太阳系边缘,竟存在一层特殊的空间区域,把整个太阳系包裹在内

星空承载梦想 2024-06-08 09:18:41
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地球是一颗美丽的蓝色星球,在地球上生活着各种各样的生物,有海洋生物,有陆地生物、有两栖生物、微生物等等,人类就是由陆地生物猿类进化而来的,从人类诞生以后,人类就一直都在不断的研究和探索世界的奥秘,古代时期,人类就开始了对自然的探索和研究,古埃及人致力于天文学的研究,古希腊人发展了数学和哲学,中世纪伊斯兰科学家在医学和炼金术方面取得了重要进展,在文艺复兴时期,随着科学方法的出现,科学开始取得突破性进展,意大利科学家伽利略和牛顿的研究对物理学的发展产生了重大的影响,伽利略提出了自由落体和惯性定律,牛顿提出了万有引力定律,这些定律为近代物理学的发展起到了很大的作用。

在19世纪的时候,化学和生物学也取得了重大进展,法国科学家拉瓦锡提出了氧化学说,揭示了燃烧的本质,20世纪以来,科学的发展更加迅速,物理学方面,爱因斯坦提出了相对论,揭示了时间和空间的联系,量子力学解释了微观世界的规律,人类对世界的认识越来越多,而且人类还走出了地球走上了探索宇宙的道路,人类航天历史能够追溯到20世纪初,在此之前,人类对太空的认知仅限于天文学和科幻小说。但是,20世纪初的科学家和工程师们开始尝试制造飞行器,并探索将人类送上太空的可能性。最早的火箭试验始于1926年,美国科学家罗伯特·戈德斯密斯(Robert Goddard)发射了第一枚液体燃料火箭。这枚火箭只飞行了40米,但是它标志着人类开始了探索太空的历程。

人类的太空探索始于20世纪50年代。1957年,苏联成功发射了第一颗人造卫星——斯普特尼克一号。这一事件引起了全世界的震动,标志着人类开始了太空探索的新纪元。在随后的几年里,各国进行了大量的太空探索活动,包括发射卫星、载人航天、月球探测等。其中,美国在1961年成功将宇航员阿尔谢·谢甫琴科(Alan Shepard)送上太空,成为了第一个进入太空的美国宇航员。苏联在同年也成功将宇航员尤里·加加林(Yuri Gagarin)送上太空,成为了第一个进入太空的人类。随后人类对太空探索的次数越来越多,并且还发射了很多深空探测器,比如说旅行者1号探测器,在1977年的时候,美国国家航空航天局发射了一枚重达722公斤的太空探测器,旅行者1号升空之后,带着人类的梦想探索宇宙奥秘。

科学家发射旅行者1号探测器的主要目的不仅仅是探索太阳系外的奥秘,科学家还希望它能够发现外星生命,为此科学家还在上面专门安装了金唱片,科学家在这个金唱片上面刻录了地球的声音、大自然的声音、动物的声音和人类的声音,为了能够让外星文明看到上面的内容,科学家还在上面刻录了说明书,科学家在制造金唱片的时候,采用了宇宙中最常见的元素氢元素,用这种元素发明了一种秘钥,在金唱片的右下角的图片说明了氢原子两个最低态之间的跃迁图,科学家认为,任何一种有宇航能量的外星文明都能够看懂这种图案,在光盘的左上角是二进制代码,竖线是二进制1,横线是二进制0,表示基于氢钟的演奏速度是每分钟16.667转,下面的二进制代码表示唱片每一面的播放时间大约是1小时。

当金唱片播放时,任何文明都能够听懂上面的内容,当时有很多科学家还担心这个金唱片会给人类带来不必要的麻烦,但是现在看来是我们想多了,因为旅行者1号探测器在宇宙中飞行了40多年,到现在为止,它并没有飞出太阳系,想要完全飞出太阳系至少还需要上万年的时间,对于人类来说,上万年的时间实在是太漫长了,而且旅行者1号探测器的电池即将用尽,预计在2025年后,它的电池电量就会用尽,到时候将永远都流浪在太阳系中,虽然旅行者1号探测器并不能够飞出太阳系,但是它给人类传回了很多珍贵的信息,科学家通过这些信息对太阳系有了更加深入的了解,根据数据显示,旅行者1号穿过了一层特殊的空间区域,这个区域好像是一个巨大的气泡。

对于这个气泡的存在,科学家在旅行者1号探测器之前就有过猜测,在2008年的时候,美国宇航局就发射了一个名为星际边界探测器的卫星,这个卫星的目的就是为了研究绘制这个气泡的真实样貌,但是对于它的形成,科学家早已经明确,这个气泡的形成是太阳风所导致的,太阳风是不断从太阳向外流动的带电粒子流,它是由太阳表面等离子体向外膨胀产生的,等离子体是由太阳内部发生的核聚变反应极高的温度所产生的,这些热量产生了巨大的外部压力,这些压力抵消了太阳引力向内的拉力,膨胀的等离子体和收缩力之间的平衡产生了太阳的大气层,简称日冕层。当来自下面的热量和压力比重力更强大的时候,日冕中的带电等离子体能够沿着太阳磁场的线逃逸到太空中,太阳风就产生了。

太阳风是由带电粒子组成的,所以它并不是我们地球上的风的完美模拟,但它们有一些非常惊人的相似之处。虽然太阳风不断产生,但它的强度却不是恒定的,就像地球上的风一样。在11年太阳周期的间歇期,像日冕洞和太阳黑子这样的复杂结构不太频繁,太阳风可以被比作微风。在太阳更加活跃的时期,太阳风呈现出更加复杂的特征。1958年,美国物理学家帕克把这种向外涌的质子云叫做“太阳风” 。向地球方向涌来的质子在抵达地球时,大部分会被地球自身的磁场推开。不过还是有一些会进入大气层,从而引起极光和各种电现象。向地球方向射来的强大质子云的一次特大爆发,会产生可以称为“太阳风暴”的现象,这时,磁暴效应就会出现。使彗星产生尾巴的也正是太阳风。

在太阳风所能够达到的遥远边界,太阳所释放的带电粒子在这里不断聚集,并和来自宇宙的带电粒子相互作用,使得宇宙大量的高能粒子无法进入太阳系,于是这些来自太阳系内的粒子和外面的星际粒子,就形成了一道特殊的分界线,总体看上去,就像是一个巨大的气泡一样,根据科学家的研究我们能够知道,宇宙中的一切物体都在有规律的运动,地球在围绕太阳转动,而太阳在围绕银河系公转,科学家认为在太阳的运动方向,也就是气泡的前方,因为抵御堆积了大量的星际物质,所以这里的空间结构应该是弧形的,而在运动的相反方向,气泡则被星际物质轰击出了一条长长的尾巴。

科学家经过研究发现,大约在1440万年前,数颗超新星的爆发形成了我们今天所看到的局部气泡,现在这个气泡的直径已经达到了538光年,以每秒6.7公里的速度向外扩张,再过去的500万年里,太阳系一直在这个被局部气泡占据的区域中穿行,而太阳现在几乎位于气泡的中心,太阳系边缘的这个星际空间周围,温度非常高,达到了惊人的49247摄氏度,目前旅行者1号探测器已经成功的穿越了这个高温火墙,看到这里,相信很多人都会产生一个疑问,就是这个高温火墙温度这么高,为什么旅行者1号探测器没有融化?要知道,太阳系的不明温度也只有6000℃左右,而太阳系边缘的“火墙”温度接近5万℃。

其实这里需要区分温度和热量,从微观角度来说,温度是微观粒子的热运动剧烈程度,无论粒子多么稀薄,只要剧烈运动温度越高,但当粒子稀薄的时候热量就很低,就像是相同温度的水和水蒸气,带给我们的热量是不同的,这意味着密度越小热量会越小。比如说2018年发射的帕卡太阳探测器,设计耐温极限根据不到2000摄氏度,但是太阳日冕层的温度达到了200万摄氏度。不过帕克太阳探测器穿越它自身温度值高达1500摄氏度,主要是因为粒子的密度很低,即使温度再高,但是它的热量很低,实际上旅行者1号探测器受到的热量冲击是很小的,就相当于一堵泡沫墙一样,很容易就穿过去了,这就类似于我们洗澡,在80度的环境中,我们不会感觉到很热,但是在80度的水中就不一样了。

穿过星际空间就到了奥尔特星云,这是太阳系最外层的边缘,也是太阳系小行星的聚集地,不过,奥尔特星云只是理论推导出的一团宇宙物质,而我们并没有真正观测到奥尔特星云的存在,这是因为奥尔特星云虽然包裹着太阳系,可实际上却离太阳系很远。在太阳系中,有一种天体一直来历不明,这种天体就是彗星,人类的探测器先后到达了小行星带、柯伊伯带、却没有发现彗星的起源地,所以科学家猜测,在距离太阳更远的地方,还存在其它的区域,早在1950年荷兰天文学家奥尔特就曾经假设,在太阳系的最外层笼罩着一片星云,它是大约46亿年前太阳系形成时期残留下来的,这里的主要成分是氢气、氦气、尘埃以及彗星,这团星云会受到太阳引力的作用,所以某种程度上它还算是太阳系的范围。

因为大部分的科学家都认为这团星云的存在,所以科学家将其命名为奥尔特星云,并且还通过计算得出,奥尔特星云距离太阳约50000~100000个天文单位,延展范围有大约1光年。不过人类发现的哈勃望远镜和韦伯望远镜能够观测到几百亿光年之外的星云,但是唯独却观测不到奥尔特星云,这是为什么呢?有很多科学家认为,奥尔特星云距离我们太近了,因为星云的密度非常小,主要成分是氢、氦等气体,所以星云很容易被宇宙中的其他光给遮盖掉,我们从太阳系向往观察,奥尔特星云会被太阳的光,以及太阳系以外的光干扰,导致天文学家无法断定那是星云还是尘埃。想要证明奥尔特星云是不是真实存在,最好的办法就是亲自前往这片区域,这样我们才能够准确的判断出这片区域是不是存在。

不过现在人类的飞行速度根本无法达到奥尔特星云,毕竟人类的飞行速度太慢了,想要飞出太阳系,人类就必须提升自己的飞行速度,目前科学家也在积极的想办法提升飞船的速度,比如说利用曲速引擎来提升飞船的速度,曲速引擎的关键在于创建一个特殊的空间区域,这个区域在前面压缩空间,在后面扩张空间,形成一个“曲速泡”。在这个泡泡内部,飞船本身并不移动,但由于空间本身在移动,飞船可以实现相对于外部空间的超光速移动。尽管曲速引擎在理论上是可能的,但实际上要实现这一技术仍面临着巨大的挑战。首先,创建和维持一个稳定的“曲速泡”需要巨大的能量,远超出了我们目前的技术能力。此外,飞船在进入和离开曲速泡时可能会遭受到强烈的冲击和辐射。

所以现在科学家也在积极的研究当中,不过小编认为,人类作为地球上最有智慧的生命,人类的科技在不断的进步和发展,人类能够在短短几百年的时间内走出地球探索宇宙,这说明人类科技发展的速度很快,只要人类能够坚持不懈的努力下去,未来随着人类科技的进步,人类一定能够走出太阳系,对此,大家有什么想说的吗?

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星空承载梦想

简介:本人爱好天文,擅长写科学领域的文章