01.13 地球發射一束光,24小時能飛出太陽系嗎?

說起宇宙中最快的速度,估計連幼兒園的小朋友都能用稚嫩的童音說出“光速”這個詞。事實上如果不考慮空間本身扭曲、膨脹、收縮的速度的話,確實是光速最快,愛因斯坦在狹義相對論中已經給出了最好的解釋。

地球發射一束光,24小時能飛出太陽系嗎?


​正因為光速是宇宙中最快的速度,所以面對浩淼的宇宙科學家才會用“光年”來作為距離尺度。既然光的速度非常快,那麼不知道大家是否想過,如果從地球上發出一束普通的光,那麼這束光能在24小時之內飛出太陽系嗎?

可能大部分人看到這個問題之後,心中會下意識地給出否定的答案,畢竟一束普通的光顯然沒有多少“穿透力”,怎麼可能在24小時內飛出太陽系呢?估計連飛出地球都很艱難。

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事實上,如果真的這樣想就大錯特錯了,因為無論多麼微弱的光在絕對真空中都是沒有損耗的,這就意味著一束光可以在真空中一直飛下去。當然了,宇宙雖然也是真空但是卻不是絕對的真空,看似空曠的區域其實充斥著大量的宇宙塵埃和各種元素。

所以如果想要回答上面的問題就需要一個前提,那就是在絕對真空的環境下,一束光24小時是否能夠飛出太陽系。

地球發射一束光,24小時能飛出太陽系嗎?


那麼究竟一束光24小時能不能飛出太陽系呢?答案當然是不能,而為什麼不能,這就和太陽系的範圍有關了。

在人類最開始科學研究宇宙的時候,科學家們將太陽系最外側的“邊界線”,定於冥王星軌道的最外側,這種界定方法使用了近半個世紀之久。

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如果按照這種太陽系實際範圍的界定方法,一束光在24小時內可以輕鬆地飛出太陽系,因為冥王星距離地球約30~50天文單位,也就意味著一束光最多7個小時就能走完這個路程。

而隨著觀測手段的不斷進步,科學家們漸漸開始意識到,對太陽系最初的界定方法是不科學、不正確的,因為太陽系的實際大小遠遠超出了人們的預估值。

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而隨著荷蘭美籍天文學家傑拉德·柯伊伯在1972年證實了“柯伊伯帶”確實存在,最初對太陽系的界定方法正式被掃進歷史的垃圾堆。

“柯伊伯帶”是位於海王星外側的一片廣闊的空間,直徑大約為200天文單位。那裡沒有我們平時所熟知的行星或者衛星天體,只有無數的隕石、冰球、小行星。

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讓人感到害怕的是,“柯伊伯帶”中直徑在50公里以上的小行星數量至少在10萬個以上,它們中甚至有的還擁有自己的小衛星。當然了,即便是“柯伊伯帶”內的某些小行星擁有自己的衛星,但它們依舊無法稱得上正兒八經的宇宙天體,主要原因就是它們沒有將自己軌道內的“雜物”清理乾淨。

目前科學界早已經承認“柯伊伯帶”屬於太陽系範圍內。這樣一來,太陽系的範圍就極大的增加了,如果將太陽系實際的大小看作一張大餅,那麼太陽到冥王星這部分區域的大小,只能算得上大餅上的芝麻。

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那麼一束光能否在24小時內飛出包含了“柯伊伯帶”的太陽系呢?答案是:不能,因為這需要2天左右的時間。

如果你以為包含了“柯伊伯帶”之後的太陽系,就是太陽系的實際大小,那麼你就又錯了。因為在證實“柯伊伯帶”存在後不久,科學家們又發現了“柯伊伯帶”外側的日光層。

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那裡是太陽光和宇宙中其他光線交匯的地方,它保護了太陽系內部的天體,讓其免於遭受宇宙射線的侵害,同時也給地球孕育生命提供了可能。

看到這裡或許你會認為這就是太陽系真正的邊界,但是事實上“日光層”仍然不是太陽系真正的“邊界”。

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科學家們在對闖入太陽系內側的彗星研究的時候,發現這些彗星好像都來自極遠處一個同樣的區域。再仔細溯源之後,科學家們發現了將太陽系包裹在其中的球狀星雲,那裡遍佈活躍的彗星,這就是著名的“奧爾特雲”。

根據科學家的推測,“奧爾特雲”的形成其實並不複雜,應該主要是由太陽系形成之後所剩下的“邊角料”所構成。

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而“奧爾特雲”不僅是年代久遠,它的範圍更是廣闊到顛覆認知,因為其最大直徑大約在1光年左右,也就是太陽與比鄰星距離的四分之一左右。

因為“奧爾特雲”是太陽系形成之初剩下來的材料構成,所以“奧爾特雲”屬於太陽系是一件理所當然的事情。到這裡太陽系的全部構成就已經非常清晰了,算上“奧爾特雲”太陽系的總直徑大約在1.5-2光年左右。

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而清楚了太陽系的實際範圍,那麼文章開頭問題的答案就顯而易見了,一束光在24小時內不可能飛出太陽系,因為它至少也需要接近一年左右的時間。這個答案肯定會讓許多朋友感到意外,畢竟知道太陽系實際範圍的人還是不多的。

總而言之,雖然人類是生活在太陽系中,但是以目前的情況來看,對於太陽系人類還是無法稱得上“熟悉”,還有太多的奧秘隱藏在黑色的幕布後面等著人類去揭開。相信隨著未來科技的不斷髮展,人類肯定會有衝出太陽系的一天,而這一天或許並沒有想象中那麼遙遠。


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