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旅行者號的遭遇表明,人類無法離開太陽系,即使光速也不行啊

2021-10-21由 你好科普菌 發表于 歷史

地球迄今為止的年歲已經超過了46億年了,

我們人類在這顆星球上也已經生存了三百萬年。

旅行者號的遭遇表明,人類無法離開太陽系,即使光速也不行啊

Tips:地球上生命的起源有三個過程:第一個是從無機物到有機小分子;第二個是從有機小分子到有機大分子形式;第三個生物的大分子演化到原始單細胞的生命。

隨著太陽黑子爆發,宇宙膨脹,超新星爆炸以及地球溫室效應增強

等等因素的影響,人類也想擺脫在地球最終被毀滅的宿命,不斷地向著太空尋找著我們的另一處棲身之所。

旅行者號的遭遇表明,人類無法離開太陽系,即使光速也不行啊

Tips: 太陽黑子是在太陽的光球層上發生的一種太陽活動,是太陽活動中最基本、最明顯的。一般認為,太陽黑子實際上是太陽表面一種熾熱氣體的巨大漩渦,溫度大約為3000-4500℃。

截止到目前為止,人類僅僅將足跡留在了月球的表面,而且

我們沒有在太陽系中找到任何一顆適合人類居住的星球。

因此,我們急切地盼望著離開太陽系去尋找更多的出路,但是,我們能夠真的離開到更為廣闊的宇宙中去尋找我們想要的答案嗎?

認識太陽系

在歷史上很長一段時間內,人類都沒有認識或者理解到太陽系的概念,那時候人們認為地球是靜止不動的,而且地球也是宇宙的中心。

而直到天文學家哥白尼在1543年發表的《天體執行論》中才提出了日心體系。

透過科學家不斷地實踐檢驗,大家逐漸認可和接受了日心說,並且將這個理論進行不斷地發展,慢慢地擴充套件成為我們現在已知的太陽系相關理論。

旅行者號的遭遇表明,人類無法離開太陽系,即使光速也不行啊

Tips:在哥白尼40歲時,他提出了日心說,更正了人類的宇宙觀。當時羅馬天主教廷認為他的日心說違反《聖經》。哥白尼經過長年的觀察和計算完成他的偉大著作《天體執行論》。

簡單來說,太陽系Solar system是一個受太陽引力約束在一起的天體系統。

太陽系中擁有8顆大行星、5顆矮行星、約170顆衛星、數百萬顆小行星以及數十億顆彗星。

太陽系的各個區域按照與太陽距離的遠近,分為內太陽系、中太陽系、柯伊伯帶、離散盤、彗星、日球層以及奧爾特雲。

旅行者號的遭遇表明,人類無法離開太陽系,即使光速也不行啊

Tips:太陽系八大行星距離太陽從近到遠依次是:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星,小行星帶位於火星和木星之間。

光是看看這幾組名詞就可以想見太陽系是一個比較龐大的星系了,要離開太陽系必須得一層一層地穿過這些區域。

要說到真正離開太陽系,我們首先必須瞭解太陽系到底有多大,哪裡才是太陽系的邊界呢?只有界定了範圍,我們才能夠說是否我們現在已經離開了太陽系。

目前有以下兩種確定太陽系邊界的界定方式。

太陽系的邊界—以奧爾特云為界

在最開始形成太陽系的概念時,當時的人們只探測到土星是已知的最遠的行星。它距離太陽大約9。6天文單位。隨著人類科技技術的進一步發展,

人們逐漸發現了天王星、海王星等行星,將人類瞭解太陽的範圍擴大至40天文單位。

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Tips:柯伊伯帶非常的薄,主要集中在黃道平面上下10度的範圍內,但還是有許多天體散佈在更寬廣數倍的空間內。

在海王星向外擴充套件的區域中,大約距離太陽30到100天文單位之間的地帶,美國的天文學家柯伊伯提出是由許多圍繞太陽執行的塵埃冰凍物質所組成的。

為了紀念柯伊伯的發現,人們把這個區域命名為“柯伊伯帶”。

按照一般的說法,我們認為柯伊伯帶就應該是太陽系的邊緣了,但是大多數天文學家還認為,

在柯伊伯帶之外,還存在著一個球體雲團,就像一個保護罩一樣將整個太陽系包裹在其中。科學家們把這個雲團命名為奧爾特雲。

雖然奧爾特雲中的物體其實是在比柯伊伯帶更接近太陽的區域內形成的,但由於它們經常受大行星的引力影響,大行星們的強大引力將它們遠遠地逐出了太陽系內部,散佈於太陽系的最外層,落到了柯伊伯帶的外面。

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Tips:奧爾特雲Oort Cloud是一個假設包圍著太陽系的球體雲團,佈滿著不少不活躍的彗星,最大半徑差不多為1光年,即太陽與比鄰星距離的四分之一。

奧爾特雲的範圍非常大,這個雲團距離太陽最近的點約為2000-5000天文單位,而距離太陽最遠的點約為50000天文單位。

太陽系的邊界—以日球層頂為界

提到日球層頂,就不得不說到另一種對於太陽系邊界的確定方法,那就是

以太陽風能夠到達的區域為限,區域以內就是太陽系。

太陽風,是指從太陽上層大氣射出的超聲速等離子體帶電粒子流。這種帶電粒子流是由質子和電子組成,

雖然和地球上的空氣成分不一樣,但當它們流動的時候能夠產生和空氣流動一樣的效應,因此得名太陽風。

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Tips:太陽風暴指太陽在黑子活動高峰階段產生的劇烈爆發活動。爆發時釋放大量帶電粒子所形成的高速粒子流,嚴重影響地球的空間環境,破壞臭氧層,干擾無線通訊,對人體健康也有危害。

在星際介質中(主要是稀薄的氫和氦)中,太陽風就像是吹出了一個大泡泡。

而在太陽風不能繼續推動星際介質的地方,我們就把它稱之為日球層頂,這也是另一種確定太陽系外邊界的方式。

因為超出這個邊緣,太陽也就失去了控制和影響的作用了。

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Tips:日球層頂,也稱為太陽風層頂,是天文學中表示出自太陽的太陽風遭遇到星際介質而停滯的邊界。日球層頂半徑120個天文單位,厚度0。5個天文單位。

經過科學家們對太陽風進行的長期的研究,發現它的擴散範圍很廣,但還是沒有超出奧爾特雲的範圍。

因此,目前奧爾特雲應該是公認的太陽系最遠的邊界了。

人類離開太陽系的嘗試

隨著一步步更為了解太陽系,人類也更為清楚地認識到太陽系中無法為人類提供更多的生存選擇。因此,世界各國都在嘗試向太陽系外發射空間探測器,試圖找到一個突破口。

在這些探測器中,目前已知的走得最遠的是由美國宇航局NASA發射的兩個宇宙探測器,分別命名為旅行者1號和旅行者2號。

它們的最終目標是飛出太陽系,探尋宇宙中可能存在的外星文明和地外生命。

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Tips:在旅行者計劃之前,美國宇航局NASA也發射了兩顆宇宙探測器,分別是“先驅者10號”和“先驅者11號”,但在1997年與地球失去聯絡後,我們便無法得知這兩架星際探測器的情況。

1977年,旅行者1號和2號先後發射升空,帶著人類的美好願望向著太陽系外飛去。

從1977年到1989年,旅行者1號和2號先後完成了對太陽系行星進行探測的任務,繼續向著更廣闊的宇宙飛去。

而旅行者2號完成的冥王星探測任務,標誌著人類已經探訪過太陽系裡所有的行星。

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Tips:1990年2月14日,旅行者1號根據美國宇航局NASA的指令,拍攝了天文史上最為著名的那張太陽系全家福中能夠清楚地看到地球位置的照片。那張照片被取名為“暗淡藍點“。

旅行者已飛出日球層頂

距離拍攝太陽系全家福照片的時間又過去了30多年,那麼此時的旅行者探測器又飛到了哪裡呢?

根據它們傳送回地球的訊號進行分析,從發射升空開始,

旅行者探測器已經飛行了40多年,距離地球已經超過了200多億公里,這個距離是地球到太陽距離的145倍。

旅行者號的遭遇表明,人類無法離開太陽系,即使光速也不行啊

Tips:旅行者1號是目前飛行距離最遠的探測器。經美國宇航局NASA證實,旅行者1號和2號都相繼於2005年飛出了日球層頂。

因此,雖然旅行者探測器已經飛出了日球層頂,但是要突破以奧爾特云為邊界的太陽系,

以它們現在相對於地球約17公里/秒的速度來計算,大概需要300年才會到達奧爾特雲,

而且在接下來的幾萬年當中,它都將在奧特星雲中穿梭。

眾所周知,宇宙處於不斷的膨脹之中,恆星和宇宙物質的距離被逐漸拉大,宇宙空間的密度也會變得越來越小。

因此,旅行者探測器越朝著太陽系邊緣飛去,所受到的阻力也會越低,加上利用各種天體的引力加速,它們的速度也會越來越快。

它們會一直飛行下去嗎?如果它們足夠幸運的話,躲開各種隕石的撞擊或者超新星的爆發影響,它們肯定能夠飛得更遠。

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Tips:超新星爆發是某些恆星在演化接近末期時經歷的一種劇烈爆炸。在此期間,一顆超新星所釋放的輻射能量可以與太陽在其一生中輻射能量的總和相當。

不過遺憾的是,這兩個探測器上的電池將會在近幾年中陸續失效,人類將完全失去對它們的掌控,

也無法獲得它們的行動軌跡,當然更無法利用他們看到更遠的宇宙世界。

對太陽系邊界的更多探測

2008年10月19日,美國宇航局發射了一顆天文衛星,名為“星際邊界探測器IBEX”,

IBEX是美國宇航局小型探險者SMEX計劃的一部分,為了探究太陽系邊界區域的整體結構。

雖然旅行者探測器在飛過日球層頂的時候對於太陽風邊緣進行了探測,並傳回了一些邊界的資訊,但是它們只能進行單點測量,而且當時在旅行者1號上安裝的等離子探測器早已失效,也不能進行全面深入的資訊探測。

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Tips:探測器觀測到,空間中當粒子到達日光層邊緣,會發生一系列複雜的電荷交換,一些太陽風質子將像太陽方向移動,從而形成IBEX絲帶。

星際邊界探測器裝有高能和低能2臺窄視場角探測器,它會將對從終端激波及其外部區域輻射到太陽系裡的高能中性原子進行取樣,

實現對終端激波之外太陽系真正邊界的第1次全球觀測,並提供首幅太陽系邊界區域的全球影象。

透過探測發現,在兩個旅行者探測器之間存在著一個S形的高能中性原子聚集帶

,這表明,在太陽系邊界的某些區域性地區,離子的密度出現了大幅提高。這在某種程度上推翻了之前我們對於太陽系邊界的引力會變得越來越弱的認知。對於我們所處的太陽系,我們還將進一步加深瞭解,很有可能會在奧爾特雲中發現更多、更遠、更大的太陽系成員。

太陽系外面有什麼?

人類從未放棄過對於太陽系外的探索,那麼在人類已知的範圍內,太陽系外又是什麼樣的世界呢?

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Tips:銀河系自內向外分別由銀心、銀核、銀盤、銀暈和銀冕組成。銀河系中央區域多數為老年恆星 ,外圍區域多數為新生和年輕的恆星。周圍幾十萬光年的區域分佈著十幾個衛星星系。

太陽系是銀河系中的一個星系。太陽系的直徑不到一光年。

而銀河系的直徑大約有十萬光年,銀河系中大約有4000億顆恆星和大量的星團、星雲以及各種型別的星際氣體和塵埃。

相比較而言,別說地球了,太陽系都只是銀河系中的滄海一粟。

銀河系是一個棒旋星系,呈橢圓盤型。最新的研究表明,

銀河系擁有四條清晰明確且相當對稱的旋臂,旋臂相距4500光年。

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Tips:太陽系位於銀河系其中一個支臂上,至銀河中心的距離大約是2。6萬光年,這樣看來太陽系幾乎處在銀河系的邊緣地帶。

小編這樣解釋,大家大概瞭解地球、太陽系和銀河系的關係了吧。因此,我們地球就是太陽系中很普通的一顆星球,而太陽系又是銀河系中普通星系,那銀河系也只是整個宇宙中的一個小星系而已。

我們的存在對於這個宇宙來講確實太過渺小,就像沙漠中的一粒沙一樣。

結語

按照人類現有科技水平,就算目前已知飛行速度最快的旅行者探測器也都需要幾萬年的時間才能穿越奧爾特雲,真正實現人類離開太陽系的夢想。

假設我們像科幻小說裡描寫的那樣能夠造出達到光速的飛船,飛行速度的快速提升有可能幫助我們在有生之年離開太陽系。

旅行者號的遭遇表明,人類無法離開太陽系,即使光速也不行啊

Tips:曲率驅動指的是一種理論上的推進系統theoretical propulsion system,能讓航天器以光速,甚至超出光速數倍的速度飛行。

但是根據星際邊界探測器獲得的資訊,我們對於太陽系,特別是太陽系邊界的瞭解還不夠多。

有可能在那片區域有我們未知的物質會阻礙我們的腳步,抑或是會給我們帶來滅頂之災。

不知道看到這裡,你是沮喪還是開心呢?

沮喪可能因為飛出太陽系不知道是人類哪一輩才能達到的目標,畢竟這個距離對於現在的我們來說還算是一個天文數字,開心可能因為至少在我們生存的這一輩來說,我們還能夠在地球上安然地度過這一生。

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Tips:大腦開發是指引導和發揮殘存的大腦皮質的可能性,包含製造以前沒有的大腦功能的內容。大腦開發可分為生理開發和心理開發。

宇宙浩瀚無邊,時間無窮無盡,空間無邊無界,人類的大腦潛能目前也只開發了不到10%。

我們都知道宇宙中文明誕生的條件十分苛刻,既然小如宇宙塵埃的地球上誕生了文明,那麼我們可以期待在未來我們也能夠有機會、有能力飛出太陽系,

擺脫桎梏,進入銀河系,甚至有機會探知神秘宇宙的奧秘。

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