主页 > 新兴新闻 >航海家的太阳系(solarsystem)边缘大发现 >

航海家的太阳系(solarsystem)边缘大发现

航海家的太阳系(solarsystem)边缘大发现大家还记得航海家1、2号探测船吗?升空的航海家1、2号探测船分别在1977年8月和9月发射后,航行至今已经快要35年了。

截至2011/6/11,航海家1号距离地球约174亿公里,相当于116.5 A.U.(注解-1),航海家2号距离地球约142亿公里,相当于95.6 A.U.,航海家1号的讯号以光速传回地球约需要32小时17分钟,航海家2号则需要26小时18分。

我们很难想像,以当年的通讯和计算科技,到如今两艘探测船还能继续工作。其实当年的科学家可能也没想到,人类科技进步这幺快速,到目前我们还可以透过Deep Space Network(注解-2)的大型天线来接收、解析两艘探测船的讯号。这两艘太空船到了人类前所未到的区域,在太阳系的最边缘,安静地缓缓航向星际间的空间。最近航海家传回来令人惊奇的讯息,波士顿大学的天文学家Merav Opher说:「航海家似乎进入了一个充满磁泡泡(magnetic bubble)的新奇国度,非常令人感到惊奇!」

根据电脑模式的运算,每一个磁泡泡的大小约为一亿英哩,以航海家探测船的速度要数星期才能穿越一个磁泡泡,航海家1号约于2007年进入这个泡沫区(foam zone),航海家2号则于一年后抵达。一开始,科学家不知道探测船探测到了甚幺?但他们现在有了很好的想法。

「太阳的磁场一直延伸到太阳系的边缘区域」Opher解释说:「由于太阳的自转,使得太阳磁场扭曲皱褶如芭蕾舞裙,随着离开太阳越来越远,这些皱褶都叠合起来了,现在航海家就在这里。」
当磁场被摺叠起来,有趣的事情就发生了,磁力线被迫交错重叠,于是会重新连结(reconnect)(国中理化有教过,任何两条磁力线不能交错而过,这个现象和太阳闪焰下方的磁力线会重新连结一样),于是不断挤压摺叠的裙襬就会自己重整,有时甚至会爆炸,最后形成泡沫般的磁泡泡。

请看这个影片会比较容易了解:

回想1950年代的观点和现在极为不同。当时认为远日端的太阳磁场,应该是以一种平滑的弧形弯曲着,而最后弯曲回太阳。现在这些磁力泡看来应该是独立的,而且和太阳磁场的边缘并未有连结。解读航海家能量粒子侦测器的观测数据,发现航海家似乎经常有进入和离开泡泡的现象,旧的理论模式已经无法完全解释航海家的发现。
「我们正在设法釐清这些发现带给我们的启示」Opher的工作伙伴,来自马里兰大学的Jim Drake说。

太阳远日端磁场的结构究竟是泡沫状还是非泡沫状,对科学的意义非常重大,因为它定义着我们和银河系中其他区域交界的交互作用形式,研究者将航海家目前所在的位置称为日鞘(heliosheath),就是太阳系和银河系其他星际空间的交界位置,有许多东西在这区域穿越,如星际云气、银河磁力结(Knots of galactic magnetism)、宇宙射线(cosmic rays)等,这些入侵者会被磁场泡沫所阻扰(新观点),还是被平滑磁力线作用引回太阳(旧观点)呢?

航海家的太阳系(solarsystem)边缘大发现

旧的太阳磁场模式

航海家的太阳系(solarsystem)边缘大发现

新的太阳磁场模式

我们以宇宙射线作为例子说明,星系的宇宙射线主要是被黑洞或超新星爆炸所加速到接近光速的次原子颗粒,当这些微观尺度下看似砲弹的粒子要进入太阳系的时候,它们就必须抵抗太阳磁场以接近内行星。

「这些磁泡泡可能就是我们对抗宇宙射线的第一道防线」Opher指出「不过我们尚未釐清磁泡泡这样的结构是好是坏」

一方面泡泡似乎是一个多孔隙的保护盾,可能让许多宇宙射线穿越这些孔隙,另一方面宇宙射线可能被拦阻在磁泡泡中,这使泡沫成为一个很好的保护盾。

「随着航海家越来越深入泡沫区,我们将持续探索哪一个想法是正确的,而且持续了解它的结构」Opher说「这才刚刚开始,将有越来越多的惊奇」

[注解]1.A.U.,天文单位(astronomical unit):最原始的定义是地球环绕太阳的椭圆轨道半长轴的距离,我们一般常说是地球到太阳的平均距离。在1976年,国际天文联合会(IAU)修正了AU的定义使它更为精确,但这个定义很複杂,有兴趣可以看维基百科的解释。目前1天文单位相当于149,597,870,691±30公尺。

2.Deep space network:深空网路是一个跨国的计画,用来接收来自宇宙的微弱讯号,是在地球上相距约120度的三个地点(分别位于美国加州、西班牙马德里、澳洲坎培拉)建立大型接收天线,以确保地球自转过程中都能随时接收讯号,目前对航海家1、2号的追蹤主要是由Deep space network所负责,相关网页请看http://deepspace.jpl.nasa.gov/dsn/

参考资料:
http://science.nasa.gov/science- … /09jun_bigsurprise/