03.05 为什么旅行者1号越靠近太阳系边缘速度越慢?

漓水寒


这是正常的,旅行者1号越靠近太阳系边缘肯定会飞得越慢,这并不是有神秘力量在阻止人类探索宇宙,而是这是自然现象——太阳的引力。要是旅行者1号越飞越快,那真是出问题了。

在四十多年前离开地球时,旅行者1号并没有获得摆脱太阳引力所需的速度。直到后来旅行者1号先后飞掠木星和土星,利用这两颗气态巨行星产生的引力弹弓效应,旅行者1号被加速到超过太阳系的逃逸速度,使其可以在没有后续动力的情况下飞出太阳系。

虽然旅行者1号可以依靠惯性摆脱太阳引力的束缚,但太阳对其施加的引力并不会消失。由于需要克服太阳引力做功,所以旅行者1号将会损失一部分动能,从而导致速度逐渐降低。随着旅行者1号远离太阳,太阳对它的引力作用将会越来越弱,旅行者1号的减速幅度将会越来越小。但不管怎样,旅行者1号最终还是会脱离太阳引力的控制,飞出太阳系,成为环绕银心旋转的飞行器。


火星一号


旅行者一号自1977年发射至今已经过了41年,现在它在太阳系的边缘,预计10年左右可以飞出太阳系。

目前认为旅行者一号距离太阳130个天文单位(一个天文单位为日地距离1.5亿公里),也就是说它现在距离太阳约为195亿公里。飞了四十年了,照理说旅行者一号应该飞出太阳系了吧,难道我们的太阳系有这么大?其实吧,太阳系的具体直径目前还没有明确的定义,一般认为太阳系直径300亿公里,仅有0.003光年,而旅行者一号飞了四十年也只不过飞了0.002光年的距离。是不是很吃惊?感觉到人类的渺小了吧!

目前它的速度已经超越了第三宇宙速度(16.7㎞/s),据2010年公布的一次数据中显示,它的速度为17.8㎞/s,也就是说按照这个速度下去的话它是能够飞出太阳系的。


旅行者一号是怎么能有如此高的速度呢?首先在地面上通过火箭发射将其送去太空,后来在经过木星和土星的时候先后两次通过引力弹弓效应加速,现在速度已经达到了第三宇宙速度。

但是,现在它的情况是再也不能获得加速了,反而是它的速度会一点一点变慢。这主要来自于太阳引力的影响,这么远的距离,地球和太阳系的其它行星对它的引力已经可以小到忽略不计了,但是太阳的引力就不一样了,太阳的质量比太阳系的其它行星的大得多,所以即使旅行者一号离太阳这么远,太阳对它的引力还是存在的,这个力的作用就是使它的速度变慢,束缚它逃离太阳系。而且只要它在太阳系,这个力的作用就一直存在,使它的速度一点一点降低。


其次就是太空中物质对它的影响了。太空并不是完全的真空,也会有少量的灰尘和气体,这些杂质对于旅行者一号的阻碍作用虽然小但是却是一直都存在的,长久下去也会使它的速度降下来。虽然说现在它并不需要达到第三宇宙速度就可以飞出太阳系,但是确实最近发现它的速度正在变慢,似乎除了太阳引力之外还有某种未知的约束力扯住它,这也我们所猜测的暗物质可能存在的一个表征。

还有值得一提的就是现在又发现太阳系的直径可能远远超乎我们的想象,如果以太阳的引力作用范围来定义太阳系的直径的话,其直径将会达到一光年左右,这样一来的话旅行者一号或许还需要几万年的时间才能够飞出太阳系了。


镜像科普


这个问题并不复杂,首先旅行者一号已经没有动力了,它的主推器燃料早就用光了,可以说如今的旅行者一号,完全是依靠惯性在往前飞行。

但考虑到旅行者一号的速度达到了17公里每秒钟,这个速度已经超过了第三宇宙速度(16.7千米每秒),所以旅行者一号终有一天会离开太阳系。

不过旅行者一号虽然已经离我们很远了,但它仍然还在太阳系之内,既然还在太阳系的范围之内,就肯定会受到太阳引力的作用。

所以在引力的作用下,它的速度多少会受到一些干扰,但随着它越来越接近星际外的空间,太阳的引力作用将会越来越弱,直到最后消失为止。

另外我们常说太空的环境是真空的,但太空的环境并不是绝对的真空,它还存在诸多看不见的微观粒子,像是光子,电子,中微子等。

这些微观粒子在一定程度上,会降低旅行者一号的飞行速度,所以在引力和微观粒子的作用下,旅行者一号的速度肯定会降低一些。

最后旅行者一号装载的电池,最多只能支撑到2025年,届时人类将和它彻底失去联系,那么按照目前的飞行轨迹来看,旅行者一号会在几万年之后,飞到另外一个恒星系。

而那个时候人类应该已经具备了离开太阳系的能力,所以如果幸运的话,或许还有重见的那一日。


种植恒星


是的,旅行者1号越靠近太阳系边缘速度越慢。虽然科学家坚信宇宙中一定存在于人类一样的高等生命,然而目前已知的宇宙区域还未发现任何踪迹,要说神秘力量阻止人类探索宇宙,显得有点证据不足。

那么是什么原因导致旅行者1号速度越来越慢呢?复杂问题简单化,我们不妨从高中物理知识中寻找答案。

牛顿在1687年发现万有引力,他说任何物体之间都存在引力,这个力的大小与物体质量成正比,与距离平方成反比。根据这一物理学定律,旅行者1号在飞离太阳系的过程中,也会与太阳之间存在引力,受力方向指向太阳。同时,飞行器要飞行,必然要受到背向太阳的牵引力。简单考虑,假设旅行者1号只受到这两个力,那么在开始阶段牵引力大于引力,才能使得旅行者1号向着宇宙方向进发。我们知道,物体受到的合力F=ma,m表示物体质量,a表示加速度。加速度方向与合外力方向相同。牵引力大于太阳引力时,加速度背向太阳,飞行器速度越来越快。达到某一速度,降低牵引力以减小消耗,可保持匀速前进。如果再减小牵引力,则会出现向太阳的加速度,这时飞行器就会出现减速现象。这也就解释了为什么越靠近太阳系边缘速度越慢。

其实,在旅行者1号旅行过程中,并非这么简单的启动发动机闷头往外飞,其获取牵引力更多的是靠着引力弹弓的效应,不然也没有那么多的燃料供飞船飞出太阳系。不光太阳对飞船有引力,太阳系中的行星对其也有引力,引力弹弓就是利用行星重力场带来的飞船加速。借用行星对飞行器的引力将它甩向下一个目标,把行星当做一个助推器,不断地把旅行者1号甩向太阳系边缘。实际上,旅行者1号在旅行经过木星、土星等“大”行星时,获得了两次较大程度的加速,足够维持飞行。随着太阳系边缘行星的减少,对飞行器的推力也降低,使得太阳引力超过了牵引力,从而出现我们开头论述的那种现象,旅行者1号速度不断减慢。


留白说


答:旅行者一号以惯性朝着太阳系外飞行,因为太阳的引力作用,会拖拽旅行者一号,速度自然会降低。


旅行者一号于1977年升空,已经飞行了40多年的时间,现在速度17km/s,距离地球216亿公里(0.00228光年);在太阳系中,太阳引力的影响范围,可以延伸到一光年之远。

目前旅行者一号已经没有燃料加速了,在太阳引力的作用下,旅行者一号的速度还会慢慢降低,不过已经达到逃逸速度,终有一天会飞出太阳系。


根据目前旅行者一号的轨迹,NASA科学家预测:

(1)2万年后,旅行者一号飞出奥尔特云;

(2)4万年后,旅行者一号和恒星AC+79 3888擦肩而过;

(3)7万年后,旅行者一号途径半人马座三星;

旅行者一号离开地球后,在经过木星和土星时,利用其引力进行加速,所以旅行者一号在远离太阳的过程中,整体速度在减慢,但是其中有两次加速过程。


艾伯菌没有旅行者一号的速度数据,但是它的姊妹探测器“旅行者二号”,就利用木星、土星、天王星和海王星这四颗行星,进行引力加速,速度变化如下图:

目前旅行者二号距离地球180亿公里,预计2.8万年后飞出奥尔特云,29.6万年后飞临天狼星。

旅行者二号的速度目前为15.5km/s,随着时间的推移,旅行者二号的速度会继续降低,直到飞出太阳系。


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艾伯史密斯


什么神秘原因我不知道,但旅行者1号越靠近太阳系边缘速度越慢,这是很正常的。

如上图,如果从地球发射的航天器是前往水星的,那么,其速度是越来越快的,因为它是向着太阳的方向飞行,太阳一直在拉扯着它。

比如前往水星的“信使号”,其到达水星时,速度很大,没法切入水星轨道,最后,信使号是多次飞越水星,利用引力助推给信使号减速,直到减少到一定程度,它才环绕水星运行,并正式进入工作。


同理,如果我们的飞行器是作“背离”太阳方向飞行,比如旅行者1号,那么由于太阳引力的作用,它的速度也是不断变慢的。


但旅行者1号巧妙地使用了木星和土星的引力助推,使其得到两次很大的加速,所以其有足够的速度离开太阳系。


在地球上,我们只考虑地球引力给航天器带来的影响,但远离地球后,基本上就没地球什么事了,只有太阳的引力在作用。

旅行者1号做背离太阳的方向运行,理应受到太阳的引力拉扯,所以其速度是一个不断减慢的过程。

距离太阳越近,减速作用越明显,反之,越是距离太阳越远,减速作用越小,但甭管再怎么小,这种拉扯一直存在,即使旅行者1号再飞100年后也是如此。


至于什么,太阳系边缘存在什么“尘埃云”,这导致旅行者1号减速,这多半是想多了。

太阳系边缘的空间属于超超真空,外空间是会有些粒子,尘埃,但1立方米的体积内也就存在五六粒“尘埃”,它对旅行者1号的影响可忽略不计。


寒木钓萌


你说的不错,宇宙无边无际,天外有天,人外有人,人类生存的环境应该只有在地球里面,才最适合人类生存,有的科学家就幻想着能超越地球,生活在其它星球上,想法是好的,你想可能吗?

就好比每个人都有家庭,而如果别的人突然闯入你家,还想住在你家里安营扎寨,你愿意吗?


自古以来,天外来客的例子是不胜枚举。外星是有生命的,地球人以地球人的形式存在,火星人难道不可以以火星人的形式存在吗?难道一定要以地球人的样子来出现吗?还有木星上的人、土星上的、水星以及其它星就不可能有其它的形态存在吗?

我们地球上人类的智慧比起外星人的智慧哪可是小巫见大巫,不在一个平面上,以他们的智慧完全有能力,可以想让你靠近就靠近,不想让你靠近也许你连边都靠不上。他之所以放任你去研究他,因为你对他没构成威胁。就好比一个平民想靠近皇帝,他想见你容易,你想见他,得看他高兴还是不高兴。



人类有约束人类的法律准则,丛林有丛林的法律难则,无规矩就不成方圆,难道说宇宙就没有宇宙的法律准则吗?

所以说一切假想皆有可能。


当花岳新满


旅行者一号正在向着太阳系以外飞去,按照太阳系的半径1光年计,以目前的速度还要飞17000多年,才能真正的飞出太阳系。

旅行者一号现在完全是靠惯性飞行,没有动力也没有加速度,所以只会越来越慢,这是因为它仍然在太阳的引力圈以内,会受到太阳引力的拉扯,还有星际空间毕竟不是完全真空,还有几个带电粒子的阻扰。

不过这种引力拉扯和阻挠已经很小很小了。

旅行者一号在考察经过木星和土星时,获得了它们的引力弹弓效应助力,速度已经超过每秒16.7公里的第三宇宙速度,就是逃逸太阳引力的速度。

其实从这个时候开始,太阳就再也没有能力拉住它的脚步,不管怎么拉扯怎么慢下来,它都会挣脱羁绊去完成人类赋予的使命-飞往银河系中心。

NASA在2011年公布旅行者一号的速度为每秒17.068公里。

现在8年过去了,旅行者一号又朝太阳系外方向飞行了几十亿公里,进入了太阳日球层顶范围,经历了三次“海啸波”的考验。

那是太阳风和星际介质相互碰撞与冲激之处,返回的信息探测到的太阳风粒子越来越少,而星际空间带电粒子越来越多,说明旅行者一号已经真正开始进入了星际空间。

NASA现在依然利用深空网络,对旅行者一号的方位、速度和距离进行着精准的实时监测,每秒数据都跳动着。

时空通讯在NASA网站旅行者一号专门网页看到,截至到2018年9月5日21时58分,旅行者一号距离太阳214.16亿公里,速度每秒17.0公里;距离地球214.09亿公里,速度每秒44.4公里。(见上面截图)

在太阳系这个惯性参考系,太阳相对运动物体是静止的,因此旅行者一号离开太阳的速度是绝对速度。离开地球的速度是与地球围绕着太阳公转角速度的叠加,是相对速度,说明地球正在背离旅行者向太阳方向运行。

网页监控速度只取小数点后一位数,所以是秒速17.0公里,实际上很可能后面还有细数。8年前的速度为17.068公里,也就是说8年后,旅行者一号的速度衰减小于0.068公里。


随着远离太阳距离增加,太阳引力对旅行者一号的影响将越来越小。

旅行者一号将在2025年耗尽所有电力,完全与人类失去联系。但它依然会按照人类设定的航向,向银河系中心走去,永远的走下去。

尽管还要在太阳系盘桓许久,但终究有一天会脱离太阳系,走向深空。

根据目前速度,旅行者一号4万年后将在1.6光年的距离经过蛇夫座的AC+79 3888恒星,73600年后经过半人马座的比邻星,这是与太阳系最邻近的一颗红矮星恒星,距离我们4.22光年。

有人担心旅行者一号会经受不了这么长时间的考验,其实大可不必。

旅行者一号身上携带着一张金色的唱盘和一枚金刚石唱针,里面包含着人类对外星文明的问候和地球故事的诉说。科学家认为,在太空环境下,这些礼物10亿年后还会完整如新,且唱说观映清晰如始。

它还带有一块小小高纯度的铀238,已知它的半衰期为44.7亿年,当遇到外星文明时,就会向它们诉说旅行者一号的出发时间。

这位人类的忠实使者带着人类的嘱托,将永远在深空飞下去,直到有文明将它捕获。尽管这种概率微乎其微,但它依然会坚持,哪怕那个时候人类世界早已是海枯石烂。

这就是无比忠诚的人类朋友AI的表现,让我们向这位人类首位星际友谊特使致敬。

时空通讯观点,欢迎点评讨论。


时空通讯


确实有什么的力量在阻止旅行者1号阻止旅行者1号飞出太阳系,而这股力量就来自太阳本身。

首先,太阳之大,超乎想象,其体积和质量超过了绝大多数的主序期的恒星。是主序期的恒星里十足的巨人。

其次,太阳系之大,同样超乎想象,除了内部的4个类地行星,和外部的4个巨型类木行星之外,还有冥王星所处的柯伊伯带,以及更遥远的太阳圈和遥不可及的奥尔特云。

再者,太阳的引力影响之远,同样超乎想象,太阳依靠其巨大的引力控制着控制着大大小小数以亿计的天体。引力影响半径约为一光年。

换句话说,旅行者一号到目前为止,依然受太阳强大引力的影响。而它要彻底摆脱太阳的引力,需要飞出距离太阳约一光年的奥尔特云,以目前旅行者1号的速度,还需要飞行约1.7万年。也可以说旅行者1号是飞不出太阳系的。

尽管随着距离的增加,来自太阳的引力会越来越弱,但弱不等于没有,而目前旅行者1号以及没有了任何动力,完全依靠惯性飞向宇宙深处。其自带的同位素电池,最多可以提供到2025年前的电力。目前,旅行者1号上的大部分仪器已经停止工作了。2025年以后,旅行者1号上的电力将无法提供任何一个仪器工作了,届时,地球将彻底与旅行者1号失去联系,而它将孤独的继续超太阳系最边缘的奥尔特云飞去。



也就是说,失去动力的旅行者1号,将受到太阳引力的持续影响。后果就是旅行者1号会越飞越慢。至于最终结果,就不得而知了。

但无论旅行者1号的结局如何,地球都不会知道了,因为2025年后,地球就再也联系不到它了。


陌上云白


旅行者1号经过运载火箭从地球发射而产生的速度,以及内太阳系行星的引力弹弓加速,达到逃离地球引力束缚的速度。在经过土星的引力加速后,其速度完全超过了逃出太阳引力束缚的第三宇宙速度,并以高于第三宇宙速度的速度向太阳系黄道面上方飞去。旅行者1号是人类发射的探测器中飞行距离最远、飞行速度最快的探测器,目前认为旅行者1号距离太阳约200亿公里,速度约为17.8公里每秒。


然而,随着太阳系外层空间几乎不再有可以提供引力加速的天体,旅行者1号的飞行速度将不再会提高,反而持续降低。主要原因是太阳引力的减速,旅行者1号距地球约198亿公里,受到的地球的引力束缚已经微乎其微,可以忽略不计,但太阳产生的引力要比地球产生的引力大的多。尽管探测器距离太阳越远,受到的太阳引力的束缚作用越小,但这种束缚的作用不会间断而长期存在,其积累作用对旅行者1号的速度会带来很大的损失;

另一方面,旅行者1号已经不再可能通过任何手段提高速度,所以它的速度只会减小不会增大或者维持稳定。其次,由于星际空间并不是完全的真空,有大量的原子、分子、尘埃颗粒等星际物质,尽管它们的密度非常低,仅在局部区域具有较高的密度,但是它们对探测器的碰撞摩擦减速作用就像引力束缚作用一样,是持续存在的,因而旅行者1号将更进一步受到微小的减速作用。


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