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人類永遠無法離開太陽系,光速也不行?旅行者號的遭遇給出答案
2023/05/02

古有嫦娥奔月,今有載人飛船;從馬車到汽車,蒸汽機到火車,經歷了世世代代的變遷與科技的發展,隨著科技不斷進步與發展,人類也開始了對太陽系的探索和研究,同時也幻想著有朝一日可以沖出太陽系。

但是人類對宇宙的探索所也僅僅只到達了月球,1961年加加林駕駛著「東方」1號繞地球一圈;1969年7月21日,首次載人登月的「阿波羅11」號承載著尼爾·阿姆斯特朗一行三人遠赴月球。

總而言之目前人類到過的星球大概只有地球和月球,雖然探測器曾經登陸過火星,但那僅僅是探測器,與此同時環繞過水星和木星。其他星球從未到達。那其他星球以及浩瀚的太陽系呢?人類對于太陽系的探索從未止步。

如果不斷提高航天技術把航天速度提升到亞光速或者光速我們能沖出太陽系嗎?答案也許是不一定,阻礙人類沖出太陽系的因素僅僅只是速度嗎?除了速度也許還有很多因素阻礙著沖出太陽系的腳步吧。

就目前而言,人類對于太陽系的了解還僅僅只是表面。四十多年前,人類向太陽系之外發射了兩個探測器,它們為著名的「旅行者一號」和「旅行者二號」,它們可以帶著人類沖出太陽系嗎?假如可以沖出太陽系我們要面對的是什麼?

「旅行者一號」和「旅行者二號」 的遭遇

有時我們會聽到這樣的描述:旅行者已經遠離了太陽系,已經處在遙遠的星際空間了。它們真的離開太陽系了嗎?如果說太陽系被縮小了,海王星作為太陽系的邊界,那「旅行者」確實已經離開了太陽系。如果以行星作為太陽系的邊界,這只是人類在極為有限的情況下對太陽系所做的粗獷的定義。

當年分別發射的「旅行者」 1號和2號探測器在不同的軌道中飛行。研究學者表明,「旅行者」1號在35年間飛行178億公里,到07年它處于距離太陽15.18太米(即15.18×109公里)的位置。它的任務是探測木星和土星,而現在則是變成探測太陽風頂。「旅行者」2號則是探索天王星、海王星以及土星。

7年前對于「旅行者」1號數據表明,雖然它已經進入太空40年之久,但是依舊還是在太陽系中徘徊,飛行在太陽風與行星形成的激波之中,而這個激波被人類稱為「弓形激波」,并且表示從未離開過太陽系。

「我們的太陽系究竟有多大呢?」據專家演示得出太陽系不過是獵戶座中的矮星系,乃至冥王星身后的柯伊伯帶都只是太陽系的中心位置。對比「旅行者」 2號而言,它并沒有1號飛行距離遠,所以也就是說它目前還沒有到達太陽系的中心點。

三年之前,它已經突破日球層成為了第二個進入星際空間的探測器,且它是第一個到訪天王星和海王星的探測器。「旅行者」2號被稱為最高效的探測器,因為它拜訪了四個行星分別為:木星、火星、天王星和海王星。如果它持續進行飛行,將于18萬年后抵達半人馬座行星。

到目前為止「旅行者」1號距離地球144個天文單位(1天文單位相當于149597879799米),將近217億公里。換句話說這麼遠的距離只是剛剛到達太陽系的中間。雖然「旅行者」1號攜帶了大量的推進劑,但是也只能維持到2040年,但是通訊系統只能維持到2025年,也就意味著2925年之后將不再收到它的任何消息。 也可以認為2025年之后人類造物也不能到達太陽系之外。

「旅行者」2號飛出太陽系了嗎?NASA表示,太陽系的邊界是在奧爾特云層之外,而它想要到達奧爾特云內部實則需要300年,想要飛躍奧爾特云需要30000年。

目前它距離地球約180億公里,三年前「旅行者 」2號飛越日光層外緣,看到了彌漫在外的等離子體,這些等離子體被稱為「太陽風」,在高能輻射的作用下最終停了下來,產生了太陽風頂層。這個所謂的「防護罩」將太陽系的行星包圍在其中。而這個防護罩也有效地隔離了輻射強度。所以「旅行者」2號也沒能沖出太陽系。

同年11月「旅行者」2號離開日光層飛向之外的星際空間。所以在無窮盡的太陽系之中,就我們目前科技水平而言,并不可能實現沖出浩瀚的太陽系。

我們不可能離開太陽系?

人類所了解的太陽系到底有多大?太陽系的邊界是行星還是什麼?

以行星的軌道為界,同世紀80年代赫歇爾發現天王星是最后一顆行星,這一發現使太陽系變大一倍,就是因為這一發現導致「旅行者」1號也僅僅飛行到太陽系一半的距離。

以太陽風為界,在太陽風發生最大范圍的作用時會產生日球層,而「旅行者」1號正是沿著太陽風的方向穿過了日球層進入了星際空間,但是NASA謹慎指出它并沒有飛出太陽系。

以引力為界,奧爾特云才是最遙遠的邊界, 荷蘭天文學家奧爾特指出這里是太陽引力束縛天體的最后區域。

如果把奧爾特云看做邊界,那麼我們永遠無法看到「旅行者」1號飛出太陽系。

「宇宙大爆炸」后的三十年逐漸形成天體、星系,宇宙中才出現如此浩瀚的太陽系。而最先出現的是直徑約20萬光年的銀河系,而后的四五十億的演變才有了太陽系的雛形。太陽系是由八大星系與很多小彗星和小行星以及太陽組成的,八大星系分別為水星、木星、地球、木星、土星、火星、天王星、海王星。太陽系中火星和木星之間還存在很多小天體。以及難以計數的流星體、流星群。

如果海王星作為太陽系的邊界,太陽系的直徑為60個天文單位,如果以日光層作為邊界,直徑為100個天文單位。

太陽為太陽系的G2主序星,也是離地球最近的恒星。在海王星軌道之外黃道面附近存在著包含著許多微星的柯伊伯帶,柯伊伯也被人類誤以為是太陽系的邊界。它盤踞在距離太陽40-50個天文單位,布滿著大大小小的冰封天體。也就是說,如果沖出太陽系,這個柯伊伯帶也是必經之路。

而在柯伊伯帶10000個天文單位之外還存在著內奧爾特云。這使人類離開太陽系又增加了無形的難度。

球體云團-奧爾特云

1994年,木星與彗星相撞,那彗星是哪來的呢?

沒錯,就是來自奧爾特云。它里面包含了幾萬億個小天體,而彗星只是其中之一。距離太陽50000-150000天文單位處,呈獨特的圓球狀的大型氣體行星,主要由冰星子組成。 奧爾特云長期處在太陽遠方雖受太陽輻射較弱,但非常穩定奧爾特云中有著數以萬計的彗星而且可以不停產出新的彗星,人類猜測,奧爾特云彗星的總質量是地球的5-100倍。

如果把奧爾特云當做太陽系的邊界,那個邊界離太陽如此遙遠,一縷陽光走到奧爾特云需要兩年的時間,我們人類如果以每小時350千米的速度,抵達奧爾特云需要大約700萬年的時間。這無疑意味著我們走不出太陽系。

奧爾特云從未被探索也未被證實過,即便是「旅行者1號我無法為人類提供數據,而就目前它的速度,預計將在300年后抵達奧爾特云,想要它穿過奧爾特云需要30000年之久。而且以現在的科技所建造出來的航天器并不能到那麼遠的距離。那麼以人類科技發展的速度還需要多久才能離開太陽系呢?光速可以嗎?

光速飛出太陽系需要多久?

真空中,光通過的速度被稱為光速。真空光速是目前存在于世界上第一快的速度。當物體的速度到達光速它本身的質量也會無窮大,所以說只有靜止的物體且質量為0的物體才能一直是以光速運動著。

光速在真空狀態下每秒大約是300000公里。西元十八世紀八十年代邁克森與摩里結合愛因斯坦相對論得出光速約每秒299792458米。而這一測定推動了歷史的發展也推動了愛因斯坦相對論的發展。

光屬于電磁波,也就是沒有任何物體能超越光速。如果把單一一個電子加速到光速,就需要無限的能量。

以光速來說,我們需要多久可以飛出太陽系呢?答案是幾萬年甚至幾十萬年,距離無限但是我們的壽命是有限的。即使是以光速,人類也無法離開太陽系。

結語

雖然世界文明日益進步,國家科技日益發達。但是我們依然無法離開無窮大的太陽系。如果說等「旅行者」兩姊妹離開太陽系,那也是最少四萬年以后的事了。雖然我們如今離不開太陽系,但是人類一直在路上。

但是如今地球面對著很大的挑戰,病毒的侵襲和環境污染的巨大壓力,這些挑戰都克服不了的話,你覺得地球還能存在多久呢?身處在同一個「保護罩」下的我們需要做的就是保護空氣環境,盡量減少對空氣的污染,畢竟現在地球污染已經成為全世界人的首大挑戰。

科技在發展,時代在進步。在發展和進步的路上也請保護我們好的地球!

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