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飛了185億公裡,旅行者号發現真空物質越來越多,究竟怎麼了?

綜述

雖然人類一直想要探明宇宙的邊界,但是受限于我們的技術水平,還是隻能在非常小的一個區間進行探索,雖然我們的飛船和人員已經能夠去到月球,但是更遠一些的空間還是隻能借助探測器才能獲得我們想要的信息。

随着這類飛行器的研發水平不斷提高,它們也慢慢具備了去到更遠空間的能力,比如著名的旅行者号,而在這個過程中,也确實有了一些非常獨特的發現,185億公裡的旅程中,真空物質越來越多,而這背後的原因也令人驚奇不已。

旅行者項目

旅行者項目是由美國發起的一項計劃,落地的時間是上世紀70年代,當時的情況其實比較特殊,整個計劃的實施是為了不錯過一次行星連珠的機會,因為按照計算,太陽系的幾大行星包括木星、土星和天王星在内會在當年的某一個時刻處在非常相近的路徑上。

而這樣的現象是非常難得的,每一個行星因為有着截然不同的軌道和運轉周期,所以基本上都是以非常散亂的狀态出現在太陽周圍。

在這種情況下,我們就隻有一個一個地設計探測項目,分階段去到不同的行星上,但這樣其實并不經濟,一架探測器的制作成本再加上整個項目的實施花費,其實是非常大的一筆支出,對于任何國家和地區來說,都是國計民生的負擔。

而如果這些行星可以剛好處在一條線上,我們的探測器就可以在一次飛行中同時觀察不止一個行星,這樣一趟下來,就能節省非常多的研究成本。

更具體一點來說,因為幾乎處在一條線上,我們的探測器就能從頭到尾沿着一條路線進發,而不用再改變方向或者調整角度,這本身就能省下一大筆燃料費用了。

除此之外,探測器還能額外獲得動力,也就是在經過這些行星的時候借助引力的效應來得到階段性的加速,這樣就可以大大提高整個飛行和探測工作的效率。

原本預計需要近30年才能完成的任務,可以縮減近一半的時間,所以無論如何都要抓住這次機會,否則下一次出現這樣的條件就要等到175年之後了。

在這樣的背景下,美國NASA争分奪秒地制作了兩架探測器,分别命名為旅行者1号和旅行者2号,首先出發的是2号探測器,大概1個月之後,1号探測器才跟上去。

從最後的結果來看,旅行者1号還算順利地完成了自己的任務,對土星和木星進行了比較全面的觀測,而2号則沿着所謂的連珠線路觀測到了更多的天體,甚至還去到了天王星和海王星,完成了将近185億公裡的行程,為我們的天文研究工作獲取了非常珍貴的資料。

增多的真空物質

除了對這些行星進行觀測,兩艘旅行者号其實還有一些其它的重要發現,在天文研究當中,時空被認為是各向同性均勻的,這樣的假設是為了便于理論建立和研究開展,但是事實究竟如何,我們并沒有太多的信息。

隻是就地球周圍的空間來看,似乎還算是一個說得過去的假設,但是旅行者号在經過了長長的時空之後,卻反饋給我們非常不一樣的信息。

根據兩架探測器對周圍環境的監測數據,它們越是往前飛得遠,真空物質就越是密集,而且變得越來越多。說到這裡你可能要問了,真空不就是什麼都沒有嗎?那真空物質又是什麼意思呢?

我們的中學課本告訴我們,真空就是沒有任何物質存在的狀态,但這其實是比較基礎的一種理解,如果嚴格一點說,真空其實隻是相對于人類熟悉的生存環境來說沒有物質存在。

在真實的太空中,其實還有很多喊得上名字的東西,比如各種星際塵埃,氣體等等,它們也被叫作星際介質。

有一個非常典型的例子可以證明它們的存在,我們的飛行器在對太空環境和天體進行拍攝的時候,常常是很難獲得非常清晰的圖片的,這正是由于光線被星際介質阻擋,産生散射或者折射現象。

就像我們的大氣層對太陽光也會産生類似的作用,所以我們看到的圖片上的天體或者星雲都是非常模糊的,那些高清的圖像一般都是模拟複原的結果,真空物質指的就是這些星際介質,旅行者号正是在離地球越來越遠的時候,檢測到了密度更高的現象。

那麼這背後的原因是什麼呢?

一種說法認為是磁場的影響,比如旅行者1号在經過日球頂層的時候,星際磁場剛好覆蓋在這一片區域,加強了原來的磁場效果,原本活躍在這裡的電磁離子也會因此不斷回旋,也就形成了聚集的效應,這才讓飛行器檢測出較多的星際物質。

另外一種觀點認為,這種現象和星際風有關,這種風本身就攜帶了大量的物質,而日球頂層附近的一些特殊效應會讓它的速度減慢,相當一部分物質就會在此過程中沉下來,這種現象之前也确實出現過,比如中性氫就曾經在這裡大量聚集。

結語

總的來說,真空物質其實還是比較普遍存在在太空當中的,旅行者号去得遠并不代表物質會随之減少,這種認識隻是我們在有限的經驗裡作出的推論,還需要不斷檢驗。

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