话说太阳系（1）-太阳系概述|冥王星|太阳系|奥尔特云|火星|行星|银河系

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大家好，从今天起，我们从历史文学的范畴里跳出，聊一聊宇宙天文物理甚至是神话方面的内容。

有朋友留言说，你总是绕不过历史与讲故事，能不能抽空也讲讲其他的呢？

好的，今天我们就不讲历史，聊聊太阳系。

当然，讲太阳系，我们不讲牛顿三大定律，也不说开普勒三大定律，也不说动能定理和动量守恒定律，更不涉及光栅与瞬时速度，那些不用看，敲键盘都能把自己敲困。

那我们讲什么呢？每一章节还是以划重点的方式，今天是第一期，太阳系概述。

开始聊太阳系之前，先普及一个概念，AU，何为AU？1个AU指的是1个天文单位，指的是地球与太阳之间的距离，1个AU为1.5亿公里。

太阳系的组成

如果说问太阳系的位置，简单来说，太阳系位于银河系的猎户臂。至于说什么是猎户臂，以后我们找机会聊，总之，太阳系不在银河系的中心地带，实际上比较边缘，也正是太阳系处于银河系的所谓适居带，才让太阳系中产生了地球这样一个能够孕育出生命的环境。

太阳系是一个受太阳引力约束在一起的行星系统，具体来讲，包括太阳以及直接或间接围绕太阳运动的天体。

所谓直接围绕太阳运动的天体，就包括所谓水金地火木土天海这八大行星，当然还有曾经属于行星，后来被开除出行星队伍的冥王星，以及小行星带，柯伊伯带那些直接围绕着太阳运动的天体。

相反，间接围绕太阳运转的天体指的就是卫星等天体，比如，离我们最近的月球，又比如冥王星的伴星卡戎，其实冥王星本身也不是直接围绕太阳旋转的，以后我们单独讲述柯伊伯带的时候会详细论述。

所以太阳系到底是由哪些物质组成呢？简单说八大行星，一大堆矮行星与小行星，行星的卫星，各种彗星以及无尽的空间。如果，把太阳系比作一个房间，那么这些星体的存在，基本上可以理解为房间内的灰尘，渺小到极致。

太阳系是如何形成的

根据现代科学的推断，太阳系的形成和演化始于46亿年前一片巨大分子云中一小块的引力坍缩。大多坍缩的质量集中在中心，形成了太阳，其余部分摊平并形成了一个原行星盘，继而形成了行星、卫星、陨星和其他小型的太阳系天体系统。

这被称为星云假说的广泛接受模型，最早是由18世纪的瑞典科学家艾曼纽尔·斯威登博格、德国科学家伊曼努尔·康德与法国科学家拉普拉斯侯爵皮耶-西蒙提出。划重点啊，18世纪，瑞典、德国、法国。这么看来，从文化学术上，欧洲西部地区的这些国家，国与国的界限，并不深。

小行星带与小行星

在火星与木星之间，存在着一个小行星带。

在已经被编号的120437颗小行星中，有98.5%是在这里被发现的。换言之，这十几万颗小行星就在此处围绕着太阳做椭圆运动。

不过，有一点喜剧的是，在此处第一个被发现的“小行星”后来被命名为谷神星，却在2006年以后划入了矮行星的行列。

在1781年发现天王星之后，德国天文学家波德认为，在火星和木星轨道之间也许还有一颗行星。矮行星谷神星就是1801年在波德预测的轨道距离上被发现的，发现谷神星的人是意大利天文学家朱塞佩·皮亚齐。顺便说一句，了解意大利历史和文化的朋友可以看到，在意大利，叫朱塞佩Giuseppe这个名字的人特别多，几百年来，一大堆“朱塞佩”，这个名字到底什么意思呢？实际上就是英文里面的约瑟夫Josef，大概意思是上帝眷顾。

好，话归主题，继续说小行星带。曾经有一个假说，称这个小行星带，当初是一颗类地行星名叫“法厄同星”，法厄同星被摧毁后，留下的残骸，形成了后来的小行星带。当然，这个说法至今也只能是假说，缺乏足够的证据。

类地行星、类木行星与冰巨星

前一段提及“法厄同星”的时候，我们提到一个概念“类地行星”，什么是类地行星呢？简单说来，您可以理解为“与地球类似的行星”。

所以“和地球类似”，可不是指类地行星都有水和氧气，像地球一样适合生存。而是指和地球类似都是以硅酸盐岩石为主要成分的行星。类地行星，由里到外包括，水星，金星，地球和火星。

同时还有一个概念叫，类木行星，顾名思义，就是“和木星类似的行星”。类木行星，也叫气态巨行星，太阳系内这个概念指的木星与土星。换言之，木星和土星上面既没有木也没有土，两者都是气态。

当初，天王星与海王星也被人们认为是气态巨行星，直道1990年代，人们发现，这两颗星体是与冰类似的挥发性物质组成，故将其称之为“冰巨星”。以后本系列中会将八大行星一一讲述。

矮行星有多矮？

所谓矮行星，是具有行星级质量，但既不是行星，也不是卫星的天体。也就是说，它是直接环绕着恒星，并且自身的重力足以达成流体静力平衡的形状（通常是球体），但未能清除邻近轨道上的其它小天体和物质。著名的冥王星，就是在2006年，被人类划入的矮行星的行列。

国际天文学联合会迄今只认证了5颗矮行星：谷神星、冥王星、阋神星、妊神星和鸟神星。其中谷神星位于小行星带，其余四颗位于柯伊伯带或者更远的离散盘。

将来我们讲述冥王星的时候，会详细描述这颗矮行星中最有名的运动员，届时再详述其为何从行星降为矮行星，从而讲明矮行星与行星之间的区别。

柯伊伯

柯伊伯带在哪里？它延伸在距离太阳30AU至50AU的空间之间，柯伊伯带是由大量碎屑组成，类似于小行星带，但是组成物体的主要成分是冰。

著名的冥王星与其伴星卡戎，鸟神星和妊神星，都位于这个柯伊伯带内。直观看来，柯伊伯带与火星木星之间的小行星带看上去类似。估计柯伊伯带有100000颗直径大于50公里的小天体，但柯伊伯带的总质量只有地球的十分之一或甚至只有百分之一。以后我们会专门为柯伊伯带做一期系列内的文章介绍，敬请期待。

离散盘

柯伊伯带再往外，就是更加神秘的离散盘了。

离散盘，在黄道部分与柯伊伯带重叠，并进一步向外延伸，被认为是短周期彗星的来源。在离散盘生存的天体都是以椭圆的轨道围绕太阳进行运转，多数离散盘天体的近日点在柯伊伯带内，但远日点又远远超过该距离，有些特别夸张，其远日点甚至距离太阳远达150AU。

在离散盘内，最有名且最大的天体，就是我们前文所提及的阋神星，阋（xi4），这个字相对比较罕见。阋神星距离太阳的平均距离为68AU。当初冥王星之所以被从行星将为矮行星，就多亏这位阋神星同学立下了汗马功劳。

因为它的质量比冥王星大25%，又与冥王星有相近的直径。它是已知矮行星中质量最大的。已知它还有有一颗卫星，人类给它的卫星赠予一个十分美丽的名字，迪丝诺美亚，这是希腊神话中一位女神的名字。因为阋神星的存在，冥王星的行星地位受到了严重的挑战。如果冥王星算行星，那么阋神星肯定更有理由算行星。

太阳系的边界与奥尔特云

太阳系的边际在哪里？理论上讲，太阳系和星际空间的分界点并不明确，因为在边界上有两股独立的力量：太阳风和太阳引力。

太阳风影响的范围大约是太阳至冥王星距离的4倍，这是日鞘的位置，日球层的外侧边缘，也被认为是星际物质开始的位置。

但是太阳引力的范围却大得出奇，目前认为太阳引力能有效主导的范围，在日鞘还要向外延伸1000倍，那里存在着理论上的奥尔特云。

奥尔特云是假设的球体云，目前人类的飞行器还未能到达此处，它的距离大约从距离太阳50000AU（约1光年）并延展至100000AU（1.87光年），它被认为是被外层行星的引力作用从内太阳系逐出的彗星组成的。所以奥尔特云的天体运动的得非常缓慢。

所以简单说来，太阳系按照其引力所影响的范围，半径大概在2光年左右。这是一个很难用常用数据去界定的距离，光以每秒30万km走上两年，这样才能走出太阳系。

旅行者1号

旅行者1号（Voyager 1）是NASA研制的一艘无人外太阳系空间探测器，重825.5kg，于1977年9月5日发射，部分功能截至目前依然正常运作，并持续与NASA进行深空网络通信。

到目前已经四十多年，它是有史以来距离地球最远的人造飞行器，也很可能是第一个离开太阳系的人造飞行器。受惠于几次的引力加速，旅行者1号的飞行速度比现有任何一个人造飞行器都要快些，这使得较它早两星期发射的姊妹船旅行者2号永远都不会超越它。它的主要任务在1979年经过木星系统、1980年经过土星系统之后，结束于1980年11月20日。它也是第一个提供了木星、土星以及其卫星详细照片的探测器。

2012年8月25日，“旅行者1号”成为第一个穿越日鞘并进入星际介质的宇宙飞船。截至2020年8月2日止，旅行者1号正处于离太阳150.02 AU（2.24×1010 km）的位置，是离地球最远的人造物体。但即便是这样，旅行者1号还没有飞出太阳系。

我们用数据来量化体现一下这个旅行者1号的速度。

光从太阳走到地球（1AU），需要8分钟；

光从太阳走到柯伊伯带（40-50AU），需要6个小时；

旅行者1号从地球走到柯伊伯带，要12年。

所以旅行者号的速度，在天文学的范畴内，也只能是小儿科。

前文我们提到的日鞘层，距离太阳大概在80-120AU左右，目前旅行者1号，用了四十多年，刚刚飞出这个日鞘层。

而我们前文提到的奥尔特云在日鞘层再往外40倍的距离，大概是5000AU，根据现在科学家的推算，旅行者1号进入奥尔特云，大概需要300年的时间，但是旅行者1号一旦进入奥尔特云，想要穿出奥尔特云，大概需要30000年的时间，所以，这个奥尔特云是有多厚。奥尔特云的最外端距离太阳大概1.87至2光年。所以换个角度思考，光走两年，旅行者1号要走30000年。

这一小章节，使用旅行者1号把前文讲述的所有内容进行了一个简单的量化。

第九大行星？

省愚这一代人，在2006年之前学习的初中地理课程以及儿时所接触到科普书籍、电视中，都讲过，太阳系内有九大行星，所谓“水金地火木土天海冥”。

但是2006年，冥王星被一群人类精英以投票的方式认定为矮行星后，九大行星就变成了八大行星。但是，实际上，人类中的一部分科学家一直怀疑在太阳系中还存在一个行星。

在20世纪七八十年代，美籍阿塞拜疆裔科学家撒迦利亚西琴写过一本书，名叫《地球编年史》。该书中提出一个说法，说太阳系中存在着另外一个行星名叫“尼比鲁”，其围绕太阳运动的周期是3600年，并且，书中还写到“尼比鲁”上的阿努纳奇是创造我们这一代人类的缔造者。

太阳系内到底是否还存在地九大行星呢？我们，拭目以待吧…

天涯若比邻

有道是，海内存知己，天涯若比邻。

距离太阳系最近的恒星，也就因此被中国的科学家命名为比邻星。

比邻星与太阳的距离为4.22光年。

目前已知比邻星的系统内有比邻星b和比邻星c两颗行星的存在。如果把比邻星b比喻成地球，那么比邻星c差不多可以比喻为海王星。

比邻星虽说是距离太阳系最近的恒星，但是人类到目前还没有飞行器能够到达那里，以后可能会有，怎么说，还是拭目以待吧。

多说一句，比邻星很可能存在于一个三星系统内，其与半人马座α星A与半人马座α星B，三者很可能共同组成一个恒星系，这也是小说《三体》的原型。三个恒星组成的系统，所以比邻星所在的区域也极不稳定。

太阳系的独特之处

目前，人类的探测器尚未走出太阳系，类似于前文提到的旅行者1号这样的飞行器，当其真正在30000年走出奥尔特云的时候，其电量早已耗尽，早已无法和人类取得联系了。所以，根据现有人类所掌握的技术与知识储备去谈及太阳系的独特之处，多少有点坐井观天的意思。

相较于其它的行星系统，太阳系最特殊的是什么？是太阳系有个地球。地球到底有多特殊，我们到“地球章节”的时候会进行十分详尽的描述。

同时，太阳系缺乏比水星轨道更内侧的行星已知的太阳系也缺乏超级地球，换言之，缺乏一个海王星轨道之外的类地行星。

异于平常的是，太阳系只有小的岩石行星和大的气体行星；没有其它中间尺寸的行星典型，所以在地球和海王星之间似乎没有空隙。

此外，人类观测到其他行星系统中，像太阳系这种只有一个恒星的系统，实际是很少的。大部分行星系统都有具有两到三颗恒星，比如我们前文提到的《三体》原型，比邻星系统。

传说中的复仇女神

接着上面的话题讲，太阳系真的只有太阳这一颗恒星吗？是的，这是目前人类的普遍认知。但是，有人他不这么想。

某些占星术士和神秘主义者认为太阳其实是一个双星系统的主星，也即是认为太阳系本身一个有着两颗恒星的系统，太阳作为这个系统的主星，在遥远的地方存在着一个伴星，名为“涅米西斯”（Nemesis，有译作涅墨西斯），同时这个传说中的伴星还有一个很好听的名字叫“复仇女神”，当然还有一个更厉害名字叫“黑暗伴星”。

复仇女神概念的提出，始于1984年。为了解释地球周期性大灭绝的原因，人类率先提出这一设想，并且将其作为地球生物周期性灭绝的元凶。在这个假说里，它有可能是一颗褐矮星，也可能是一颗红矮星。假说提出，其近日点为一光年，远日点则为三光年，距离太阳95,000天文单位（1.5光年），为假定中太阳的伴星。当然，现实中尚未有证据证明其存在。