新闻背景
北京时间9月13日凌晨,美国航空航天局在官网宣布:美国“旅行者”1号正式成为第一个进入星际空间的人造物体。“旅行者”项目首席科学家斯通说,“‘旅行者’已经离开太阳风层,在宇宙海洋各恒星间遨游。”这个飞行了36年的空间探测器目前距离太阳大约为190亿千米。新的意想不到的数据显示,“旅行者”1号已于一年前进入星际空间。
而三天前,有国内专家表示,所谓“‘旅行者’1号飞出太阳系”的报道是翻译错误,它起码要上万年才能飞出太阳系。这些不同声音也使我们有必要对有关“旅行者”的故事做一点深入解读。
进入星际空间
多数人认为就是飞出太阳系
美国航空航天局的声明,到底是不是指“旅行者”1号飞出了太阳系?之所以还有不同理解,主要和人们对太阳系边界的认识有关。
有关太阳系的边界一直存在争议,目前还没有完全统一的标准。对于太阳系边界的认识也在不断更新和改变。最早有不少天文学家认为应以冥王星轨道为界,即越过冥王星轨道就出了太阳系,它距太阳约为40天文单位(1天文单位为太阳与地球的平均距离,约1.5亿千米);
此后又有人提出以柯伊伯彗星带为界,它距太阳约为50~1000天文单位;
另一种观点是以太阳层顶为界(太阳层顶是太阳圈与星际空间之间的边界,太阳风在此与星际物质达到平衡),它距太阳约为100~160天文单位;
更有甚者提出以依奥尔特云为界,它是一个假设包围着太阳系的球体云团,布满着不少不活跃的彗星,距太阳约为10万天文单位。国内有专家提出“旅行者”1号起码要上万年才能飞出太阳系,依据的就是这个标准;
理论计算表明,太阳系的引力范围为15万至23万天文单位,如果以这个为边界,那太阳系就更大了去了。
这些观点可谓仁者见仁,智者见智,但简言之,它们是按以下几种方式确定:一是距太阳最远的行星或矮行星的轨道为界;二是按太阳风所能到达的距离为界;三是按奥尔特云所处的位置为界;四是按太阳引力所能影响到的范围为界。
这次,美国航空航天局的网站上虽然没有“旅行者”1号飞出太阳系外的字样,但称“旅行者”1号是第一个进入星际空间的人造物体,所以大多数人认为这就是飞出太阳系的意思。
虽然“旅行者”1号仍受太阳的影响,但美国权威专家认为这是人类进入星际空间的历史性飞跃,认为其意义堪比麦哲伦第一次环球航行或阿姆斯特朗首次载人登月。
磁场方向改变
第三条标准一直没找到
近年,拥有大量权威天文学家和航天专家的美国航空航天局提出,确定空间探测器是在太阳系之内还是太阳系之外,主要应看它所在的区域占主导地位的粒子源自哪里。
而最新的空间探测成果表明,太阳系界面是延伸式和不规则的,原因是太阳粒子和太阳系外的宇宙粒子是互相影响的。所以美国提出用三个指标来衡量空间探测器是否飞出太阳系。一是空间探测器周围来自太阳的带电粒子数量是否急剧下降;二是来自太阳系外的宇宙射线是否陡然增加;三是所处空间的磁场方向是否突然改变,或者星际等离子体密度是否大大提高。
在2013年3月,美国两所大学发表论文称,“旅行者”1号已经成为首个脱离太阳系的人造物体,但这一结论随即被美国航空航天局专家们批评为“草率、不实”。因为当时“旅行者”1号传回的数据表明,它虽然已探测到了飞出太阳系的三个关键指标中的两个,即来自太阳的高能带电粒子数量只有以前的1%,源自太阳系外死亡恒星的低能宇宙射线比以往增加了2倍,但“旅行者”1号上的磁力计未发现磁场方向的偏转,也没有获得星际等离子体密度大大提高的证据。