行星際物質(zhì)是填充在太陽系的物質(zhì)，太陽系內(nèi)較大的天體，如行星，小行星和彗星都運行在其間。行星際空間雖然空空蕩蕩，但并非真空﹐其中分布著極稀薄的氣體和極少量的塵埃。在地球軌道附近的行星際空間中﹐每立方厘米平均約含有五個正離子(絕大部分為質(zhì)子)和五個電子。此外﹐還充斥著來自太陽、行星以及太陽系以外的電磁波。
理論依據(jù)
從地面觀測得知存在行星際物質(zhì)的根據(jù)是：①黃道光，②彗尾氣體中的加速現(xiàn)象。前者是太陽光被行星際物質(zhì)中質(zhì)量小于10克的質(zhì)點所散射而造成的；后者可用太陽風(fēng)的作用加以解釋。目前已經(jīng)清楚，太陽風(fēng)是行星際物質(zhì)的主要來源。太陽風(fēng)是從日冕發(fā)出的一種等離子流。日冕具有一、二百萬度的高溫，甚至連太陽那樣強的引力也無法永遠(yuǎn)維系這種熾熱氣體。因此，就某種意義上說，行星際物質(zhì)可以看作是日冕的稀薄的延伸。
發(fā)現(xiàn)歷程
在十九世紀(jì)末和二十世紀(jì)初﹐科學(xué)家們認(rèn)為行星際物質(zhì)來自所謂太陽微粒輻射﹐亦即來自太陽表面活動區(qū)的高能電子。以后﹐德國學(xué)者費迪南德·馮·林德曼認(rèn)識到﹐所謂微粒輻射實際上是由電子和正離子組成的氣體──等離子體。阿爾文等人關(guān)于太陽的高速等離子體與地球磁場相互作用的研究﹐使人們認(rèn)識到“微粒流”來源于太陽活動區(qū)。由于太陽的自轉(zhuǎn)﹐從非轉(zhuǎn)動坐標(biāo)系看來﹐這種來自太陽的凍結(jié)于磁力線中的帶電質(zhì)點流具有阿基米德螺線的形狀。1958年﹐范愛倫設(shè)計了地球衛(wèi)恰疤較照摺？號﹐對地球周圍的行星際空間進(jìn)行了探測﹐于1959年發(fā)現(xiàn)地球輻射帶。1962年﹐“水手”2號在飛向金星的過程中﹐探明太陽風(fēng)主要由電離氫(即電子和質(zhì)子)組成﹐從太陽朝外徑向流動﹐速度范圍在350～800公里/秒之間﹐平均密度每立方厘米5.4個離子﹐離子溫度大約是16萬度﹐磁場強度為6×10高斯。“先驅(qū)者”10號和11號在飛行過程中﹐發(fā)回關(guān)于行星際空間的情報﹐發(fā)現(xiàn)在離太陽1～5天文單位范圍內(nèi)﹐太陽風(fēng)平均速度變化不大﹐只是變化幅度大為減小﹔平均離子溫度減少二分之一﹔平均離子密度近似地按距離平方反比定律減少。通過“阿波羅”登月計畫所用箔收集器以及種種空間探測器的測量﹐已經(jīng)查明﹐行星際質(zhì)點主要是電子﹑質(zhì)子以及氦﹑碳﹑氮﹑氧和重元素的核。所有這些物質(zhì)都是太陽大氣所固有的﹐其中以質(zhì)子和電子為最多﹐這是因為氫是太陽大氣中最豐富的元素而電子則是所有物質(zhì)都具有的。這些質(zhì)點在太陽耀斑的“閃耀”階段被加速﹐脫離太陽并通過行星際磁場向外擴(kuò)散。太陽風(fēng)高速向外流動﹐當(dāng)它與星際氣體相遇時就終止了。
太陽圈電流片
太陽圈電流片：太陽系內(nèi)最大的結(jié)構(gòu)，是太陽的自轉(zhuǎn)影響到太陽磁場內(nèi)的行星際物質(zhì) (太陽風(fēng))，帶動電漿運動的結(jié)果。 (點擊看放大圖)
太陽風(fēng)的直接測量范圍只限于太陽赤道面附近 9°以內(nèi)的行星際空間﹐“先驅(qū)者”11號的測量范圍也只能達(dá)到日緯20°的行星際空間。因此﹐對更高日緯的行星際空間性質(zhì)的研究﹐必須依靠彗尾觀測﹐以及分析由行星際等離子體的不規(guī)則性所造成的來自恒星的無線電信號的“閃爍”。這種高日緯研究將提供行星際物質(zhì)的三維分布和物理性質(zhì)的信息。
除太陽風(fēng)以外﹐彗星的碎裂﹑小行星的瓦解以及流星體和宇宙塵等都構(gòu)成行星際物質(zhì)的補充來源(見流星)。對黃道光的研究有助于了解太陽系中行星際物質(zhì)的分布狀況。
參考書目
J.C.Brandt and P. W. Hodge﹐ Solar System Astrophysics﹐McGraw-Hill﹐New York﹐1964.
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