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“牛角面包”、弓形冲击波护盾,我们的太阳系真实模样是这样的?

太阳系由一个恒星、八大行星组成,其中木星差点成为另一颗太阳。除此之外,太阳系内部还有470颗天然卫星、数百颗矮行星、近80万颗小行星和4000多颗彗星,环绕着小行星带、柯伊伯带,直至奥尔特云、日球层等,绵延数光年。对于太阳系的形状,很多人认为它像银河系一样是圆盘形,或者是圆球形。知道太阳系本身也在围绕银心旋转后,很多人对它形状的认知提升到彗星的模样。可是这些观点都错了,它真实的形状像个“牛角面包”。

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这才是太阳系真实的形状?

没错,太阳系就像个“牛角面包”。当然,你也可以认为它是一个胃、一颗心脏、一坨榴莲肉,或者说是一坨生姜,可以随意发挥你的想象力,但不管怎样,它都是不规则的,超出人类此前的认知范围。

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此前大家以为它是这样的

实际上,从1904年开始,科学家就用波茨坦大气折射装置,探测到了星际介质,以此希望搞清太阳系的边界和真实模样,但直到近120年后的2020年,借助旅行者1号和旅行者2号采集的数据,人类才绘制出太阳系3D边界图,它竟然是这样的形状。太不可思议了。

而具体的绘制过程,除了旅行者1号和旅行者2号的数据之外,研究团队还采用了类似蝙蝠声纳的技术,测量各个方向太阳风与星际粒子碰撞所产生的高能中性原子(ENA),以信号发送及接收的时间差来绘制日球层顶形状与距离,这是一个漫长的过程。而接收的信号强度也可以测出碰撞时太阳风的强度,它就像地球上的风一样,有大有小,有强有弱。

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当然,太阳系这个形状其实是模拟出来的效果图,就是为了说清楚而做了强化,以显示出来自宇宙空间的星际粒子风,与太阳系的太阳粒子风和磁场之间的界限关系。实际上空间是非常空旷的,也不可能有这么明显的界限,只有精密仪器才可以测量出来。就像我们看到很多五彩缤纷的太空照片,其实都是经过处理和着色的一样,真实的星云基本上都是淡淡的白色。

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另外,由于太阳系本身也在围绕银心运动,所以它每时每刻都会与其他星际物质发生交换和作用,这有点像我们日常见到的湍流的样子,“牛角面包”形状不可能是固定的,而是不断变动的,而且随着太阳系在银河悬臂上运行位置的不同,有时候可能与“牛角面包”大相径庭。

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有时候是这样的形状

如果我们细看这个“牛角面包”,可以发现它的“设计”十分精巧。太阳系在银河系中移动时,会不断遇到银河系的射线,因此它的前缘会形成弓形冲击波,就像护盾一样隔绝外来伤害,并吸收75%的宇宙射线。而除了弓形冲击波之后,还有终端震波(即日球顶层的内侧边界)、日鞘(即日球层顶与终端震波之间的区域),一起保护太阳系里的生命。

而它的后缘则会形成螺旋尾迹,科学家甚至发现在太阳的“牛角面包”中,后方有两个喷射结构,其动力学十分复杂,甚至会涉及到星际流体力学这样的领域。如果探测器进入这两个喷射结构中,则要花更长的时间才能飞出日光层。

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宇宙射线与太阳系磁场相互作用的图像

总而言之,太阳系的形状非常奇妙,而人类对它的认知才刚刚起步。以往,大家都以为天圆地方,地球就是宇宙的中心,太阳围着地球站。后来才发现太阳才是中心,地球围着太阳转。再后来,人们发现太阳也不是宇宙中心,它只是银河心猎户座悬臂上一颗普普通通的恒星,带着一众小弟围着银心没日没夜地跑,2.3亿年才能旋转一圈,而我们的银河系也只是宇宙中数不清的星系星云中普普通通的一个。

而对于太阳系形状的认知,我们也经历了从圆盘、圆球、彗星形到“牛角面包”的认知,也许以后虽然我们解开更多宇宙之谜,对太阳系形状的认知又会与现在截然不同。

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