地球在一个偏心率很小的椭圆轨迹上盘绕太阳公转,这个轨迹平面被称为黄道面。其他行星根本上也在黄道面邻近盘绕太阳公转。既然如此,为什么旅行者1号和2号没有向黄道面的上方或许下方飞出太阳系,这样岂不是很快飞出太阳系吗?
尽管太阳系看起来是扁平的,呈现为圆盘状,各大行星根本上同处一个平面,但太阳系其实底子就不是平的。那么,为什么各大行星根本上会共面,但太阳系又不是平的呢?
为什么行星根本上共面?
太阳系在还没有构成时,还仅仅一团星云,乱七八糟地充满在世界中。由于外部扰动,星云中心的物质很多集合在一起。星云内部的物质相互磕碰,它们在某个方向上会有一个净角动量。跟着物质不断被中心的引力招引进去,星云会在具有净角动量的方向上越转越快。
在旋转平面上,物质的旋转速度满足快,它们可以防止掉入中心。但旋转平面上下方的物质的旋转速度较慢,它们会被引力吸入中心。终究,团状的星云会变得扁平,星云中心构成了太阳,旋转平面上的物质构成了各大行星。
为什么说太阳系不是平的?
尽管行星轨迹让太阳系看起来是扁平的,但太阳的引力在各个方向上都是相同的。不管在黄道面的哪个方向,只需间隔相同,都会遭到相同的太阳引力效果。
太阳系中除了行星和小行星带之外,还有一个包裹整个太阳系的巨大球体结构——奥尔特云。据估计,奥尔特云起始于间隔太阳0.03光年(1900天文单位)之处,一向延伸到至少间隔太阳1光年(6.3万天文单位)的当地。在奥尔特云中,散布着很多的小天体,它们被认为是来自于前期太阳系的残余物。
为什么旅行者号没有从黄道面上下方飞出太阳系?
如上所述,太阳的引力是均匀的,从黄道面上下方飞出太阳系没有任何优势。不仅如此,人类现在其实没有才能把勘探器往黄道面上下方送出太阳系,化学火箭的速度有限。
旅行者1号和2号可以取得逃逸太阳系的速度,得益于两大要素。首要,地球以30公里/秒的速度盘绕太阳旋转,旅行者1号沿着黄道面方向飞翔,由此可以取得巨大的速度,而从垂直于黄道面的方向就没有。其次,旅行者号在黄道面邻近飞翔,还能凭借木星、土星、天王星和海王星几大行星的引力进行加快,使它们终究可以取得满足的速度飞出太阳系。
别的,旅行者1号和2号在规划之初是为了一次性勘探太阳系中的四大巨行星,由于它们刚好赶上了176年一遇的行星摆放。假如朝着黄道面上下方飞翔,无法勘探这几大行星。
时至今日,人类对天王星和海王星的了解,大都是源于旅行者2号在上个世纪80年代先后拜访了这两颗行星,这是现在为止对天王星和海王星的仅有一次近间隔勘探。
不过,通过几大行星的引力加快之后,旅行者1号和2号的飞翔方向都现已大幅偏离了黄道面。