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太阳系|手电筒打出一束光,它能在24小时内飞出太阳系吗?



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太阳系|手电筒打出一束光,它能在24小时内飞出太阳系吗?

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太阳系|手电筒打出一束光,它能在24小时内飞出太阳系吗?

宇宙中什么最快?在信息爆炸的时代 , 可能几岁稚童都能够回答:光速 。 事实上 , 抛去空间自身的膨胀速度来看 , 光速确实是宇宙中最快的速度 , 相对论中已经给出了最好的解释 。

也正因为光速极快 , 科学家们才选用了光速作为宇宙中的距离尺度 。 而动辄以光年为距离尺度 , 也进一步凸显了宇宙的浩瀚与无垠 。
【太阳系|手电筒打出一束光,它能在24小时内飞出太阳系吗?】面对浩瀚的宇宙 , 不知道大家是否思考过一个非常有意思的问题:如果手电筒发出一束光 , 这束光能在24小时飞出太阳系吗?

或许很多人看到这个问题会不假思索地给出一个答案:不会 。 毕竟手电筒发出的光实在是太微弱了 , 不要说飞出太阳系 , 可能连飞出地球都很困难 。
但答案真的是这样吗?其实对 , 也不对 , 因为光虽然在真空中是没有消耗的 , 但宇宙并不是绝对意义上的真空 , 它其中充斥着大量各种各样的物质 , 光遇到它们必然会被它们遮挡或发生作用 , 在外界看来这束光就“消失”了(实际上转化为了波长更长的不可见光) 。

所以想要知道这个问题的答案 , 需要加上一个前提条件——理想状态下 。 此时的问题也就变成了:一束光在理想状态下 , 能够在24小时内飞出太阳系吗?
探究这个问题 , 我们首先要知道太阳系究竟有多大 , 毕竟在理想状态下光速是不变的 , 所以知道了太阳系的实际大小 , 自然也就知道问题的答案了 。

那么太阳系究竟有多大呢?最开始 , 科学家们将太阳系边际定在了冥王星轨道外侧 , 这种划分方法沿用了大半个世纪之久 。
按照这种方法划分 , 这束光在24小时内必然可以飞出太阳系 , 因为地球距离冥王星约30个天文单位 , 这段距离光最多也就飞4个多小时 。

然而 , 随着观测技术和观测方法进步 , 科学家们很快发现这种划分方法并不正确 , 因为此时“柯伊伯带”走入了人们的视野 。
“柯伊伯带”位于海王星外侧 , 是一个远比小行星带辽阔的地带 , 其中不仅包括了原本属于行星行列的冥王星 , 还包括了人们熟悉的创神星等一众天体 。 按照科学家的推测 , 柯伊伯带中直径大于50公里的天体至少有10万颗之多 。

如今 , 柯伊伯带属于太阳系已经是科学界不争的事实 , 而这样一来太阳系的范围就要比最初以冥王星为界时要大得多 。
如果算上柯伊伯带 , 一束光能够在24小时内飞出去吗?当然还是:能 。 因为柯伊伯带的直径大约为25个天文单位 , 也就是37.5亿公里 , 这段距离光大约需要飞3个多小时 。

3个多小时加4个多小时才7个多小时 , 这离24小时还差得很远 , 所以如果太阳系的边界是以柯伊伯带进行界定 , 那么光仍然能够在24小时内飞出太阳系 。
但柯伊伯带真的就是太阳系真正的边界了吗?答案当然是否定的 , 在确定柯伊伯带存在后不久 , 科学家们又发现了“日球层顶(Heliopause)” 。

日球层顶是太阳产生的带电粒子组成的“气泡” , 这个气泡保护着内部的行星 , 使得外界致命的宇宙射线无法顺利进入其中 , 给地球孕育生命提供了机会和可能 。 曾有科学家断言 , 如果不是因为有日球层顶的存在 , 根本就不会有人类的出现 。
作为最外层的保护层 , 日球层顶应该就是太阳系的边界了吧?其实它还不是太阳系真正意义上的“边界” 。

在对进入太阳系的诸多彗星进行溯源研究后 , 科学家们发现它们几乎都来自太阳系外侧一个神秘区域 , 这个区域是一个将太阳系包覆其中的球状云团 , 有大量的彗星在其中活动 , 科学家们将其称为“奥尔特云” 。分页标题#e#
据推测 , 奥尔特云应该是46亿年前太阳系形成早期的原行星盘残余物质 , 正因为如此它大得惊人 。

其距离太阳最近处约5000天文单位 , 最远处约50000天文单位 , 甚至在某些文献记载中对其的估值达到了10~20万天文单位(1.58~3.16光年) , 也就是比邻星到太阳距离的一半左右 。
从结构上来看 , 奥尔特云的外边缘就是太阳系结构的边缘 , 同时也是太阳系引力影响范围的边缘 。 至此 , 如果按照最远的距离计算 , 太阳系的半径大约在1.6光年左右 。

知道了太阳系的半径 , 我们回到最开始的问题:一束光能在24小时飞出太阳系吗?答案非常明显了:不能 , 因为它至少需要1.6年才可以 。
对于这个答案可能许多人会觉得出乎意料 , 因为在一些科普图片中看到的太阳系似乎很小 , 根本无法将两者联系到一起 。
总的来说 , 虽然人类生活在太阳系中 , 但我们对它其实并谈不上“了解” , 在那漆黑的帷幔之后 , 定然还隐藏着许多不为人知的秘密等待着我们去一一破解 。


    来源:(怪奇菌)

    【】网址:/a/2021/0221/kd727530.html

    标题:太阳系|手电筒打出一束光,它能在24小时内飞出太阳系吗?


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