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太陽系,我們的家園,它到底有多大?其邊界到底在何處?

8月
07
2019

2019年8月07日19時 今日科學 天文在線

天文在線

我們太陽系的直徑是多少?太陽與最近的恆星之間可以容納多少給太陽系?

要丈量我們太陽系的大小不是一件容易的事,因為太陽系沒有一個明確的邊界。我將用兩種計算方法來回答這個問題。一種是用冥王星的軌道來當作邊界,另一種是用我們所知最遠的彗星軌道來當作邊界。

圖解: 太陽和太陽系的行星 (距離未依照比例尺)

1.以冥王星軌道 為了解決這個問題,我們用冥王星軌道來作為太陽系邊界。問題是冥王星的軌道不是一個圓,而是一個橢圓。所有的行星都繞日公轉。大多數行星的軌道軌道都接近正圓,而冥王星例外。這意味著冥王星與太陽距離的變化很大。事實上,有些時候,冥王星比海王星更接近太陽!因此我們將太陽與冥王星的平均距離作為太陽系的半徑(即5,913,520,000

千米或者說39.5AU,AU即天文單位,一個地日距)

圖解: 太陽系天體的集合及其大小和相對距離

2.以彗星軌道 在冥王星軌道之外,還有天體繞太陽運動。它們是彗星。我們已經識別了兩個彗星類別。一個是柯伊伯帶( Kuiper Belt)、一個是奧爾特雲(Oort Cloud)。奧爾特雲的半徑更大,大約為50,000AU(約7.5x1012

km)。如你所見,彗星要比行星距離太陽遠得多。

圖解: 奧爾特雲和太陽系各大行星及最接近的兩顆恆星的相對距離示意圖。圖中橫軸以地日距離(1 天文單位)為比較基準,依對數尺度繪製(非等比例的線性尺度)。

現在距離太陽最近的是恆星是<半人馬>比鄰星(Proxima Centauri),距離太陽4.3光年遠(一光年即光在一年中所走過的距離)。現在,一光年為 63,270 AU,也就意味著最近的恆星距太陽272,061 AU。

圖解: 理論上奧爾特雲的距離與太陽系其他結構的大小對比

我們太陽系的半徑被看作為39.5 AU,也就是直徑為79AU。這意味著我們可以在太陽與最近的恆星之間放3440個太陽系。

如果我們把所有的彗星都包括在內,就像第二種方法那樣,太陽系的直徑大約為10萬AU,也就是說與最近的恆星之間可以放近2.7個太陽系。

圖解: 奧爾特雲及柯伊伯帶示意圖

另一種劃分太陽系範圍是通過日球層頂的位置。這是太陽風與星際介質以同樣的壓力相互推動的層級。越靠近太陽,太陽風的密度就越大。這產生一個很大壓力,迫使低密度的星際介質遠離。距離太陽越遠,太陽風的密度越小,產生的壓力也就越小。最終,就會在一個地方,太陽風的壓力就會小的和星際介質產生的壓力一樣大。

圖解: 氣泡狀的日球與它的各種過渡區在星際物質內移動。

附加:太陽系是受太陽引力約束的行星系統,以及直接或間接圍繞太陽運行的天體的集合。直接圍繞太陽運行點天體中,最大的是八顆行星,其餘是比較小的天體,比如5顆矮行星和其它太陽系小天體。在間接繞太陽運行運行的天體-衛星中,有兩顆比最小的行星水星還要大。

圖解: 太陽系在銀河系內的位置,以黃色的箭頭標示。

太陽系是在46億年前由星際分子雲因引力塌縮而形成。太陽占據了太陽系絕大部分的質量,其餘大部分的質量又被木星占據。內部四個較小的行星,水星、金星、地球和火星為類地行星,主要由金屬和岩石構成。兩個最大的行星,木星和土星,是氣態巨行星,主要由氫和氦構成。兩顆最外層的行星,天王星和海王星,是冰巨星,主要由比氫和氦熔點高一些的物質構成,這些物質被稱為揮發物,比如水、氨和甲烷。所有八顆行星都有著接近圓形的軌道,並且軌道都在一個被稱為黃道的平面內。

參考資料

1.Wikipedia百科全書

2.天文學名詞

3. 北落師門- curious

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