穿过太阳圈：探索太阳系以外的奇异太空

网上有关“穿过太阳圈：探索太阳系以外的奇异太空”话题很是火热，小编也是针对穿过太阳圈：探索太阳系以外的奇异太空寻找了一些与之相关的一些信息进行分析，如果能碰巧解决你现在面临的问题，希望能够帮助到您。

2012年8月，旅行者1号成为第一艘穿越太阳圈（太阳所能支配或控制的太空区域）并进入星际空间的航天器；6年之后的2018年11月，旅行者2号也离开太阳系，成为第二个进入星际空间的人造物体。

　远离太阳的保护，太阳系的边缘显得无比寒冷、空旷和黑暗。在很长一段时间里，太阳系和邻近恒星之间的广阔空间也一直被认为是可怕且浩瀚的虚无。直到不久之前，人类还只能从远处窥视这些空间。天文学家对此也没有多少兴趣，而更倾向于将望远镜投向邻近的恒星、星系和星云等发光物体上。

　然而，就在过去的几年里，两艘建造并发射于20世纪70年代的航天器，从这个陌生而奇异的星际空间传回了人类前所未见的景象。作为最早两个离开太阳系的人造物体，它们正 探索 着远离地球数十亿公里的未知领域，还没有其他航天器飞行过这么远的距离。这两艘航天器还揭示出，在太阳系的边界之外，存在着一片混沌而动荡的活跃区。

　米歇尔·班尼斯特是新西兰坎特伯雷大学的天文学家，主要研究太阳系的外围区域。“当你观察电磁波谱的不同部分时，那部分空间完全不同于我们肉眼所感知的黑暗，”她说，“你会看到磁场在相互缠斗、推挤、连结。你可以想象尼亚加拉瀑布下方水潭的景象。”

　在这里翻滚的并不是水，而是太阳风与所谓“星际介质”冲撞所造成的湍流。太阳风是一股强大的带电粒子或等离子流，从太阳朝各个方向射出；而在星际空间中存在的各种物质形式和辐射则被称为“星际介质”。

　在过去的一个世纪里，科学家们已经向我们描绘了星际介质的组成，这在很大程度上要归功于射电望远镜和X射线望远镜的观测能力。它们揭示了星际介质由极度分散的电离氢原子、尘埃和宇宙射线组成，其中还散布着致密的分子气体云——被认为是新恒星的诞生地。

　不过，太阳系外星际介质的确切性质在很大程度上一直是个谜，这主要是因为太阳、所有八颗行星和遥远的圆盘状柯伊伯带，都包含在一个巨大的、由太阳风形成的气状泡中，这个气状泡被称为“太阳圈”（heliosphere）。当太阳及其周围的行星快速穿过星系时，太阳圈就像一块无形的盾牌，可以缓冲星际介质，将大多数有害的宇宙射线和其他物质挡在外面。

　然而，太阳圈的保护特性也让科学家更难以研究其范围以外的情况，甚至从内部确定太阳圈的大小和形状都非常困难。

　“这就好比你在自己家中，想知道这个家是什么样子的，那你就必须到外面去看一看，才能真正判断出来，”美国约翰霍普金斯大学应用物理实验室的博士后研究者埃琳娜·普罗伏尼科娃（Elena Provornikova）说，“想要有所了解的唯一方法就是远离太阳，然后往回看，从太阳圈之外拍摄图像。”

　旅行者1号以更直接的方式穿过太阳系，于2012年进入星际空间，旅行者2号在2018年加入它的行列。目前，它们分别离地球约209亿和177亿公里，并不断向外漂移，越来越深入太阳系以外的空间，同时发回更多的数据。

　这两个老旧的探测器揭示了太阳圈和星际介质之间的边界，为我们了解太阳系如何形成，以及地球生命何以存在提供了新的线索。实际上，太阳系的边缘并没有一个清晰的边界，而是充满了翻滚的磁场、不断碰撞的恒星风、高能粒子风暴和涡旋的辐射。

　2014年，太阳的活动激增，导致剧烈的太阳风席卷太空。这股冲击波以每秒800公里的速度迅速席卷了水星和金星，并在两天之后，穿过1.5亿公里的距离包裹了地球。幸运的是，地球的磁场保护了我们免受其强烈破坏性辐射的伤害。

　一天之后，太阳风吹过火星，并继续穿过小行星带，冲向遥远的气态巨行星——木星、土星、天王星；两个多月后，太阳风到达了海王星，它的轨道距离太阳将近45亿公里。经过6个多月的时间，太阳风终于到达了距离太阳130多亿公里的地方，遭遇“终端激波”，并突然减速。在这里，推动太阳风的太阳磁场变得很弱，以至于星际介质可以对其施加推力。

　从终端激波出来的太阳风，其传播速度不到之前的一半，就像飓风减弱为热带风暴。2015年底，这股太阳风追上了形状不规则的旅行者2号，后者的大小和一辆小 汽车 相当。旅行者2号上的传感器探测到了等离子体的激增，这项技术已经使用了40年之久，由一个缓慢衰变的钚电池提供动力。

　当太阳风追上旅行者2号时，它还在太阳系的范围之内。一年多后，这阵接近消亡的太阳风终于追上了旅行者1号，它在2012年进入了星际空间。

　这两个探测器选择了不同的路线，其中一个位于太阳平面上方30度的位置，另一个则位于太阳平面下方相对应的位置。太阳风爆发在不同时间到达了不同的区域，这为研究日球层顶（又称太阳风层顶）的性质提供了有用的线索。

　数据显示，这一动荡边界宽度可达数几百万公里，覆盖了太阳圈表面数十亿平方公里的面积。太阳圈也大得出奇，暗示着银河系这部分的星际介质密度比原先估计的更低。太阳在星际空间中切割出一条路径，就像一艘船在水中航行一样，创造出一个“弓形激波”，并在其后方形成一道尾迹，可能带有一条（或不止一条）类似于彗星形状的尾巴。两艘旅行者号飞船都是从日球层的“鼻子”处起飞的，因此没有提供任何关于彗尾的信息。

　不仅太阳风和星际风在边界区域会进行动荡的拉扯，而且粒子似乎也交换了电荷和动量。于是，部分星际介质转化为太阳风，实际上增加了气泡向外的推力。

　尽管太阳风可以提供有趣的数据，但它似乎对太阳圈气泡的总体大小和形状影响很小，这有些令人意外。看起来，太阳圈外发生的事情要比太阳圈内发生的事情重要得多。太阳风的强弱可以随时间增减，而不会对气泡产生明显的影响；但如果这个气泡进入星系中星际风密度较大或较小的区域，它就会缩小或增大。

　当然，还有许多问题仍然没有得到解答，比如保护我们的太阳圈气泡在宇宙中是否常见？普罗伏尼科娃表示，对太阳圈的了解越多，我们就越能清楚知道自己在宇宙中是不是孤独的。她说：“在我们自己的恒星系中进行的研究，将告诉我们其他恒星系统中生命发展的条件。”

　地球生命的发展在很大程度上要感谢太阳圈阻挡了星际介质，与此同时，太阳风还阻止了来自外太空的致命辐射和高能粒子（如宇宙射线）的轰击。宇宙射线由质子和原子核组成，以接近光速的速度在太空中流动。恒星爆发、星系坍缩成黑洞以及其他灾难性的宇宙事件发生时，都会产生宇宙射线。在太阳系以外的区域，这些高速的亚原子粒子持续不断地倾泻着，其威力足以在一个不那么受保护的星球上造成致命的辐射伤害。

　“旅行者号的探测明确表明，宇宙射线中有90%都被太阳过滤掉了，”美国普林斯顿大学的太阳物理学研究者杰米·兰金（Jamie Rankin）说，“如果没有太阳风的保护，我不知道我们是否还能活着。”兰金也是第一位基于旅行者号的星际数据撰写博士论文的人。

　美国国家航空航天局（NASA）的另外三个探测器也将很快加入旅行者号的行列，进入星际空间。尽管其中两个探测器已经耗尽能量，并停止返回数据。当然，在巨大的太阳系边界上，这些微小的探测器即使可用，也只能提供有限的信息。幸运的是，我们可以在离地球更近的地方进行更广泛的观测。

　NASA的“星际边界探测器”（Interstellar Boundary Explorer，简称IBEX）是一颗自2008年开始环绕地球运行的微型卫星，其探测目标是穿过星际边界的“高能中性原子”。IBEX还绘制了太阳圈边界周围所发生相互作用的三维地图。

　杰米·兰金说：“你可以把IBEX的地图想象成某种‘多普勒雷达’，而旅行者号就像地面气象站。”她使用来自旅行者号、IBEX和其他来源的数据，分析了太阳风中较小的迸发。目前，她正在撰写一篇论文，主要探讨在2014年开始的那次规模更大的爆发。已经有证据表明，旅行者1号越过边界时，太阳圈正在缩小；但旅行者2号越过边界时，太阳圈又在扩大。

　“这是一个相当动态的边界，”兰金说，“这一发现被IBEX捕捉，绘制到了三维地图中，这让我们能够同时追踪旅行者号在局部得到的反应，这简直令人惊叹。”

　IBEX揭示了太阳圈边界的动态变化。在运行的第一年，它发现了一条巨大的高能原子条带蜿蜒穿过边界，而边界随时间而变化，这些特征出现和消失的时间仅为6个月。这条带状区域位于太阳圈的前端，太阳风粒子在这里被星际磁场反射回太阳系。

　不过，旅行者号的故事还有一个转折。尽管它们已经离开了太阳圈，但它们仍然在太阳的影响范围之内。例如，在其他恒星系中，可以用肉眼就能看到太阳的光。太阳的引力也远远超出了太阳圈，牵制着一个遥远的，由冰、尘埃和空间碎屑组成的稀疏球体云团。这就是奥尔特云。

　尽管奥尔特云漂浮在遥远的星际空间，但其中仍有许多天体围绕太阳运行。有些彗星的轨道可以一直延伸到奥尔特云，但一般认为，对于从地球发射的探测器来说，这个3000至1.5万亿公里以外的区域实在太遥远了。

　自从太阳系形成以来，这些遥远的天体几乎就没有改变过，它们可能回答诸多未解难题的关键，包括行星如何形成，以及生命在宇宙中出现的可能性等等。随着每一波新数据的出现，新的谜团和问题也随之产生。

　普罗伏尼科娃表示，部分或全部太阳圈可能被一层氢气覆盖，其影响尚未可知。此外，太阳圈似乎正在倾斜向一团由远古宇宙事件遗留下来的星际云。这团星际云中的粒子和尘埃会对太阳圈边界，以及生活在其中的人类有何影响，目前还无法预测。

　“它可以改变太阳圈的大小，改变太阳圈的形状，”普罗伏尼科娃说，“它可能有不同的温度，不同的磁场，不同的电离和一切完全不同的参数。这非常令人兴奋，因为这是一个会产生很多发现的领域，而我们对太阳和银河系之间的这种相互作用知之甚少。”

　无论发生什么，两个勇敢的旅行者号探测器都将是我们太阳系的先锋，在 探索 太空中陌生而未知的领域时，它们将揭示更多的奥秘，也将带来更多的谜题。（任天）

地球磁场 The Earth magnetic field不是孤立的，它受到外界扰动的影响，宇宙飞船就已经探测到太阳风的存在。太阳风是从太阳日冕层向行星际空间抛射出的高温高速低密度的粒子流，主要成分是电离氢和电离氦。

因为太阳风是一种等离子体，所以它有磁场，太阳风磁场对地球磁场施加作用，好像要把地球磁场从地球上吹走似的。尽管这样，地球磁场仍有效地阻止了太阳风长驱直入。在地球磁场的反抗下，太阳风绕过地球磁场，继续向前运动，于是形成了一个被太阳风包围的、彗星状的地球磁场区域，这就是磁层。

地球磁层位于距大气层顶600～1000公里高处，磁层的外边界叫磁层顶，离地面5～7万公里。在太阳风的压缩下，地球磁力线向背着太阳一面的空间延伸得很远，形成一条长长的尾巴，称为磁尾。在磁赤道附近，有一个特殊的界面，在界面两边，磁力线突然改变方向，此界面称为中性片。中性片上的磁场强度微乎其微，厚度大约有1000公里。中性片将磁尾部分成两部分：北面的磁力线向着地球，南面的磁力线离开地球。1967年发现，在中性片两侧约10个地球半径的范围里，充满了密度较大的等离子体，这一区域称作等离子体片。当太阳活动剧烈时，等离子片中的高能粒子增多，并且快速地沿磁力线向地球极区沉降，于是便出现了千姿百态、绚丽多彩的极光。由于太阳风以高速接近地球磁场的边缘，便形成了一个无碰撞的地球弓形激波的波阵面。波阵面与磁层顶之间的过渡区叫做磁鞘，厚度为3～4个地球半径。

地球磁层是一个颇为复杂的问题，其中的物理机制有待于深入研究。磁层这一概念已从地球扩展到其他行星。甚至有人认为中子星和活动星系核也具有磁层特征1。

关于“穿过太阳圈：探索太阳系以外的奇异太空”这个话题的介绍，今天小编就给大家分享完了，如果对你有所帮助请保持对本站的关注！