差不多整整44年前,美國宇航局(NASA)發(fā)射了旅行者2號無人飛船,它被天文學家寄予厚望,。由于旅行者1號中途意外改變飛行軌道,,在探測兩大氣態(tài)巨行星木星和土星之后,取消了原計劃對兩大冰巨行星天王星和海王星的探測,。 在飛掠兩大氣態(tài)巨行星之后,,旅行者2號繼續(xù)飛往兩大冰巨行星,發(fā)回了前所未有的探測數(shù)據(jù),。此后一直到現(xiàn)在,,人類再也沒有去探測過天王星和海王星,。 按照離開地球時,火箭給予旅行者2號的速度,,它最終會以偏心率很高的橢圓軌道繞著太陽公轉,。但隨著旅行者2號飛掠木星之后,,通過引力彈弓效應加速,獲得了足夠快的速度來擺脫太陽引力的束縛,。 旅行者2號不斷朝著太陽系深處進發(fā),,去往人類從未到過的未知領域。當旅行者2號飛行到178億公里外時,,它撞上了一堵“火墻”,。該火墻由數(shù)萬度高溫的等離子體組成,那么,,這是不是太陽系的邊界呢,?它會不會阻止旅行者2號飛向星際空間呢? 海王星是目前已知離太陽最遠的行星,,但那里并非是太陽系的邊界,。在海王星外面還有布滿小行星的柯伊伯帶,距離太陽45億至75億公里,,此前被踢出九大行星的冥王星就位于此,。在柯伊伯帶更遠的地方,,還有分布著零星冰凍天體的離散盤,那里最遠離太陽160億公里,。 太陽系與星際空間之間并沒有明顯的分界,,要界定太陽系的確切大小不是一件容易的事情。一般來說,我們可以通過兩種力量來定義太陽系的范圍,,一個是太陽風,還有一個是太陽引力,。 從狹義上來說,,太陽系的邊界可由太陽風來定義。太陽把高能帶電粒子拋射到太空中,,形成強大的太陽風,。當這些高能粒子進入太空深處,與來自太陽系外的星際介質(zhì)相遇時,,從最初的200至800公里/秒迅速降下來,,直到停止,這個邊緣被稱為太陽風層頂,。 當旅行者2號距離太陽約178億公里時,,來自太陽的粒子逐漸消失,而來自星際空間的高能粒子密度突然升高了20倍,,那里的宇宙輻射非常強烈,。不僅如此,溫度還高達3萬至5萬度,。在那里,,原子核外的電子被電離成自由電子,由此形成了高溫等離子體“火墻”,。 這個高溫火墻的存在出乎意料,引發(fā)人們擔憂探測器能不能飛出太陽系,,以及未來人類能不能進入星際空間,。旅行者2號傳回地球的探測數(shù)據(jù)不禁讓人感到失望,難道人類真要被困在太陽系中嗎,? 就目前來看,這堵火墻是安全的,,比旅行者2號飛得更快的旅行者1號早已穿過去了,。火墻的溫度確實非常高,,但對飛船所能造成的危害其實是非常有限的,更不會讓飛船汽化掉,。 人造材料的最高熔點不到5000度,,在數(shù)萬度的高溫下,,任何已知的材料都應該會汽化,形成等離子體,。然而,在火墻這樣的數(shù)萬度高溫環(huán)境中,,飛船可以安然無恙,。至于原因,就需要涉及到溫度的定義了,。 溫度本質(zhì)上反映的是粒子的熱運動劇烈程度,粒子速度越快,,溫度越高,。火墻中的粒子運動速度很快,,使其溫度可以達到幾萬度,。然而,,火墻中的等離子體非常稀薄,要比地球表面的空氣稀薄得多,,所以飛船在那里只會接收到極少的熱量,,溫度也就不會大幅升高,。 因此,旅行者2號可以安全地從火墻中穿過,。不過,,旅行者2號還沒真正意義上飛出太陽系,因為廣義上的太陽引力主宰半徑可達1光年,。太陽系被巨大的奧爾特云所籠罩,,它起始于距離太陽3000億公里的地方,,直至1光年(將近9.5萬億公里)外的太陽系邊界,。 以旅行者2號目前每秒15.3公里的速度,它預計會在580年后進入奧爾特云,,然后于2萬年后離開奧爾特云,真正飛出太陽系,。旅行者2號沒有目的地,,它未來就像太陽以及銀河系中的另外上千億顆恒星那樣,,繞著銀心公轉,。 |
|