【太陽系邊界 ...首闖磁泡區】

方格發表於 2012-5-23 14:28:48

【太陽系邊界 ...首闖磁泡區】
 

 

 目前距離地球約140幾億公里的美國航太總署（NASA）航海家號太空船已經進入人類從未探索過的太陽系邊緣，一個充滿磁泡的奇怪區域。
 目前距離地球約140幾億公里的美國航太總署（NASA）航海家號太空船已經進入人類從未探索過的太陽系邊緣，任務科學家表示，他們近日收到來自航海家號太空船傳回的驚人消息，目前航海家號太空船似乎進入了一個充滿磁泡（magnetic bubbles）的奇怪區域。
 
航海家1號從2007年左右就進入了這個磁場泡沫區；航海家2號則在1年後的2008年左右進入這個奇怪區域，科學家們稱這個奇怪區域為「日鞘層（heliosheath）」，並相信此處就是太陽系與星際空間交界之地。
 
根據電腦模擬結果，這些磁泡相當大，直徑達1億6000萬公里左右，比地球到太陽的平均距離（1AU，相當於1億5000萬公里）還大一些，航海家號太空船得花上數個星期才能穿越其中一個磁泡。
 
科學家們起初不太瞭解這些太空船到底偵測到什麼，現在終於搞懂了；之所以搞了3年多才解決，是因為此處的磁場實在非常微弱，得花很多時間、仔細分析才能有結果。
 
美國波士頓大學（Boston University）天文學家Merav Opher表示，太陽的磁場會一直向外擴展至太陽系邊緣。
 
由於太陽會自轉，太陽磁場因而隨之被扭轉成波浪狀或皺紋狀，有點像芭蕾舞者的裙擺一樣；且離太陽愈遠，裙擺皺褶愈緊密。
 
當這些皺褶密到一定程度時，有趣的事就發生了，磁力線會因互相交錯而發生重新連結現象，類似太陽閃焰發生的過程。
 
換言之，擁擠的磁場會自我重整，有時重整過程相當突然而猛烈，進而形成泡沫狀的磁泡。
 
Opher的同僚馬里蘭大學物理學家Jim Drake表示，「我們從來沒預期到會在太陽系邊緣發現這樣的磁場泡沫，不過事情就是這樣！」
 
1950年代的理論學家的預測是個截然不同的狀況，遙遠的太陽磁場會彎曲成一個優雅的弧角，甚至折返太陽。
 
而事實上，這些磁泡似乎各自獨立，與幾乎遍及整個太陽系的太陽磁場無關。
 
航海家號太空船上的高能粒子感應器資料顯示，航海家號太空船偶爾會進入磁泡或航出磁泡，所以古老的理論在此似乎還是有點正確，不過這個古老理論本身並無法解釋航海家號太空船發現的現象。
 
在日鞘層中的太陽遙遠磁場的結構究竟是否為磁場泡沫，這個問題的答案具有關鍵性的地位，因為它將規范我們太陽系究竟會和銀河系的其餘區域如何交互作用，許多來自銀河系的星際雲氣、星系磁場節點、宇宙線等等事物會嘗試穿越日鞘層進入太陽系內，當者些入侵者遭遇到磁場泡沫這個混亂場面時，會發生什麼事？
 
若是它們穿越的不是磁場泡沫，而是彎曲弧度很大而返回太陽的磁力線又將會是如何？
 
以宇宙線微粒，這些被遙遠黑洞或超新星加速到幾近光速的次原子粒子（subatomic particles）所攜帶的能量非常高，當它們嘗試進入太陽系時，得先和太陽磁場奮戰一番，最後才有少數抵達太陽系內側。
 
Opher指出，這些磁泡或許就是我們太陽系的第一道防線，不過科學家們還沒釐清這樣到底是好是壞。
 
因為從一方面來說，磁泡似乎有很多空隙可讓宇宙線穿越，是個差勁的防護罩。
 
但從另一方面來說，宇宙線或許會被磁泡捕陷而困在磁泡中，是個優良的防護罩。
 
這個問題，得等航海家號太空船更深入磁場泡沫區、取得更多資料後，科學家們或許才可能得到答案。
 
Opher開玩笑的說，搞不好航海家號還有更多意外消息等著傳回哩！
 
阿波羅網責任編輯：劉詩雨　　　　　　　　　
 
來源：台北天文館網站 
 
本文网址：<A href="http://tw.aboluowang.com/news/data/2011/0614/article_126998.html">http://tw.aboluowang.com/news/data/2011/0614/article_126998.html</A>
 
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發表於 2011-5-13 
 
經歷30多年的太空航行之後，美國航太總署（NASA）的兩艘航海家號太空船（Voyager）目前已在太陽系邊界，而且這兩艘太空船健康狀況良好。
 
NASA在2011年4月28日的簡報指出，航海家號任務已經完成的部分，以及未來它們即將進入銀河系星際空間（interstellar space）時可能會遭遇的狀況。
 
這兩艘太空船在1970年發射升空，1號飛掠木星和土星，2號則拜訪過木星、土星、天王星瀚海王星；航海家2號至今仍是唯一拜訪過天王星和海王星的太空船。
 
它們最近陸續送回的訊息愈來愈呈現集中在同一點，讓科學家覺得既不安又興奮，因為這個訊息點就是「期待意外（Expect the unexpected）」。
 
從1972年開始便擔任航海家號計畫科學家（Voyager Project Scientist）的加州理工學院史東（Ed Stone）表示，「感覺真是太神奇了！航海家一號和二號總是不斷地創造新發現。」
 
這個太空任務讓科學家很難堪，不過問題不在缺乏研究素料，而是研究題材太多，多到科學家們不知該如何挑選。
 
例如Stone本身就參與了下列發現：木星的衛星木衛一（埃歐，Io）的火山、木衛二（歐羅巴，Europe）表面冰層下方可能有海洋、土衛六（泰坦，Titan）表面可能有甲烷雨、天王星和海王星超傾斜的磁極、海衛一（崔頓，Triton）有冰噴泉、離太陽愈遠的行星表面風速愈快等等。每一個發現都改變了人們對其他世界的認識。
 
航海家1號在1980年藉由土星重力輔助，使太空船飛行軌道面脫離太陽系黃道面。
 
航海家2號也在1989年利用海王星的重力輔助達成同樣目的。這兩艘太空船都航向似乎空無一物的太空，雖然這兩艘太空船似乎已經在幾乎空無一物的太空中航行了好一陣子，科學發現卻從未中斷過。
 
從太陽表面吹出的太陽風帶電粒子隨著太陽磁場不斷向外擴張，勢力所及之處形成一個泡泡狀結構，稱為「日光層（heliosphere，或譯為太陽圈）」，直徑約為冥王星軌道的3倍以上；行星、小行星、太空船和已知的生命都包含在這個日光層中。
 
航海家號太空船幾乎快要飛出這個太陽風和太陽磁場建構起來的日光層範圍。
 
而離太陽愈遠，太陽風粒子愈稀薄，科學家從航海家號觀察資料發現，太陽風粒子突然遇上一個環狀亂流，稱之為「日鞘（heliosheath）」，而航海家號目前正處在日鞘中；在距離這麼遠的地方，太陽看起來只是個亮點。
 
日鞘是個非常奇怪的地方，被一個磁泡（magnetic froth）填滿，發出低頻電波爆（low-frequency radio burst）的回聲，以前從未有太空船曾遇到這種狀況，Stone也表示，日鞘完全不像理論模型所預測的樣子。
 
在2010年6月，航海家1號傳回的太陽風觀測值顯示為「0」，沒人認為太陽風是嘎然而止，而是認為太陽風轉了個彎，以致於在太空船觀測方向上顯現不出來。
 
但是，到底轉往哪兒了？
 
航海家1號轉動太空船，企圖利用一系列的氣象風向標（weather vane）調動模式來找出答案。
 
也沒人知道航海家號究竟還會花多久時間才能突然進入星際空間。
 
絕大部分的研究者相信，這個時間點快要靠近了。Stone等人估計，日鞘的厚度約50～70億公里左右，所以航海家號太空船大約再過5年左右，就會穿越日鞘層，進入星際空間。
 
這兩艘太空船的動力要應付剩下的旅程還綽綽有餘。
 
它們都使用鈽238（Plutonium 238）這種放射性元素衰變所產生的能量做為動力來源，估計這種方式至少可撐到2020年。
 
在此之後，根據Stone的說法，航海家號將根據慣性繼續向前航行，成為我們沈默的星際大使。
 
不過，每艘航海家號太空船上都載有金唱片（Golden Record），正確的說，應該是一塊鍍金的銅製留聲唱片，裡面紀錄了118幅地球照片，90分鐘世界上最美妙的音樂，收錄從泥罐爆掉、狗吠聲到神農五號火箭（Saturn 5）發射升空時的咆哮聲等各式各樣的地球之聲（Sounds of Earth），55種地球各式語言的問候語，1種鯨豚語，戀愛中年輕女子的腦波，以及聯合國秘書長的問候。唱片內容是由卡爾‧薩根（Carl Sagan）領軍的團隊所策劃，目的在讓可能遇上太空船的系外文明瞭解地球。
 
Carl Sagan和Ann Druyan寫在這張唱片的CD版的前言中說道，距今10億年之後，當今地球上的萬事萬物已歸於塵土，地表地貌滄海桑田，現有物種不知繼續倖存還是已經滅絕，但是，航海家號太空船依然可代為訴說現代世界的種種。
 
某些人質疑，航海家號太空船至少得花40,000年以上、航行數光年之遠才遇得到另一顆恆星。
 
在這種狀況下，外星人發現金唱片的機率應該相當渺茫。
 
但換個角度來想，靈長類動物演化出智慧、發展太空飛行、送個有狗吠聲的記錄進入太空的機率又有多高？
 
資料來源：<A href="http://www.jpl.nasa.gov/news/news.cfm?release=2011-128">http://www.jpl.nasa.gov/news/news.cfm?release=2011-128</A>
 (文／引用自臺北天文館之網路天文館網站)    發表於 2011-5-13 
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 遠離太陽邁向無垠-航海家一號太空船（2003/11/20）
 
1972年3月2日，美國太空總署發射了一艘先鋒十號太空船，在拜訪過太陽系中最大的木星後，於1985年6月13日中午，成功地以每小時50,000公里的速度飛越海王星，成了第一個離開太陽系的人造物體。
 
  

 
當時的速度相當於每秒14公里，為有史之來速度最快的太空船，以這麼快的速度，時至今日，它應成了距離地球最遠的人造物體。
 
的確，先鋒十號太空船一度有此榮銜，但後來卻被另一太空船趕上並超前，目前，這艘後來居上的太空船已經飛抵太陽系外圍的邊界，正翱翔於浩瀚的星際太空中，這艘努力不懈、全力「衝！衝！衝！」的太空船就是「航海家一號」(如上圖）。 
 
航海家一號太空船於1977年發射昇空，在成功地探測木星與土星，並傳回地球大量的照片與資料後，就以每秒19公里的高速遠離太陽系。
 
以這樣的速度，航海家一號每天可飛行約一百六十萬公里，目前它大約已飛行了約「一百三十五億公里」。
 
通常天文學家將地球與太陽之間的距離「一億五千萬公里」，稱為是一個「天文單位」，而一百三十五億公里，相當於九十個天文單位，或者說：地球至太陽距離的九十倍！可說是人類所製作的飛行器中，飛離地球最遠的一艘，它已到達太陽系外圍的邊疆地區，而且會繼續朝著人類從未探測過的「異域」，永不回頭地直飛而去。 
 
航海家一號及其姐妹船航海家二號，可說是首批目的為探測太陽系內巨型氣體行星的太空船。
 
航海家二號功勞最大，一口氣探測了木星、土星、天王星及海王星四個行星，讓天文學家大開眼界，值得頒授「青天白日勳章」以資獎勵。
 
而航海家一號在1980年完成對土星的觀測後，其主要任務即已完成，但它仍繼續不斷地朝向外太空航行，終於在1988年超越第一艘離開太陽系的先鋒十號太空船，成了離家最遠的「太空浪子」。
 
一般人都認為，太空中是空無一物，事實上並非如此，在我們所處的太陽系中，充滿了太陽所噴發高速帶電的粒子，我們稱其為「太陽風」。
 
它以超音速射離太陽，但在抵達太陽系外圍邊緣時，速度已大幅減低，我們把太陽風速度低於音速的區域稱為「衝擊終止層」，而在其外的區域，估計為距離太陽一百六十億公里至二百四十億公里處，是所謂的「太陽風層」。
 
在此區域內，太陽風與星際風已處於平衡的狀態，此處可說是太陽影響所及的終止地帶，同時也是其它恆星區域的觸及之處。
 
由於航海家一號太空船上精密的儀器，根據其所測出太陽風的速度，科學家認為現已抵達「衝擊終止層」，但由於人類從未探測過太陽系外圍的邊緣，對於這些邊界究竟落在何處亦不甚清楚，所以沒有人能夠確定航海家一號空船是否進入星際太空，或是仍逐漸穿越太陽風層。
 
科學家認為這兩種情形都有可能，但實際上很可能是太空船目前已相當地接近這個所謂的「衝擊終止層」，只是尚未飛越過。
 
但無論如何，人類藉著航海家一號太空船所傳回地球的資料，使人類得以首度有機會一窺星際太空，見識到太陽系遙遠的邊陲地帶，有如現場報導般難以置信的動態活動。
 
航海家一號及其姊妹船航海家二號，在其船體的外壁上，各按置了一張直徑十二吋的雷射影碟，裏面有117張簡介人類衣食住行育樂及文明進展與科技成就的圖片，另外還有精選音樂、動物的吼聲、大自然的天籟以及五十多種世界主要語言的問候語，包括以閩南語發音的：「太空朋友你們好！你們吃過飯了嗎？有空來這兒坐坐。」
 
將來航海家太空船航行到另一文明時，希望對方能將太空船攔截下來，在分析完這張影碟的訊息後，希望能對我們地球及人類有所瞭解，這聽起來好像是科幻電影中的情節，但這的確都是真的，它象徵人類已經認同「天外有天，人外有人」的理念。
 

  
← 航海家一號離開太陽系，迎向一片浩瀚無垠的未知宇宙
 
航海家一號太空船原本用於探索太陽系內的行星，最初只打算維持五年的壽命，但沒想到這個「老不死」的（呵！開開玩笑啦！）卻活得異常康健，至今還能不斷地傳回訊號，除了顯示其所在地的狀況外，更是表達「嗨！我還活著，你們一定要和我保持聯絡喔！」。
 
太空科學家認為，航海家一號太空船上核反應器的電力充沛，只要沒有損壞，估計可撐到2020年，換句話說再過十七年沒有問題，在這裡我們虔誠地祝福，這個精力十足的老小子：身體康健，一帆風順，千萬年後能有緣遇到。
 
 
引用：<A href="http://tw.myblog.yahoo.com/jw!ReNADFSeHxjX30QJWNnnZBDT3amO/article?mid=29023">http://tw.myblog.yahoo.com/jw!ReNADFSeHxjX30QJWNnnZBDT3amO/article?mid=29023</A>

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