太陽系的上方和下方到底是什么?科學家的發現,讓人類深思!

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  教科書上的太陽系,八大行星都有一個繞行的軌道平面,很容易就可以分辨出它們之間的相互關系!但事實上這卻是一個上帝的角度觀察太陽系,而且當年NASA還專門為此發射了一顆衛星,它的發現讓人類深思!

  

  宇宙中到底是怎么區分上下的?

  相信很多作者都會告訴你,宇宙中是沒有上下左右之分的!在地表由于存地球對萬物的引力作用(包括人類),因此我們很容易就可以分辨出上下,物體下落、指向地心方向的就是下,反方向則就是上,而左右就是以人當時站立的姿態來區分左右的,它沒有確定的方向!

  

  在近地軌道上上,由于繞行地球產生的“離心力”,使得飛船內的所有物體都處在失重狀態,此時我們首先就沒有了下的概念,與之相反,上的概念也就消失了!難道宇宙中真的就沒有上下之分了嗎?

  宇宙中的上下是什么標準?

  準確的說,如果是一個空蕩蕩的宇宙,那么還真沒有什么標準定義上下,但宇宙并非空無一物,而是熱鬧非凡,比如在太陽系,就有八大行星和十幾顆矮行星以及數不清的小行星!那么我們就有了定義的標準!比如地球的就有一個南北極的磁場,N是北極,S南極(其實北極是S,南極是N,但磁針的N指向北極,也就約定俗成了)!

  

  所以我們幾乎所有太空中的地球圖片,北極總是朝上的,這有幾個原因,因為地球上大部分人類都在北半球,另一個是科學體系也是從北半球發展起來的,所以大部分科學家都在北半球的科學界,當然將將地球的北極朝上啦!

  

  所以北極朝上成了我們約定俗成的概念,太空中北極方向就成了傳統意義中的上,而南極自然就成了下!那么宇宙中的天體如果沒有磁場又怎么來定義北極呢?這也難不倒科學家,他們借用了判斷電流方向的右手定則,四個手指代表自轉方向,那么大拇指所指就是北極!

  

  地球、天王星以及金星的北極方向

  太陽系中三個典型的天體北極方向,從地球傾斜自轉到天王星躺著轉,再到金星反著轉!因此太陽系的上下也就區分出來了,四指順著星星公轉方向,大拇指所指就是上方,反之則是下方!

  

  當然太陽自轉的方向和太陽系行星的公轉方向是一致的,所以太陽系和太陽的北極方向也相同!

  太陽系的上面和下面究竟隱藏了什么秘密?

  太陽系行星大致都在黃道面上公轉,因此無論從哪顆行星上上觀測,都只能看到太陽中低緯度區域,為了能看到太陽兩極方向,NASA和ESA合作發射了一顆太陽探測器“尤利西斯號”,它是一顆長、寬、高分別為3米、3.3米和2米的箱式探測器,于1990年10月6日在卡納維拉爾角由發現號航天飛機發射升空,1992年2月8日借助木星的引力調整到近乎垂直(79°)黃道面的太陽極軌上,開始了太陽高緯度觀測之旅!

  

  尤利西斯號的太陽極軌觀測之旅

  尤利西斯在飛躍極地時,對太陽風進行取樣,探測到了先前人們未預料到的高緯度的太陽風暴,觀測到極區太陽風從冕洞逸出時的情形!

  

  極區太陽風從冕洞逸出的情形(圖A)

  除了神秘的太陽外,其它行星也在它們的兩極展現了非常神秘的一面,當然最著名的要數土星北極的六角形風暴!2013年4月,卡西尼號探測器傳回了一個讓科學家目瞪口呆的畫面,一個巨大的六角形風暴出現在土星北極,與地球上熱帶氣旋或者颶風的原形完全不一樣!其實早在旅行者時期就已經發現了這個風暴,但在卡西尼如此高清的畫面下仍然震撼了科學家!

  

  這個風暴的直徑高達2.5萬千米,不過各位不要驚訝,這是在自然狀態下形成的,因為科學家們利用實驗室里的條件完全重現了這種結構,土星會形成這種六角形風暴是因為它出現在北極,和土星的自轉耦合形成了這種特殊機制!

  太陽系的上下方到底還有什么?

  上文簡單介紹了太陽系的上下方,那么在遠離太陽系方向的銀河系中又有什么呢?其實這事情最早還得從赫歇爾普查銀河系中的恒星開始說起,之后則是無數科學家試圖搞清楚銀河系結構的各種研究,1918年沙普利搞清楚了太陽系在銀河系邊緣,瑞典天文學家貝蒂爾·林德布拉德則搞清楚了銀河系也在自轉!

  

  但要準確銀河系如此龐大數量的恒星(1000億-4000億),顯然不是人工所能達到的!因此在歐空局先后發射了伊巴谷衛星和蓋亞衛星,將銀河系的恒星“徹底”普查了一遍,當然徹底是不可能啦,只是盡可能多而已,建立了銀河系三維地圖,使得科學家對太陽系所在的銀河系有了一個比較清晰的了解!

  

  太陽系100光年內的天體

  上圖是以太陽系黃道面為基準建立的恒星為止相對示意圖,準確的說太陽的北極方向并非指向一顆臨近的恒星,不過地球北極指向北極星,但太陽自轉軸(幾乎垂直黃道面,傾角只有0.1°略多)和地球傾角大約23.5度。

  

  地球傾角示意圖

  太陽系的北極方向是遠離銀河系中心的,所以在地球上的冬季,地球自轉軸傾斜的結果是,北半球的冬季完全看不到銀心,因此冬季銀河暗淡無光!

  

  太陽系在銀河系中的姿態

  上圖是以銀道面為基準所制的太陽系在銀河系中的姿態圖,各個角度都有詳細標準,各位可以試圖腦補下太陽系在銀河系中的運動,看上去是有點怪怪的!

  

  夏季和冬季銀河方向

  上圖是以仙女星系為例(仙女星系是漩渦星系,銀河系是棒旋星系),標注了夏季和冬季銀河的方向,那么在更大的尺度下,又該怎么樣來理解呢?

  

  本星系群內的幾個對象

  

  從太陽系到整個可觀測宇宙

  宇宙中確實沒有上下之分,但我們以約定俗成的坐標系來解決了整個問題,顯然大家理解起來是方便多了!

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