120年來人類第一次繪製出太陽系真實模樣:弓形衝擊波保護著地球

2020-12-18 川陀太空

1904年科學家使用波茨坦大氣折射裝置探測到星際介質,直到2020年,科學家才第一次繪製出太陽系真實模樣:前緣會形成弓形衝擊波,後緣形成螺旋尾跡,與彗星相似。

川陀太空原創:【每日小科普】總第1302期

關於太陽系的真實模樣,這是一個將近120年未解的謎團,從1904年科學家使用波茨坦大氣折射裝置探測到星際介質之後,科學家就開始研究太陽系周圍的星際介質,以及太陽系的模樣。從宏觀上看,太陽系無非是八大行星外面加上柯伊伯帶,但如果我們能看到圍繞太陽系的磁場和星際空間的宇宙射線、高能中性原子等微觀物質和行為,就能對太陽系的形狀給出一個合理的答案。

圖註:這是太陽系真實模樣,日光層前部有弓形衝擊結構,後緣為兩個噴射狀結構,看上去又有些像人類的心臟。

圖註:這張圖顯示了模型與太陽系行進方向的對比,太陽系後方有兩個噴射結構,如果探測器進入這兩個噴射結構中, 要花更長的時間才能飛出日光層

圖註:宇宙射線與太陽系磁場相互作用的圖像

2012年8月,旅行者1號進入星際空間,2019年11月,旅行者2號進入星際空間,兩者為何被判定進入了星際空間,主要是因為粒子探測器顯示周圍環境中來自太陽的高能中性原子完全消失了,這個邊界就是日光層。準確測量日光層的問題正在被美國宇航局著手解決,IBEX星際邊界探測器在過去數年一直在探測太陽系的日光層邊界。搞清楚太陽系的邊界非常重要,因為在邊界之內都是安全的,太陽系的磁場和帶電粒子一直在保護著地球,抵抗著來自宇宙的射線。

如果我們要進入星際空間,更需要了解太陽系的邊界在哪兒?萬一深空探測器沿著日光層較厚的方向飛行,那麼很難飛出日光層。日光層的形狀也彗星相似,我們的太陽系在銀河系中移動時,會遇到銀河系的射線,前緣會形成弓形衝擊波,後緣形成螺旋尾跡,與彗星相似。在過去將近120年的時間內,科學家一直在探索日光層的形狀。最新的研究結果顯示,日光層前部有弓形衝擊結構,後緣為兩個噴射狀結構,看上去又有些像人類的心臟。

圖註:宇宙射線的增加,讓地球上的生命出現滅絕

圖註:宇宙射線可讓太空人增加患癌症的風險

日光層為了擋住了宇宙射線,吸收了約75%來自銀河的宇宙射線,這些射線極為危險,可對我們的衛星、太空人構成威脅,增加太空人患癌症的概率。也有研究顯示,日光層在某些地方會大幅度收縮,導致宇宙射線的增加,讓地球上的生命出現滅絕,這可能是上新世海洋巨型動物滅絕的原因。

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