宇宙中的太阳系究竟长什么样子？科学家是如何绘制的

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根据目前的认知，太阳的引力可以影响到1-2光年之外，这就是科学家们认为的太阳系半径范围。不过，除了通过引力定义的范围之外，科学家们还提出了另一个“太阳系范围”，那就是日球层。

我们对日球层的研究已经有几十年了，虽然称之为是日“球”层，但它并不是一个球形。甚至，在最近的研究中，有科学家描绘了一个更加诡异的日球层形状，令人惊讶不已。在讨论这个问题之前，首先我们要清楚一个概念：什么是太阳系的日球层。

我们知道，太阳会释放出大量的高能粒子，形成辐射性极强的太阳风。太阳风能够影响的区域，就叫做日球层。在日球层的边缘，就是宇宙辐射和太阳风基本平衡的位置。可是，日球层边缘距离我们实在太远，而且我们又身处日球层以内，所以观测起来有些难度。

（图片说明：日球层示意图）

幸运的是，到目前为止，人类已经有2个探测器（旅行者1号、2号）穿破了日球层，进入了星际空间。通过它们的数据，我们知道日球层边缘大概距离我们160亿公里。同时，NASA的星际边界探索者（IBEX）的项目，也在不断检测着星际介质和太阳风的相互作用。获得这些数据后，科学家们可以将其输入到计算机模型中，帮助我们更好地理解日球层的边界和数据。

此前，科学家认为的日球层形状，就大概像上面那张图一样。当太阳带着所有太阳系天体在银河系的星际介质中穿行时，会像彗星在太阳辐射中穿行时一样，形成一个彗尾的形状。

波士顿大学天文学教授Merav Opher介绍说：“60年来，人类一直在探索着日球层的形状。自从Baranov和Malama开创性的工作开始，人们始终对日球层的彗星状外形坚信不疑。”

但是，他在《自然天文学》杂志上发表论文称：这个形状不是日球层真正的外形，日球层至少还有两个喷射状的结构，是以前任何人都不曾意识到的。除了重点参考了IBEX的数据之外，他和他的同事们还借鉴了卡西尼号探测器以及新地平线号探测器的数据。你可能会想：卡西尼号不是专门研究土星的吗？没错，但它也观测到了一些关于太阳系整体的数据，这成为了本次研究的重要借鉴。

研究人员表示：在日球层边缘，太阳风和星际介质会碰撞产生一些中性原子。但是，通过卡西尼号对这些中性原子的观测，他们并没有发现日光层有类似于彗星那样的尾巴。

（图片说明：pick-up ions，是描绘

日球

层形状的关键）

同时，新地平线号对一种叫做pick-up ions的粒子的观测数据，也证明了这一点。它们是由部分电离介质与太阳风交换电荷所产生的，温度与太阳风中的离子不同。当旅行者2号探测器突破日球层的时候，证明了日鞘处的压力与它们息息相关，但当时没有分析它们对日球层形状的影响。而这一次，Opher等人认真思考了这个问题，最终也借此绘制了最新的太阳日球层形状。

Opher介绍说：pick-up ions比其他的粒子温度要高，这是检测它们以及日球层形状的关键。他们的主要工作就是将它们与其他太阳风粒子分开，然后建立起一个3D模型来。结果令人震惊，他们绘制的日球层形状十分诡异，甚至有点不伦不类，但他们相信，这就是太阳系的真实模样。我们很难形容它到底是什么形状，Opher等人也只是近似地描述它是羊角包的形状。

（图片说明：更新后的日球层形状，白线是太阳磁场，红色为星际介质的磁场）

Opher指出，由于pick-up ions占据了主导地位，所以原本的形状几乎是完美的球形。但是，由于它们很快就脱离了这个系统，所以导致瘪了下去。

这个太阳系日球层的模样不仅仅是形状令人惊讶，而且从科学的角度来说也非常重要，因为它的存在对于太阳系来说有着巨大的影响。

在宇宙中，到处都充斥着高能粒子。它们有一些是超新星爆发产生的，有一些是其他宇宙特殊事件或者特殊天体产生的。这些质子或者是原子核等粒子都以相对论性的速度在宇宙中穿梭，无处不在，破坏性极强。

（图片说明：左图为太阳风的密度，右图为太阳风和pick-up ions两种粒子的密度）

而太阳风的存在，虽然在一定程度上对于地球来说有时候的确比较麻烦，但却保护了我们，使我们免受这些宇宙射线的伤害。科学家告诉我们，日球层能够抵御大约75%的宇宙射线，在很大程度上保护了我们。但是，剩余的射线对我们来说，同样是巨大的威胁。

好在除了日球层外，地球的磁场起到了第二道屏障，保护了我们。可是，对于那些脱离了大气层的航天器、探测器及宇航员来说，这些射线就成了大麻烦。这些射线损坏电子设备已经足够让我们头疼，甚至有可能增加宇航员患癌症的风险。对于航天事业的人们来说，如何抵御这些辐射始终是重中之重的问题。

（图片说明：超新星爆发是宇宙射线的主要来源之一）

即使是地球大气层和磁场保护下的生物，也未必能幸免于高能宇宙辐射之中。虽然现在的我们暂时还安全，但科学家认为，地球也曾经有一段无法庇护生物的历史。

不过，这也不能怪地球，其主要原因在于太阳系在银河系中所处的位置。持这个观点的科学家认为，银河系不同位置的辐射可能会有所不同，或者某个时期有超新星爆发，就有可能导致地球的灭绝事件出现。有些人认为，地球上出现过的海洋巨型动物灭绝事件，可能就与此有关，不过目前尚无定论。

（图片说明：强大的宇宙射线足以在数亿光年外杀死地球生物）

不仅对于地球生物，日球层也影响着我们在太阳系以外寻找生命的参照标准。对于那些可能孕育生命的系外行星来说，它们也同样面临着宇宙辐射的问题。因此，它们的宿主恒星所产生的日球层，也可以起到相应的保护作用。我们需要参考这个数据，来约束其宜居带，也许有些系外行星虽然温度合适，却并不在日球层内，同样不太可能孕育生命。

所以说，继续深入了解太阳系的日球层，对于我们来说非常重要。虽然Opher描绘了新的日球层形状，但可以肯定的是，这只是我们认识日球层的一个新阶段，距离完善相关理论还有非常远的路要走，这就有赖于更多专门的探测器出现。

（图片说明：IMAP艺术图）

根据计划，NASA的最新探测器星际测绘和加速探测器（IMAP）将会专门研究从日球层边缘来到地球附近的粒子，从而实现对日球层形状的绘制。大约在2024年，IMAP就会发射升空，验证Opher的理论到底是否准确。

总之，我们必须要清楚日球层到底是如何保护我们免受宇宙射线伤害的。如果日球层的保护能力真的会随着太阳系的运动而变化，甚至过去的大灭绝事件真的与日球层的保护能力减弱有关，那么我们就必须要提高警惕。我们要知道下一次会在什么时候发生、如何才能自我保护。就算过去真的有生物因此被灭绝，相信在科技的作用下，人类能够避免这样的灾难。

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浈江区13023553959： 太阳系的结构是什么样的?为什么星球会刚好达到平衡？
喻尹奥麦： 太阳的结构在宇宙中在普通不过了.结构的形成要从太阳系的原始大气开始说起:1在原始大气星成之初由于自身引力和高温高压的作用下形成年轻的恒星2、而此时的的原始大气并没有完全消失.在自身引力和恒星引力的作用下星际尘埃开始慢慢聚集并行成小行星 3、在各小行星的引力相互吸引下星际尘埃开始慢慢的被各个行行所吸引而形成完整的行星.4、在太阳系雪线处由于达到冰点被太阳所吸引的星际尘埃都聚集在此.因此往往个星系的雪线地区都会形成巨行星.然后巨行星以后行星体积会逐次递减.5、而目前处于平衡的太阳系都是经过各星体引力的弱肉强实而产生现在的太阳系温定环境.

浈江区13023553959： 什么是恒星、行星?太阳系和星系又是怎么回事? - ？
喻尹奥麦： 恒定不懂得星球叫恒星(太阳、比邻星),围绕恒星转的星球叫行星(地球、火星).这些名词只是以前的人们应为观测技术不发达时候起的名字,实际上通过现在的研究恒星也是在运动的,只是过去的人们观测不出来而已 .太阳系是有八大行星组成的天体系统,以太阳为中心所以就叫太阳系.星系说白了就是天体系统的意思,太阳系就是一个星系.大点说宇宙就是总星系,总星系可分为河外星系和银河系.

浈江区13023553959： 浩瀚的宇宙是什么样子的太阳系包括哪些天体 - ？
喻尹奥麦： 太阳系(solar system)就是我们现在所在的恒星系统.由太阳、8颗大行星、矮行星(冥王星等)、行星的卫星、小行星(基本位于小行星带)、彗星及陨星组成的.行星由太阳起往外的顺序是:水星(mercury)、金星(venus)、地球(earth)、火星(mars)、木星(jupiter)、土星(saturn)、天王星(uranus)、海王星(neptune).太阳就是太阳系的中心:1.太阳的质量是太阳系所有天体质量99.8%;2.太阳系其他天体因为太阳引力而围绕她旋转

浈江区13023553959： 宇宙的组成是怎样的呢?太阳系的组成是怎样的呢? - ？
喻尹奥麦： 宇宙是物质的,宇宙间到处充满运动着的各种形态的物质.宇宙是由不同的天体系统组成的 ,最大的是总星系,其次是银河系.我们居住的地球是太阳系的一个大行星.太阳系一共有九个大行星:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星...

浈江区13023553959： 宇宙和太阳系是什么形状?？
喻尹奥麦： 目前为止我们还没有发现宇宙的边际,所以也就不知道宇宙的形状. 至于太阳系,它是一个以太阳为中心不断旋转的椭圆形.^O^

浈江区13023553959： 宇宙,银河系,太阳系分别有什么组成?他们之间有什么区别?星座又是什么? - ？
喻尹奥麦： 宇宙是一个由时间和空间组成的,宇宙中有各种各样的星系及黑洞,他们共同存在,银河系只是各种各样的星系的一种,它由许多恒星组成,太阳系是一个由太阳及其围绕它旋转的行星组成,宇宙,银河系,太阳系的区别也就在此.星座是在地球看太空(但主要看得见的还是银河系里的恒星)古希腊人为了记下来这些将其划分为88个区域,这区域现在就叫做星座好了,给分吧

浈江区13023553959： 星系是什么形状的? - ？
喻尹奥麦： 科学家把广漠无限的空间和其中存在的各种天体及弥漫质称为宇宙.“宇”是指无限的空间,“宙”是制无限的时间.宇宙就是一个无边无沿、没有中心、没有形状、无穷无尽、无始无终的物质世界. 人类对宇宙的认识有个过程.古代人认为地...

浈江区13023553959： 银河系和宇宙的介绍 - ？
喻尹奥麦： 银河系介绍 在没有灯光干扰的晴朗夜晚,如果天空足够黑,你可以看到在天空中有一条弥漫的光带.这条光带就是我们置身其内而侧视银河系时所看到的它布满恒星的圆面——银盘.银河系内有约两千多亿颗恒星,只是由于距离太远而无法用肉...

浈江区13023553959： 太阳是怎样形成的 - ？
喻尹奥麦： 太阳系是四十六亿年前伴随着太阳的形成而形成的.太阳星云由于自身引力的作用而逐渐凝聚,渐渐形成了一个由多个天体按一定规律排列组成的天体系统.太阳系的成员包括一颗恒星、九大行星、至少六十三颗卫星、约一百万颗小行星、无数...

浈江区13023553959： 宇宙是什么样的呢 - ？
喻尹奥麦： 大爆炸模型认为,最初的宇宙是超高温、高密度的“一点”.大约180亿年前,这“一点”突然爆炸了,仅用10-36秒,伴随着真空相转移的过冷却现象,这“一点”在瞬间几十个数量级的膨胀,成为一厘米规模的宇宙.其后宇宙继续膨胀,温度...