天文動手做——觀測活動（1）太陽系有多大？

郭紅鋒

太陽系的范圍在“不斷擴(kuò)大”

太陽系有多大？不同時(shí)代的人們因認(rèn)識和探測水平的差異而有不同的判斷。

哥白尼以前的人們接受了以地球?yàn)橹行牡膶W(xué)說，因此不能解釋太陽、月亮及其他行星在恒星背景里移動的規(guī)律。哥白尼以后的科學(xué)家接受了以太陽為中心的學(xué)說，認(rèn)為行星（包括地球）都在圍繞太陽運(yùn)動，這樣就很完美地解釋了日月星辰在天空中各自運(yùn)動的規(guī)律。后來的科學(xué)發(fā)展使得科學(xué)家可以很準(zhǔn)確地計(jì)算出行星運(yùn)動的軌道以及它們各自距離太陽的遠(yuǎn)近。因此，科學(xué)家們一度認(rèn)為太陽系就是從太陽到最遠(yuǎn)的目視可見行星——土星的范圍。

歷史性的轉(zhuǎn)折出現(xiàn)在1781年，英國天文學(xué)家赫歇耳使用他自己制作的望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了新行星——天王星，使得人類對太陽系范圍的認(rèn)識擴(kuò)大了l倍（見圖1）。后來，隨著科學(xué)的發(fā)展，人類對太陽系的認(rèn)知不斷擴(kuò)大，太陽系的范圍也隨之改變。

太陽系的一些天文單位

目前已知的太陽系是以太陽為中心的所有受到太陽引力吸引的天體集合體，包括行星、矮行星、小行星、衛(wèi)星、彗星、流星體等大大小小的天體。

天文學(xué)家在太陽系內(nèi)以天文單位AU（全稱為Astronomical Unit）來測量距離。1個(gè)AU是地球到太陽的平均距離，大約是1.5億千米。光年（光1年走過的距離）是測量恒星距離的長度單位，l光年大約相當(dāng)于63240個(gè)AU天文單位。

圖l為已知天體距離太陽由近到遠(yuǎn)的順序，以及軌道傾角數(shù)據(jù)（行星公轉(zhuǎn)軌道面與黃道面之間的傾斜角度）。

圖2可以更直觀地看到太陽系內(nèi)一些天體距離狀況，其中圖①為5AU范圍內(nèi)所包含的天體，圖②為50AU范圍內(nèi)所包含的天體，圖③為1000AU范圍內(nèi)所包含的天體，圖④為50000AU范圍內(nèi)所包含的天體。

太陽系里的“天休聚會區(qū)”

柯伊伯帶是太陽系在海王星軌道外、黃道面附近、天體密集的中空圓盤狀區(qū)域。1992年，人們找到了第一個(gè)柯伊伯帶天體，至今已有約1000個(gè)柯伊伯帶天體被發(fā)現(xiàn)，直徑從數(shù)千米到上千千米不等。

許多天文學(xué)家認(rèn)為冥王星的個(gè)頭及軌道特點(diǎn)和柯伊伯帶中的小行星相當(dāng)，應(yīng)該歸入柯伊伯帶小行星之列。但因冥王星是在柯伊伯帶理論出現(xiàn)之前被發(fā)現(xiàn)的，所以傳統(tǒng)上仍被認(rèn)為是行星。

奧爾特云是一個(gè)假設(shè)包圍著太陽系的球體云團(tuán)，布滿著一些不活躍的彗星，半徑約l光年。天文學(xué)家認(rèn)為奧爾特云是50億年前形成太陽及其行星的星云殘余物質(zhì)。

太陽系依然有很多求解之謎

人們對太陽系的了解逐漸深入，比如在2003年天文學(xué)家們又發(fā)現(xiàn)一顆外海王星天體——塞德娜星體，它是當(dāng)時(shí)太陽系中距離地球最遠(yuǎn)的天然天體，12050年才能繞太陽一周。

但是，人類對太陽系的了解依然有限。期待在不遠(yuǎn)的將來，人類對太陽系未知區(qū)域的探測能取得更多成果，讓我們對太陽系的起源和演化有更深入的認(rèn)識。