太阳系的直径是多少光年,目前飞最远的旅行者一号还需要多久飞出?

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到目前为止,天文界所认知的太阳系边缘是奥尔特云, 太阳距离奥尔特云大概有一光年的距离,也就是九万四千六百零七亿公里。问题是太阳直径是多少光年,那当然是两光年了,这是第一个问题。

第二个问题是旅行者一号需要多久飞出太阳系?其实在2014年美国航天局就宣布,旅行者一号已经飞出了太阳系,但那是以冥王星做为太阳系最外围天体的一种说法。如果按照太阳的引力范围计算,也可以说控制范围的话,那只能说是万里长征的第一步。因为旅行者一号飞了四五十年了,只飞出冥王星的范围,几十亿公里而已。

前面已经说了一光年是94600亿公里, 按照一个天文单位是1.4960亿公里,奥尔特云距离太阳大约5万到10万个天文单位,旅行者1号每秒17公里的数度,每年向外飞出3.5个天文单位计算,大概还需要几万年的时间。


如果我们按照认知的冥王星做为太阳系的边缘,那么旅行者一号已经飞出了太阳系。

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太阳系到底有多大,这个问题的答案,其实是随着人类对宇宙的认知和探索的深入而不断拓展的。

1846年海王星被发现以后,人们普遍认为海王星就是太阳的边界了,海王星距离太阳45亿公里,相当于太阳系的半径。

1930年,人们在天王星之外又发现了冥王星,相当长时间人们还把它看做太阳系第九大行星,它距离太阳59亿公里。

后来,人们在看待太阳系范围这个问题时,把太阳风能够吹到的最远位置,即150亿公里界定为太阳系的边缘。

1992年,人们在冥王星以外的柯伊伯带内发现了第一颗天体,后来又陆续发现了上千颗星体,这时人们认为柯伊伯带应该是太阳系的边缘地带,其中充斥着原始太阳星云的残留物,也是短周期彗星的发源地。柯伊伯带外围距离太阳系370多亿公里。

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旅行者一号发射于1977年的9月5日,到如今它已经在宇宙中飞行了42年的时间了。旅行者一号发射升空奔向宇宙那一年出生的朋友们如今已经步入了中年。那些当年参与旅行者一号研发的科学家们大多已经白发苍苍,也有的已经不在人世。

人的一生有几个42年?人生很短暂然而太阳系却很大!旅行者一号在宇宙中飞行了42年,行程已经超过211亿公里,可是它还没有飞出太阳系。太阳系到底有多大呢?

图示:旅行者一号

太阳系的疆域伴随着人类的探索也在不断的增加。很早以前的时候人们认为海王星就是太阳系的边缘。如果海王星是太阳系的边缘的话,太阳系有多大呢?海王星到太阳的距离大约有45亿公里。这个距离是日地距离的30倍。旅行者二号是唯一飞掠海王星的探测器。它用了12年的时间抵达海王星。

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太阳系直径是两光年,严格意义上来说太阳系就是一个被半径一光年的奥尔特云所包裹的一个球形空间


提起太阳系的边界就绕不开柯伊伯带和奥尔特云,刘慈欣《三体》中的罗辑当年给三体人提的条件就是“三体舰队不得越过柯伊伯带,但三体舰队也说明自己已处于最大功率减速,不可能在奥尔特云内把速度降为0”

现实中的柯伊伯带是一个距离太阳30到300个天文单位的环状带,其内有着大量太阳系形成之初留下来的物质碎片,还有若干颗与冥王星处于同一量级的“柯伊伯带天体”,但看似处于太阳系边缘的柯伊伯带只是太阳系的“家门口”而已。

在太阳系主要天体被柯伊伯带“禁锢”的同时,柯伊伯带也被一个直径两光年的“球状奥尔特云”所包裹,所以说人类的探测器无论朝哪个方向飞都需要飞行至少一光年的距离,才能离开太阳系进入真正的星际空间中。


旅行者一号当年之所以沿着黄道面飞,就是因为黄道面上有木星,土星等大质量行星,这些行星的引力可以让旅行者一号获得更高的速度,如果垂直于黄道面向所谓的“太阳系上方”飞去的话,是无法利用引力弹弓效应进行加速的,同样也就探索太阳系其他天体。

此时此刻,在NASA为旅行者项目建立的网站上,旅行者一号正在以17km/s的速度远离地球,现在距离地球20光时40光分左右,预计再有3万年左右旅行者一号就能飞出包裹太阳系的奥尔特云。

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我们生活在地球上,地球是太阳系中的一个天体,距离太阳约1.5亿公里,但太阳系很大,那么它到底有多大,实际上还没有准确的定义。

如果以八大行星最外层的海王星轨道作为边界的话,那么太阳系的边界只有43亿公里,但是在海王星轨道之外,还有很多太阳系天体,而且有的面积广大的柯伊伯带,乘距离太阳50天文单位的地方一直延伸到500天文单位的地方,宽达450个天文单位。



一个天文单位就是地球到太阳的距离,也就是大约1.5亿公里,柯伊伯带延伸到了距离太阳750亿公里的地方,那么如果以柯伊伯带边界来计算的话,太阳系的直径可达1500亿公里。

但是柯伊伯带之外,仍然还有围绕太阳运行的天体,它们大都是一些彗星,这些彗星被认为都属于奥尔特云,因此奥尔特云被认为是太阳系最外围的天体结构,那么如果以奥尔特云为太阳系的外界边缘来算的话,太阳系的范围可大了去了,因为奥尔特云的外围距离太阳约1光年,这样来看太阳系的直径将可达2光年了。

迄今为止人类发射的航天器中已经向太阳系外飞行的距离最远的就是旅行者1号了,截至2019年10月23日,旅行者1号已经处于距太阳211亿公里的位置上,距离我们已经相当遥远了,然而至今它连飞出柯伊伯带还很遥远,别说奥尔特云了。


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首先感请。我们的宇宙诞生于138亿年前的大爆炸,如果没有那场大爆炸,今天世界将不复存在,你我也不会出现。我们居住在地球上,而地球围绕着太阳公转。一周约为一年的时间,那么太阳系究竟有多大呢?目前来看只是一个无法测量的数据,我们的太阳系不仅存在着八大行星,还用着无数颗卫星小行星彗星等天体。

以当今的科学界定义来看,我们的太阳系有两个直径。第一个直径的是太阳风的直径,第二个直径则是太阳意义的直径。两个直径代表的意义也不相同。第一个直径就是太阳风的直径,这个直径简单的来说,我们可以看做太阳释放的粒子与宇宙空间释放的粒子相互交汇的地方,科学家们把这个直径命名为日球层顶,以太阳风的直径来看,旅行者一号已经飞出了太阳系,到达了星际空间。

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:狭义上的定义太阳风范围、广义上太阳引力的范围

太阳风

狭义的太阳系定义是以冥王星轨道为边缘,直径大约为79个天文单位(天文单位是指太阳和地球之间的平均距离)。“旅行者一号”在飞行了36年后,到达了离地球120多天文单位的位置,根据带电粒子的浓度变化,NASA宣布“旅行者一号”已经冲出了太阳磁场的边缘,进入了星际空间。根据NASA官网数据,“旅行者一号”现在已经离太阳140多个天文单位了,如果以狭义的标准来看,它确实是已经离开太阳系了。

太阳引力

但是事实上太阳系的范围还要大上很多很多,根据科学家的测算,太阳引力控制的范围远远不止于此。在20世纪发现的被太阳引力控制的“奥尔特云”,使得太阳系的边界大大延伸,目前科学家们认为这个边界可延伸至离太阳5到15万天文单位。在“奥尔特云”以外的范围,天体受到太阳引力的影响微乎其微,所以从广义的角度上来讲,“奥尔特云”的边界才是真正的太阳系的边缘。

所以,“旅行者一号”用了整整36年的时间,只是逃离了太阳风的轰炸,但依然在太阳引力的控制之下,它只不过是飞出了狭义的太阳系边缘,离太阳系真正的边缘还差得很远很远。以它现在的速度,至少需要1万年的时间,才能真正脱离太阳引力的束缚,而它如果要抵达最近的恒星系,至少需要4万年的时间!在浩淼的宇宙面前,人类显得是那么的渺小和卑微,人类要真正的走出太阳系,还需要太多太多的时间。

一般来讲普遍的说话是太阳系的直径为一光年,是按狭义的说法下的结论。广义上的远远不止这点

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按照目前的观测数据,太阳系的直径在2光年左右。

我们对太阳系的认识也是随着科技的发展而不断更新的,在刚刚确立日心说的时候,人们了解的太阳系就只有五大行星,最外层的行星就是土星了,这差不多就是当时以至之前几千年人们的认知范围了。

到了17世纪,随着天文望远镜的发展,人们发现天空中的星星远远多于肉眼见到的数量,对太阳系自身的认识也越来越多。1781年,威廉赫歇尔发现了天王星;1846年,奥本·勒维耶发现了海王星;1930年,汤博发现了冥王星。太阳系的边界在不断的拓展。

冥王星发现之后,人们还试图寻找第十大行星,但是却一直没有进展。在这个期间,杰拉德·柯伊伯在50年代提出了冥王星之外存在一个小天体组成的区域,差不多同期时候,简·亨德里克·奥尔特也提出了类似的假设。

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太阳不能称系,一个行星就有一个太阳,一个恒星还有多个太阳的,因此太阳不能称系,太阳也不能用光年量大小,任何物体都不能用光年量大小,用光年量只能证明大的没边,旅行者一号是谁造的,你去问地就有结论了。

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人类目前共有五颗星际探测器,目标都是飞出太阳系之外的,在上个世纪发射了四颗,本世纪发射了一颗。它们按照时间的顺序排例如下:

  • 先驱者10号:1972年3月2日发射,是第一颗飞跃小行星带的探测器,当初天文学家也曾担心过它是否能穿过“密集”的小行星带,但实际上到头来担心的都是多余的;
  • 先驱者11号:1973年4月6日发射,它除了探测木星之外,还借助其引力弹弓效应探测了木星,最后向着太阳系外飞行;
  • 旅行者2号:1977年8月20日发射,探测了木星、土星及其卫星,最后飞向了天王星和海王星,在这一点上旅行者二号更成功一些,它完成了对四颗气态巨行星的探测任务;
  • 旅行者一号:1977年9月5日发射,它的主要任务也是探测四颗巨行星,但由于对土卫六进行了近距离探测,最后无法完成天王星和我们海王星的探测,直接向太阳系外飞行;
  • 新视野号探测器:2006年1月19日发射,在它发射的时候冥王星还在大行星的队列,并没有被降级。它的任务也是去探测冥王星的,但是在发射的同一年里冥王星被降级了。2015年7月14日19时49分它飞掠冥王星,2019年1月1日飞掠小行星“天涯海角”,距离我们64亿公里。


这五颗探测器未来都是要飞出太阳系的,并且方向都不相同,目前距离我们最远的就是旅行者一号,在220亿公里之外,大约会在2025年彻底失去和地球的联系。这么远的距离即使是光都需要飞行将尽20个小时,这意味着具有显著的通信延迟。

太阳系到底有多大?

自从人类仰望星空开始就一直在追寻着这个问题,最开始认为天圆地方,世界就是目光所及那么大。随着发展大航海时代的到来,逐渐的认识到所谓的“地方”原来是一个球。之后从地心说发展到日心说,这是对于太阳系概念的初步认识。最开始大家就认为太阳系的大小就是八大行星的范围。

但是随着观测技术的发展,我们发现了更多的天体,它们很多位于科伊伯带内,太阳系的范围扩张到柯伊伯带。但是我们的认识依然在继续,科学家认为在太阳系是被奥尔特云包裹着的,那里是常周期彗星的家园,在太阳系形成之初就已经存在了。科学家预估的奥尔特云半径在1-2光年左右,这也是目前太阳系的范围。

假如太阳系半径1光年,旅行者一号飞出太阳系需要多久?

旅行者一号目前是距离地球最远的人造天体,它的平均速度为17公里每秒,按照它目前的飞行方向,未来飞出太阳系会奔着比邻星而去,这是距离我们最近的恒星在4.22光年之外。现在旅行者一号的速度是可以飞出太阳系的,至于时间就用最简单的距离除以速度来算。

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