旅行者1号为何被“降速”?太阳系边缘是否存在神秘力量?
▍ℊ旅行者1号为何被“降速”?太阳系边缘是否存在神秘力量?
减速是合理的,不减速才是有情况。
为什么这样说呢?这是因为旅行者1号一直在与太阳引力相抗衡,它于1977年发射后在太空中飞行了40多年了,每时每刻都在与太阳引力对抗,因为他是太阳系里的飞行物,就必须受太阳引力约束。
根据爱因斯坦广义相对论,引力是具有质量的物体对周边时空的扰动,大质量天体的这种扰动表现为时空漩涡或者时空陷阱,逃脱时空陷阱的唯一办法就是速度,这种速度就是逃逸速度。因此旅行者1号要逃脱太阳引力陷阱,就必须达到超过逃逸速度的速度。
万有引力的的大小是与相互吸引物体质量乘积成正比,与距离平方成反比的,因此距离越远,太阳对旅行者1号的引力就越小,所需要的逃逸速度就越小。
太阳表面的逃逸速度为每秒617.7公里,也就是如果旅行者1号如果从太阳表面发射,需要达到每秒617.7公里的速度才能够逃脱太阳引力。但在地球轨道这个距离发射,借助地球公转速度每秒约30公里,只要再加16.7公里,就能够逃出太阳引力。如果距离太阳更远,太阳引力影响就更小,这个逃逸速度就更小了。
旅行者1号发射时并没有这么高的速度,是在经过木星和土星时利用其引力弹功效应得到的加速度,才达到飞出太阳系的逃逸速度的。现在旅行者1号距离太阳217亿公里远了,飞行速度为每秒17公里,在那个位置这样的速度是足以逃脱太阳引力的。
但引力是一种长程力,理论上作用距离无限远,因此太阳对旅行者1号的引力拉扯力永远存在。
现在旅行者1号的已经没有任何重力,已经完全依靠惯性飞行,因此在太阳引力拉扯下,会慢下来这是趋势。但在这么远的距离,太阳对旅行者1号的引力已经很小了,对其速度影响也就很小了。
根据NASA公布的旅行者1号飞行数据,2011年为每秒17.068公里。8年过去了,旅行者1号经历了三次太阳风顶层“海啸波”、“激波”考验,现在的速度为每秒17公里,衰减了0.068公里每秒。随着旅行者的继续远行,太阳的引力就会越来越小,最终在其他天体引力的干扰下,太阳引力就渐渐忽略不计了。
但不管怎样,这种引力影响还是存在的,只能减速。如果不减速或者加速了,这就不正常了,就可能受到了其他不明引力影响或其他情况发生,这才是大问题。但这种问题并没有出现。
太空中处于高度真空状态,几乎没有什么阻力,现在的旅行者1号早就飞出了太阳风的影响范围,根据传回的数据所接受到的太阳风粒子越来越少,接受到的星际粒子越来越多,说明进入了星际空间。虽然还受到太阳引力牵扯,但现在的速度远远高于太阳系的逃逸速度,因此飞出太阳系已成定局,再也没有任何力量能够阻扰它走向深空。
但旅行者1号的旅途还很漫长,太阳系的引力影响范围在半径1光年以上,凭现在的速度,飞出太阳系还要17000多年,到达距离太阳最近的恒星比邻星系统需要7万多年。
时空通讯有理由相信,我们的子孙后代将发明速度快出旅行者1号很多很多的飞行器,超越旅行者1号,先期飞出太阳系,探索遥远的星空。
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经过四十余载的太空飞行,旅行者1号和旅行者2号现在都已经飞到上百天文单位之外。目前,旅行者1号相对于太阳的飞行速度为17.0千米/秒(相对于地球的速度与地球的相对位置有关),旅行者2号的速度为15.3公里/秒。不过,两艘旅行者号的飞船正在逐渐降速,那么,这是什么原因导致的呢?
旅行者号减速的原因不难理解,这并不是太阳系边缘存在什么未知的神秘力量所致,而是因为太阳。由于太阳引力的作用,旅行者号的速度会变得越来越慢。
旅行者号的速度都已经超过了太阳系的逃逸速度,它们目前正沿着开放的双曲线轨道飞行,它们已经不需要动力仅靠惯性就能脱离太阳引力的控制,最终飞出太阳系。但摆脱太阳引力的束缚不代表不会受到太阳引力的作用,太阳始终会对旅行者号施加引力的作用。就算旅行者号最终飞出太阳系,太阳的引力作用也不会消失。引力是长程力,它们的传播速度是光速。
旅行者号的主发动机燃料早已耗尽,目前只有轨道修正推进器还有一点燃料,所以它们已经不能再进行大幅加速,而且早已超过太阳系逃逸速度的它们也无需这样做。由于太阳的引力会把旅行者号往回拉,所以受到阻力作用的旅行者号必然会出现减速的现象。只是不管怎样减速,都不会阻止旅行者号最终飞出太阳系。
引力不仅会起到阻力的作用,而且还能起到助推的作用。旅行者1号和2号在离开地球时都没有足够的速度来飞出太阳系,但后来它们在飞掠木星、土星(旅行者1号)、天王星和海王星(除了木星和土星,旅行者2号还飞掠了天王星和海王星)之时,借助引力弹弓效应,它们的速度最终被加速到超过太阳系的逃逸速度。
同样的道理,星际天体奥陌陌当年经过近日点之后逐渐远去,它的速度也会受到太阳的引力作用而逐渐减速。奥陌陌在今年的速度约为29.5千米/秒,距离太阳大约10天文单位。而在15年之后,奥陌陌将飞到距离太阳100天文单位的地方,那时它的速度将会降低至26.7千米/秒。
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旅行者一号和旅行者二号现在都已经飞出了太阳系的日球层。旅行者一号是1977年9月5日发射升空的,然而旅行者二号却早在8月20日就发射升空了,不过到1977年的12月的时候旅行者一号就赶上了旅行者二号。
“旅行者系列”探测器的发射初衷就是瞄准太阳系175年一遇的巨行星特殊排列去的,因为当时的NASA意识到这是一个花小钱就能探测太阳系大部分行星的绝好机会,于是旅行者一号和二号在1977年下半年全部发射升空,一号原本的任务是近距离探测木星土星和天王星以及海王星,但是在发现土卫六的浓厚大气层后科学家便让旅行者一号前往了土卫六,原本的轨道从此被土卫六引力所偏转。因此后续的天王星和海王星的探测任务就交给了旅行者二号来完成。
偏离原轨道后的旅行者一号由于此前已经被木星和土星的引力弹弓加速到17km/s了,因此旅行者一号虽然偏离了轨道到还是在向着太阳系外飞去,2014年9月13日NASA召开新闻发布会表示旅行者一号已经飞出了太阳的日球层进入了星际空间。
但目前位于20光时外的旅行者一号仍然在承受着太阳的引力,虽然它已经超过了太阳系16.7km/s的逃逸速度,但由于引力是长程力所以旅行者一号的速度会被太阳引力所慢慢“拖慢”,因此旅行者一号的速度才会缓慢降低一点点。
让旅行者一号速度变慢的并不是什么“神秘力量”而是我们每个人都能感觉到的引力,早年的星际天体“奥陌陌”在离开太阳系时也受到了太阳的引力作用而变慢了一些。
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旅行者一号在1977年9月5日升空,到现在已经出走了41年,距离地球216亿公里,相当于从太阳到地球的72个来回。
曾经有消息说,旅行者一号已经成为人类历史上第一个飞出太阳系的人造航天器,这其实是个误传。其实真相是它已经脱离了太阳风的影响了,但这距离飞出太阳系,还差了十万八千里呢!
为什么这么说呢?
太阳系的边缘的准确判定是奥尔特星云,这片暗星云包裹着整个太阳系,半径1光年,如果真飞过了奥尔特星云,那就是真正离开太阳系了。过去41年,旅行者一号就飞了0.00228光年,飞跃奥尔特星云,你算算吧!照旅行者一号现在的速度,再飞2万年差不多。
奥尔特星云
所以,题主说的太阳系边缘,还远着呢!
再说旅行者一号为什么被莫名其妙的“降速”。
事实的确如此,在旅行者一号的旅途中,人类利用土星和木星等的引力弹弓做过加速,但很奇怪,看似空无一物的太空之中,应该毫无阻力保持惯性匀速飞行,但不知道为何,它的速度却一直在走“下坡路”。(下面是旅行者二号的速度记录)
其实,原因很简单,即便它已经距离太阳如此之远,但太阳的引力,仍然像如来佛祖的手掌一样,在不断地减缓它的速度。
所以,旅行者一号和二号能否飞出太阳系,还是个问号,但有一点可以确定,当它真正飞离太阳系的时候,人类早已经把它忘记了。
所以,这注定是一趟寂寞的旅途,一个人,一辈子,2万年!
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▍↰旅行者1号为何被“降速”?太阳系边缘是否存在神秘力量?
旅行者一号速度变慢是由于太阳引力的作用,其次旅行者一号和太阳系边缘差着十万八千里哪,目前旅行者一号飞行了42年,而到达太阳系边缘它还需要飞行17600年。
引力是长程力理论上可以作用到无限远处,如果把奥尔特云当成太阳系边界,太阳系的半径达到了一光年。奥尔特云内的天体也在受太阳引力作用,整个太阳系的质量太阳占了其中99.86%,只要在太阳系内都会受太阳引力作用被太阳拉扯。
而旅行者一号目前距离太阳大约220亿公里远处,是在朝着太阳系外飞去速度自然会减小。目前相对于太阳大约是17公里每秒,这个速度大于第三宇宙速度是可以飞出太阳系的。但是速度小于第四宇宙速度,只能像太阳一样绕着银心运动。
旅行者一号在前期飞行过程中由于借助了木星、土星的引力弹弓效应在加上自身的动力系统,速度是呈现增长的。但是随着飞行时间燃料殆尽只能用来调整姿态和地球之间的信息交流(19个小时的延迟)。同时也没有可以应用引力弹弓的天体,速度自然就会下降的。
至于所谓的太阳系边缘神秘力量跟旅行者一号的降速完全没有关系、旅行者一号在2025年就会彻底失去联系,在此之后它是撞毁或者如何如何,我们都是不知道的,届时它就像是一块太空碎片一样孤独但是前进方向是明确的。
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