已經(jīng)超過了180億公里（110億英里），這大大超過了冥王星距離太陽最遠(yuǎn)時(shí)的距離（約74億公里）,。 等離子體科學(xué)儀器（PLS）探測(cè)到電流下降是判斷旅行者2號(hào)探測(cè)器飛出日球?qū)拥囊罁?jù)之一（來源：NASA,，https://www./press-release/nasa-s-voyager-2-probe-enters-interstellar-space） 那么，什么是日球?qū)?，它的邊界（日球?qū)禹敚┦遣皇翘栂档倪吘壞兀?/p> 要講日球?qū)?，首先要說太陽風(fēng)（solar wind）。所謂太陽風(fēng),，是從太陽大氣放出的等離子體帶電粒子流,，主要成分是質(zhì)子和電子，73%的是氫（氫離子就是質(zhì)子）,，25%的是氦（氦原子核就是阿爾法粒子）,，還有其他少量雜質(zhì)。我們今天要講的日球?qū)泳褪翘栵L(fēng)充斥和支配的區(qū)域,。根據(jù)計(jì)算,，太陽風(fēng)離開太陽后還會(huì)加速到超聲速，平均可達(dá)每秒300-700公里——這里的“聲速”指的是等離子體聲速,，也就是擾動(dòng)在等離子體中傳播的速度,。太陽風(fēng)遠(yuǎn)離太陽后，在與星際物質(zhì)的碰撞中達(dá)到平衡,，減速至亞聲速直至停止。在這邊界附近被認(rèn)為可能存在著名為終端激波（Termination Shock）,、日鞘（Heliosheath）,、日球?qū)禹敚℉eliopause）和弓形激波（Bow shock）等結(jié)構(gòu)，邊界以內(nèi)就是太陽風(fēng)所控制的日球?qū)?，邊界以外就是旅行者?hào)兩個(gè)飛行器所進(jìn)入的星際空間,。 有一個(gè)直觀而有趣的比喻：日球?qū)泳秃孟裉栵L(fēng)吹進(jìn)星際空間物質(zhì)中的氣泡，雖然來自星際空間的物質(zhì)可也以滲入這個(gè)氣泡,，但實(shí)際上在日球?qū)觾?nèi)的物質(zhì)主要是來自太陽,。日球?qū)印癏eliosphere”這個(gè)詞被認(rèn)為最早是由Alexander J. Dessler在他的著作中使用的。 而簡(jiǎn)單來說,，其他幾個(gè)結(jié)構(gòu)： 終端激波：太陽風(fēng)接近邊界時(shí)開始減速,，由于其與聲速的關(guān)系，在其速度由超聲速下降到亞聲速處出現(xiàn)的激波； 日鞘：日球?qū)油鈬竭^終端激波后減速的那部分,，太陽風(fēng)物質(zhì)壓縮,； 日球?qū)禹敚禾栵L(fēng)物質(zhì)和星際物質(zhì)的邊界，它們的壓力是平衡的,； 弓形激波：由于日球?qū)拥拇嬖?，在星際物質(zhì)中形成的激波面。  圖3/5 那么我們?cè)倩氐奖疚牧硪粋€(gè)問題：旅行者1號(hào)和2號(hào)探測(cè)器都已經(jīng)飛出了日球?qū)?，那么它們是離開了太陽系嗎？日球?qū)禹斒翘栂颠吔鐔幔?/p> 我們上文說了,，日球?qū)邮翘栵L(fēng)支配的區(qū)域,，日球?qū)禹斒翘栵L(fēng)的邊界。存在這樣的邊界是因?yàn)樘栵L(fēng)的壓力與外界物質(zhì)的壓力平衡了,。而所謂太陽系,，是以太陽為中心，以及其他所有受到太陽的引力約束天體的集合體,。即使身處太陽風(fēng)外,，只要天體還是受太陽引力控制、圍繞太陽做旋轉(zhuǎn),，那它就還在太陽系內(nèi),。 天文上經(jīng)常用“天文單位”（縮寫為AU）作為距離單位，一個(gè)天文單位就是地球到太陽的距離（約1.5億公里）,。上文說到的冥王星,，它的軌道距離太陽是30-49 AU；旅行者號(hào)探測(cè)器所飛過的日球?qū)舆吔?，大概?20 AU附近,；而在太陽系的外圍，有被稱為“奧爾特云”（Oort Cloud）的天體群圍繞太陽旋轉(zhuǎn),，其范圍甚至可以從上千AU到10萬AU,，根據(jù)估算，旅行者號(hào)可能還要繼續(xù)飛行300年才接近奧爾特云內(nèi)側(cè)的邊緣,，然后再飛3萬年來穿越它,。所以，日球?qū)禹斶h(yuǎn)遠(yuǎn)不是太陽系的邊界,。  圖4/5 留言區(qū)·精選 @ Alberty 當(dāng)然不是,，日球?qū)又皇翘柎艌?chǎng)和太陽風(fēng)所控制或者占主導(dǎo)的區(qū)域，就像地球磁層是地球磁場(chǎng)所控制或者占主導(dǎo)的區(qū)域,，日球?qū)油膺€可能有遙遠(yuǎn)的太陽系成員在圍繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn),，就像地球的衛(wèi)星月球,，每一次繞地公轉(zhuǎn)都要超出地球磁層之外，但這并不意味著這個(gè)天然衛(wèi)星脫離了地月系統(tǒng),。因此,，有空間物理常識(shí)的人，都不會(huì)把日球?qū)禹斿e(cuò)誤地當(dāng)作太陽系邊界,。 @ 周登峰 日球?qū)邮翘柡吞栵L(fēng)影響的區(qū)域,。日球?qū)右酝獾膮^(qū)域叫做局地星際介質(zhì)。由于日球?qū)觾?nèi)外壓力不同,，日球?qū)哟嬖陬愃朴诖艑拥慕Y(jié)構(gòu)：日球?qū)禹敯烟栵L(fēng)等離子體與星際起源的等離子體分開,，大約位于50~150AU；日球?qū)禹斨饪赡苡泄げù嬖?；日球?qū)禹攦?nèi)還有一個(gè)太陽風(fēng)終端激波,。 |
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