太陽系的上方和下方到底是什麼？科學家的發現，讓人類深思！

2020-10-18 星辰大海種花家

教科書上的太陽系，八大行星都有一個繞行的軌道平面，很容易就可以分辨出它們之間的相互關係！但事實上這卻是一個上帝的角度觀察太陽系，而且當年NASA還專門為此發射了一顆衛星，它的發現讓人類深思！

宇宙中到底是怎麼區分上下的？

相信很多作者都會告訴你，宇宙中是沒有上下左右之分的！在地表由於存地球對萬物的引力作用（包括人類），因此我們很容易就可以分辨出上下，物體下落、指向地心方向的就是下，反方向則就是上，而左右就是以人當時站立的姿態來區分左右的，它沒有確定的方向！

在近地軌道上上，由於繞行地球產生的「離心力」，使得飛船內的所有物體都處在失重狀態，此時我們首先就沒有了下的概念，與之相反，上的概念也就消失了！難道宇宙中真的就沒有上下之分了嗎？

宇宙中的上下是什麼標準？

準確的說，如果是一個空蕩蕩的宇宙，那麼還真沒有什麼標準定義上下，但宇宙並非空無一物，而是熱鬧非凡，比如在太陽系，就有八大行星和十幾顆矮行星以及數不清的小行星！那麼我們就有了定義的標準！比如地球的就有一個南北極的磁場，N是北極，S南極（其實北極是S，南極是N，但磁針的N指向北極，也就約定俗成了）！

所以我們幾乎所有太空中的地球圖片，北極總是朝上的，這有幾個原因，因為地球上大部分人類都在北半球，另一個是科學體系也是從北半球發展起來的，所以大部分科學家都在北半球的科學界，當然將將地球的北極朝上啦！

所以北極朝上成了我們約定俗成的概念，太空中北極方向就成了傳統意義中的上，而南極自然就成了下！那麼宇宙中的天體如果沒有磁場又怎麼來定義北極呢？這也難不倒科學家，他們借用了判斷電流方向的右手定則，四個手指代表自轉方向，那麼大拇指所指就是北極！

地球、天王星以及金星的北極方向

太陽系中三個典型的天體北極方向，從地球傾斜自轉到天王星躺著轉，再到金星反著轉！因此太陽系的上下也就區分出來了，四指順著星星公轉方向，大拇指所指就是上方，反之則是下方！

當然太陽自轉的方向和太陽系行星的公轉方向是一致的，所以太陽系和太陽的北極方向也相同！

太陽系的上面和下面究竟隱藏了什麼秘密？

太陽系行星大致都在黃道面上公轉，因此無論從哪顆行星上上觀測，都只能看到太陽中低緯度區域，為了能看到太陽兩極方向，NASA和ESA合作發射了一顆太陽探測器「尤利西斯號」，它是一顆長、寬、高分別為3米、3.3米和2米的箱式探測器，於1990年10月6日在卡納維拉爾角由發現號太空梭發射升空，1992年2月8日藉助木星的引力調整到近乎垂直（79°）黃道面的太陽極軌上，開始了太陽高緯度觀測之旅！

尤利西斯號的太陽極軌觀測之旅

尤利西斯在飛躍極地時，對太陽風進行取樣，探測到了先前人們未預料到的高緯度的太陽風暴，觀測到極區太陽風從冕洞逸出時的情形！

極區太陽風從冕洞逸出的情形（圖A）

除了神秘的太陽外，其它行星也在它們的兩極展現了非常神秘的一面，當然最著名的要數土星北極的六角形風暴！2013年4月，卡西尼號探測器傳回了一個讓科學家目瞪口呆的畫面，一個巨大的六角形風暴出現在土星北極，與地球上熱帶氣旋或者颶風的原形完全不一樣！其實早在旅行者時期就已經發現了這個風暴，但在卡西尼如此高清的畫面下仍然震撼了科學家！

這個風暴的直徑高達2.5萬千米，不過各位不要驚訝，這是在自然狀態下形成的，因為科學家們利用實驗室裡的條件完全重現了這種結構，土星會形成這種六角形風暴是因為它出現在北極，和土星的自轉耦合形成了這種特殊機制！

太陽系的上下方到底還有什麼？

上文簡單介紹了太陽系的上下方，那麼在遠離太陽系方向的銀河系中又有什麼呢？其實這事情最早還得從赫歇爾普查銀河系中的恆星開始說起，之後則是無數科學家試圖搞清楚銀河繫結構的各種研究，1918年沙普利搞清楚了太陽系在銀河系邊緣，瑞典天文學家貝蒂爾·林德布拉德則搞清楚了銀河系也在自轉！

但要準確銀河系如此龐大數量的恆星（1000億-4000億），顯然不是人工所能達到的！因此在歐空局先後發射了伊巴谷衛星和蓋亞衛星，將銀河系的恆星「徹底」普查了一遍，當然徹底是不可能啦，只是儘可能多而已，建立了銀河系三維地圖，使得科學家對太陽系所在的銀河系有了一個比較清晰的了解！

太陽系100光年內的天體

上圖是以太陽系黃道面為基準建立的恆星為止相對示意圖，準確的說太陽的北極方向並非指向一顆臨近的恆星，不過地球北極指向北極星，但太陽自轉軸（幾乎垂直黃道面，傾角只有0.1°略多）和地球傾角大約23.5度。

地球傾角示意圖

太陽系的北極方向是遠離銀河系中心的，所以在地球上的冬季，地球自轉軸傾斜的結果是，北半球的冬季完全看不到銀心，因此冬季銀河暗淡無光！

太陽系在銀河系中的姿態

上圖是以銀道面為基準所制的太陽系在銀河系中的姿態圖，各個角度都有詳細標準，各位可以試圖腦補下太陽系在銀河系中的運動，看上去是有點怪怪的！

夏季和冬季銀河方向

上圖是以仙女星係為例（仙女星系是漩渦星系，銀河系是棒旋星系），標註了夏季和冬季銀河的方向，那麼在更大的尺度下，又該怎麼樣來理解呢？

本星系群內的幾個對象

從太陽繫到整個可觀測宇宙

宇宙中確實沒有上下之分，但我們以約定俗成的坐標系來解決了整個問題，顯然大家理解起來是方便多了！

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  • 太陽系的上方和下方到底是什麼？科學家的發現，讓人類深思
    教科書上的太陽系，八大行星都有一個繞行的軌道平面，很容易就可以分辨出它們之間的相互關係！但事實上這卻是一個上帝的角度觀察太陽系，而且當年NASA還專門為此發射了一顆衛星，它的發現讓人類深思！宇宙中的上下是什麼標準？準確的說，如果是一個空蕩蕩的宇宙，那麼還真沒有什麼標準定義上下，但宇宙並非空無一物，而是熱鬧非凡，比如在太陽系，就有八大行星和十幾顆矮行星以及數不清的小行星！那麼我們就有了定義的標準！比如地球的就有一個南北極的磁場，N是北極，S南極（其實北極是S，南極是N，但磁針的N指向北極，也就約定俗成了）！
  • 太陽系的上方和下方是什麼?
    從太陽的南北極延伸出去，可以視為太陽系的上方和下方。圖示：太陽系和它附近的星系    紅字代表我們的太陽系。這張圖代表太陽系附近的其它星系，我們可以把它安排在一個二維平面上。此時上方代表從地球北半球仰望到的星空，下方則代表從南半球仰望到的星空。
  • 太陽系是一個巨大的盤子嗎？它的上方和下方有什麼？
    自從人類在科技的幫助下，走出地球看到浩瀚宇宙的時候，對於星空的探索就充滿了各種嚮往。除了科學家不斷對宇宙進行各種探索研究之外，我們普通的吃瓜群眾，對於宇宙自然也是興趣非常大的。只不過相對於太空人來說，我們普通人要了解宇宙，只能通過網絡。而人類走出地球之後，第一眼看到的就是地球所在的太陽系。而我們對太陽系的了解和認知基本也是通過一些網絡視頻和圖片，其中圖片是最主要的渠道。
  • 太陽係為什麼有個黃道面，其上方和下方到底有什麼？
    老有人問太陽系的上方下方等問題，因此要說清楚這個問題，我們就要首先解決太陽系的上方和下方問題。簡單來說，太陽系沒有上方和下方。太陽系不但沒有上方和下方，也沒有左方和右方。因為上下左右是地球人類在地球上的概念。地心有引力，把人類牢牢固定在地球上，人們腳踏實地就把它叫下，而相反的天空就叫上，把自己的左手叫左邊，把右手叫右邊。
  • 太陽係為什麼有個黃道面,其上方和下方到底有什麼?
    老有人問太陽系的上方下方等問題，因此要說清楚這個問題，我們就要首先解決太陽系的上方和下方問題。簡單來說，太陽系沒有上方和下方。太陽系不但沒有上方和下方，也沒有左方和右方。因為上下左右是地球人類在地球上的概念。
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