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太阳系边缘的压力很高,太阳与银河系如何相互作用

太阳系的边界

在我们太阳系的边界,压力很高,这种压力,即等离子体、磁场和离子、宇宙射线和电子等粒子在流动和碰撞时相互施加的力,最近由科学家首次进行了总体测量,结果发现其大于预期。

描绘日光层的插图

NASA“旅行者号”航天器对银河宇宙射线(一种高能粒子)的观测,科学家们计算了来自太阳系外层区域的粒子的总压力,也就是所谓的日鞘。

日鞘是在日球层顶和终端震波之间的区域,是太阳系外面的边界,分布在太阳风创造出的气泡边缘。

在近144.8亿公里之外,这个地区很难研究,但是“旅行者号”飞船独特的定位和太阳活动的时机使得对日鞘的测量成为可能。研究结果帮助科学家们了解了太阳是如何与周围环境相互作用的。

旅行者号

在地球上,空气压力是由重力拉下的空气分子产生的,在太空中,离子和电子等粒子也会产生压力。这些粒子,在太阳的加热和加速下,形成了一个巨大的气球,被称为日光层。

它在冥王星外延伸数千万公里,在这个区域的边缘,太阳的影响被来自其他恒星和星际空间的粒子的压力所克服,太阳磁场影响在这里结束。

旅行者号早已飞出太阳系日光层

为了测量太阳日鞘层中的压力,科学家们使用了自1977年以来一直在太阳系外稳定运行的旅行者号宇宙飞船。在观测时,“旅行者1号”已经在星际空间的太阳层之外,而“旅行者2号”仍然停留在太阳鞘中。

旅行者号飞船,一个在日鞘中,另一个在星际空间中

太阳周期性地耀斑并释放出巨大的粒子爆发,就像日冕物质抛射一样。当一系列这些事件进入太空时,它们可以合并成一个巨大的锋面,在磁场的推动下产生等离子体波。

等离子体示意图

当等离子波在2012年到达日鞘时,“旅行者2号”发现了它。该波导致银河宇宙射线的数量暂时减少。四个月后,科学家们看到“旅行者1号”的观测结果也出现了类似的下降,它正好越过了太阳系在星际空间的边界。

知道航天器之间的距离使他们能够计算日鞘内的压力和音速。在日鞘中,声音以每秒300公里的速度传播,是它在空气中传播速度的一千倍。

科学家们注意到银河宇宙射线的变化在两个航天器上并不完全相同,在太阳日鞘内的旅行者2号,宇宙射线在宇宙飞船周围的各个方向都减少了。但在旅行者1号,太阳系外,只有垂直于该区域磁场的银河宇宙射线减少,这种不对称性表明,当波穿过太阳系边界传播时,会发生一些奇怪的事情。

研究太阳系边界这一区域的压力和声速可以帮助科学家了解太阳是如何影响星际空间的,这不仅使我们了解太阳系,也告诉我们其他恒星和行星系统的动力学。

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