太陽系最遙遠的邊疆:柯伊伯帶和奧爾特雲

2021-01-15 光陰中的故事


◆◆◆

讀過劉慈欣作品《三體》的都知道,作品中反覆提到一個詞彙「奧爾特星雲」,比如下面這段:

常偉思翻開了面前的文件,「……為了適應這種情況,總部修改了研究規劃,把原來單一的太空戰爭理論研究分成獨立的三部分,以適應未來人類世界可能達到的各種技術層次,它們分別是:低技術戰略、中技術戰略和高技術戰略。

……

「中技術戰略層次:飛船的速度達到第三宇宙速度的300 倍左右,即4800 公裡/秒,飛船具有部分生態循環能力。在這種情況下,飛船的作戰半徑將擴展至柯伊伯帶以外,距太陽1000 個天文單位以內的空間。

「高技術戰略層次:飛船的速度達到第三宇宙速度的1000 倍左右,即16000 公裡/秒,也就是光速的百分之五;飛船具有完全生態循環能力。在這種情況下,飛船的作戰航行範圍將擴展至奧爾特星雲,初步具備恆星際航行能力。

作者將柯伊伯帶和奧爾特雲作為劃分戰略層次的一個邊界,可見這兩個名詞的重要性。那麼什麼是柯伊伯帶和奧爾特雲?我們來了解一下吧。

為了讓大家有個直觀印象,先看下面這幅示意圖。

建議橫屏查看

看了這幅圖,你有什麼感想?眼尖的你肯定發現了圖中的旅行者1號飛行器,這個由美國宇航局的無人外太陽系空間探測器,於1977年9月5日發射,在太空已經飛行了將近41年了,但是也就剛飛出日球層頂,還沒有正式接觸到奧爾特雲,以目前每天大約160萬公裡的速度,美國宇航局的旅行者1號宇宙飛船將在大約300年後到達奧爾特雲,而到達其外側邊界大約需要3萬年。

柯伊伯帶


1951年,美國天文學家柯伊伯提出了這樣的解釋:在距離太陽30天文單位(海王星離太陽30天文單位,一個天文單位為太陽到地球的距離)到100天文單位之間,有許多圍繞太陽運行的塵埃冰凍體,這些物體的軌道面與行星相似(所以只能稱為「帶」)。但偶爾有些物體受到外行星或者恆星的引力擾動,脫離原來軌道而飛向太陽,並在越過內層海王星的軌道時,進一步受海王星重力的影響,成為進入到太陽系內層的彗星。30到100天文單位之間的地帶就是這些公轉周期較短的彗星的故鄉,它源源不斷地送出了它的遊子。從此這一區域就被稱為柯伊伯帶,冥王星的扁而傾斜的軌道也插入了這一地帶。這一解釋最終也被觀測證實。

奧爾特雲

奧爾特雲示意圖

1950年,荷蘭天文學家簡·亨德裡克·奧爾特指出,一些進入太陽系的彗星來自於冰雲,它們距離太陽的距離可能是地球的10萬倍(10萬天文單位),也就是15萬億公裡,這片冰雲區域也被以奧爾特的名字命名。

這個厚厚的冰碎片球層,可能由數千億甚至幾萬億的由氨、甲烷和水構成的冰體組成,這些天體形成於太陽系的初期,是星雲早期生命的原始狀態,這意味著這些彗星提供了對早期地球演化環境的了解。當重力將其他塵埃和冰聚集成更大的天體時,奧爾特雲中的冰體卻經歷了不同的結果:來自其他行星的引力(主要是像木星這樣的氣態巨行星)把它們甩到了外太陽系,它們就留在那裡。

海爾波普彗星從奧爾特雲進入地球附近,然後再次返回遙遠的故鄉

當然,時不時的會有一些冰體侵入內太陽系,形成所謂的「長周期彗星」(運行周期大約數千年甚至數萬年,而短周期彗星一般由柯伊伯帶產生,運行周期大約數百年)。當百武(Hyakutake)彗星在1996年從距地球1500萬公裡的地方經過時,它已經完成了從奧爾特雲的遙遠區域出發的大約17000年的旅程。海爾波普彗星(Hale-Bopp)是另一顆從奧爾特雲進入的長周期彗星,在近一年半的時間裡,它在距離地球1.97億公裡的範圍內飛過。這兩個奧爾特雲物體經過太陽系後,其軌道發生了巨大的變化。哈雷彗星(Halley)也被認為最初來自奧爾特雲,儘管它現在是柯伊伯帶的天體。

但遺憾的是,奧爾特雲對目前的望遠鏡來說仍然太遙遠了,所以它還沒有被直接看到或發現過。

結語

宇宙真的太浩渺了,人類對外探索的越多,就越發現宇宙的神奇。以前我們以為太陽系行星邊疆也就是太陽系的邊疆,但是後來發現了柯伊伯帶,再後來發現了日球層,一旦奧爾特雲的理論坐實,那麼太陽系的邊疆將擴展到15萬億公裡外。試想一顆恆星的控制範圍就如此遙遠,那整個宇宙呢?



喜歡本文,歡迎點讚分享

記錄青春,記錄生命;

唯有記憶,不負光陰!

點擊☟左下方「閱讀原文」,查看更多精彩文章。

相關焦點

  • 太陽系邊疆:柯伊伯帶和奧爾特星雲
    在目前世界上宇宙觀最為宏偉的科幻小說《三體》中,劉慈欣經常提到的一個詞語就是太陽系柯伊伯帶。現實中,科學家早已證實,柯伊伯帶和奧爾特星雲其實就是太陽系的最遙遠邊疆。那麼到底什麼是柯伊伯帶和奧爾特雲?讓我們通過這張圖了解一下。
  • 太陽系最神秘的區域:柯伊伯帶,形成原因至今未明
    我們都知道地球所處的太陽系也只不過是宇宙環境之中的一個極小的區域而已,我們所處的這個宇宙環境之中,有著太多未知的奧秘等待著人類去探索。2019年1月1日:美國國家航空航天局的新視野號宇宙飛船在元旦凌晨飛過被稱為天涯海角的小行星,柯伊伯帶掌握著理解太陽系起源的關鍵。
  • 旅行者號如何穿過柯伊伯帶和奧爾特雲,而不發生碰撞?
    旅行者號已經在太空中遨遊了四十多年,目前它們依舊沒有離開太陽系,但是進入了星際空間,接下來它們將會穿過柯伊伯帶和奧爾特星雲,那才是真正的離開了太陽系。對於旅行者來說,柯伊伯帶將是最接近「緊密擠壓」的物體,但是直徑約為1公裡的物體之間的平均距離估計為320萬公裡。相比之下,月球距離地球才380.000公裡,兩者的對比顯而易見。當然了,由於小行星帶中的物體分布不均勻,這個數字只能估摸。那麼較小的物體呢?
  • K15·通識·028·柯伊伯帶、離散盤和奧爾特雲
    今天開始,我們將探索海王星外更遠的範圍,筆鋒直戳太陽系的邊緣……海王星是太陽系中距離太陽最遠的行星,它距離太陽的距離大約是45億千米。再向外圍,就進入柯伊伯帶了。被降級的冥王星大致位於柯伊伯帶內側位置。
  • 太陽系邊緣在哪!柯伊伯帶?奧爾特雲?太陽系有多大還不清楚!
    廣義上的太陽系我們知道,廣義上,太陽系的領域包括太陽,4顆像地球的內行星,由許多小巖石組成的小行星帶,4顆充滿氣體的巨大外行星,充滿冰凍的小巖石,被稱為柯伊伯帶的第二個小天體區。此外,在柯伊伯帶之外還有黃道離散盤面和太陽圈,和依然屬於假設的奧爾特雲。那麼,太陽系究竟有多大?它的盡頭又在哪裡呢?
  • 神秘的奧爾特雲,太陽系訪客的來源地!
    彗星是塵埃和冰的聚合體,在大橢圓軌道上繞太陽運動。當它們靠近太陽的時候,由於太陽風的吹拂而形成了壯觀的彗尾。現在我們甚至還知道它們發源自海王星軌道以外的柯伊伯帶。    但是這裡也存在著問題。諸如1997年造訪地球的海爾-波普彗星,它們難得會出現在我們的天空中。因為它們的軌道非常長,因此不可能來自柯伊伯帶。
  • 太陽系的柯伊伯帶是什麼?這9條知識送給你,你就明白了
    柯伊伯帶不是太陽系邊緣儘管柯伊伯帶距離太陽已經如此遙遠,但它遠遠沒有觸及到太陽系的邊緣。在柯伊伯帶之外,還很可能存在著一片更加巨大、更加驚人的結構——奧爾特雲。奧爾特雲可能是彗星的家園,它才是太陽系最外層的結構,距離太陽5-10萬個天文單位,也就是說,它的最外側距離太陽可能有1.5光年的距離。由此可見,太陽的引力是多麼巨大。
  • 太陽系的柯伊伯帶是什麼?這9條知識送給你,你就明白了
    我們只知道它位於海王星軌道以外,含有大量的小行星、彗星和一些冰天體,但是對它的尺寸、規模、天體總質量等信息都並不明確。據推測,柯伊伯帶一共有10萬顆直徑超過100公裡的小天體,更小的則不計其數。截至目前,我們一共發現了1000多顆柯伊伯帶天體。柯伊伯帶的名稱1951年的時候,荷蘭天文學家傑拉德·柯伊伯第一次提出了柯伊伯帶的概念,認為太陽系周圍有一片小天體圍繞的圓盤。
  • 太陽系的邊緣到底在哪?普遍認為是柯伊伯帶附近
    普遍認為是柯伊伯帶與奧爾特雲附近區域,科學家認為一旦飛臨那裡,在理論上就算脫離太陽系了。可是真實的情況真的如此嗎?似乎沒有人能拿出證據來證實,原因很簡單,我們連太陽系內到底有多少個天體都說不準。上世紀中期,有天文學者曾經提出在遙遠的柯伊伯帶外層空間很可能還存在著一個暗星,而正是由於它的存在才導致柯伊伯帶天體的運行軌跡。(歡迎大家來閱讀我的文章,我們每天會分享不一樣的新鮮內容,如果我的文章對你有幫助,請您關注我們的百家號,大家有什麼寶貴意見,請在文章下面評論哦。)
  • 神秘的柯伊伯帶,到底是太陽系的保護圈,還是隔絕人類的界限?
    神秘的柯伊伯帶,到底是太陽系的保護圈,還是隔絕人類的界限?引言你知道嗎?太陽系的邊界是柯伊伯帶和奧爾特雲,要知道地球所在的太陽系在宇宙環境中不過是一個極小的區域,人類所在的宇宙中,有著太多未知的奧秘等待著人們一探究竟。
  • 神秘的柯伊伯帶,到底是太陽系的保護圈,還是隔絕人類的界限?
    柯伊伯帶和奧爾特雲第一個柯伊伯帶天體位於火星和木星的軌道之間,通常來說,我們所謂的小行星帶,它與人類相隔的距離十分遙遠,然而位於宇宙中一個區域內的柯伊伯帶,更是真切的令人們感受到了宇宙之大。因為位於太陽系最外圍的柯伊伯帶中有著成千上萬的小行星。
  • 太陽系邊界到底在哪?柯伊伯帶?奧爾特雲?太陽系範圍一直在擴大
    1846年,柏林天文臺的天文學家加勒和達雷斯特依據勒維耶的推算新行星軌道的結果,成功發現了太陽系第八行星海王星,所以此時太陽系的邊界就又被擴展到了據太陽約45億千米處。1930年,美國羅威爾天文臺的天文學家湯博發現了一顆比海王星更遙遠的冥王星,所以他將太陽系的邊界擴展到了距太陽約59億千米處。
  • 走進神秘的奧爾特雲,太陽系最遠的邊界,突破星際空間的最後屏障
    如果你能穿越奧爾特雲,你會看到什麼?人類的夢想是有一天能夠訪問遙遠的恆星系統和適宜居住的行星。但是要做到這一點,我們需要設計出一種比現在快得多的旅行方式,為了做到這一點,我們首先得弄清楚神秘的奧爾特雲。什麼是奧爾特雲?在我們太陽系最黑暗的地方有什麼在等待著我們?
  • 走進神秘的奧爾特雲,太陽系最遠的邊界,突破星際空間的最後屏障
    如果你能穿越奧爾特雲,你會看到什麼?人類的夢想是有一天能夠訪問遙遠的恆星系統和適宜居住的行星。但是要做到這一點,我們需要設計出一種比現在快得多的旅行方式,為了做到這一點,我們首先得弄清楚神秘的奧爾特雲。
  • 太陽系的舞蹈室:柯伊伯帶
    其實冥王星並不寂寞,柯伊伯帶就是冥王星的家,家族成員還包括了矮行星,小一點的巖塊和冰塊。 那個寒冷又遙遠的荒蠻之地,就是「柯伊伯帶」,是以荷蘭天文學家傑拉德·柯伊伯的字命名的。傑拉德·柯伊伯是20世紀中期少數幾位假設太陽系在過了海王星外的區域絕對不是空無一物的天文學家之一。他認為這塊區域僅在過去是空無一物的,到了現代(主要指過去的十億年)已經被清除了。由於一些只有天文學家才知道的古怪的原因,它的名字就這麼被定下來了。
  • 太陽系的「柯伊伯帶」是什麼,為何如此神秘?來看看科學家的解釋
    該觀點認為,在海王星外有著一片類似於小行星帶的區域,這裡聚集著大量的天體,比如小行星,彗星等等。果不其然,在1992年的時候,有天文學家講究在這片區域發現了一顆小行星,從而證實了柯伊伯帶的存在,而冥王星也是柯伊伯帶中的一員,它也算得上是人類在柯伊伯帶中發現的首顆天體。
  • 柯伊伯帶的空間區域如何劃分,為何總有人將其和奧爾特雲混淆?
    而圍繞柯伊伯帶的話題,往往都與彗星和矮行星有關,比如,為什麼總有人會將柯伊伯帶和奧爾特雲混淆,以及在這個區域中有哪些與眾不同的矮行星?柯伊伯帶和奧爾特雲不是一回事柯伊伯帶和奧爾特雲都被認為是彗星的來源,總有人會將它們混淆,但實際上奧爾特雲是一個更加遙遠的球形區域,它包圍著太陽系,包括了柯伊伯帶,是冰冷的彗星狀物體。
  • 太陽系外圍的柯伊伯帶,充滿神秘色彩,隱藏著許多未知星球
    後期根據對冥王星的研究分析,發現其軌道不同尋常,人們對太陽系認識又有了一次變更,同時整體的範圍也擴大了許多。當時的天文學家猜測,海王星以外,還有一個遙遠距離的並擁有著行星的空間在圍繞著太陽的引力公轉。冥王星的出現,逐步證實了他們的猜測。因為當時的冥王星被分類為行星,由於技術原因遲遲無法發現新的星體,一直被擱置。
  • 太陽系的「外套」——奧爾特雲,是否隱藏著什麼秘密?
    41年過去了,儘管旅行者1號飛了100多億公裡,但是,它距離飛出太陽系,還遠遠不夠。小編曾經做過一個比喻:假如太陽系是一個蘋果的話,我們最多也只飛到了自己所在的蘋果核邊緣。而今天我們要說的,就是這顆「蘋果的果肉」——奧爾特雲。實際上,奧爾特雲早在86年前就已經有人提出,並且當時就有人提出了反對。
  • 《三體》柯伊伯帶和奧爾特星雲與太陽系之間有何牽連?
    《三體》柯伊伯帶和奧爾特星雲與太陽系之間有何牽連?柯伊伯帶和奧爾特星雲都是太陽系的外側部分,有1光年的範圍,柯伊伯帶已經被證實存在,奧爾特星雲推測包含著數億顆彗星,但是仍沒有完全證實。太陽系究竟是個什麼樣人類並不清楚,最初就知道幾大行星和太陽就是全部而那個時候太陽系就被認為是整個宇宙,後來隨著科學觀測技術的進步,知道了銀河系乃至宇宙1000億星系的存在,但仍不能探測到太陽系的邊界,正在於太陽系最外層太過遙遠,基本上就處於黑暗之中,反射的太陽光太微弱了。