2013-09-25
來(lái)源：國際先驅導報
核心提示： 有天文學(xué)家更希望嚴謹地說(shuō)明，沖出了日球層頂的旅行者1號的確進(jìn)入了星際空間，但還未離開(kāi)廣義范疇的太陽(yáng)系。
經(jīng)過(guò)36年的漫長(cháng)旅行，旅行者1號目前已沖出太陽(yáng)風(fēng)包裹的日球層，進(jìn)入星際空間。
朝著(zhù)太陽(yáng)系邊緣飛行了36年后，美國國家航空航天局（NASA）的旅行者1號探測器已經(jīng)到達寒冷黑暗的星際空間，正身處一個(gè)從未被探索過(guò)的地方。
這枚距離我們最遠和飛行速度最快的人造天體，究竟“遠行”到了哪里？從《紐約時(shí)報》、《科學(xué)美國人》，到英國《每日電訊》，各大媒體爭相宣布：“旅行者1號正式離開(kāi)了太陽(yáng)系！”“再見(jiàn)太陽(yáng)系，你好外太空?！?/font>
等等，旅行者1號的確已經(jīng)走遠，但是否真正離開(kāi)嚴格意義上的太陽(yáng)系疆域？
進(jìn)入星際空間，但未離開(kāi)太陽(yáng)系
來(lái)聽(tīng)聽(tīng)負責旅行者項目的科學(xué)家們是怎樣說(shuō)的。
他們發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的論文指出：這艘探測器確實(shí)已經(jīng)離開(kāi)了日球層（heliosphere）的懷抱，駛入了星際空間（interstellar space）。所謂日球層，泛指太陽(yáng)風(fēng)和同樣源于太陽(yáng)的行星際磁場(chǎng)所占據的整個(gè)空間體系，也是太陽(yáng)風(fēng)粒子所到達的全部區域。打個(gè)直觀(guān)的比喻，這片區域像一個(gè)由太陽(yáng)風(fēng)包裹成的巨大“氣泡”。氣泡外面便是浩瀚的星際空間。
科學(xué)家可以肯定的一點(diǎn)事：旅行者1號恰好剛剛穿透了日球層，不過(guò)，沖出了這個(gè)氣泡就等于離開(kāi)太陽(yáng)系嗎？這就需要明確“太陽(yáng)系”的定義。
到目前為止，天文學(xué)界對太陽(yáng)系邊界仍存在多種理解。有一種觀(guān)點(diǎn)認為，太陽(yáng)系應以太陽(yáng)風(fēng)粒子所能波及到的范圍為準。也就是說(shuō)，日球層的最外層、日球層頂（heliopause）即太陽(yáng)系的邊界。
從這個(gè)定義看，旅行者1號的確是跨出了太陽(yáng)系的“門(mén)檻”。從“門(mén)檻”到太陽(yáng)的距離約為120個(gè)天文單位（地球到太陽(yáng)的距離被稱(chēng)為1個(gè)天文單位，約為1.496億千米），這也幾乎等同于旅行者1號到目前為止的“航程”。
不過(guò)，天文學(xué)界另一種更廣為接受的定義則是：太陽(yáng)系的邊界應以太陽(yáng)萬(wàn)有引力所能控制的范圍為準。如一個(gè)天體受到太陽(yáng)引力主導，圍繞太陽(yáng)旋轉，就應算作是太陽(yáng)系天體。以這樣的標準來(lái)看，太陽(yáng)系的真正邊界將遠遠超出日球層的范圍。
除了人們熟知的8大行星，圍繞太陽(yáng)運行的還有無(wú)數不清的大小天體，如矮行星、小行星和彗星。彗星圍繞太陽(yáng)旋轉的軌道多是橢圓，有的最遠距離太陽(yáng)可達近1000個(gè)天文單位。那么，這些天體運動(dòng)的范圍都應該仍然算作是太陽(yáng)系的地盤(pán)。
而在距離太陽(yáng)更遠的5萬(wàn)到10萬(wàn)天文單位的地方，可能存在一個(gè)包圍著(zhù)太陽(yáng)系的球體云團奧爾特云，估計其中的彗星超過(guò)1千億顆。因此如果以此作為太陽(yáng)系最外層的邊界，那么以太陽(yáng)為中心，1光年（約6.3萬(wàn)天文單位）為半徑的區域都可以算作是太陽(yáng)系的疆域。
因此有天文學(xué)家更希望嚴謹地說(shuō)明，沖出了日球層頂的旅行者1號的確進(jìn)入了星際空間，但還未離開(kāi)廣義范疇的太陽(yáng)系。
已足夠值得人們自豪
當然，拋開(kāi)科學(xué)界對于太陽(yáng)系邊界的爭議，單憑旅行者1號沖出日球層這一點(diǎn)，就已足夠值得人們自豪了。
事實(shí)上，旅行者1號不只是“到達”了日球層，更證明了其存在。多年以來(lái)，科學(xué)家對于日球層的了解和觀(guān)測到的數據十分有限，對其具體的結構和狀態(tài)變化都不甚明了。而旅行者1號和2號的歷險，則提供了寶貴的“一手”信息。
旅行者1號告別了圍繞太陽(yáng)的大行星后，開(kāi)始朝著(zhù)更偏遠的疆界航行，它先是穿過(guò)了終端激波，這是日球層的最內層：當太陽(yáng)風(fēng)由于接觸到星際介質(zhì)而開(kāi)始減速的區域，太陽(yáng)風(fēng)粒子的運行速度在此首次降至亞音速，并由于撞擊摩擦而導致升溫。
穿過(guò)終端激波（termination shock）后，旅行者1號波進(jìn)入了日鞘（heliosheath，也被稱(chēng)為太陽(yáng)風(fēng)鞘）。在此太陽(yáng)風(fēng)一旦低至亞音速，會(huì )受到周?chē)请H介質(zhì)的流體影響，壓力導致太陽(yáng)風(fēng)在太陽(yáng)后方形成像彗星的尾巴。
從去年8月開(kāi)始，旅行者1號檢測到的太陽(yáng)風(fēng)粒子密度驟然下降，與此同時(shí)，等離子體密度突然上升了4倍。
而到了今年6月份，旅行者1號上的太陽(yáng)風(fēng)探測器報告太陽(yáng)風(fēng)的速度值降到了零?？茖W(xué)家們于是對儀器進(jìn)行了檢查，以便確定它沒(méi)有出現故障。經(jīng)過(guò)對這些數據反復測算分析后，科學(xué)家最終得出的結論是，在2012年8月25日，旅行者1號穿越了日球層頂，告別日球層，進(jìn)入星際空間。
正如科學(xué)家預測的，這意味太陽(yáng)的影響力到此為止，太陽(yáng)風(fēng)“吹”到這里已是強弩之末，取而代之的是星際空間的低溫粒子。
再飛1.8萬(wàn)年才能離開(kāi)廣義太陽(yáng)系
目前，科學(xué)家正在等待探測器傳回有關(guān)太陽(yáng)系外圍弓形激波（bow shock）的信息。這是指太陽(yáng)系在星際空間中移動(dòng)形成一個(gè)由氣體、塵埃構成的弧形區，就像在飛機機翼前氣流堆積形成的弓形結構。
至此，旅行者1號36年的漫長(cháng)旅途讓人類(lèi)第一次“到達”120個(gè)天文單位外的遙遠空間，證實(shí)了太陽(yáng)風(fēng)在此“吹”到了盡頭，也讓人類(lèi)意識到自己所處的太陽(yáng)系不過(guò)是宇宙中的滄海一粟。
當到了太陽(yáng)風(fēng)“刮”不到的地方，旅行者1號也因為距離太陽(yáng)太遠而無(wú)法利用太陽(yáng)能。它以低于300瓦特的功率運轉，只夠為一盞明亮的燈泡供電。探測器上攜帶兩枚核電池，能夠保證它繼續飛行至2025年。
如果以目前旅行者1號每年飛行3.5個(gè)天文單位來(lái)計算的話(huà)，要想飛到距離太陽(yáng)1光年的太陽(yáng)系邊界，至少還要再飛1.8萬(wàn)年才行。
有去無(wú)還，茫茫宇宙覓“知音”
“旅行者1號已經(jīng)大膽闖入了先前沒(méi)有任何探測器到過(guò)的地方，取得了科學(xué)編年史上最重要的一項技術(shù)成就?！盢ASA科學(xué)任務(wù)理事會(huì )副主席約翰·格倫斯菲爾德說(shuō)：“隨著(zhù)它駛入星際空間，人類(lèi)的科學(xué)夢(mèng)想和科學(xué)事業(yè)又掀開(kāi)了新一頁(yè)篇章?！?/div>
更令人稱(chēng)奇的是，原本科學(xué)家只希望旅行者1號能探索木星與土星，沒(méi)人想到有天它會(huì )進(jìn)入到星際空間。NASA本打算讓探測器進(jìn)行為期4年的宇宙航行，而由于旅行者1號采用了優(yōu)良的控制系統并配有后備運行系統，采用核動(dòng)力技術(shù)以放射性元素钚作燃料，裝備了防輻射光學(xué)玻璃及電子元件等措施，探測器完成原定任務(wù)后還越飛越遠，不斷向太空深處進(jìn)發(fā)。
目前旅行者1號正沿雙曲線(xiàn)軌道運行，并已經(jīng)達到了第三宇宙速度。這意味著(zhù)其軌道再也不能引導太空船飛返太陽(yáng)系，它將繼續在無(wú)垠的宇宙中飄蕩。
而即便失去所有的能量，“旅行者1號”依然是人類(lèi)文明的使者，它攜帶了一張名為“地球之音”的鍍金銅質(zhì)光盤(pán)。被密封在一個(gè)鋁盒內，經(jīng)過(guò)特殊處理后，它可以保存10億年。
在這張鍍金的唱片上，錄制著(zhù)人類(lèi)對外星球生命的問(wèn)候。光盤(pán)的一面錄制有115張照片、55種語(yǔ)言的問(wèn)候語(yǔ)、還有一段90分鐘的聲樂(lè )集錦，其中包括中國的十大古曲之一《高山流水》。如同一位帶著(zhù)代表著(zhù)地球文明明信片的信使，旅行者1號將繼續在茫茫宇宙中尋找人類(lèi)的“知音”。
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