晴朗之夜,我们抬头仰望,满天繁星密密麻麻;欣赏各种太空望远镜拍摄的照片,天体也是密密匝匝;尤其太阳系示意图,在土星与火星之间的小行星带,在海王星轨道外的科伊伯带,以及接近1光年厚度的奥尔特云带,充满了小行星、彗星、碎片等天体。
正是由于这些观测印象,让我们有了一个感觉:天体在太空中运动,就是在这些拥挤的天体中加塞,从各种缝隙中借道,没有被碰撞个稀巴烂只是属于侥幸。其实,这是一种错觉。
太空非常空旷,空旷死寂的程度远超许多人的想象。在我们附近,距离最近的天体就是月球了,与我们相隔的平均距离约38.4万公里,这在宇宙空间已经是非常近的了;在太阳系,行星之间的距离最近的也有4200万公里(地球到金星最近时的距离),一般都在1亿公里以上,天王星与海王星相隔最远,平均达到16.1亿公里。
在这些行星之间,就是接近真空的空旷空间,除了有一些极其稀薄的气体分子粒子,只偶尔有极其稀少的小行星或星际碎片渣子飞过。正因为如此空旷,人造探测器发射深空远航,遇到碰撞的概率就极少。
当然,在太阳系有几个小天体密集的地带,就是主小行星带、科伊伯带、奥尔特云带,在描绘太阳系的示意图上,这三个包围着太阳系的圈圈都密密匝匝布满了象征天体的点点,似乎有些密不透风,好像人类发射的探测器根本无法突破这些屏障。
但实际上,即便是这几个密布小天体的空间,同样空旷得超乎想象。
主小行星带处于火星轨道以外到木星轨道之间,这里虽然密集地分布着数以百万计的小天体,大的直径有数百公里,小的只有数米,其中最大的谷神星已经归类为矮行星,直径达到940公里,但这些小行星分布在距离太阳 2.17–3.64 AU(天文单位,1 AU约为1.496 亿公里)之间一块广阔空间,面积高达60亿亿平方公里。
如果按200万颗小行星计算,平均1颗小行星就占据着约3000亿平方公里的巨大空间,每颗小行星之间至少相隔55万公里。
科伊伯带和奥尔特云带的冰质天体虽然更多,大大小小加起来数以亿计乃至数万亿计,但这两个区域占据着更大的天区,平均数百万亿平方公里才会有一颗天体,也就是相隔两到三千万公里才有一颗天体。
这就是太阳系空间的状态,因此,人造飞行器向太阳系外飞去时,被小天体撞击的概率就极小,也是天文观测时,望远镜能够畅通无阻,几乎没有任何影响地看到太阳系外的原因。
那么,是科学家和艺术家们在绘制太阳系构图时故意将天体弄得秘密麻麻,欺骗了大家吗?其实不是,是因为这些艺术图片很小,无法反映出广袤空旷的太空状态,只能这样弄个示意图而已。
出了太阳系的星际空间就更空旷了,除了恒星和星云尘埃,极少有天体在空间乱撞。
恒星与恒星之间都是以光年计,1光年约为9.46万亿公里。距离我们最近的比邻星有4.22光年,也就是说,如果太阳缩小为2毫米的芝麻,比邻星这个芝麻则在70公里以外。如此距离的两粒芝麻要撞在一起,概率几乎为零。
太阳位置距离银河系中心约 2.6 万光年,处于银河系银盘的猎户座旋臂边缘,属于本地泡,即一个直径约 300 光年的低密度星际气体区域,这里的星际介质密度约为每立方厘米1个原子,主要由氢、氦气体和少量尘埃组成,这些物质对太阳的运动几乎无任何阻碍作用,仅会通过太阳风的相互作用形成微弱的星际弓形激波,旅行者1号在飞跃太阳风顶层时就经历过这种激波。
这里恒星密度极低,每立方光年仅有0.004颗恒星,空间极度空旷,在太阳周边10光年半径内已发现的恒星有14颗,这些恒星与太阳共同属于一个松散的恒星群,绕昴星团的质量中心运动,且整体与太阳保持同向绕银心公转,太阳每秒线速度约250公里,公转一圈约2.2~2.5亿年。
恒星彼此间存在微弱引力,相互作用但无直接干扰,类似高速公路上同向行驶的车辆,虽然相互运动也会变化,速度约为每秒20公里,这种速度与恒星之间相隔数光年距离相比,微弱得可以忽略不计。根据恒星运动规律,可以测算出太阳周边恒星之间的碰撞概率约为10万亿年一次,而宇宙年龄至今才138亿年,所以碰撞的概率几乎等于零。
这就是所谓太阳在银河系高速运动了几十亿年,没有撞上其他恒星的原因。
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