日球的边界

（选自《天文爱好者》1994年第一期。译者萧庆山）

据英国《新科学家》报道，旅行者1号和2号探测器发现日球层顶是太阳风粒子猛烈发射到星际物质中去的“边缘”。这个边界越过冥王星轨道甚远，这一点早已被行星科学家们发现。1992年深秋，旅行者探测器接收到来自日球层顶的较强低频的射电信号。

美国依阿华大学旅行者号等离子波实验室调研员负责人唐纳德·格内特（Donald gurnett）认为，这是首次对局部星际物质的直接测量。太阳风是一种等离子体，它以超音速掠过太阳系内部。但是，在离太阳大约60个天文单位时，在四周都是星际物质的条件下，它的速度降到音速以下，这样就形成了球状的内冲击波。离太阳再远一些的地方，穿过银河系的太阳运动使日球层顶变成泪珠似的形状。

1991年5～6月间太阳表面大规模爆发活动使大量的高能粒子注入宇宙空间。当这些粒子猛烈撞进日球层顶时，由旅行者号空间探测器所接收到的射电波就产生了。格内特估算，由日球层顶发射出的总功率为十万亿瓦，这就成了太阳系内最强的射电源。

旅行者号空间探测器记录了在1.8～3.5kHz范围内的强信号。如此低频率的无线电波从未到达过太阳系内部，因为太阳风里的粒子流的密度大到足以阻挡它们进入。旅行者探测器研究小组通过精确的计时测出日球层顶的距离。1991年九月，旅行者1号和2号探测器上的仪器都测出宇宙射线密度的下降。研究人员认为，扫描过探测器的那些带电荷的太阳风粒子的作用使得宇宙射线向外偏移。大约九个月后，探测器探测到很强的无线电信号。

根据上述情况，格内特计算出这些粒子正以每秒600～800公里的速度移动。这意味着日球层顶的位置离太阳大约为126～160天文单位。然而，并非所有的天文学家都同意他的观点。约翰斯·霍普金斯大学的拉尔夫·麦克纳特（Ralph McNutt）则认为，在最初的冲击波以外范围的粒子运动逐渐减弱。他计算出日球层顶的位置离太阳大约为82～130天文单位。

因为旅行者号探测器在太空中滚动运动，所以它们能够观察到天体的不同部位。它们的测量表明，无线电波来自于太空广阔区域。射电源不可能是类似无线电波发射源密集点的木星。

有关日球层被发现的更多的现象都与1983～1984年期间射电爆发相关。据格内特研究，在太阳表面大爆发后的1.13年，射电爆发同样也是发生在空间探测器所测定的宇宙射线通量降低以后。无线电波的频率是由日球层顶中的某离子体的密度所决定的。来自于日球层顶的无线电波有一个低于1.8kHz的断层。这表明太阳系周围的星际物质含有大约每立方厘米0.04个电子。虽然低频电波可能穿透太阳系外层热而薄的太阳风，但是它们往往被冷而密度较大的星际物质所阻挡。一些物理学家认为，日球层顶就是太阳系的边界，但另一些科学家则不同意这种看法，其理由是，大量“随机性的”彗星轨道在奥尔特云里，甚至离得更远一些。

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