「旅行者一號」為什麼不向上飛,這樣不是更快離開太陽系嗎

2020-12-04 科學背後的故事

2014年9月13日凌晨,美國國家航空航天局(NASA)宣布,"旅行者一號"已經離開太陽系,正在飛往別的恆星,之前"先驅者10號"可能也已經飛出了太陽系,但是由於失去信號,並不能完全確認,"旅行者一號"才是第一個飛出太陽系的人類飛行器。

在飛出太陽系之前,"旅行者一號"這個孤獨的流浪漢已經獨自跋涉了37年,不過有一個問題,"旅行者一號"為什麼要一直平著飛呢,為什麼不向上或者向下飛呢?這樣是不是會更快地飛出太陽系了,當然了,"旅行者一號"之所以這樣飛有一個重要原因是要順路考察太陽系的其他行星,還有就是為了節約燃料,要利用行星的引力彈弓加速。

要是去除這兩個重要原因呢,那就是太陽系根本就沒有"上""下"。

一、什麼是"下"

這個看起來很好回答,我們早就有答案啊,不是有一句話叫做"人往高處走,水往低處流"嘛,那低處自然就是下了,而且春天的雨滴夏天的冰雹秋天的落葉冬天的雪花不都在往下落嗎?對,沒錯,它們都在往下落,不過也有不往下落的。比如伽利略扔下的鐵球,砸向牛頓的蘋果它們就未必朝下落,為什麼呢?

因為那時候我們已經知道了我們居住的大地是一個球,既然是球,這個"下"就費思量了。我們說的下,對於伽利略和牛頓來說那可就不是下了,那就是上了,我們看來,伽利略扔出的鐵球和牛頓的蘋果就應該朝天上飛了。

所以說,我們"下"的概念是不對的,應該是朝著地心方向的才是"下",為什麼朝地心方向才是下呢,因為地球質量大啊,這就是萬有引力定律了。所以說,質量大的物體或者天體的方向才是"下"。

依照剛才對"下"的定義,對於"旅行者一號"來說,它的"下"就是太陽的方向,這就是說"旅行者一號"的飛行路線本來就是"上下"飛的。

不過還有一個問題,我們看到的太陽系確實是有上下的啊,就象這張圖片一樣,太陽系就是盤子一樣扁扁的。

二、太陽係為什麼是扁的

其實不止是太陽系扁扁的象一個盤子,銀河系也扁扁的象一個盤子,既然象盤子,肯定就有上有下了,這只是一個錯覺,要是說清楚了為什麼太陽系是扁的,就可以消除這種錯覺了。

這事要從康德說起。別擔心,我不講哲學,康德的哲學我也不懂,人家康德可不止是哲學家,他還提出了星系的成因。

康德最早提出了星系的成因就是星雲說,不過運氣不好,他的星雲說書稿剛剛交給出版商準備印刷,出版商就破產了,所以存世的書沒幾本。後來拉普拉斯又獨立地提出了星雲說,對,就是創造拉普拉斯魔的拉普拉斯。

他們的觀點是說最早沒有行星也沒有恆星,都是一大片星雲,這片星雲就開始旋轉,一部分粒子聚集在中心,那就是恆星,甩出去的一部分就是行星,不過這個中心不是幾何中心,而是引力中心,所以太陽系也不是一個正圓,而是橢圓,聽起來有點熟悉吧,這就是克卜勒行星第一定律。

可是為什麼轉了半天,轉成了一個圓盤呢?為什麼不轉成一個球呢?要是轉成了一個球,那就確實有了很直觀的上下了,不象現在,只有前後左右。

因為我們的宇宙是三維的,旋轉只能圍繞一個旋轉軸,只能有一個法平面,你看我們地球不也是圍繞著地軸旋轉,法平面就是赤道,對於太陽系來說,就是黃道面,就是黃道吉日的黃道,沒錯,黃道吉日這個詞就是這麼來的。

起初,各種粒子確實是四面八方的轉,但是矢量疊加,最終就會得到一個主旋轉軸和一個法平面,粒子相互碰撞後,其他方向的角動量會相互抵消,由於角動量守恆,最後都會落到這個盤子裡,所以星系也大多是扁的。

這也解釋了為什麼旅行者一號為什麼只能沿著盤子飛,而不能向上飛,就算飛上去了,也得被拉回來,因為這個星系本來就沒有上下,只有左右。

還是打個比方吧。

就好像是我們中國人,年輕時出去打拼,到老的時候總是念叨葉落歸根,想方設法也要回到家鄉,對於粒子來說也是這樣,雖然起初上躥下跳,最終還得回到父母的懷抱,對於粒子來說這叫角動量守恆,對於人類來說,這就叫文化。不過,還是有的文化不講究這個的,比如一群罪犯被發配到美洲,就創建了燈塔國,而且還和祖宗開戰,鬧著要獨立,這就是不同的文化了。

粒子呢,是不是也有這種不同的呢?

還是有的,有的星系就是球形的,要是處於那種星系中,飛行器就可以選擇上下左右飛了,這種星係為什麼會形成球形呢?難道它們的角動量不守恆啊,當然守恆了,這是宇宙的基本規律是不可能改變的,不過可能有另一種物質起了作用,這種物質就是暗物質,要是考慮到暗物質的引力效果,其實這種球形星系也是扁的,因為我們看不見暗物質,所以就看起來是球形星系了,那麼暗物質是什麼呢?誰知道呢?劉慈欣說那是二維化之後的物質,沒準也有可能。

最後再說一個問題,既然太陽系有上下,那麼為什麼包括地球在內的諸大行星不掉向太陽啊,或者說為什麼不向下掉啊,因為向心力啊。

向心力這個不是牛頓說的,這是笛卡爾說的,地球之所以不下沉向太陽,月球之所以不下沉向地球,那是因為它們向下的力,就是萬有引力提供向心力被用來做圓周運動了。

這個就不用過多解釋了,生活中隨處可見,拿一根繩子拴上一塊石頭轉起來,石頭也沒有被繩子拉向你的手,而是轉圈。

相關焦點

  • 太陽系是扁平的嗎?為什麼旅行者一號不垂直向上飛?
    旅行者號探測器是外層星系空間探測器,由美國研製並建造,共發射兩顆。原名分別是「水手11號」和「水手12號」 。旅行者2號和旅行者1號分別於1977年8月20日和9月5日發射升空。這兩個姊妹探測器沿著兩條不同的軌道飛行。擔負探測太陽系外圍行星的任務。
  • 太陽系是扁平的,旅行者號向上向下飛,是不是很快會飛出太陽系?
    ,但太陽的引力範圍不是扁平的;太陽系的八大行星都處於黃道面,但太陽系其它天體未必都處於黃道面,外海王星區的柯伊伯帶離散盤天體軌道大多和黃道有夾角,有的甚至垂直。「旅行者一號」和「旅行者二號」分別於1977年9月5日和8月21日發射,它們的最初任務是:旅行者一號探測木星和土星及其衛星,旅行者二號探測木星、土星、天王星和海王星。由於這些大行星都在黃道平面,因此旅行者號探測器飛行方向必須沿著黃道面。旅行者一號1979年探訪木星,1980年探訪土星;旅行者二號於1986年經過天王星,1989年經過海王星。
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    美國宇航局(NASA)於1977年9月5日成功發射的無人探測器——旅行者一號,如今已在太空中飛行了近43年之久,還和地球保持著聯絡,旅行者一號的最初任務是探索木星和土星系統,但由於它使用著當時最好的能源系統,還有能力探索更為廣闊的空間,因此就執行了不斷向外飛行的任務。在前幾年,美國科學家證實了旅行者一號無人探測器已經飛出了太陽系這一令全世界人為之震撼的消息。
  • 旅行者一號已經飛行了217億公裡,還需要多久才能飛出太陽系?
    同時旅行者號飛船上面還放置了科學家特製的金屬唱片,上面記錄了地球上多種具有代表笥的時間,同時還記載著地球的坐標。科學家的期望是當旅行者號飛出太陽系之後,被外星文明捕獲,然後外星文明通過唱片中的記載信息知道地球的存在,人類的存在,從而跟人類文明建立聯繫。那麼這樣的期望能夠實現嗎?
  • 旅行者一號真的飛出太陽系了嗎?科學家:再飛10000年也飛不出
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  • 太陽系是扁平的,為什麼太空飛行器不向上或者向下發射飛出太陽系?
    從各種圖片及視頻中我們可以看到,太陽系的星體幾乎都處於同一個平面上,也就是說太陽系是扁平的,上下區域幾乎都是空的。那麼問題來了,為什麼人類發射的太空飛行器都是在扁平空間內飛行,而不向上或者向下飛行,那樣不是更加容易飛出太陽系嗎?
  • 飛了40多年的旅行者一號,本以為飛出了太陽系,但結果卻令人失望
    前言:飛了40多年的旅行者一號,本以為飛出了太陽系,但結果卻令人失望,科學家推測:估計還要幾千年或許才可以我們都知道,宇宙是浩瀚無邊的,而科學家們一直都在努力想要更多,更深入地去探索、去了解宇宙。但是現在,我們對於宇宙的探索,大多還是在依靠天文望遠鏡。
  • 太陽系是扁平的,向上或者向下飛,不就能很快飛出太陽系了麼?
    太陽系是扁平的,旅行者向上飛不是很快就能飛出太陽系麼?說的好有道理,竟然無言以對。當然這對於腦筋急轉彎的回答,肯定是令人滿意的,但就科學角度來看,似乎有幾個問題得搞搞清楚!既然太陽周圍的引力都是均勻分布的,為什麼我們要從黃道面逃逸?
  • 旅行者一號已飛了41年,科學家:距離飛出太陽系還很遙遠
    大家都知道地球是位於太陽系,而太陽系在宇宙當中也僅僅只是一個小星系,人類如果想要探索更廣闊的宇宙,就必須要離開太陽系。在上世紀70年代,科學家們曾經發射了一個太空探測器,這個探測器被稱為旅行者一號。旅行者一號的目標就是飛出太陽系去探索太陽系外的宇宙。
  • 儘管旅行者一號可以飛出太陽系,它仍不是星際探測器,這是為何?
    引言:今年是人類「使者」旅行者一號在太空中遨遊的第42個年頭,它繼續肩負著傳播人類文明的使命向太陽系外進發。很多人會認為像這樣的探測器應該是星際探測器,但是專家並不這麼認為,這是為什麼呢?說到人類發射過的星際探測器,相信很多人脫口而出就是旅行者一號,因為在美國宇航局對外公布的信息中,旅行者一號佔到主體地位,甚至很少人知道其實還有旅行者二號。這也難怪有人會認為旅行者一號是人類歷史上第一架星際探測器,其實不然,在旅行者一號之前還有先驅者10和先驅者11號,它們都早於旅行者一號進入太空探索,並且為其探索未來可能的飛行路線。
  • 為什麼「旅行者」號探測器不能從太陽系運動的反方向飛出太陽系?
    太陽和旅行者號的銀河系軌道題主的意思:太陽帶領著太陽系繞銀河系中心天體公轉,公轉速度250公裡/秒,如果旅行者一號反著太陽公轉運動的相反方向飛行,速度將會非常大,至少為250+V,會很容易飛出太陽系。是不是?
  • 是誰讓旅行者一號減速,不讓它飛出太陽系?真的有人控制人類嗎?
    比方說一些科學家認為,在太陽系的外圍,存在著一個直徑約為2光年左右的奧爾特星雲,這個星雲猶如一個巨大的保護罩,將太陽系包裹其中,至少已經有46億年的歷史了。如果這個推測存在,那麼旅行者1號想要飛出太陽系,至少還需要數萬年甚至更久的時間。特別是如今旅行者一號的速度已經開始慢了下來,就好像無形中有一股神秘力量在操控它一般,阻止它離開太陽系。
  • 旅行者一號飛行40多年,還以為自己飛出太陽系,結果卻非常失望
    之後,在2014年9月的時候,美國航天局宣布,三十多年前發射的「旅行者一號」已經飛離了太陽系,正在向著另外的文明前進。現在的2018年,開始有學者表示懷疑,「旅行者一號」真的能走得出太陽系嗎?科學家們認為它已經不在太陽系了的依據是什麼呢?是認為冥王星是太陽系的邊緣。到現在為止,「旅行者一號」已經飛了四十多年,飛行距離已經有了20億公裡,按照對冥王星距離的測算,探測器早就飛過了冥王星,自然也就是已經走出了太陽系。
  • 太陽系是扁平的,為何「旅行者號」不向上或向下飛行,離開太陽系
    宇宙只有一個嗎?平行宇宙到底存不存在?這一連串的問題便引導著我們不斷地探索宇宙奧秘。    大家都知道,目前來說,人類是地球上的「主宰者」,也是地球上最聰明的生物了,人類擁有那麼高的智慧,再加上好奇的天性,所以就有了疑惑:都說太陽系是扁平的,為什麼宇宙探測器不往上或者往下,飛出太陽系呢?
  • 人類只能被「囚禁」在太陽系?旅行者一號多次嘗試仍無法飛出去!
    但是儘管我們再愛惜地球,它終究不是永恆的,誰也不知道地球會在什麼時候面臨毀滅。如果真的到了那一天,我們人類又該如何面對? 原本這兩艘探測器的主要任務並不是飛出太陽系,而是用來探索圖形和木星兩大行星。讓人們意外的是,旅行者一號很快就完成了任務,於是科學家們委派它向更遠的地方飛去。
  • 旅行者一號已經飛行40多年了,為什麼沒有撞上太陽系的小行星帶?
    美國的旅行者一號從1977年發射升空以來,迄今為止已經在茫茫太空中飛了41年了,旅行者一號的最初目的是利用太陽系行星百年一見的特殊幾何排列來進行加速,從而儘可能的探測太陽系絕大部分行星,不過在探測完木星土星和它們的衛星之後旅行者一號已經偏離了預定的航線,從此只能向太陽系外飛去,而探測太陽系外側行星的任務就交給了旅行者二號。
  • 旅行者一號遲遲飛不出太陽系,是誰在限制人類?它們已現身!
    引言:旅行者一號為何遲遲不飛出太陽系?它在磨蹭什麼?科學家似發現太陽系邊緣的神秘力量,是誰在限制著旅行者一號?
  • 太陽系像一個飛碟,飛船往上下方向飛,豈不是更快離開太陽系?
    引言:在許多人的印象中,太陽系的外型就像一個飛碟一樣,中間厚,邊緣薄。以目前的科學技術,美國NASA發射的旅行者號經過了40年的漫長飛行,還沒有飛出太陽系。我們不禁會想,如果往太陽系的上下方向飛行,豈不是很快就飛出去了?
  • 旅行者1號快要飛出太陽系了?
    旅行者1號原本的主要目標是探測木星與土星及其衛星與土星環。後期的任務變為探測太陽風頂,以及對太陽風進行粒子測量。與旅行者2號探測器相同,它們都是以三塊放射性同位素溫差發電機作為動力來源。這些發電機已經大大超出了原來的設計壽命,一般認為它們在大約2020年之前仍然可提供足夠的電力令太空船能夠繼續與地球聯繫。在2011年2月長期與旅行者1號保持聯絡的科學家們就發現,它已在之前某個時刻抵達了太陽系邊緣的「過渡區」,這個過渡區就是太陽系與星際空間最後的交界處。
  • 太陽系是扁平的,旅行者號為什麼不垂直黃道面飛行?
    不僅僅是太陽系如此,更大一級的銀河系整體也呈現出扁平狀的結構。銀河系的直徑20萬光年,中心厚度1.2萬光年,太陽系位於一條旋臂之上距離銀心2.6萬光年繞其運動。因此就經常有人問:人類發射探測器為什麼不垂直於黃道面發射,這樣就很快的可以飛出太陽系了?例如旅行者一號、二號姐妹。發除此疑問的可能忽略了三個問題,我們一一來說明一下。