你以為太陽系是扁平的?太陽系真實模擬運動軌跡圖,顛覆你的認知

2020-12-05 六分鐘科普君

為了探測宇宙深空奧秘,70年代美國宇航局向太空發射了多個深空探測器,包括先驅者10號、先驅者11號,旅行者1號、旅行者2號等,在這些探測器中最著名的當屬於旅行者1號,旅行者1號發射的時間為1977年9月5日,經過43年漫長而孤獨的飛行,如今旅行者1號已經飛出了太陽系,它的飛行距離長達212億公裡,不僅成為人類有史以來第一個飛出太陽系的探測器,也是人類飛行距離最遠的探測器。

旅行者1號

在40多年的旅途中,旅行者1號首先穿越火星和木星軌道之間的小行星帶,然後又經過木星、土星、海王星和它們的衛星,最後穿越柯伊伯帶小行星帶飛出了太陽系,在飛越木星、土星、海王星的時候,旅行者1號拍攝大量這些行星及其衛星的照片,為人類研究這些行星起到巨大的促進作用。說到這裡很多人可能會感到疑惑,我們的太陽系不是扁平的嗎,為什麼旅行者1號要捨近求遠沿著太陽系的平面飛行,花費40多年才飛出太陽系,如果旅行者1號朝著太陽系上下兩個方向飛行,不是可以更快的飛出太陽系嗎?

旅行者1號已經飛出太陽系

其實這個觀點太過於片面了,因為只憑藉我們教科書中的太陽系平面圖,就片面地認為旅行者1往下或許往上飛行,就可以很快飛出太陽系,其實真實的情況是不管旅行者1號是往下還是往上飛行,都不能很快地飛出太陽系,甚至比從「平面」飛出太陽系還要慢,為什麼這麼說呢?

傳統的太陽系靜態圖

因為旅行者1號不管往哪個方向,都會受到太陽的引力,如果往所謂的上下方向飛行,由於沒有行星彈弓引力的助力,旅行者1號的燃料將會很快就耗盡,不僅無法快速的飛出太陽系,甚至燃料無法支撐它飛出太陽系,而從所謂的「平面」飛行,旅行者1號就可以藉助木星、土星、海王星這些巨型行星的彈弓引力的助力,不僅可以加快探測器的飛行速度,而且還大大節省了它的燃料,因此在保證飛行速度的同時也剩下了燃料。

引力彈弓作用,藉助行星引力實現加速

還有一個原因需要旅行者1號從「平面」飛行,因為旅行者1號的任務不僅僅是飛出太陽系,甚至可以說飛出太陽只不過是旅行者1號的次要任務,旅行者1號的主要任務是幫助人類探測木星、土星光環、海王等行星和它們的衛星,為人類研究這些行星提供幫助,旅行者1號不朝著「平面」飛行,那麼旅行者1號就沒有機會接觸到這些行星,那麼它發射的意義也會大打折扣。

我們以為太陽系是這樣的

最後,需要科普一個比較容易犯錯的常識,那就是我們在教科書上看到的太陽系是扁平其實是不科學的,扁平的形狀是在絕對靜止狀態才可能發生情況,但是太陽並不是靜止的,太陽是圍繞著銀河系旋轉的,並且是攜帶著八大行星和它們的衛星在圍繞銀河系旋轉,科學家利用計算機模擬出真實的太陽系運動軌跡圖動圖。

真實的太陽系其實是這樣的

動圖顯示,太陽系朝著一個方向飛行,而八大行星也在圍繞太陽朝著同一個方向飛行,就好像一個有引力的球帶著八個小尾巴朝著一個方向在飛行,這才是真實的太陽系軌跡圖,但是如果用這個圖作為教材就顯得不美觀,而且也不易懂,所以才使用我們平時看到的扁平狀的太陽系圖,不僅美觀而且易懂。從真實的太陽系運動軌跡圖可以看出,旅行者1號飛行的方向已經不分上下左右了,因為不管從哪個方向飛行都會受到太陽引力,也就是在太陽系範圍之內,所以旅行者1號才選擇了它已經走過的那條最佳路線。

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