“牛角麵包”、弓形衝擊波護盾,我們的太陽系真實模樣是這樣的?

太陽系由一個恆星、八大行星組成,其中木星差點成為另一顆太陽。除此之外,太陽系內部還有470顆天然衛星、數百顆矮行星、近80萬顆小行星和4000多顆彗星,環繞著小行星帶、柯伊伯帶,直至奧爾特雲、日球層等,綿延數光年。對於太陽系的形狀,很多人認為它像銀河系一樣是圓盤形,或者是圓球形。知道太陽系本身也在圍繞銀心旋轉後,很多人對它形狀的認知提升到彗星的模樣。可是這些觀點都錯了,它真實的形狀像個“牛角麵包”。

“牛角麵包”、弓形衝擊波護盾,我們的太陽系真實模樣是這樣的?

這才是太陽系真實的形狀?

沒錯,太陽系就像個“牛角麵包”。當然,你也可以認為它是一個胃、一顆心臟、一坨榴蓮肉,或者說是一坨生薑,可以隨意發揮你的想象力,但不管怎樣,它都是不規則的,超出人類此前的認知範圍。

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此前大家以為它是這樣的

實際上,從1904年開始,科學家就用波茨坦大氣折射裝置,探測到了星際介質,以此希望搞清太陽系的邊界和真實模樣,但直到近120年後的2020年,藉助旅行者1號和旅行者2號採集的資料,人類才繪製出太陽系3D邊界圖,它竟然是這樣的形狀。太不可思議了。

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旅行者一號、二號功不可沒

而具體的繪製過程,除了旅行者1號和旅行者2號的資料之外,研究團隊還採用了類似蝙蝠聲納的技術,測量各個方向太陽風與星際粒子碰撞所產生的高能中性原子(ENA),以訊號傳送及接收的時間差來繪製日球層頂形狀與距離,這是一個漫長的過程。而接收的訊號強度也可以測出碰撞時太陽風的強度,它就像地球上的風一樣,有大有小,有強有弱。

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原來是這樣畫出來的

當然,太陽系這個形狀其實是模擬出來的效果圖,就是為了說清楚而做了強化,以顯示出來自宇宙空間的星際粒子風,與太陽系的太陽粒子風和磁場之間的界限關係。實際上空間是非常空曠的,也不可能有這麼明顯的界限,只有精密儀器才可以測量出來。就像我們看到很多五彩繽紛的太空照片,其實都是經過處理和著色的一樣,真實的星雲基本上都是淡淡的白色。

“牛角麵包”、弓形衝擊波護盾,我們的太陽系真實模樣是這樣的?

其實這些星雲照片都是在原資料上腦補的

另外,由於太陽系本身也在圍繞銀心運動,所以它每時每刻都會與其他星際物質發生交換和作用,這有點像我們日常見到的湍流的樣子,“牛角麵包”形狀不可能是固定的,而是不斷變動的,而且隨著太陽系在銀河懸臂上執行位置的不同,有時候可能與“牛角麵包”大相徑庭。

“牛角麵包”、弓形衝擊波護盾,我們的太陽系真實模樣是這樣的?

有時候是這樣的形狀

如果我們細看這個“牛角麵包”,可以發現它的“設計”十分精巧。太陽系在銀河系中移動時,會不斷遇到銀河系的射線,因此它的前緣會形成弓形衝擊波,就像護盾一樣隔絕外來傷害,並吸收75%的宇宙射線。而除了弓形衝擊波之後,還有終端震波(即日球頂層的內側邊界)、日鞘(即日球層頂與終端震波之間的區域),一起保護太陽系裡的生命。

“牛角麵包”、弓形衝擊波護盾,我們的太陽系真實模樣是這樣的?

原來如此

而它的後緣則會形成螺旋尾跡,科學家甚至發現在太陽的“牛角麵包”中,後方有兩個噴射結構,其動力學十分複雜,甚至會涉及到星際流體力學這樣的領域。如果探測器進入這兩個噴射結構中,則要花更長的時間才能飛出日光層。

“牛角麵包”、弓形衝擊波護盾,我們的太陽系真實模樣是這樣的?

宇宙射線與太陽系磁場相互作用的影象

總而言之,太陽系的形狀非常奇妙,而人類對它的認知才剛剛起步。以往,大家都以為天圓地方,地球就是宇宙的中心,太陽圍著地球站。後來才發現太陽才是中心,地球圍著太陽轉。再後來,人們發現太陽也不是宇宙中心,它只是銀河心獵戶座懸臂上一顆普普通通的恆星,帶著一眾小弟圍著銀心沒日沒夜地跑,2。3億年才能旋轉一圈,而我們的銀河系也只是宇宙中數不清的星系星雲中普普通通的一個。

“牛角麵包”、弓形衝擊波護盾,我們的太陽系真實模樣是這樣的?

太陽帶著我們沒日沒夜地跑

而對於太陽系形狀的認知,我們也經歷了從圓盤、圓球、彗星形到“牛角麵包”的認知,也許以後雖然我們解開更多宇宙之謎,對太陽系形狀的認知又會與現在截然不同。

“牛角麵包”、弓形衝擊波護盾,我們的太陽系真實模樣是這樣的?

我們對太陽系的認知還會不斷變化