地球与环境

距地球200亿公里,旅行者2号在所谓的太空,反而

 

1977年8月20日,NASA的旅行者2号探测器发射升空,展开了它的突破太阳系之旅。

在飞行了41亿年之后,旅行者2号在2018年11月到达了太阳系日球层的边界,也就是太阳风的末端。自此以后,旅行者2号进入了宇宙辐射强于太阳辐射的星际空间。

如今,旅行者2号探测器已经距离我们有大约200亿公里了。在如此遥远的距离和经历了43年的飞行之后,它依然能够给我们带来一些关于太阳系外层的重要信息。并且,随着它飞行得越来越远,所能够提供的信息也越来越宝贵和惊人。

最近,旅行者2号项目的团队根据探测器传回的信息发现:随着它越来越远离太阳,检测到的空间密度呈现出上升的趋势。这样的情况不是第一次发现,在2012年旅行者1号探测器突破日球层的时候,在太阳系的另一侧也检测到了类似的密度梯度规律。这一次的发现,是对旅行者1号探测结果的印证。科学家推测,这种密度的增加,可能是超局地星际介质(very local interstellar medium,VLIM)的大尺度特征。

虽然有报道称旅行者2号探测器在2018年飞到了太阳系边缘,但这是不严谨或者说是简略的说法。实际上,它飞出的只是太阳系的日球层。我们知道,太阳在进行核聚变的时候,会向外释放出大量的辐射。这些辐射除了电磁波外,还有大量高能等离子体,也就是太阳风,它们以极快的速度射到太空中,并且能够飞得极远。

同时,太空中还有来自其他天体的宇宙辐射。在靠近太阳的地方,太阳风更加强大,随着距离越来越远,太阳风的强度也在下降,并在某个地方和宇宙辐射达到平衡。所有这些平衡点连接在一起,就是太阳系的日球层顶。日球层顶内部是太阳系的日球层,外侧就是VLIM,旅行者1号和2号突破的其实只是这个边界

理论上来说,太阳向每个方向释放的辐射都是均匀的,所以日球层应该是正球体的。但是,由于太阳系还在银河系中穿梭,这就像刚吹出的泡泡一样,在动力前进的方向比较突出——

因此,目前来说,科学家普遍认可的是,日球层形状有点类似于彗星。幸运的是,旅行者1号和2号都在动力的方向突破了日球层,只不过二者之间有一定的角度。如果它们是朝着日球层尾端的方向飞行,恐怕不知道哪辈子能够飞出去了。

不过,波士顿大学的天文学教授Merav Opher发表了他最新的研究成果,表示太阳系的日球层应该是类似羊角包的形状,也就是这样的——

这项研究我们在前不久发布的《你没看错,这就是科学家最新绘制的太阳系日球层形状,诡异吗?》一文中有所介绍,感兴趣的朋友可以移步去阅读。总之,对于我们今天要介绍的内容来说,大家可以暂时忽略日球层的形状。

通常来说,我们认为宇宙是真空的,但这也并不严谨。所谓的太空只是高度真空,不可能达到绝对的真空。虽然物质密度低得惊人,但是我们仍然不能视为0

在日球层内,太阳风所携带的质子和电子的密度大约是每立方厘米3~10个粒子,而且随着距离下降。同时,科学家估算,银河系的星际空间中,平均每立方厘米含有约0.037个粒子。在二者交界的日球层顶附近,等离子体密度约为每立方厘米0.002个电子。

尽管旅行者号探测器的能源严重不足,但是探测等离子体的仪器仍然没有关闭。通过这些仪器,科学家测量了它们所在区域的等离子体密度。

旅行者1号大约在2012年8月25日穿越了太阳系日球层顶,当时距离我们大约121.6个天文单位,即约181亿公里。一年后的2013年10月23日,旅行者1号在距离我们183亿公里(122.6个天文单位)处首次探测了日球层顶外的等离子体密度,得到的数据大约是0.055个电子/立方厘米。

旅行者2号在穿越日球层顶的一年之后,亦即2019年1月30日,也在距离我们179亿公里(119个天文单位)处探测了所在位置的等离子体密度数据,结果是大约0.039电子/立方厘米,和它的兄弟大致相同。

在接下来几年的飞行之后,两台探测器再一次测量了这个数据。彼时,旅行者一号又飞出了29亿公里(近20个天文单位),结果显示:等离子体密度增加到了每立方厘米约0.13个电子。