周一 · 知古通今 | 周二 · 牧夫专栏 周三 · 太空探索 | 周四 · 观测指南 周五 · 深空探测 | 周六 · 茶余星话 | 周日 · 视频天象 翻译：DAIKIN 校译：王延昕 编排：媛子 后台：库特莉亚芙卡 李子琦 胡永威 原文链接： https://www.space.com/what-does-edge-of-solar-system-look-like 你知道太阳系边界长啥样不？球型？圆形？都不对，真相可能远比你想象的更奇妙哟！  图源：NASA/JPL 如果从外往内数，地球是太阳系的第六颗行星，这意味着我们对遥远寒冷又不宜居的太阳系边界知之甚少。那么这些年来人类所发射的各式各样的探测器，能否让我们知晓太阳系的边界究竟是什么样子呢？ 所幸答案是肯定的。根据相关研究的最新进展，一张耗费了13年心血绘制的太阳系边界3D地图向我们揭开了那被称作日光层的神秘边界的面纱。 丹·瑞森菲尔德（Dan Reisenfeld）是美国新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室的空间科学研究员，以及3D地图研究团队负责人。他介绍道，日光层是太阳风或从太阳发射的带电粒子流被太阳系以外空间中弥漫的星际辐射“偏转并覆盖”的区域。换句话说，太阳风和星际粒子在太阳系外围相遇形成了边界。 人类第一次“看到”太阳系的边界是在2012年，那时美国宇航局于1977年发射的“旅行者1号”穿过边界进入星际空间。而同年发射的旅行者2号紧随其后，在2018年再现了这一壮举。旅行者1号和旅行者2号除了装载相关科学仪器外，还携带了刻有巴赫的音乐、路易斯·阿姆斯特朗登月记录和座头鲸歌声等声音的黄金唱片。根据美国宇航局加州理工学院喷气推进实验室的数据报告显示，当这两艘飞行器飞离太阳系时，测得太阳粒子突然减少，而银河辐射大幅增加。 新发布的3D地图揭示了更多日光层的秘密。太阳及其行星所在的内层大致呈球形，向各个方向延伸约90个天文单位（AU，一个AU是地球和太阳之间的平均距离，约1.5亿公里。）而外日光层则不具备对称性，呈现出一个偏心椭圆的形状。根据丹的说法，太阳在其公转方向上遇到宇宙辐射，在太阳系外围产生的外日光层延伸约110 个AU，但在相反方向上，则至少有350个AU。  外日光层是太阳风或从太阳发射的带电粒子流被太阳系以外空间中弥漫的星际辐射“偏转并覆盖”的区域 (图源: NASA/JPL-Caltech) 这种对称性的缺失源于太阳在银河系中的运动，因为其在运动方向上与银河系辐射发生摩擦，并产生了尾迹。丹告诉Live Science：“在星际介质中有很多等离子体[带电粒子]，并且内日光层几乎呈球形，给经过的等离子体流形成了障碍。它就如同溪流从岩石旁绕过”，一股水流疾冲向岩石，而在岩石后形成相对平缓的水流。  IBEX外形结构，太阳能电池板始终指向太阳，而两个成像器朝向与自转轴垂直。图源：D. J. McComas基于NASA图片修改 美国宇航局表示，这张3D地图的制作基于2008年发射的星际边界探测器（IBEX）收集的数据，该探测器的大小相当于“一辆公交车的轮胎”。丹说到，它的读音IBEX听上去是阿尔卑斯山悬崖上活蹦乱跳的野山羊。但是IBEX探测器的设计更像是蝙蝠。  IBEX的运行轨迹 图源：SwRI/IBEX团队 许多蝙蝠通过发出脉冲并利用回声延迟来计算蚊子等猎物的距离。与之相类似，IBEX可以探测到从太阳系边缘反弹回来的太阳风粒子，从而使丹和他的同事们能够通过测量往返时间来确定距离。“太阳发出脉冲，然后我们等待来自外日光层的返回信号，利用这个时间差我们就可以确定外日光层的位置” ，丹解释道。 当太阳沿着银河系的外缘旋转时，太阳风阻挡了宇宙辐射，形成了一个保护性气泡。这个泡泡对我们很有利，因为强烈的宇宙辐射会损坏航天器，也会危害宇航员的健康。 但是，边界不可能长期保持这种状态。丹指出，太阳风的强度与太阳黑子数量之间存在相关性。太阳黑子是由于太阳内部强烈磁场扰动造成太阳表面出现一块相对较暗的区域。从1645年到1715年，这段时间被称为蒙德极小期，太阳黑子数量很少，因此太阳风较微弱，继而就无法有效阻挡宇宙辐射。 丹表示：“如果太阳黑子消失将近一个世纪，日光层的形状也可能发生重大变化。我们确实看到太阳活动发生了变化，下一个蒙德极小期随时都可能发生。担心日光层变化并不是杞人忧天，这个保护罩的功效可能随时间变弱。” 为了深入研究日光层，美国宇航局计划在2025年发射星际测绘及加速探测器（IMAP）。如果一切顺利，IMAP将进一步揭示太阳风和宇宙辐射的相互作用。IMAP 仪器将收集和分析通过的粒子，测量星际吸收离子的分布和质量、离子电荷状态和成分。它还能表征太阳风离子以及来自太阳的高能粒子的质量和组成。IMAP 将建立在星际边界探测器的突破性观测基础之上，该观测将绘制我们的日光层与当地星际介质之间的动态相互作用。该任务还将研究宇宙射线。这些宇宙中普遍存在的现象会影响太空探索者，也可能损害技术系统，甚至在生命的演进中发挥作用。  IMAP外形图 图源：www.swri.org 责任编辑：王延昕 牧夫新媒体编辑部 『天文湿刻』 牧夫出品 微信公众号：astronomycn  阿波罗15号指挥官大卫·斯科特在月球表面驾驶着月球车 图源：NASA  谢谢阅读 |
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