太阳系是扁平的,那向上或向下飞,不就可以快速飞出太阳系了吗?

星球上的科学啊 2025-03-26 02:49:45

相信大家都看到过太阳系的图片,以地球的公转轨道(黄道面)为基准,虽然有些行星的轨道平面,与黄道面之间有些小夹角,但这些角度都不大,整体上看起来还是扁平的,那么人类发射的探测器要是向上或向下飞,不就能轻轻松松飞出太阳系吗?

这个想法听起来挺有道理,但实际上我们对太阳系“扁平”的印象,很大程度上是被误导了,因为这些图片的比例大小都不是 1:1绘制的,而且经过了大量的简化,所以看起来就像一个二维平面,但是太阳系的情况并非如此。

想弄清楚探测器能不能随便飞出去,首先得搞明白太阳系到底有多大。在20世纪之前,天文学家认为太阳系就是太阳加上已知的大行星。随着观测技术的进步,冥王星被发现了,后来又发现了柯伊伯带——一个充满冰质小天体的环状区域,太阳系的边界因此向外扩展了不少。

然而,太阳系真正的边缘是奥尔特云,这片区域由太阳诞生时留下的冰质小天体组成,覆盖了大约1到2光年的范围,像个巨大的球体把整个太阳系包裹起来,换句话说,只有飞出奥尔特云,探测器才算真正离开太阳系。

既然奥尔特云是个球状结构,那就意味着太阳系并不是单纯的扁平盘子,而更像一个被球体包围的系统。所以,不管探测器是向上飞、向下飞,还是朝其他方向飞,要穿越奥尔特云的距离其实都差不多,根本没有所谓的“捷径”。

因为太阳的引力在各个方向上是均匀的,探测器想靠选个方向就快速脱离引力束缚,是行不通的。说到“飞出太阳系”,其实有两种理解:一种是飞出奥尔特云,彻底离开太阳系的引力范围;另一种是飞到太阳引力不再占主导地位的地方,也就是进入星际空间,即太阳风与星际介质交界处。

目前,人类发射的探测器,比如旅行者1号和2号,已经飞出了太阳风影响的区域,进入了柯伊伯带,距离太阳大约162个天文单位(1天文单位是地球到太阳的距离,约1.5亿公里),然而,它们离奥尔特云还远得很,还得上万年才能接近。

奥尔特云的内边缘估计在2000到5000天文单位,外边缘甚至能达到10万天文单位(约1.6光年)。所以,飞出赫利奥圈只是迈出了第一步,要穿越奥尔特云才是真正的起点。

既然方向不影响飞出太阳系的距离,那为什么探测器大多选择在黄道面内飞行呢?主要有两个原因。首先,行星的引力弹弓效应,能帮探测器进行加速和转向,节省燃料还能跑得更快。其次,行星、卫星、小行星这些主要目标都在黄道面附近,往这个方向飞方便近距离探索。

其次,如果单纯为了“飞出太阳系”而造个探测器,不带任何科学任务,那就跟往宇宙深处扔块石头没啥区别,未来几万年内都不会有任何回音,对人类来说毫无意义,所以目前人造探测器的主要目的是探索太阳系里的天体,收集数据,飞出太阳系只是个附带结果。

比如,旅行者1号和2号,最初的任务也是为了探索外行星,完成任务后由于无法回收,才继续朝太阳系外飞去,不过旅行者号上面携带了一张镀金唱片,里面记录了地球的声音和图像,科学家希望未来某一天能够被外星文明发现。

总的来说,探测器不管往哪个方向飞,飞出太阳系的距离都差不多,没有“向上飞更快”的说法。但沿着黄道面飞就不一样了,探测器能借行星的引力弹弓加速,还能节省燃料。所以,人类发射的探测器大多选这条路,既能完成科学任务,又能尽量往外走一走。

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