柯伊伯带和奥尔特星云是什么关系?

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首先,任何一个新恒星的形成都需要一团浓密的星云气体,通过星云的不断运动和在襁褓中心的恒星引力,星云逐渐自我集中,形成中心的主恒星,然后再形成一个原行星盘,经过几十亿年的演化构成了今天类似太阳系的这种稳定结构:主恒星进入蓬勃的生命周期,释放的能量保持稳定,各个环绕的行星系统按照比较稳定的轨道围绕主恒星运转,构成了一个稳定的星盘。

奥尔特星云就属于这片星云的最外围,但如何界定它的定义范围莫衷一是,比如NASA甚至定义到了近两光年外,几乎是我们到比邻星距离的一半了(photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA17046)。而柯伊伯带则属于这个原始星盘的外围(距离太阳约45亿公里以上),相当于太阳系主行星区域与外围残留星云(奥尔特云)的交界地带,跟奥尔特云的规模相比简直是原子核对比整个原子。

这里太阳引力和土星、木星、天王星、海王星这些巨型行星的影响力互相作用。不同行星轨道周期各不相同,因此对于柯伊伯带而言,受到不同周期的引力,比如土星每绕太阳旋转一周的时间,木星则旋转了两周,使得柯伊伯带不断被这种周期性变化的引力(共振)作用。它的效果使得太阳系内某些区域产生一个巨型行星的可能性变得非常低。经年累月的作用下来,柯伊伯带就形成了一个由许多微星和原始星盘碎片构成的区域,冥王星也处于这个区域。

更外围的奥尔特云距离太阳引力更远,无疑受着更复杂的摄动力,保持着极其稀疏甚至混乱的状态,不过那里太远了,人类并不能探测到什么有效的东西,只是理论逻辑上的推演而已。

人类目前对柯伊伯带的了解还非常有限,过去天文学家一直认为此处空无一物,是太阳系的尽头。但随着天文观测技术的发展及人类计算能力的提高,柯伊伯带和奥尔特云的概念逐渐成型并被证实。成熟的柯伊伯带理论最早始于上世纪50年代,是由爱尔兰裔科学家艾吉沃斯提出、荷兰美籍科学家柯伊伯研究并深入的一套天文研究体系。

但当时的观测条件依然不够直接发现这么遥远的实际证据,第一个柯伊伯带天体的发现已经是1992年了。目前人类的深空探测能力大大增强,在这里发现了更多的小型天体。天文学家按照目前的估计甚至认为发现的柯伊伯带天体恐怕只是小小冰山一角,那里的天体数量很有可能超过10亿颗,而直径超过100千米小行星可能高达35000颗,着实是个庞大的系统。

近期刚刚抵达的新视野号为我们开拓了“新视野“,它从不到1万公里的距离详细观测了冥王星,并拍出了人类第一张冥王星彩图。目前的观测结果表明,冥王星要比原先估计的体积大一些(直径为2370±20千米),超越了另一颗著名的柯伊伯带矮行星阋神星成为太阳系内最大矮行星。但后者质量要比冥王星大约27%,冥王星的大气也比想象中更稀薄一些。在飞离冥王星后,新视野号会继续前行,在有效控制下(如今的技术已经比它之前旅行者/先锋几个探测器高太多了),搜索柯伊伯带的相对大型天体(直径50-100千米左右,未最终确定),继续探秘。

新视野观测冥王星的最新结论让人对柯伊伯带的兴趣顿时达到了顶点,由于柯伊伯带附近一直没有形成一颗大型行星,受太阳影响极其微弱,也没有经历各种复杂的天文现象,因此它的大部分构成基本上代表了太阳系形成初期的原始成分,这对我们了解太阳系的起源非常有意义。天文学家根据这些观测普遍认为,这个区域充满了微小冰封的物体,是太阳系最为宝贵的活化石,我们应该时刻期待新视野号的未来发现。

柯伊伯带另一个很大的秘密是太阳系那些短周期(轨道周期小于200年)彗星族群,比如最典型的哈雷彗星,都来源于这个区域,目前发现的会访问太阳的彗星已有约600颗!一个解释地球生命起源的经典理论是彗星说,也许曾经的某颗彗星撞击地球,为地球带来了最基本的有机物。而地球所处的太阳系位置又非常完美,最终孕育了地球上的所有生命。也因此,彗星尤其是来自柯伊伯带的彗星研究,成为一个热点。

最著名的就是欧洲宇航局的罗塞塔任务,在经过10年的漫长太空旅行后,罗塞塔于2014年年底抵达了一颗叫做67P/丘留莫夫-格拉西缅科的短周期(6.45年)彗星。这颗彗星目前位于太阳系内部,每周期运动都受到很多天体摄动,天文学家推算很有可能它很早之前源于柯伊伯带。罗塞塔释放了菲莱登录器最终登上了这颗彗星,目前的研究结果表明,这颗彗星上在不断蒸发水蒸气,而且探索到了可能的有机物存在证据。

罗塞塔的发现意义非凡,关于生命起源的理论与推想越来越多和太阳系内的其他天体尤其是彗星联系起来,而柯伊伯带则是孕育这个伟大起源的最大可能。目前,对其他彗星和小行星的探测任务也在论证中,或许未来会有更多的探测器访问甚至登陆彗星,为我们带来更多的生命起源证据。

但我们还要记得,太阳系的外围还有一团巨大的星云包裹着整个太阳系,它远远超过柯伊伯带的距离,那是我们真正的襁褓,奥尔特云。这个星云是由水冰、氨和甲烷等固体挥发物构成的庞大结构,天文学家认为它是太阳系的根源。贝尔纳多-埃斯皮诺萨目前唯一能有所探寻的是长周期彗星,有时它们会被引力捕获成为短周期彗星,正如柯伊伯带彗星,可是这种观测机会实在罕见。奥尔特云的宽度最远已经距离太阳达到两个光年,几百年内的人类,恐怕现有的技术还无法让我们走出这个我们诞生的地方。

因此,人类对柯伊伯带乃至奥尔特云的探索,真的可以用一句经典的诗句来形容:路漫漫其修远兮,吾将上下而求索!这个世界的尽头,或许就是我们起源的地方…

没错,就是奥尔特云包围着柯伊伯带。太阳系以太阳为中心,然后是八大行星及当中的小行星带,这些天体都位于黄道面上。海王星外既是包含冥王星,塞德娜,齐娜在内的柯伊伯带,位于太阳系中层,跨度大约为海王星轨道半径的10倍,主要是一些矮行星,彗星和小天体,但密度很低,大体上仍然可以保持在黄道面上。柯伊伯带之外,是内奥尔特云,是更为细小的彗星和天体,且更为稀薄,跨度大约为柯伊伯带半径的10倍,其中大部分天体的轨道已经偏离黄道面了。内奥尔特云外就是外奥尔特云,更为遥远,细小的天体,也是太阳系的最外沿,几乎完全不在黄道面上,而是以一个球体的形状包围着整个太阳系,半径为1光年左右,是内奥尔特云的两倍。奥尔特云是太阳系形成初期星云的残留物质。

我的朴素观点是,如果把太阳系看成一个平面的圆或椭圆,那么柯伊伯带就是这个圆或椭圆的边缘;如果把太阳系看成是一个立体的球,那么奥尔特云就是这个球的内壁外壁。

一般认为,柯伊伯带是扁平盘状,而奥尔特云是球壳状。柯伊伯带到太阳的距离是地球到太阳距离的40~50倍。而奥尔特云离太阳的距离,是柯伊伯带的……至少1000倍。

另,不知为什么现在有很多人把“奥尔特云”误写为“奥尔特星云”。奥尔特云是Oort cloud。注意是云,英文cloud。而“星云”一词是nebula。这是两个完全不同的概念。可能有些人误以为“星云”比“云”更像是一个天文学名词吧。

正和反大自然的内中外三方,=是三方共同都统一存在的一对,=是六方的统一基准界面。

空间时间数量三方的正方体和球体,都是共同存在的变化和固定的一对统一体,一对基准的方向距离速度的统一半径体。

正方面和圆周面,=是半径的变化和固定,=是方和圆的四份和六份的时间和空间,=是速度时间空间的共同存在的一周。所以,圆周面的太阳系,都是统一的空间速度时间的半径和半球体。

速度和力量的时间,=力量是长时间的固定方向,和速度是短时间的变化半径方向,=是方向的多少数量,=是力量的大小距离。

磁场是固定的方向和距离,=是固定的膨胀和收缩的方向和距离。时间为量速度的旋涡太阳系,=和相反的空间是一对的正和反。都是三方共同存在的一对统一的基准。

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