旅行者一號到底飛出太陽系沒有？

11-30

維基百科中文版寫著飛出太陽系
英文版寫飛出太陽系日光層
到底飛出沒有？

最近因為收到一本中文版的《星際唱片》（關於卡爾薩根等人如何製作旅行者號上的黃金唱片的書），稍微考察了一下旅行者號的歷程。前面兩個回答都說的非常對，一般認為旅行者1號已經飛出了太陽風吹出的泡泡，進入了恆星際介質中（或者說星際空間），但還沒有真正脫離太陽系外圍的奧爾特雲。

日球層的一個示意圖。Heliosphere - Wikipedia

太陽周圍的星際環境大致如上圖，太陽往出吹太陽風，在星際介質中吹出了一個大泡泡。因為太陽風的速度是超聲速的，所以必然會形成一個激波面，就是深藍色的圓球層。旅行者1號2004年越過這個激波面，旅行者2號從另一個方向在2007年也越過了這個激波面。這個激波面的位置在旅行者一號的方向上距離太陽中心83.4倍的日地距離。

激波面過後，淡藍色的紡錘狀的部分實際上還主要是太陽風帶來的等離子體（被電離的粒子）。這個被稱作Heliosheath,邊界被稱做Heliopause.在這個邊界上，太陽風的氣體壓強和星際介質中的氣體壓強平衡。越過了這個邊界，旅行者1號就算進入星際空間了。

2012年7月到8月，旅行者號上探測到從太陽風裡產生的宇宙線粒子（主要是能量比較高的氫氦等粒子）突然變少了，銀河系起源的宇宙線（能量更高）突然變多了。這種變化反覆了好幾次，終於到了8月25號以後，幾乎看不見太陽系內來的宇宙線粒子了。NASA的人開始覺得，好像旅行者1號確實已經闖過Heliopause了。

但還是有一個問題，一般人們預期旅行者號在穿過太陽風邊界後，會發現磁場方向發生突然的變化。但是2012年7-8月的觀測數據中並沒有看到這種變化。所以也有一些懷疑的聲音。

實際上，在設計旅行者號的時候，有一個探測器專門用來探測太陽風裡的等離子體密度，這個儀器應該能給出比較確切的證據說明旅行者號穿過了太陽風邊界。因為一般認為太陽風裡的等離子體溫度高，星際介質里的等離子體溫度低，所以在兩種介質壓強平衡的交匯處星際介質的等離子體的密度應該要比太陽風等離子體密度高很多。所以如果旅行者號穿過了太陽風邊界，它應該能探測到等離子體密度升高。

但問題是旅行者1號在經過土星的時候，這個等離子體密度探測器壞掉了。。。。

2013年，Iowa大學的Gurnett等人用一個間接的辦法來探測等離子體密度。Gurnett是一個叫plasma wave instrument的儀器的負責人。太陽風不是平緩的吹出來的，而是會有很多小的大的爆發。這些爆髮式的噴射會激發等離子體的震蕩（就好像把石子扔進水裡會激發水波振動）。這個儀器可以測等離子體震蕩的頻率。而理論上震蕩頻率又和等離子體密度相關，所以就可以推斷等離子體密度。Gurnett等人回顧旅行者1號的數據，發現確實旅行者1號在不斷的進入密度更高的等離子體，在2013年9月的時候，用這種方法測出來的等離子體密度已經達到0.08/cm^3,和理論預期的星際物質密度很接近了。

所以現在一般認為旅行者1號確實已經穿過了Heliopause.

看怎麼定義「飛出太陽系」了。
按太陽風和星際介質的相互作用來看，已經出了。簡單地說，太陽在星際介質里吹出一個大氣泡，旅行者1號已經飛出這個氣泡了。
要是按太陽的引力範圍來看，還差得遠。最近的南門二三合星離我們4光年多，次近的巴納德星6光年多。要飛出幾光年的距離，還得幾千上萬年才行。

和北京，紐約，這些名詞不一樣。「太陽系」這個詞，並不是一個嚴謹的地名，而是類似於「天空」，「江南」，「身邊」，這種的一個主觀範圍。大家認為是就是，很難找到客觀的界限。

首先咱不能拿太陽的引力來劃分吧。因為除非你到無限遠，萬有引力方程的分母才能無限大，引力才能為零。否則只要你有距離，有質量，那麼太陽的引力都會始終存在著。比如說，我們在地球上，也會受到銀河系外的星系對我們的引力影響。只是感覺不出來罷了。

也不能說最遠的行星冥王星就是太陽系的邊界。因為在冥王星外面還有大量的小行星彗星等天體。他們都在以太陽為主導而運動啊，那就還得算太陽系吧。
況且就算是這些天體的外面，其實也還有從太陽身上噴射出來的各種粒子，又叫做太陽風。

這些粒子到達一定的距離以後就逐漸減速，不再往外運動了。這就是所謂的「日球層」。
那麼從羊毛出在羊身上的角度來說。八大行星加上冥王星等天體，只要你在日球層以內，其實都可以視為在太陽內部運動的物體。只有日球層以外的天體才能算作太陽這個恆星的外部。

但是拿日球層作為太陽系的邊界也不恰當。因為在這外面還有一些彗星，它們也在受太陽的引力為主導而運動。
這些彗星最遠的距離我們有一光年之多。甚至還可能存在未發現的更遠的太陽系的天體。

一光年是什麼概念呢？距離太陽最近的恆星比鄰星，也就是三體人所在的南門二。離我們其實也就四點幾光年而已。
也就是說這些個彗星已經幾乎要到別的恆星系統去了。

所以呢，至今並沒有對太陽系進行過準確的範圍劃分。鬼知道這些彗星的外面還有沒有其他的太陽系天體。更遠的所謂奧爾特星雲，其實存在與否至今也存疑。
所以當涉及到比較具體的空間範圍的時候，其實會盡量避免使用「太陽系」這個模糊的概念。

NASA的原話也並沒有說旅行者1號飛出了「太陽系」，只說它飛出了「日球層」。
但是呢，「太陽系」這個詞聽上去會比較simple和大新聞，所以也並無不可。因為其實不需要那麼嚴謹，大家懂就好了。

如果一定要嚴謹一點的話，可以換一個比較文藝的說法：從此以後旅行者一號的身邊再也沒有來自太陽的物質了。

沒有啊。整個太陽系有直徑一光年那麼大，延伸到奧爾特雲，飛出去要幾萬年

1，太陽系的邊界在哪，並沒有統一且明確的定義。
2，以太陽風的影響範圍來講(來自星際的粒子造成的風與太陽吹出的風相抵消)，旅行者1號已經飛出了這個範圍。
3，理論認為長周期彗星來自於遙遠的，距離太陽1光年的黑暗的奧爾特雲，這裡才是太陽系的邊界。以這個標準來講，旅行者1號還遠遠沒有出去。要說明的是奧爾特雲是假說，沒有證實，以人類目前的觀測技術，即使存在，也因為太遙遠太黑暗而無法觀測。

根據大家投票的結果，出了
順帶，按照空間物理的一個定義，有三個邊界（或者說理論預言了三個邊界），日球層頂（Heliopause），弓激波（Bow shock），終止激波（Termination shock）。根據主流觀點，衛星應該觀測到了前兩個邊界面，這就是說出了的意思。按照這個意義，衛星應該已經開始接觸星際物質了。
我記得http://space.com上有篇新聞: Confirmed: Voyager 1 in interstellar space（好像是這個名字）