日光层的形状,这就是保护我们太阳系的磁场

一种介于牛角面包和沙滩球之间的新模型可以解决关于围绕太阳系保护性气泡的长期争论

我们生活在一个“泡沫”里，这不是一个隐喻性的泡沫，而是一个真实的泡沫。不仅仅是我们，整个行星，以及太阳系中的其他行星，就这一点而言，也都在泡沫中。而且，我们可能正是因为它才得以生存。物理学家称这个泡沫为日光层（太空中受太阳气体及磁场影响的领域）。这是一个巨大的区域，距离比到冥王星的两倍还多，它在所有行星周围投射出一个磁场“力场”，使带电粒子偏转，防止粒子进入太阳系。

日光层的存在是由于太阳风和太阳系外的粒子相互作用的结果。虽然我们认为恒星之间的空间是完全空的，但实际上被其他恒星的尘埃和气体所占据，这些恒星包括活恒星、死恒星和尚未出生的恒星。在整个银河系中，一个方糖大小的空间体积平均只能容纳一个原子，太阳系周围的区域密度甚至更低。太阳风不断地吹动推开系外粒子，但离太阳越远，推力就越弱。几百亿公里后，系外粒子开始后退。日光层的末端是两个推动平衡的地方，但这个界限到底在哪里，它是什么样子的？

日光层的形状：牛角面包还是沙滩球？

因为整个太阳系都在星际空间中运动，所以日光层，实际上并不可能是一个球体。长期以来，物理学家将它的形状比作彗星，在网上搜索日光层的图像，你一定会找到下面这样的图片。

但在年，对此问题进行了近20年研究的波士顿大学天文学教授梅拉夫奥弗和她的同事利用一个新的计算机模型和旅行者1号太空船的数据得出了一个不同的结论：日光层实际上是一个新月形的形状，实际上与牛角面包没有什么不同。她的观点引起了同行的激烈辩论与抨击。在两年之后，科学家根据卡西尼号宇宙飞船和旅行者1号和2号飞船的数据，得出结论：日光层实际上非常接近圆形和对称：既不是彗星也不是牛角面包，而是更像一个沙滩球。同样，他们的结果一样引起了巨大争议。现在，梅拉夫奥弗和她的同事设计了一个新的日光层三维模型，可以将羊角面包和沙滩球调和起来。

两组粒子

与以往大多数假设太阳系内带电粒子都徘徊在相同平均温度附近的模型不同，新模型将粒子分成两组。首先是直接来自太阳风的带电粒子；其次是以电中性的形式漂移到太阳系中的粒子，它们不受磁场的偏转，但随后它们的电子被打掉。

“新视野”号宇宙飞船揭示了这些粒子在被太阳风携带并被其电场加速的过程中，其温度比普通太阳风粒子高出数十万倍。分别对这两组粒子的温度、密度和速度进行建模，研究人员发现了它们对日光层形状的巨大影响。新模型看起来与经典的彗星模型大不相同。但事实上，从表面上，两者看起来更为相似，这取决于你如何定义日光层的边缘。想象一下将灰度照片转换为黑白照片：最终的图像在很大程度上取决于你选择哪种灰度作为黑白的分界线。

为什么此项研究重要？

为什么要研究日光层的形状呢？太阳风和日光层能否成为生命配方中的关键成分？科研人员认为：如果我们想了解我们的环境，最好通过日光层，然后就是那些粉碎DNA的星际粒子。这些粒子对地球和其他星球上的生命意味着什么？有些人认为它们可以帮助推动导致像我们这样的生活的基因突变。在适当的数量下，它们会带来变化，突变，使有机体进化，变得更加复杂。

到目前为止，只有“旅行者1号”和“旅行者2号”两个航天器飞出了日光层，但由于它们是40多年前发射升空的，携带的是设计用于不同工作的旧时代的仪器。现在，我们需要一个新的星际探测器，获取更多关于星际粒子的数据。

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