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奥尔特云和柯伊伯带(太阳系最遥远的边疆:柯伊伯带和奥尔特云)
2023-07-22 11:28:01
Mars
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来源:未来科技社

奥尔特云和柯伊伯带。读过刘慈欣作品《三体》的都知道,作品中反复提到一个词汇“奥尔特星云”,比如下面这段:

奥尔特云

常伟思翻开了面前的文件,“……为了适应这种情况,总部修改了研究规划,把原来单一的太空战争理论研究分成独立的三部分,以适应未来人类世界可能达到的各种技术层次,它们分别是:低技术战略、中技术战略和高技术战略。

……

“中技术战略层次:飞船的速度达到第三宇宙速度的300 倍左右,即4800 公里/秒,飞船具有部分生态循环能力。在这种情况下,飞船的作战半径将扩展至柯伊伯带以外,距太阳1000 个天文单位以内的空间。

“高技术战略层次:飞船的速度达到第三宇宙速度的1000 倍左右,即16000 公里/秒,也就是光速的百分之五;飞船具有完全生态循环能力。在这种情况下,飞船的作战航行范围将扩展至奥尔特星云,初步具备恒星际航行能力。

作者将柯伊伯带和奥尔特云作为划分战略层次的一个边界,可见这两个名词的重要性。那么什么是柯伊伯带和奥尔特云?我们来了解一下吧。

为了让大家有个直观印象,先看下面这幅示意图。

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看了这幅图,你有什么感想?眼尖的你肯定发现了图中的旅行者1号飞行器,这个由美国宇航局的无人外太阳系空间探测器,于1977年9月5日发射,在太空已经飞行了将近41年了,但是也就刚飞出日球层顶,还没有正式接触到奥尔特云,以目前每天大约160万公里的速度,美国宇航局的旅行者1号宇宙飞船将在大约300年后到达奥尔特云,而到达其外侧边界大约需要3万年。

柯伊伯带

1951年,美国天文学家柯伊伯提出了这样的解释:在距离太阳30天文单位(海王星离太阳30天文单位,一个天文单位为太阳到地球的距离)到100天文单位之间,有许多围绕太阳运行的尘埃冰冻体,这些物体的轨道面与行星相似(所以只能称为“带”)。但偶尔有些物体受到外行星或者恒星的引力扰动,脱离原来轨道而飞向太阳,并在越过内层海王星的轨道时,进一步受海王星重力的影响,成为进入到太阳系内层的彗星。30到100天文单位之间的地带就是这些公转周期较短的彗星的故乡,它源源不断地送出了它的游子。从此这一区域就被称为柯伊伯带,冥王星的扁而倾斜的轨道也插入了这一地带。这一解释最终也被观测证实。

奥尔特云

奥尔特云示意图

1950年,荷兰天文学家简·亨德里克·奥尔特指出,一些进入太阳系的彗星来自于冰云,它们距离太阳的距离可能是地球的10万倍(10万天文单位),也就是15万亿公里,这片冰云区域也被以奥尔特的名字命名。

这个厚厚的冰碎片球层,可能由数千亿甚至几万亿的由氨、甲烷和水构成的冰体组成,这些天体形成于太阳系的初期,是星云早期生命的原始状态,这意味着这些彗星提供了对早期地球演化环境的了解。当重力将其他尘埃和冰聚集成更大的天体时,奥尔特云中的冰体却经历了不同的结果:来自其他行星的引力(主要是像木星这样的气态巨行星)把它们甩到了外太阳系,它们就留在那里。

海尔波普彗星从奥尔特云进入地球附近,然后再次返回遥远的故乡

当然,时不时的会有一些冰体侵入内太阳系,形成所谓的“长周期彗星”(运行周期大约数千年甚至数万年,而短周期彗星一般由柯伊伯带产生,运行周期大约数百年)。当百武(Hyakutake)彗星在1996年从距地球1500万公里的地方经过时,它已经完成了从奥尔特云的遥远区域出发的大约17000年的旅程。海尔波普彗星(Hale-Bopp)是另一颗从奥尔特云进入的长周期彗星,在近一年半的时间里,它在距离地球1.97亿公里的范围内飞过。这两个奥尔特云物体经过太阳系后,其轨道发生了巨大的变化。哈雷彗星(Halley)也被认为最初来自奥尔特云,尽管它现在是柯伊伯带的天体。

但遗憾的是,奥尔特云对目前的望远镜来说仍然太遥远了,所以它还没有被直接看到或发现过。

结语

宇宙真的太浩渺了,人类对外探索的越多,就越发现宇宙的神奇。以前我们以为太阳系行星边疆也就是太阳系的边疆,但是后来发现了柯伊伯带,再后来发现了日球层,一旦奥尔特云的理论坐实,那么太阳系的边疆将扩展到15万亿公里外。试想一颗恒星的控制范围就如此遥远,那整个宇宙呢?

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本文关键词: 奥尔特云

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