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小編的世界 優質文選 宇宙

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?


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2023年10月24日 -
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太陽系是扁平的,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。還有太陽系最外層的奧爾特雲都是球形區域。

最外層的球形區域――奧爾特雲

太陽系主要天體之所以大都處於黃道平面,這與太陽系的起源有關。

太陽系誕生於四五十億年前的原始星雲。這些星雲本來在氣體膨脹作用下並沒有聚集在一起,但由於在四五十億年前,這塊星雲受到附近超新星爆炸的影響,是超新星爆炸的震波使這塊星雲團密度升高,使得自身重力得以克服內部氣體分子膨脹的壓力造成坍縮,太陽系得以誕生。

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日後形成咱們太陽系的那塊星雲團直徑大小有7000――20000多個天文單位(1天文單位即日地平均距離,大約是1.49億公裏),星雲坍縮時,因角動量守恒使它的轉速加快,內部原子碰撞頻率加大,原始區域中央集中了大部分的質量,溫度也比周圍高。當引力、氣體壓力、磁場和自轉共同作用在收縮的星雲時,它開始變得扁平成為旋轉的“原行星盤”,直徑大約200個天文單位,並且中心有一個稠密的原始恒星。最終中心形成了太陽,周圍逐漸形成了行星,它們的公轉方向完全和太陽的自轉方向一致,這個“原行星盤”的盤面就是日後的黃道面。

從以上敘述可看出,太陽系各大行星及主要天體大都處於黃道面,使太陽系物質分布呈扁平形狀。但也有個別天體處於黃道面之外,比如被人們稱為“齊娜”的“鬩神星”,它是柯伊伯帶最大的黃道離散天體,

它與太陽系主平面保持著45度夾角,它和太陽的平均距離68個天文單位,合140億公裏。它的直徑2326公裏,稍小於2371公裏的冥王星,也屬於矮行星。

二,美國上世紀七十年代發射的“旅行者一號和二號”探測器的確是沿著太陽的黃道面飛行的,並沒有垂直於黃道面向上下飛行,這裏面有兩個原因。

1,旅行者探測器的最初任務要求決定了它們起初的飛行方向和路線必須沿著黃道面。當然任務結束後,它們確定了各自的飛行方向。

“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。

兩個探測器的最初探測任務結束後,美國宇航局決定進行星際探索任務,旅行者一號於1989年受到了土衛六額外的引力影響,開始離開黃道面向銀河系中心方向前進,並於2013年9月13日進入恒星際空間,到2019年9月距地210多億公裏,目前位於太陽系的“上方”。

(其中藍色軌跡為旅行者一號,紫色軌跡為旅行者二號)

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旅行者二號則在探訪完海王星後繼續沿著黃道面飛行,2018年12月10日,美宇航局宣布旅行者二號已飛離太陽風層,也進入星際空間。可見兩個探測器沿著不同方向都能飛離太陽風層,進入星際空間。

2,旅行者號探測器沿著黃道面飛行可以借助各大行星的引力加速作用,即引力彈弓效應,節省大量時間和燃料。

旅行者一號和二號都受到土衛六的引力彈弓效應,一個得以離開黃道面直奔太陽系外,一個得以加速飛向天王星,節省了自身攜帶的有限推進劑,延長了壽命。撇開任務,如果沿著黃道面垂直方向(即向上向下)飛行,將沒有任何助力,但受到太陽的引力是一樣的,飛行器想脫離太陽系會更難。

三,綜上

太陽系雖然是扁平的,但“旅行者”號探測器向上向下飛,與沿著黃道面飛是一樣的,甚至更難,不會更快飛出太陽系。