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什么是日球层?日球层的确定有什么意义?

与其他恒星一样,太阳通过中心的核聚变过程产生巨大的能量。它不仅能发光发热,还能不断向周围吹出一种叫做太阳风的等离子体。这种等离子体是一种电离气体,即原子核周围的电子被剥离成带正电的离子,带负电的电子在更远的距离内自由流动。这种太阳风等离子体非常薄,微粒之间几乎没有碰撞,但它可以通过电磁相互作用与太阳的磁场紧密粘在一起。太阳风以很高的速度携带太阳磁场向太阳四面八方流动,比中国高速铁路快4000倍。最后,在大约80个天文单位(地球到太阳的平均距离)产生终止激波,并减速到声速以下。减速后,太阳风继续向外膨胀,直到遇到来自星际空间的等离子体,相互交汇形成一个厚度约1亿公里的边界层,称为日球层的顶部。日球层顶部的区域是太阳风和太阳磁场可以到达和管辖的区域;它被称为日球顶部的管辖区域。它被称为星际空间,但它被称为星际空间的椭圆形。

像太阳风和星际介质这样的等离子体,由于太薄而无法产生微观粒子之间的碰撞,因此被称为无碰撞等离子体。由于大多数微观粒子都是带电的,它们之间存在电磁相互作用,即带电粒子的运动受到周围其他带电粒子产生的电场和磁场的影响,同时带电粒子会产生电场,带电粒子的运动会产生磁场,进而影响周围的电磁场,使这些微观粒子通过电磁相互作用耦合在一起,成为一个整体,产生复杂的集体效应。除了电磁相互作用外,宇宙中还有引力相互作用、强相互作用和弱相互作用。其中,强相互作用只存在于原子核的核心之间,其距离约为1纳米的百万分之一;弱相互作用存在于距离较小的夸克和夸克之间。引力和电磁力都是长程力,其中静电力具有与引力相同的数学表达式,但具有不同的物理属性:一个来自质量,一个来自质量,另一个来自电荷。在于同一个位置,引力和电磁力可以共存,但对于不同的物理过程和现象,总是有一个主导作用。

根据美国宇航局的消息,2012825日,旅行者1号进入了人类航天器从未到过的星际空间。这一消息是旅行者科学团队在激烈争论一年后宣布的,一些科学家仍然反对这一结论。201812月,在华盛顿举行的美国地球物理学会秋季会议上,美国宇航局宣布旅行者2号于2018115日进入星际空间。相比之下,旅行者2号的消息宣布得更快,因为人类从未在现场探测过这样的区域,也从未在实际观测的基础上了解过这个区域的特点和现象。之前所有的认知都是基于理论计算和推测。首先,判断旅行者1号进入星际空间的关键证据是基于其携带的等离子体波动探测器。等离子体波动是等离子体中的电子集体震荡,其震荡频率与电子密度有关。201349日至522日,旅行者1号探测到等离子体波动频率为3100赫兹,对应的电子密度为0.08/立方厘米,即使是等离子体积的40厘米,也是等离子密度。根据这一观测,对比较早的观测数据,科学家发现旅行者1号最早是在2012825日观测到的,从而判断旅行者1号当时已经触及了星际空间,也就是说,旅行者1号正在跨越日球层顶,约183亿公里,相当于122天文单位。也有科学家反对,反对的原因是旅行者1号没有观察到磁场的突然变化,因为不同来源的等离子体携带者有不同来源的磁场,边界面应该有突然的磁场变化。如果没有观察到磁场的变化,光靠等离子体波动计算的等离子体密度似乎证据不足。6年后,旅行者2号也达到了180亿公里左右的距离,在这里观察到来自太阳的等离子体密度突然下降,来自星际空间的高能宇宙线粒子突然上升,从而更有把握地确认旅行者2号正在穿越太阳吹出的巨大泡泡的边缘,即日球层的顶部,进入星际空间。旅行者2号也确认了泡泡泡在这里面和外面,不同的磁场是平行的。同来源也1亿多的。

既然旅行者1号和旅行者2号触及了来自星际空间的物质,这意味着人类已经把自己的触角伸到了太阳的泡泡之外,那么为什么旅行者1号飞出太阳系的说法遭到天文学家的反对呢?我们可以比较地球和月球:月球是地球的天然卫星,它依靠重力围绕地球运行,与地球形成地月系统。地球吹出的泡泡距离地球约7万公里,月球平均距离地球38万公里。所以月球在绕地球运行的轨道上,很容易穿出地球的泡泡,进入太阳风。我们可以说月球进入太阳风就离开了地球吗?显然不是。事实上,太阳系中有不止一颗像月球这样的卫星。许多行星的卫星穿梭于行星的泡泡和太阳风之间,但它们没有与行星分离,也就是说,它们没有与这种引力主导的运行关系分离。太阳系是由太阳、行星、小行星、彗星和周围冰尘组成的庞大系统。这些宏观物体依靠引力聚集在一起。太阳系中。太阳系中,最外面的八颗行星大约是30颗天文单位,冥王?还有其他天文单位?冥王星是一个不幸的小伙伴,在被发现之前还没有绕太阳转一圈,就被无情地除名了。根据2015年的一项研究,科学家们根据柯伊伯带天体的轨道分布特征,理论上计算出可能的第九大行星的位置,可达600个天文单位,远远超过了太阳的泡泡边缘——日球层顶。假如这颗行星真的存在,它就像一个飞出地球磁层,进入太阳风的月球,在自己的轨道上很容易飞出日球层顶,但不能说它飞出了太阳系。尽管这颗第九大行星仍然只是理论推算,缺乏观察证据,但太阳系仍然有远至一光年的奥尔特云,被认为是长周期彗星的起源,那里的冰块、石块和灰尘仍然是太阳系的宏观物体,仍然是太阳引力所支配的,但它们远远超过了太阳的日球层。所以,飞出日球层并不意味着飞出太阳系。一个宏观物体要飞出太阳系,首先要有足够的速度,对应地球的是每秒16.7公里的第三个宇宙速度,另一个恒星的引力和另一个恒星之间的平衡点。另一方面,NASA的距离并没有太阳系。

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