被称为日球的太阳圈是什么

旅行者号的遭遇表明，人类基本无法离开太阳系，即使光速也不行

从古至今，人类就一直在仰望星空，并对头顶的星空不断进行 探索 。

从公元前3世纪， 屈原 用《天问》向天发问，将自己对于宇宙自然的好奇倾诉无疑；公元1世纪， 张衡 将宇和宙放到一起，提出了宇宙的概念；到公元2世纪，古希腊的 托勒密 提出地心说，开始寻找宇宙的中心。

这个时期，人们对生活的地球、太阳系以及宇宙并不正确。直到1543年 哥白尼日心说 的出现，太阳系的概念才开始形成，人们对于宇宙的认识渐渐趋于正确。

到了现代，随着 科技 的发展，黑洞旅行理论的出现，人类对所处的家园越来越好奇，不仅加快了 探索 的脚步，甚至开始提出太空旅行的设想。

文学世界中，无论是 刘慈欣 《三体》中曲率驱动的飞船，还是 阿西莫夫 《银河帝国》里的超空间航行，都体现了人类对星际旅行的渴望。

而在现实世界中，SpaceX已经宣告商业载人航天的到来。星河浩瀚，征途漫漫，我们不禁设想，人类的宇宙飞船有一天是否能达到光速？搭乘光速飞船我们又是否能离开太阳系呢？带着这样的疑问，就让我们以旅行者号在飞越太阳系中的遭遇为例，一起来发现答案。

太阳至今已有46亿年的 历史 ，现在的它非常稳定，正值壮年，科学家预估太阳的寿命还有 50亿 年。太阳持续用它的能量对整个太阳系进行着影响，是太阳系存在的核心。

在太阳系中，所有天体都围绕着太阳进行公转，被我们熟知的就是 八大行星 。距离太阳最近的是水星，其次是金星。

地球排在第三位 ，是一个得天独厚的位置，这也直接赋予了地球创造生命的机会，是迄今人类所知道的唯一有生命的星球。地球再往外依次是 火星、木星、天王星以及海王星。

在之前被大家所熟知的 冥王星 因为体积过小而于2006年在国际天文联合会上被踢出了行星之列，划归到矮行星的行列。而在八大行星和矮行星之外， 其它所有环绕太阳进行轨道运动的都被称为太阳系小天体。

同时，人们又按照太阳系内距离太阳的远近将太阳系分成了几个区域。从近到远依次是 内太阳系、外太阳系、海外天体以及最外围区域 。

既然我们提到离开太阳系，那么我们就要知道太阳系的边界在哪里。让我们来到太阳系最遥远的位置： 日球层和奥尔特星云 。

如今学术界对太阳系边界的定义并不明确，日球层和奥尔特星云都被称作太阳的边界。 日球层，又被称为太阳圈，指的是太阳能量所能支配或控制的太空区域，是对太阳能量边界的定义；而奥尔特星云是太阳引力极限的边界。

从日球层到奥尔特云，还有很远很远的距离，是太阳到日球层距离的 1000倍 。 奥尔特云最边缘的位置已经距离太阳2光年 ，这个边缘标志着太阳系结构上的边缘，也是太阳引力影响范围的边缘。从广义上来说，只有到达这里，才能说到达了太阳系的边界。

了解了太阳系的构造，是不是对太阳系的庞大有了一个概念了呢？那么，我们前面提到的旅行者号飞船今天到了哪里了？又是否飞出了太阳系呢？让我们继续往下看吧。

旅行者号探测器是美国于1977年发射的行星探测器，总共有两艘，分别是 旅行者1号和旅行者2号 。两颗旅行者号分别沿着不同的方向出发，任务是对沿途所遇行星进行探测。

同时两艘旅行者号都携带了同样的东西： 一张铜质磁盘唱片 。里面包含了人类55种语言所录制的地球之音，人类用这种方式来表达对地外生命的问候。

两颗旅行者号出发距今已经 44年 。44年的时间，旅行者号走到了哪里？又遭遇了什么呢？截至2020年8月2日止，旅行者1号已经到达距离太阳 224亿公里 的地方，大约 0.002光年 ；而作为姐妹的旅行者2号，也于2019年8月28日，到达距太阳 0.018光年 的地方。

同时，两艘旅行者号都早已穿过了日球层，向奥尔特星云驶去。如果足够幸运，能在前进路上一帆风顺，她们将在大约300年后抵达奥尔特云，并花上三万年才能完全通过，真正进入太阳系外。

那么，两艘旅行者号在星际旅行的过程中又遭遇了什么呢？

两艘旅行者号在大部分的时间里都处于一个正常工作的状态，不断地对沿途的行星进行着 探索 。

她们相继拜访了 木星、土星、海王星以及冥王星， 传回了大量珍贵的资料，为人类 探索 太空作出了不可磨灭的贡献。但是，随着旅行者号工作的时间越来越长，旅行者号所面临的问题也越来越严峻。

如前所说，旅行者号开始星际旅行至今已经走过了44个春秋。这段时间旅行者号面临的最大问题就是能源： 旅行者号上的电池即将消耗殆尽。

从2003年开始， 旅行者上的部分仪器相继停止工作 ：从扫描观测停止到回转运作终止；从仪器间共享电力不足到已没有充足电力去启动单一仪器，旅行者号就像一个慢慢老去的老人，时光逝去，走向落幕。

大概到 2036年 ，旅行者号的电力将消耗殆尽。一旦电池停止工作，旅行者号将无法再向地球发回任何数据，虽然它们仍将沿着当前的方向继续前进，但是人类将永远与它们失去联系，不再知道它们到了哪里，看过什么风景，遇到什么问题。

至此，旅行者号真正意义上成为了一位孤独的旅人，并永远没有返回家乡的机会，虽然从出发那一刻开始，就注定它只能一生漂泊，并最终埋葬在星空中。

思及至此，不禁想起元代马致远的《天净沙·秋思》：“夕阳西下，断肠人在天涯。”不知当它们进入星际空间时，是否会回首张望；沐浴在其它恒星的光芒下时，又是否会想起：月是故乡明。

那么，现在让我们来设想，如果旅行者号的速度更快呢？如果人类在未来设计出了能达到光速的飞船呢？那么人类有没有可能离开太阳系呢？答案是可能性依然很小。

首先，我们来认识一下什么是光速。 光速即指光在在宇宙真空中的行进速度，大约30万千米每秒。而光年，是光一年所走的距离，大约9.46万亿公里。光速是所有物体运动速度的上限，也就意味着不会有物体的运动速度超越光速。

那么，假使有一天我们的飞船达到了物体运动最高速度光速，我们就能飞出太阳系吗？答案依然不容乐观。因为即使我们的飞船到达了光速，可以大大缩短星际旅行的时间，可是在飞出太阳系的过程中，我们还要面临着诸多的威胁。

威胁有哪些呢？比如 行星引力的牵扯，比如强烈的宇宙辐射，比如宇宙空间中无处不在的微小天体所造成的撞击，这些都会对星际旅行产生巨大的威胁。

同时人类至今还没有更多机会了解的太阳系边缘，比如柯伊伯带、奥尔特星云等区域是否又存在着更多不为人知的巨大的危险呢？所以，就算人类有一天可以光速旅行，也不代表着就能飞出太阳系。

同时放眼宇宙，太阳系只是银河系不起眼的一个角落， 太阳也只是无数恒星中微不足道的一颗。

那银河系有多大呢？

银河系是一个 棒旋星系，有四条旋臂 。太阳系直径 4光年 ，只是其中一条旋臂上的微小存在。而银河系直径达到了 100000光年 ，拥有 1,000亿至4,000亿颗恒星 ，还有数量更多的行星，如恒河沙数，不可计数。

银河系的庞大已经足够令人震撼，可是它也不过是室女超星系团的一部分，并且往上还有更大的星系团，这才共同组成了我们的宇宙。

现如今宇宙的可观测直径已经达到 930亿光年 ，并且据科学家研究，宇宙还处在不断地膨胀之中，也就是宇宙在不断地变大。

这让我们寻找宇宙边界的任务更加艰难，也更向我们证明了宇宙的伟大和神奇。和宇宙相比，我们都是那么的微不足道。

看到这里，你是否和我一样对于宇宙的浩渺产生敬畏，同时又对自我在宇宙面前的渺小感到沮丧。

既然人类穷极一生都无法于星空中突破重重包围，既然知道最后结果终究是失败，既然人类在宇宙面前如此微不足道，我们是否就不再 探索 ，停止向宇宙迈出的步伐，不再对未知发起挑战？

答案当然是否定的。

人类从来没有停止过 探索 宇宙的脚步。

1961年，前苏联的加加林成为第一个进入天空的人类；1969年，美国的阿姆斯特朗踏上月球，人类登月的梦想得以实现；

1977年，旅行者1号载着录有人类信息的唱片出发，怀着人类的希望和善意，寻找地外生命......人类的 探索 的脚步不断向前，坚定而决绝。

哪怕1986年挑战者号航天飞机在发射过程中解体、2003年哥伦比亚号航天飞机飞入大气层失事等不幸事件都没有改变人类继续太空 探索 的决心。人类依然挥起双手，向宇宙和外星文明发出自己的呼唤。

在世界航天 探索 不断发展的大背景下，我国也奋力追赶。 2003年，神舟五号载人飞船顺利升空，杨利伟成为第一位进入太空的中国人。

2009年，嫦娥一号主动对月撞击，2013年，玉兔号月球车登上月球，嫦娥玉兔终于在月球相会，中国嫦娥奔月的神话终成现实；

2020年，中国天眼FAST在贵州平塘开放运行，成为地球 探索 天外的眼睛；2021年，“祝融号”登陆火星，任务取得完美成功......中国航天出发虽晚，但稳步前行，并逐步位居世界航天强国之列。

这是我国无数航天人呕心沥血的结果， 叶培建、孙家栋、南仁东 ......一代又一代的航天人前赴后继，他们用自己的青春和生命谱写了中国航天 探索 的辉煌 历史 ，这值得我们每一个中国人为之尊敬与自豪！

著名天文学家卡尔萨根曾经说过：

星尘是宇宙中最基本的物质，所有物质终有一天都会化为星尘，也总有一刻，星尘又在某一个地方聚集，创造出生命新的形式。

从古至今，人类对宇宙探寻所走出的每一步，都是是对自我的发现和超越。这些 探索 都是如此的伟大与悲壮，在宇宙的浩瀚与人类渺小的对比中在星空中熠熠生辉。

我们在这个过程中死亡、毁灭，又走向重生。正如康德所说： 这世上最值得敬畏的，就是我们头上无垠的星空和心中绝对的道德律令 。而终有一天，人类一定能冲出太阳系，见到更广袤的世界。

让我们继续怀揣敬意，仰望星空！

日球层顶的概述

太阳风在星际介质（来自银河的氢和氦气体）内吹出的气泡被称为太阳圈，在这气泡的边界外面就是使太阳风速度减弱的星际介质。太阳风在星际介质中的最终能够达到的边界称为日球层顶，并且被认为是太阳系的外层边界。

太阳风微粒会从超音速减低到亚音速，从超音速被星际介质减低到亚音速的区域称为日鞘，日鞘的里层称为终端震波，外层称为日球顶层。

在日球层顶之外，星际介质和日球层顶的交互作用在太阳前进方向的前方产生弓形震波。

在弓形震波和日球层顶之间存在着一层，因为星际物质和日球层顶边缘作用形成的炙热氢气组成的氢气墙。

天空中出现“三个太阳”是怎么回事？谁能解释一下

三个太阳”的现象证明了地球上方有一个天罩。

太阳（Sun）是位于太阳系中心的恒星，它几乎是热等离子体与磁场交织著的一个理想球体。

太阳的直径大约是1,392,000公里，质量大约是2×10³⁰ kg，占太阳系总质量的99.86% ，其中约四分之三是氢，剩下的几乎都是氦。

在茫茫宇宙中，太阳只是一颗非常普通的恒星,在造的太阳风延伸到100天文单位远的日球层顶。这个太阳风形成的“气泡”称为太阳圈，是太阳系中最大的连续结构，太阳或日是位于太阳系中心的恒星，它几乎是热等离子体与磁场交织著的一个理想球体。

其直径大约是1,392,000(1.392×10^6)公里，相当于地球直径的109倍，质量大约是2×10³⁰千克（地球的330,000倍），约占太阳系总质量的99.86%，从化学组成来看，太阳质量的大约四分之三是氢，剩下的几乎都是氦，包括氧、碳、氖、铁和其他的重元素质量少于2%。

太阳的日球层究竟意味着什么，是太阳系的边界吗？

我们知道，每一天的每一秒，我们的太阳都会喷出一股微小的高能粒子流，即太阳风。自从太阳诞生以来，这个工作已经不厌其烦地重复了45.7亿年，这股风吹过整个太阳系，远远超出了行星的轨道，吹向星际空间。

但是，风离太阳越远，它流动的速度就越慢，从内行星经历的汹涌洪流变成了恼人的毛毛雨，这些能量强大到足以引起极光。而在足够远的地方——大约是海王星轨道的两倍——它与所有随意漂浮在恒星之间的高能垃圾相遇并混合在一起，但是日球层看起来比我们原来想象的要奇怪得多！

这个边界形成了一个气泡，太阳风在这个气泡中让位给星际介质，被称为日球层。NASA的旅行者2号已经飞出了太阳系，这枚来自遥远的探测器的数据帮助我们了解了日球层。很长一段时间以来，研究人员一直认为日球层可能会形成彗星形状的泪滴。我们的系统在银河系中移动，所以我们的日球圈一边应该稍微钝一点，另一边应该稍微长一点，逐渐变细。

世界各地的研究人员一直在使用大量来自外太阳系的新数据来拼凑出我们的日球层之谜。首先，我们有两个旅行者号探测器，它们目前正穿过日球层，进入星际空间。我们也有新的地平线号，它将很快跟随他们进入虚空。最后，我们还有“卡西尼”号探测器，它在环绕土星轨道运行的几年中收集了大量的外部系统信息。

最近，由波士顿大学的Merav Opher领导的一组研究人员整合了所有已知的数据，建立了一个日球圈模型，但是它看起来怪怪的、块状的、鼓鼓的羊角面包。

这种奇怪的形状来自于太阳系外的两种高能粒子。第一种是太阳风本身，在太阳表面附近产生，并发出爆炸。第二种是一群中性粒子，它们悄悄溜进太阳系，只有一个电子被夺走，把它们变成了自己的太阳风。这两个群体之间的相互作用，他们的电磁舞蹈编织在一起的惊人的形状。

这种形状很重要，因为太阳并不是宇宙中高能粒子的唯一来源。宇宙中的辐射源会释放出大量的辐射，太阳风在偏转部分辐射方面做得很好，防止它伤害我们脆弱的DNA。但是，这种形状的细节可以告诉我们，作为力场的日球层是如何工作的，以及其他行星周围的生命是如何生存的。

“船队满载着持灯的使者”：旅行者号 首批飞离太阳系的人类飞船

“旅行者”（Voyager program）是美国国家航空航天局（NASA）的无人外太阳系探测计划，包含“旅行者-1”号及“旅行者-2”号。它们都在1977年发射，并从1970年代末起探测太阳系行星。虽然“旅行者”计划起初只设计探测木星、土星，但这两个航天器最终都抵达太阳系边缘，并且持续传回相关资讯。

“旅行者-1”号最初计划属于“水手”号计划的一部分，它的设计利用了属于当时的新技术引力加速。幸运的是，这次任务刚巧碰上了176年才一遇的行星几何排列： “航天器只需要少量燃料以作航道修正，其余时间可以借助各个行星的引力加速，以一艘航天器就能造访太阳系里的四颗气体巨行星：木星、土星、天王星及海王星。”

“旅行者”1号、2号就是为了这次机会而设计，它们的发射时间也被精确计算过。拜这次百年难遇良机所赐，两艘姊妹飞船只需要用上12年就能造访4个行星，而非一般的30年时间。

“旅行者-1”号于1977年9月5日在佛罗里达州卡纳维纳尔角太空基地发射，截止到当前仍可正常运作，它是有史以来距离地球最远的人造航天器，也是第一个离开太阳系的人造航天器。

“旅行者-1”号从1979年1月开始对木星展开拍摄，并于同年3月5日距离木星最近，仅有349,000公里。而“旅行者-1”号在48小时近距离飞行时间中，完成了对木星的卫星、环、磁场以辐射作出深入研究及拍摄高分辨率的照片，还在木卫一上发现了火山活动。

“旅行者-1”号在1980年11月掠过土星，并于11月12日最接近土星，距离土星最高云层124,000公里。它探测到土星环的结构比想象中还要复杂，也对土卫六上的浓密大气层实施观测。但是这次靠近土卫六的决定，使“旅行者-1”号受到额外的重力影响，最终导致卫星离开黄道（即太阳系众行星的轨道水平面），终止了它的行星探测任务。

“旅行者-2”号在1977年8月20日发射，至今依然正常运作，是有史以来运作时间最久的空间探测器。它与其姊妹船“旅行者-1”号基本上设计相同，不同的是“旅行者-2”号循一个较慢的飞行轨迹，使它能够保持在黄道之中，并借此在1981年时透过土星的引力加速飞往天王星和海王星。

正因如此，“旅行者-2”并没有像“旅行者-1”号一样能够如此靠近土卫六。但它却因此而成为第一艘造访天王星和海王星的航天器，完成了藉那次176年一遇的行星几何排阵而造访四颗气态巨行星的航行壮举。

“旅行者-2”号在1979年7月9日最接近木星，从距离木星云顶570,000公里处掠过。这次探测发现了几个环绕木星的环，并拍摄了一些木卫一的照片。

“旅行者-2”号在1981年8月25日最接近土星。它使用雷达针对土星大气层上部实行探测，并测量了气温及密度等资料。

“旅行者-2”号在1986年1月24日最接近天王星，并旋即发现10个之前未知的天然卫星。它亦探测了天王星因其自转轴倾斜97.77 而形成的独特大气层，并观察了其行星环系统。

“旅行者-2”号在1989年8月25日最接近海王星。由于这是它最后一颗能够造访的行星，所以NASA决定将“旅行者-2”号的航道调校至靠近海卫一的地方，它在探测中发现了海王星的大黑斑。

“旅行者”1号与2号的航行，都获得大量关于太阳系气体行星的资料，这帮助天文学家大幅增加了对于它们的认识。而卫星轨道的变化，也被科学家用来研究海王星外天体的存在。

2012年6月17日，NASA宣布，经过35年的飞行，“旅行者-1”号已在离开太阳系，首次进入星际。 参与“旅行者”项目的科学家埃德·斯通说：“人类向星际空间派出的首个使者已在太阳系边缘。而它一旦进入星际空间，就将需要4万年的时间才能抵达下一个行星系。”

2012年8月25日，“旅行者-1”号成为第一艘穿越太阳圈并进入星际介质的宇宙飞船。

2013年6月，“旅行者-1”号进入日鞘，离太阳已超过186亿公里（124.5天文单位）。这是位于太阳系内部的终端激波地区与星际空间（或星际物质）之间的区域， 星际空间是一个广阔的区域，同时受到太阳及银河系的影响。 光线从太阳发出超过17个小时后才能照到飞船。

2013年9月12日，NASA确认，“旅行者-1”号历经39年的旅行，离地球约206亿公里，终于成为第一个飞离太阳系的人造物体。

NASA的发言人称：“「旅行者」号已经到达了从来没有探测器到达过的空间，这是人类的科学发展史上的里程碑。”一系列相关资料证明， “旅行者-1”号现已脱离包裹着太阳系的由炽热而活跃的粒子组成的太阳圈顶层，进入了寒冷黑暗的恒星际空间。

至2013年6月为止，“旅行者-2”号距太阳约152.4亿公里（约101.9天文单位），也已进入日鞘。 2018年11月5日，“旅行者-2”号成为继“旅行者-1”号之后，第二个飞离氦层进入星际空间的人造物体。氦层是太阳造成的颗粒和磁场保护层。

NASA“旅行者”项目科学家艾德·斯通说：“旅行者不断地给我们惊喜，这意味着我们有很多东西需要学习。如果「旅行者-2」号发回的东西与1号一样，我会很惊奇，因为这将是非常棒的。不过现在我们看到的是太阳系活动周期不同时间的景象，所以我们能够了解不同和相同的地方。”

“旅行者”1号、2号目前仍继续朝太阳系外前进，而“旅行者-1”号则是眼下距离地球最远的人造航天器。

至2018年10月18日止，“旅行者-1”号正处于离太阳215亿公里的位置。 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类飞行器都要快些，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。 它们的动力都来自放射性材料衰变带来的热能，每年大概削减4瓦特的能量。

虽然“旅行者”都离开了氦层，但NASA在2018年12月修正说法，仍表示它们离开了太阳系的说法并不准确。科学家说，“旅行者-2”号要飞离太阳的影响可能需要将近三万年。

“旅行者-2”号向地球的讯号传送直至2020年代为止；2036年，“旅行者-1”讯号传输的电力将消耗殆尽，电池耗尽后，它仍将不断向银河系中心前进，但不会再向地球发回数据。 “旅行者-1”号预计将在大约300年内抵达理论中的奥尔特云，也得花上三万年才能通过。

奥尔特云又称奥匹克-奥尔特云，在理论上是一个围绕太阳、主要由冰微行星组成的球体云团。奥尔特云位于星际空间之中，距离太阳最远至10万天文单位（约2光年）左右，也就是太阳和比邻星距离的一半。同样由海王星外天体组成的柯伊伯带和离散盘与太阳的距离不到奥尔特云的千分之一。 奥尔特云的外边缘标志着太阳系结构上的边缘，也是太阳引力影响范围的边缘。

由于“旅行者-2”号的探访行星任务已经完结，“旅行者-1”号被NASA形容为进行星际 探索 任务，尽管它在四万年内不会走向任何一颗特定的恒星。但“旅行者-1”号将会以1.6光年内的距离通过目前在鹿豹座中的恒星格利泽445。这颗恒星正以119 km/s的速度朝太阳系移动中。NASA说：“ 旅行者注定—也许永远—会漫游在银河系中。 ”

自文明诞生以来，太阳系之外的星际空间对于地球上的人类一直是神秘的黑暗真空，其秘密今天终于被即将首批离开太阳系的两艘无畏的宇宙飞船所揭开。

太阳系的边缘，远离太阳的保护，似乎是一个寒冷、空旷、黑暗的地方。相当长一段时间，人类都以为，太阳系及离我们最近的恒星之间的这片广阔空间是一个可怕的虚空。

直到最近，太阳系的边缘还是人类只能从远处窥视的幽暗太空。天文学家对此往往也是匆匆掠过，宁愿将望远镜对准邻近的恒星、星系和星云等发光的物质上。

但正如前述， 在过去几年间，“旅行者”1号和2号飞船已经飞到了我们称之为星际空间的陌生区域，传回的影像让人类第一次瞥见这片广袤空间的真实面目。 作为首批远离太阳系的人类建造物体，这两艘航天器正在 探索 远离地球数十亿英里的未知领域。而在此之前，还没有任何人类飞船飞到如此遥远的太空。

“旅行者”号揭示出，在太阳系的边界之外，存在着一个虽然肉眼看不见，但物质却相当活跃、混沌而激荡的区域。 同时，太阳及其行星形成的太阳圈与星际空间的星际物质相碰撞时会产生弓形激波。

研究太阳系外围区域的新西兰基督城坎特伯雷大学的天文学家米歇尔·班尼斯特说：“观察电磁波谱的不同部分，你会发现，那部分空间与我们肉眼看到的黑暗大不相同。在这里，电磁现象相互作用，相互推动，相互纠缠激荡，非常活跃。你可以想象一下尼亚加拉瀑布急冲而下形成的湍急河水。”

不过，与尼亚加拉大瀑布下奔涌翻滚的水不同，太阳系外圈的湍流是太阳风的结果。所谓太阳风，是太阳不断向外围抛射出来的超高速带电粒子流，或称等离子流。 太阳风在到达太阳系边缘时会减速崩溃，混合到在星系间流动的气体、尘埃和宇宙射线，即“星际介质”之中。 太阳风会因太阳活动的强弱而加剧或放缓。

在以往的一百年，主要依靠射电望远镜和X射线望远镜的观察，科学家们勾画出一幅关于星际介质的组成图片，揭示了星际介质是由极度分散的电离氢原子、宇宙尘和宇宙射线，以及密度很大的星际分子云所组成。 分子云是新的恒星诞生之所。我们的太阳系就是45亿年前一个巨大的分子云坍塌形成。

然而，太阳系之外的星际介质的确切性质在很大程度上仍是个谜，主要是因为 整个太阳系， 即太阳及其八大行星，和一个名为柯伊伯带的极其遥远的微型天体密集圆盘状区域，都 被包裹在一个巨大的由太阳风形成的保护泡中。这个如同气球一样的泡泡被称为太阳圈 （heliosphere，也译为日球层）。

当太阳带着其众多行星在银河系快速运动时，这个因太阳风形成的大气泡就像一块无形盾牌一样抵挡着星际介质，把大多数有害的宇宙射线和其它物质挡在太阳系外面。 “旅行者-2”号飞离太阳系时曾测量到宇宙射线的暴增，太阳圈气泡则挡住了宇宙射线进入太阳系，从而保护了地球上的生命。

但太阳圈（日球层）救命的特性也让研究这个气泡之外的星际空间变得更加困难。甚至从人类所处的太阳系内部，也很难确定太阳圈的大小和形状。

约翰·霍普金斯大学应用物理实验室的博士后研究员艾伦娜·普洛沃尼科娃说：“这就像你在自己的家里，想知道房子是什么样子，必须到外面去看一看，才能真正判断出来。要知道太阳圈到底是什么样，唯一方法是走出太阳系，然后回头看，要从太阳圈之外去拍摄它的图像。”

这可不是一项简单的任务。 与整个银河系相比，太阳系就像比漂浮在太平洋中央的一粒米还要小的东西。而对人类来说，太阳圈（日球层）的外边缘又是非常的遥远，以至于两艘航天器“旅行者-1”号和“旅行者-2”号从地球起飞后，花了40多年时间才能够到达这里。

以较直的路线穿过太阳系的“旅行者-1”号在2012年率先进入星际空间，接着“旅行者-2”号在2018年也进入星际空间。目前，这两艘人造飞船分别离地球约130亿英里和110亿英里，并继续向外飞离，进入离太阳系更远的外太空。它们在飞离太阳系之同时，也不间断向地球传回更多数据。

已届不惑之年的“旅行者”号揭示了太阳圈和星际介质之间的边界的真面貌，这为人类了解太阳系是如何形成的以及地球上生命何以能够存在提供了新线索。 实际上，人类如今才发现，太阳系边缘并不是一个清晰的边界，而是搅动着旋转的磁场、碰撞的恒星风暴、高能粒子风暴与旋转辐射的活跃混沌带。

太阳圈气泡的大小和形状会随着太阳风输出的变化而改变，也会随着太阳系穿越星际介质的不同区域而改变。当太阳风上升或下降时，还会改变太阳圈气泡所受到的外在压力。

2014年，太阳的活动激增，生成了一场席卷行星际空间的太阳风暴。 风暴以每秒800公里的速度首先冲击水星和金星。两天之后，穿越1亿5千万公里，太阳风暴包围了地球，但幸运的是，地球的磁场能够阻挡太阳风，保护地球生命免受太阳风的强大辐射破坏。

一天后，这波强大的太阳风暴从火星呼啸而过，穿过小行星带，朝着遥远的气态巨行星（木星、土星、天王星）而去。两个多月后，又扑向海王星，海王星的轨道距离太阳近45亿公里。

经过6个多月时间，这股太阳风暴终于到达了距离太阳130多亿公里，被称为“终端激波”的空间。在这里，推动太阳风的太阳磁场已变得很微弱，以至于星际介质的压力与太阳风相互作用，使得风暴速度减缓。

到达终端激波带的太阳风暴速度减慢到不及之前的一半，犹如大西洋飓风减弱为热带风暴。2015年底，这场太阳风暴追上了体积如一辆小型 汽车 、形状不规则的“旅行者-2”号。“旅行者-2”号中由缓慢衰变的钚电池驱动、长时间工作已达40多年的感应器迅速探测到这股太阳风暴，并发现太阳风等离子体量暴增。

随后，“旅行者-2”号将数据发回地球，即使是以光速传输，也要花18个小时才能到达地球。天文学家之所以能收到远方“旅行者”号传来的信息，多亏了巨大的70米高的碟形卫星阵列和一系列先进技术的应用。而这些技术在“旅行者”号1977年离开地球时还是无法想象的，更不用说发明了。

当太阳风暴与“旅行者-2”号相遇时，这艘飞船还在太阳系中。一年多后，太阳风暴最后的垂死余风又追上了早在2012年就进入星际空间的“旅行者-1”号。

这两艘飞船穿越太阳系走的是不同路线，一个位于太阳系黄道平面上方30度的方向，另一个则位处黄道下方30度。 2014年爆发的那场太阳风暴在不同的时间及不同的区域与两个“旅行者”号先后相遇，这为研究太阳风层顶（heliopause，也译为日球层顶，即太阳风遭遇星际介质而停滞的边界）的性质提供了有用线索。

“旅行者”号传回的数据表明，这个称为太阳风层顶的湍流边界有几百万公里厚，覆盖着表面积达数十亿平方公里的太阳圈（日球层）。

太阳圈（日球层）大得出乎意料，这体现银河系这一部分的星际介质密度比人们想象的要低。

太阳在银河系的星际空间中运行时会切割出一条路径，就像一艘船在水中航行留下一个“弓形波浪”一样，在它后面也形成一个尾迹，可能带有一个或多个类似于彗星形状的尾巴。但两艘“旅行者”号都是从太阳圈气泡的“鼻子”处起飞，因此没有提供任何太阳圈尾巴的数据。

霍普金斯大学研究员普洛沃尼科娃说：“根据旅行者号的数据估计，太阳风层顶大约有一个天文单位厚。但这不是太阳圈真的表面。这是一个有着复杂活动的区域。我们不知道那里发生了什么。”一个天文单位代表地球和太阳之间的平均距离，为9,300万英里。

在这个太阳系和星际空间之间的边界区域，不仅有太阳风和星际风（interstellar wind，来自星际空间的粒子流）相互冲撞拉扯产生的湍流，而且太阳风和星际介质的粒子似乎还会交换电荷及动量。结果，部分星际介质会转化为太阳风，从而能增加太阳圈气泡向外的推力。

虽然一场太阳风暴可以提供有趣的数据，但令人吃惊的是， 太阳风暴对太阳圈气泡的总体大小和形状产生的影响却很小。 看来，圈外发生的事情比圈内发生的事情对太阳圈的影响要重要得多。太阳风随时间的增强减弱都不会对太阳圈气泡产生明显的影响。 但如果太阳圈气泡进入银河系某区域，其所遇的星际风密度大小会影响太阳圈增大或是缩小。

此外， 有关包围和保护着我们太阳系的太阳圈气泡，至今仍存有许多问题尚未得到解答。例如，这个由太阳风形成的气泡是宇宙中特别之现象还是一种模式。

当太阳系在银河系中的星际介质中运行时，包裹太阳系的太阳圈气泡会形成一条长长的尾巴。普洛沃尼科娃认为， 增加对太阳圈的了解，就会增加对人类在宇宙中是否为孤独的智慧生命这一问题的认识。 她说：“对自己所在星系所做的研究将告诉我们，其他恒星系统中生命发展会需要什么条件。”

这在很大程度上是因为太阳风阻挡星际介质进入太阳系，也阻止了来自太空深处威胁地球生命的辐射和致命的高能粒子（如宇宙射线）的撞击。 宇宙射线是来自太空深处，接近光速的带电高能次原子粒子。 当发生恒星爆炸、星系坍缩成黑洞及其它灾难性的宇宙事件时，就会产生宇宙射线。 在太阳系之外的星际空间充满了不断喷射的高速次原子粒子，这对一个缺乏保护的星球而言，其威力将构成致命的辐射破坏。

普林斯顿大学太阳物理学研究员、也是第一个根据“旅行者”号收集的星际数据撰写博士论文的科学家杰米·兰金说： “ 「旅行者」号数据明确地告诉我们，其中90%的宇宙辐射被太阳过滤掉了。如果没有太阳风的保护，我不知道我们人类是否还能生存。 ”

此间，美国国家航空航天局另外三艘飞船也很快将进入星际空间，分别是“先驱者10”号（Pioneers 10）、“先驱者11”号（Pioneers 11）和“新视野”号（New Horizons），它们将加入“旅行者”号的行列，但其中两艘飞船已耗尽了能量，不能再传送数据回地球。在太阳圈的巨大边界上，这些微小的探测器只能提供极其有限的信息。幸运的是，更广泛的观察可以在离地球较近的空间进行。

NASA于2008年发射一枚绕地球运行的微型卫星“星际边界探测器”（Ibex），用来绘制太阳圈与星际空间相接的边界图。Ibex探测到从星际边界喷射而来被称为“高能中性原子”的粒子带。

兰金说：“你可以把Ibex测绘想象成某种测量恒星视向速度的「多普勒」雷达，而「旅行者」号就像地面气象站。”她使用来自“旅行者”号、Ibex和相关方面的数据来分析较小规模的太阳风暴。

兰金正在根据2014年开始的太阳风暴数据撰写一篇论文。有证据反映， “旅行者-1”号越过太阳圈边界时，太阳圈正在缩小；但“旅行者-2”号越过边界之时，太阳圈却在扩大。 “这是一个相当动态的边界。Ibex的3D图竟捕捉到这一发现，实在了不起，这让我们能够同时追踪到事件发生时「旅行者」号当场的反应。”

Ibex还观察到太阳圈边界究竟有多活跃。Ibex第一年发现了一条巨大的高能中性原子带蜿蜒穿过太阳圈边界，这个中性原子带会随时间变化，在短短6个月时间一些特征会出现和消失。这条带状区域位于太阳圈层顶的前端，在这里太阳风粒子会被星系磁场从太阳圈边缘反射回太阳系。

伴随着人类宇航 科技 的不断进步，尽管未来将会有更多更先进的飞船投入对宇宙深处的 探索 ，但是“旅行者”号伟大的长征故事还很漫长，不会结束。这两艘人类飞船虽已离开太阳圈（日球层），但仍然处在太阳的势力范围之中。即便在这个离太阳非常遥远的边缘地带，用肉眼仍可看到太阳的光，认得出太阳。而且太阳的引力也远远超出了太阳圈，能够拉住那个名为奥尔特云的云状天体，一个由冰、尘埃和太空碎片组成的非常稀疏且巨大的球体云团。

尽管漂浮在遥远的星际空间，奥尔特云中的物质仍旧围绕太阳运行。 穿越太阳系的一些彗星即来自奥尔特云，但人类要想发射探测飞船到3千亿到 1万5千亿公里外的奥尔特云，距离却实在是过于遥远了。 “旅行者-1”号在2012年进入了星际空间，离开太阳已100个天文单位，但还要飞300年才能飞抵巨大无比的奥尔特云。

而这些极其遥远的天体，自从太阳系形成迄今就基本上没有改变过，它们可能掌握着行星如何形成，以及生命为何能够在宇宙中出现等这一切问题的密码。随着每一波新数据的出现，也随之出现新的解答钥匙。

可能有一层氢气覆盖了部分或全部的太阳圈，其对太阳圈的作用尚未被破译。另外， 太阳圈似乎正在穿越银河系中一个由远古宇宙事件遗留下来的粒子和尘埃组成的星际云团，即天文学所谓的本星际云团。本星际云团对太阳圈边界，以及生活在其中的地球生命有何影响，亦有待研究。

本星际云团可以改变太阳圈的大小和形状。它可能有不同的温度、不同的磁场、不同的电离体和所有这些不同的参数。这令人非常兴奋，因为这是一个未知数很多的领域，而人类对太阳和本星系（即银河系）之间的相互作用还知之甚少。

最后值得一提的是，“旅行者”1号和2号飞船都携带了一张镀金铜质磁盘唱片，里面含有来自地球的图片、声音，在封面上有符号及图示说明如何操作这张唱片并详细指示地球所在的位置。

“旅行者”唱片的问候语为：“行星地球的孩子（向你们）问好”。时任美国总统吉米·卡特则代表人类说：“这是一份来自一个遥远的小小世界的礼物。上面记载着我们的声音、我们的科学、我们的影像、我们的音乐、我们的思想和感情。我们正努力生活过我们的时代，进入你们的时代。”

这些讯息被组合成一个时间囊，取得这张金唱片的任何一个星际文明、外星人，甚至未来的人类，都能还原“旅行者”计划的讯息。

问题是，根据《三体》里的宇宙“黑暗森林”法则，假如向掌握了先进文明的外星人暴露地球坐标，人类会否遇到灭顶之灾？

但不管怎样，“旅行者”号这两艘体积宛如小 汽车 、由金属螺栓连接在小型抛物面天线上的飞船，将为人类未来能有一天冲出太阳系充当领航先锋，勇敢闯入了前方那壮丽而陌生的未知星海。在人类 探索 无垠太空的漫漫征途上，它们就像“船队满载着持灯的使者，逼近黑暗的细节”……