太陽(yáng)系的邊界到底有多遠(yuǎn)？

太陽(yáng)是太陽(yáng)系的主宰，太陽(yáng)勢(shì)力范圍的邊界在哪？這個(gè)問(wèn)題在不同的時(shí)代有不同的回答。在伽利略、開(kāi)普勒時(shí)期人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到肉眼可見(jiàn)的五大行星金木水火土以及地球這6顆星球是繞著太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)，最外圈土星的位置就成了太陽(yáng)系的邊界。開(kāi)普勒最初還將6顆行星及5種正多面體結(jié)合起來(lái)，6顆行星的圓軌道所在的球面和5種正多面體內(nèi)切、外接，正好構(gòu)成一幅美妙的畫(huà)面。正多面體只有5種，太陽(yáng)系的行星自然被認(rèn)為到土星就截止了。

1781年，赫歇爾在望遠(yuǎn)鏡的幫助下發(fā)現(xiàn)了天王星，之后拉普拉斯確認(rèn)了這是一顆繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)的行星，太陽(yáng)系的半徑一下擴(kuò)大到原來(lái)的二倍。天王星的發(fā)現(xiàn)激起了探測(cè)太陽(yáng)系未知行星的一個(gè)高潮，有人依靠望遠(yuǎn)鏡，有人依靠牛頓的引力理論。那段時(shí)間里火星和木星間的一些小行星被不斷地發(fā)現(xiàn)，人們期望的第八大行星還是八字沒(méi)有一撇。

1846年，一個(gè)振奮人心的消息傳來(lái)，德國(guó)天文學(xué)家伽勒在勒維耶預(yù)言的位置發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)系的第八大行星海王星，太陽(yáng)系的版圖進(jìn)一步向外擴(kuò)張。太陽(yáng)系第七大行星天王星的軌跡與牛頓理論計(jì)算出的結(jié)果有較大偏差，勒維耶等人相信那是天王星之外行星引力造成的影響，并根據(jù)牛頓理論預(yù)言出第八大行星海王星的位置。海王星的發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生了巨大的轟動(dòng)，人類(lèi)居然能夠知道一顆未知行星的軌道。根據(jù)理論去發(fā)現(xiàn)更遠(yuǎn)位置的行星又活躍了起來(lái)。可是在之后的幾十年里一直沒(méi)有進(jìn)展，直到1930年湯博發(fā)現(xiàn)了冥王星，興奮之下這顆比月球還要小很多的星球被推到了第九大行星的位置，很多人還要進(jìn)一步探尋第十大行星。

按照廣為接受的理論，太陽(yáng)是由一大團(tuán)星云物質(zhì)在萬(wàn)有引力作用下聚集在一起形成的。由于太陽(yáng)風(fēng)能夠?qū)⒁恍┹^輕的元素吹走，故在靠近太陽(yáng)的區(qū)域可留下一些相對(duì)較重的元素，這些元素聚集在一起會(huì)形成地球、火星等的由巖石構(gòu)成的類(lèi)地行星。在較遠(yuǎn)的區(qū)域會(huì)形成木星、土星這樣的由較輕元素構(gòu)成的類(lèi)木行星。而到了更遠(yuǎn)的區(qū)域，由于星云物質(zhì)的分布已非常稀疏，故只能形成一些質(zhì)量比較小的天體。那些小天體可能是彗星，也可能是一些小行星。

近三十年來(lái)在海王星軌道以外已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了數(shù)千顆小行星，其中有些小行星的個(gè)頭和冥王星相差不大，甚至有可能還要大，冥王星第九大行星的地位受到了嚴(yán)重挑戰(zhàn)。在2006年第26屆國(guó)際天文學(xué)聯(lián)會(huì)通過(guò)決議，冥王星被降級(jí)為矮行星。冥王星雖被降級(jí)，但它所在的海王星軌道之外那片富產(chǎn)小天體的柯伊伯帶被越來(lái)越多的人所熟知，冥王星就是第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的柯伊伯帶天體。除此之外一些周期在一二百年左右的彗星，它們的遠(yuǎn)日點(diǎn)就是柯伊伯帶。彗星每經(jīng)過(guò)一次太陽(yáng)就會(huì)被太陽(yáng)風(fēng)吹走一些物質(zhì)，短周期彗星難逃蒸發(fā)或墜入太陽(yáng)、行星的命運(yùn)，可是太陽(yáng)已誕生五十億年，至今仍有很多短周期彗星在太陽(yáng)系運(yùn)行。唯一的解釋就是這些誕生在柯伊伯帶的短周期彗星容易受周?chē)渌祗w的引力影響，使得軌道發(fā)生偏轉(zhuǎn)從而成為一顆軌道偏心率比較大的彗星。

柯伊伯帶的存在已經(jīng)得到天文觀測(cè)的證實(shí)，一般認(rèn)為其到太陽(yáng)的最遠(yuǎn)位置能夠延伸到日地距離的55倍左右。人類(lèi)的一些探測(cè)器已經(jīng)飛到了距離太陽(yáng)200億千米之外，NASA在2011年曾宣布旅行者1號(hào)已飛出太陽(yáng)系。然而太陽(yáng)系的邊界并非在此。

說(shuō)旅行者1號(hào)飛出了太陽(yáng)系，是從另一個(gè)角度定義太陽(yáng)系大小的。太陽(yáng)不斷地向外吹出太陽(yáng)風(fēng)，距離太陽(yáng)越遠(yuǎn)太陽(yáng)風(fēng)會(huì)變得越弱。宇宙中存在星際物質(zhì)，在太陽(yáng)風(fēng)比較強(qiáng)的區(qū)域星際物質(zhì)阻擋不住太陽(yáng)風(fēng)，而到了遠(yuǎn)離太陽(yáng)的位置，太陽(yáng)風(fēng)就會(huì)因星際物質(zhì)的存在而停滯。太陽(yáng)風(fēng)停滯的位置就是太陽(yáng)風(fēng)層頂。在對(duì)太陽(yáng)系的邊界認(rèn)識(shí)不是很足的情況下，太陽(yáng)風(fēng)層頂被認(rèn)為是太陽(yáng)系的邊界，其最遠(yuǎn)距離太陽(yáng)為120個(gè)日地距離，大約是180億千米。

然而太陽(yáng)的勢(shì)力范圍絕非如此。人類(lèi)觀測(cè)到周期長(zhǎng)達(dá)數(shù)百萬(wàn)年的長(zhǎng)周期彗星，這些彗星的遠(yuǎn)日點(diǎn)甚至能夠在2光年以外。這些彗星起源自哪里？天文學(xué)家?jiàn)W爾特給出了奧爾特云的解釋。

奧爾特認(rèn)為，太陽(yáng)系的演化過(guò)程中，一些物質(zhì)在外行星的引力作用下被甩到太陽(yáng)系較遠(yuǎn)的區(qū)域，從而形成奧爾特云。奧爾特云中的小天體受到銀河系其他天體的引力作用很容易偏離原來(lái)的軌道而到達(dá)靠近太陽(yáng)的位置，這樣就形成了一顆長(zhǎng)周期彗星。

奧爾特云能夠解釋長(zhǎng)周期彗星，也得到了很多人的認(rèn)同，然而對(duì)它的認(rèn)識(shí)目前還主要停留在理論階段。根據(jù)目前的理論分析，奧爾特云的邊界能夠在距離太陽(yáng)2光年以外，超過(guò)了太陽(yáng)到比鄰星距離的一半。盡管奧爾特云的范圍很廣，但總質(zhì)量可能只有地球質(zhì)量的幾十倍甚至幾倍。2003年發(fā)現(xiàn)的塞德娜小行星的遠(yuǎn)日點(diǎn)是日地距離的900多倍，它可能就是奧爾特云內(nèi)的一顆比較大的天體。

如果到了奧爾特云邊界以外，銀河系的引力潮汐及附近其他恒星的引力就會(huì)超過(guò)太陽(yáng)的引力。那樣的位置目前看不屬于太陽(yáng)的勢(shì)力范圍，故不屬于太陽(yáng)系。奧爾特云的存在如果能夠通過(guò)天文觀測(cè)得到有力證實(shí)，奧爾特云的邊界就是太陽(yáng)系的邊界。