人類源流——太陽系2

七、中太陽系

太陽系的中部地區是氣體巨星和它們有如行星大小尺度衛星的家，許多短周期彗星，包括半人馬群也在這個區域內。此區沒有傳統的名稱，偶爾也會被歸入"外太陽系"，雖然外太陽系通常是指海王星以外的區域。在這一區域的固體，主要的成分是"冰"（水、氨和甲烷），不同於以岩石為主的內太陽系。

1.外行星。由上而下：海王星、天王星、土星和木星。在外側的四顆行星，也稱為類木行星，囊括了環繞太陽99%的已知質量。木星和土星的大氣層都擁有大量的氫和氦，天王星和海王星的大氣層則有較多的「冰」，像是水、氨和甲烷。有些天文學家認為它們該另成一類，稱為「天王星族」或是「冰巨星」。這四顆氣體巨星都有行星環，但是只有土星的環可以輕鬆的從地球上觀察。「外行星」這個名稱容易與「外側行星」混淆，後者實際是指在地球軌道外面的行星，除了外行星外還有火星。

木星（5.2 天文單位），主要由氫和氦組成，質量是地球的318倍，也是其它行星質量總合的2.5倍。木星的豐沛內熱在它的大氣層造成一些近似永久性的特徵，例如雲帶和大紅斑。木星已經被發現的衛星有63顆，最大的四顆，甘尼米德、卡利斯多、埃歐、和歐羅巴，顯示出類似類地行星的特徵，像是火山作用和內部的熱量。甘尼米德比水星還要大，是太陽系內最大的衛星。

土星（9.5 天文單位），因為有明顯的環系統而著名，它與木星非常相似，例如大氣層的結構。土星不是很大，質量只有地球的95倍，它有60顆已知的衛星，泰坦和恩塞拉都斯，擁有巨大的冰火山，顯示出地質活動的標誌。泰坦比水星大，而且是太陽系中唯一實際擁有大氣層的衛星。

天王星（19.6 天文單位），是最輕的外行星，質量是地球的14倍。它的自轉軸對黃道傾斜達到90度，因此是橫躺著繞著太陽公轉，在行星中非常獨特。在氣體巨星中，它的核心溫度最低，只輻射非常少的熱量進入太空中。天王星已知的衛星有27顆，最大的幾顆是泰坦尼亞、歐貝隆、烏姆柏里厄爾、艾瑞爾、和米蘭達。

海王星（30 天文單位）雖然看起來比天王星小，但密度較高使質量仍有地球的17倍。他雖然輻射出較多的熱量，但遠不及木星和土星多。海王星已知有13顆衛星，最大的崔頓仍有活躍的地質活動，有著噴發液態氮的間歇泉，它也是太陽系內唯一逆行的大衛星。在海王星的軌道上有一些1:1軌道共振的小行星，組成海王星特洛伊群。

2.彗星。彗星歸屬於太陽系小天體，通常直徑只有幾公里，主要由具揮發性的冰組成。它們的軌道具有高離心率，近日點一般都在內行星軌道的內側，而遠日點在冥王星之外。當一顆彗星進入內太陽系後，與太陽的接近會導致她冰冷表面的物質升華和電離，產生彗發和拖曳出由氣體和塵粒組成，肉眼就可以看見的彗尾。

短周期彗星是軌道周期短於200年的彗星，長周期彗星的軌周期可以長達數千年。短周期彗星，像是哈雷彗星，被認為是來自柯伊伯帶；長周期彗星，像海爾·波普彗星，則被認為起源於奧爾特雲。有許多群的彗星，像是克魯茲族彗星，可能源自一個崩潰的母體。有些彗星有著雙曲線軌道，則可能來自太陽系外，但要精確的測量這些軌道是很困難的。揮發性物質被太陽的熱驅散後的彗星經常會被歸類為小行星。

半人馬群是散布在9至30 天文單位的範圍內，也就是軌道在木星和海王星之間，類似彗星以冰為主的天體。半人馬群已知的最大天體是 10199 Chariklo，直徑在200至250 公里。第一個被發現的是2060 Chiron，因為在接近太陽時如同彗星般的產生彗發，目前已經被歸類為彗星。有些天文學家將半人馬族歸類為柯伊伯帶內部的離散天體，而視為是外部離散盤的延續。

八、外海王星區

在海王星之外的區域，通常稱為外太陽系或是外海王星區，仍然是未被探測的廣大空間。這片區域似乎是太陽系小天體的世界，最大的直徑不到地球的五分之一，質量則遠小於月球，主要由岩石和冰組成。

1.柯伊伯帶。柯伊伯帶，最初的形式被認為是由與小行星大小相似，但主要是由冰組成的碎片與殘骸構成的環帶，擴散在距離太陽30至50 天文單位之處。這個區域被認為是短周期彗星，像是哈雷彗星，的來源。它主要由太陽系小天體組成，但是許多柯伊伯帶中最大的天體，例如創神星、伐樓拿、2003 EL61、2005 FY9和厄耳枯斯等，可能都會被歸類為矮行星。估計柯伊伯帶內直徑大於50公里的天體會超過100,000顆，但總質量可能只有地球質量的十分之一甚至只有百分之一。許多柯伊伯帶的天體都有兩顆以上的衛星，而且多數的軌道都不在黃道平面上。

柯伊伯帶大致上可以分成共振帶和傳統帶兩部分，共振帶是由與海王星軌道有共振關係的天體組成的（當海王星公轉太陽三圈就繞太陽二圈，或海王星公轉兩圈時只繞一圈），其實海王星本身也算是共振帶中的一員。傳統帶的成員則是不與海王星共振，散布在39.4至47.7天文單位範圍內的天體。傳統的柯伊伯帶天體以最初被發現的三顆之一的1992 QB1為名，被分類為類QB1天體。

冥王星和卡戎。冥王星（平均距離39天文單位）是一顆矮行星，也是柯伊伯帶內已知的最大天體之一。當它在1930年被發現後被認為是第九顆行星，直到2006年才重分類為矮行星。冥王星的軌道對黃道面傾斜17度，與太陽的距離在近日點時是29.7天文單位（在海王星軌道的內側），遠日點時則達到49.5天文單位。

目前還不能確定卡戎，冥王星的衛星，是否應被歸類為目前認為的衛星還是屬於矮行星，因為冥王星和卡戎互繞軌道的質心不在任何一者的表面之下，形成了冥王星-卡戎雙星系統。另外兩顆很小的衛星，尼克斯（Nix）與許德拉（Hydra）則繞著冥王星和卡戎公轉。冥王星在共振帶上，與海王星有著3:2的共振（冥王星繞太陽公轉二圈時，海王星公轉三圈）。柯伊伯帶中有著這種軌道的天體統稱為類冥天體。

2.離散盤。離散盤與柯伊伯帶是重疊的，但是向外延伸至更遠的空間。離散盤內的天體應該是在太陽系形成的早期過程中，因為海王星向外遷徙造成的引力擾動才被從柯伊伯帶拋入反覆不定的軌道中。多數黃道離散天體（scattered disk object）的近日點都在柯伊伯帶內，但遠日點可以遠至150 天文單位；軌道對黃道面也有很大的傾斜角度，甚至有垂直於黃道面的。有些天文學家認為黃道離散天體應該是柯伊伯帶的另一部分，並且應該稱為"柯伊伯帶離散天體"。

鬩神星（平均距離68天文單位）是已知最大的黃道離散天體，並且引發了什麼是行星的辯論。他的直徑至少比冥王星大15%，估計有2,400公里（1,500英里），是已知的矮行星中最大的。鬩神星有一顆衛星，鬩衛一（迪絲諾美亞），軌道也像冥王星一樣有著很大的離心率，近日點的距離是38.2天文單位（大約是冥王星與太陽的平均距離），遠日點達到97.6天文單位，對黃道面的傾斜角度也很大。

九、最遠的區域

太陽繫於何處結束，以及星際介質開始的位置沒有明確定義的界線，因為這需要由太陽風和太陽引力兩者來決定。太陽風能影響到星際介質的距離大約是冥王星距離的四倍，但是太陽的洛希球，也就是太陽引力所能及的範圍，應該是這個距離的千倍以上。

1.日球層頂。太陽圈可以分為兩個區域，太陽風傳遞的最大速度大約在95 天文單位，也就是冥王星軌道的三倍之處。此處是終端震波的邊緣，也就是太陽風和星際介質相互碰撞與衝激之處。太陽風在此處減速、凝聚並且變得更加紛亂，形成一個巨大的卵形結構，也就是所謂的日鞘，外觀和表現得像是彗尾，在朝向恆星風的方向向外繼續延伸約40 天文單位，但是反方向的尾端則延伸數倍於此距離。太陽圈的外緣是日球層頂，此處是太陽風最後的終止之處，外面即是恆星際空間。

太陽圈外緣的形狀和形式很可能受到與星際物質相互作用的流體動力學的影響，同時也受到在南端佔優勢的太陽磁場的影響；例如，它的形狀在北半球比南半球多擴展了9個天文單位（大約15億公里）。在日球層頂之外，在大約230天文單位處，存在著弓激波，它是當太陽在銀河系中穿行時產生的。

還沒有宇宙飛船飛越到日球層頂之外，所以還不能確知星際空間的環境條件。而太陽圈如何保護在宇宙射線下的太陽系，目前所知甚少。為此，人們已經開始提出能夠飛越太陽圈的任務。

奧爾特云：理論上的奧爾特雲有數以兆計的冰冷天體和巨大的質量，在大約5,000 天文單位，最遠可達10,000天文單位的距離上包圍著太陽系，被認為是長周期彗星的來源。它們被認為是經由外行星的引力作用從內太陽系被拋至該處的彗星。奧爾特雲的物體運動得非常緩慢，並且可以受到一些不常見的情況的影響，像是碰撞、或是經過天體的引力作用、或是星系潮汐。

塞德娜和內奧爾特云：塞德娜是顆巨大、紅化的類冥天體，近日點在76 天文單位，遠日點在928 天文單位，12,050年才能完成一周的巨大、高橢率的軌道。米高·布朗在2003年發現這個天體，因為它的近日點太遙遠，以致不可能受到海王星遷徙的影響，所以認為它不是離散盤或柯伊伯帶的成員。他和其它的天文學家認為它屬於一個新的分類，同屬於這新族群的還有近日點在45 天文單位，遠日點在415 天文單位，軌道周期3,420年的2000 CR105，和近日點在21 天文單位，遠日點在1,000 天文單位，軌道周期12,705年的(87269) 2000 OO67。布朗命名這個族群為"內奧爾特雲"，雖然它遠離太陽但仍較近，可能是經由相似的過程形成的。塞德娜的形狀已經被確認，非常像一顆矮行星。

2.疆界。我們的太陽系仍然有許多未知數。考慮鄰近的恆星，估計太陽的引力可以控制2光年（125,000天文單位）的範圍。奧爾特雲向外延伸的程度，大概不會超過50,000天文單位。儘管發現的塞德娜，範圍在柯伊伯帶和奧爾特雲之間，仍然有數萬天文單位半徑的區域是未曾被探測的。水星和太陽之間的區域也仍在持續的研究中。在太陽系的未知地區仍可能有所發現。

十、星系的關聯

太陽系位於一個被稱為銀河系的星系內，直徑100,000光年，擁有約二千億顆恆星的棒旋星系。我們的太陽位居銀河外圍的一條旋渦臂上，稱為獵戶臂或本地臂。太陽距離銀心25,000至28,000光年，在銀河系內的速度大約是220公里/秒，因此環繞銀河公轉一圈需要2億2千5百萬至2億5千萬年，這個公轉周期稱為銀河年。

太陽系在銀河中的位置是地球上能發展出生命的一個很重要的因素，它的軌道非常接近圓形，並且和旋臂保持大致相同的速度，這意味著它相對旋臂是幾乎不動的。因為旋臂遠離了有潛在危險的超新星密集區域，使得地球長期處在穩定的環境之中得以發展出生命。[85] 太陽系也遠離了銀河系恆星擁擠群聚的中心，接近中心之處，鄰近恆星強大的引力對奧爾特雲產生的擾動會將大量的彗星送入內太陽系，導致與地球的碰撞而危害到在發展中的生命。銀河中心強烈的輻射線也會干擾到複雜的生命發展。即使在太陽系目前所在的位置，有些科學家也認為在35,000年前曾經穿越過超新星爆炸所拋射出來的碎屑，朝向太陽而來的有強烈的輻射線，以及小如塵埃大至類似彗星的各種天體，曾經危及到地球上的生命。

太陽向點（apex）是太陽在星際空間中運動所對著的方向，靠近武仙座接近明亮的織女星的方向上。

鄰近的區域：太陽系所在的位置是銀河系中恆星疏疏落落，被稱為本星際雲的區域。這是一個形狀像沙漏，氣體密集而恆星稀少，直徑大約300光年的星際介質，稱為本星系泡的區域。這個氣泡充滿的高溫等離子，被認為是由最近的一些超新星爆炸產生的。在距離太陽10光年（15億公里）內只有少數幾顆的恆星，最靠近的是距離4.3光年的三合星，半人馬座α。半人馬座α的A與B是靠得很近且與太陽相似的恆星，而C（也稱為半人馬座比鄰星）是一顆小的紅矮星，以0.2光年的距離環繞著這一對雙星。接下來是距離6光年遠的巴納德星、7.8光年的沃夫359、8.3光年的拉蘭德21185。在10光年的距離內最大的恆星是距離8.6光年的一顆藍矮星，質量約為太陽2倍，有一顆白矮星（天狼B星）繞著公轉的天狼星。在10光年範圍內，還有距離8.7光年，由兩顆紅矮星組成的鯨魚座UV，和距離9.7光年，孤零零的紅矮星羅斯154。[89]與太陽相似而我們最接近我們的單獨恆星是距離11.9光年的鯨魚座τ，質量約為太陽的80%，但光度只有60%。