The Kuiper Belt and the Oort Cloud
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太阳系是一个相当大的地方。大多数人想到我们的太阳系时，可能会想到太阳、行星和它们所有的卫星。然而，太阳系比大多数人意识到的要大得多。事实上，它比他们脑海中太阳系的模型要大得多。仅仅在过去的几年里，随着更大望远镜和更好技术的出现，我们比以往任何时候都能够更多地了解太阳系的外缘。

在本期《无处不在的日常》节目中，了解更多关于柯伊伯带、奥尔特云和太阳系外围的信息。♪

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如果你要问太阳系由什么组成，大多数人可能会列出这些东西。然而，用已故的伟大喜剧演员米奇·赫德伯格的话来说，它远不止这些。太阳系在技术上被定义为受太阳引力束缚的区域。因此，它包括所有行星、小行星、流星体、彗星和其他熟悉的物体。但这期节目是关于其他东西的。而且还有很多其他的东西。

让我们从我们目前对太阳系形成的理解开始。不仅仅是我们太阳系，还可以用于任何太阳系的模型。由于詹姆斯·韦伯太空望远镜等仪器进行的观测，我们对太阳系形成的理解在过去几年中得到了显著扩展。

目前关于太阳系是如何形成的理论被称为星云假说，它得到了广泛的天文观测、物理学和计算机模拟的支持。根据这一理论，太阳系大约在46亿年前开始形成于一个巨大的冰冷星际气体和尘埃云，称为分子云。

在这个云中，一个小区域变得引力不稳定，可能是由附近超新星的冲击波或某种内部波动触发的，它开始在自身引力作用下坍缩。在坍缩过程中，角动量守恒导致它旋转得更快，并压扁成一个旋转的物质盘。这个圆盘被称为原行星盘，它在太阳和行星的形成中起着核心作用。

在原行星盘的中心，物质积累形成一个致密的核心。随着更多物质的落入，压力和温度升高，直到核心开始氢原子的核聚变，标志着原太阳的诞生。一旦聚变完全进行，太阳就成为一颗主序星，辐射能量并产生强大的太阳风。

当太阳在中心形成时，围绕它旋转的气体和尘埃圆盘则作为行星、卫星、小行星和彗星形成的温床。在这个圆盘内，尘埃和冰的小颗粒开始通过静电力粘合在一起，形成更大的颗粒。这些颗粒继续碰撞和粘合在一起，形成越来越大的团块，最终成长为公里大小的天体，称为星子。

这些星子通过吸积过程继续合并，由于引力而形成更大的天体，称为原行星。温度在决定不同距离的太阳上可以凝结的材料类型方面起着至关重要的作用。在靠近太阳的圆盘内部区域，温度太高，挥发性化合物（如水、甲烷和氨）无法凝结。

结果，只有金属和硅酸盐岩石保持固态，这就是为什么类地行星（水星、金星、地球和火星）主要由岩石和金属组成的原因。在外围区域，圆盘较冷，冰可以与岩石一起凝结，从而形成更大的固体核心。

这些核心变得足够巨大，可以引力吸引大量的氢和氦气体，形成气态巨行星木星和土星，以及冰巨行星天王星和海王星。海王星在这个故事中很重要，因为本期节目涉及海王星轨道以外的一切，这些统称为海王星外天体。

关于海王星以外存在遥远区域，其中包含小型冰体的概念可以追溯到20世纪中期，尽管导致这一概念的想法可以追溯到更早。1943年，爱尔兰天文学家肯尼斯·埃奇沃思提出，太阳系可能不会在海王星处突然结束，而是提出在外围区域可能存在小型天体的储层，可能是某些彗星的来源。

几年后，1951年，荷兰裔美国天文学家杰拉德·柯伊伯提出，海王星以外可能曾经存在一个冰质残余盘，尽管他认为这些天体随着时间的推移会因行星相互作用而散布或喷射出去，因此在当今的太阳系中不再存在。尽管柯伊伯认为这样的带将不再存在，但他的名字与这一想法联系在一起，“柯伊伯带”一词逐渐流行起来。

天文学家认为柯伊伯带存在的一个原因是周期彗星，它们的轨道小于200年，并且在历史上定期可见。这些定期彗星中最著名的是哈雷彗星。柯伊伯带始于海王星的轨道，距离太阳约30天文单位。

天文单位是地球到太阳的平均距离，它是用于测量太阳系内距离的主要单位。柯伊伯带延伸到大约55天文单位的距离，厚度约为10天文单位，因此它的形状更像甜甜圈，而不是位于黄道面上。柯伊伯带主要由冰体和冷冻挥发物（如甲烷、氨和水）组成，但也包含一些太阳系形成时遗留下来的岩石碎片。

柯伊伯带中最著名的天体是冥王星。然而，还有许多其他天体已被发现。Albion、Haumea和Makemake是一些已被发现的较大天体。自从天文摄影的发展使得很容易看到小型天体随着时间的推移在天空中的移动以来，已经有数千个柯伊伯带天体被发现。

据估计，直径超过100公里或62英里的天体可能超过10万个。许多这些较近的柯伊伯带天体的一个共同点是它们受到海王星的引力影响，就像冥王星一样。有一艘宇宙飞船对柯伊伯带天体进行了飞越。新视野号任务于2015年飞越冥王星，并在2018年拍摄了名为Arrokoth的天体的照片。

Arrokoth看起来基本上像一个巨大的太空土豆。在柯伊伯带之外，从大约50天文单位开始，是一个被称为散射盘的区域。散射盘是太阳系中一个遥远而动态的区域，与柯伊伯带重叠并延伸到柯伊伯带之外。它充满了被称为散射盘天体的冰体，这些冰体具有高度细长和倾斜的轨道。

散射盘之所以得名，是因为像海王星这样的较重天体会散射该区域中的天体。该区域最显著的两个发现是阋神星（仅次于冥王星的第二大矮行星）和塞德娜（具有极其长而偏心的轨道）。散射盘延伸到大约1000天文单位。由于该区域天体的轨道高度倾斜，因此它甚至比柯伊伯带更厚。

该区域包含日球层顶，这是围绕太阳的边界，在那里星际风抵消了太阳风。它位于距离太阳大约123天文单位的地方，旅行者1号和旅行者2号宇宙飞船都已通过该区域。散射盘的外边界非常遥远。

在1000天文单位处，太阳的光线需要138小时才能到达那里，或者不到五天半。然而，它并不是太阳系最远的区域。这一区别属于一个被称为奥尔特云的理论区域。奥尔特云延伸范围约为2000到100000天文单位。

它也不是像柯伊伯带那样的圆盘，柯伊伯带大致位于黄道面上。它是一个围绕整个太阳系的球体。奥尔特云理论的提出是为了解释长周期彗星的起源，长周期彗星具有高度偏心的轨道，需要数十万年甚至数百万年才能返回太阳系内部。

1950年，荷兰天文学家简·奥尔特在对彗星轨道特征进行详细分析后提出了这一想法。他注意到许多长周期彗星似乎来自各个方向，而不是局限于太阳系的平面，并且它们在轨道上距离太阳最远的地方聚集在遥远的距离。这种分布表明，在太阳系行星之外存在一个围绕太阳系的球形冰体储层。

人们还认为存在一个被称为希尔斯云的内部圆盘，这是一个假设的奥尔特云内部区域，位于距离太阳大约2000到20000天文单位之间。它被认为比外奥尔特云人口密度更大，并且可能充当随着时间推移补充的储层。那么，为什么在柯伊伯带发现了数千个天体，而奥尔特云仍然是理论上的呢？

奥尔特云仍然是理论上的，因为它从未被直接观测到。它与太阳的巨大距离使其远超当前望远镜和宇宙飞船的范围。奥尔特云中的天体预计很小、冰冷且非常暗淡，反射的阳光很少，这使得它们几乎不可能用现有技术单独探测到。

奥尔特云被认为主要由冰质星子组成，这些星子是由水冰、氨和甲烷以及太阳系形成时遗留下来的岩石构成的小天体。这些天体很可能在更靠近太阳的木星和土星附近区域形成，但在行星形成的混乱早期阶段，由于与巨行星的相互作用，它们被引力散射到太阳系外围。

随着时间的推移，这些散布的天体形成了我们现在与奥尔特云联系在一起的遥远球形分布。奥尔特云中的天体通常是稳定的，并且远离太阳。但偶尔，经过的恒星、分子云或银河系的潮汐力会扰乱它们的轨道。这些扰动可能会将一些天体抛向太阳系内部，在那里它们会以长周期彗星的形式出现。

由于这些彗星来自如此遥远的距离，它们的访问非常罕见，并且它们通常具有高度细长且不可预测的轨道。由于奥尔特云的巨大尺寸，据估计它拥有超过一万亿个直径大于一公里的天体。那么，太阳系中奥尔特云之外还有什么吗？这个问题的答案很简单。没有。

原因是奥尔特云的外边界是太阳引力有影响的边界。在奥尔特云的外缘，距离太阳大约100000天文单位，太阳的光线需要一年半以上才能到达那里。超过这一点，附近恒星或银河系其余部分的引力开始发挥更大的作用。因此，根据定义，那不再是太阳系的一部分。

奥尔特云的外缘距离我们最近的邻居恒星比邻星的距离还不到一半。因此，如果存在某个银河帝国，那很可能就是他们绘制太阳系边界的区域。所有这一切的结论是，我们的太阳系比大多数人认为的要大得多。我们对太阳系的思维模型是一组代表行星轨道的同心环。

无论你认为海王星还是冥王星是最远的行星，与奥尔特云的大小相比，这个距离都是微不足道的。海王星轨道的平均距离约为30天文单位，冥王星约为40天文单位，而奥尔特云的外缘则为100000天文单位。

太阳系边缘的冰体可能并不十分有趣，在许多情况下甚至无法观测到，但它们仍然是我们太阳系家族的一部分。《无处不在的日常》的执行制片人是查尔斯·丹尼尔。副制片人是奥斯汀·奥肯和卡梅伦·基弗。

在我开始评论之前，我要做一个更正。在关于吉他历史的节目中，有几个人通知我，我提到的吉他的早期前辈之一的发音不正确。我将中东乐器O-U-D的发音称为Aud，而它应该发音为Ood。

几年前，当我去了开罗的一家餐馆，菜单上有一道菜拼写为F-O-U-L，我把它发音为Foul，因为它与Foul Ball的拼写相同，我犯了类似的错误。然而，事实证明它的发音是Fool。所以，mea culpa，mea culpa，mea maxima culpa。说到这里，今天的评论来自美国苹果播客上的听众Montana123Matt。他们写道，来自蒙大拿州的完整评论。

这个播客太棒了。加里有一个好声音，我听他讲的疯狂的事情非常有趣。好吧，谢谢，马特。首先，恭喜你，欢迎加入完美主义者俱乐部。看到大天空州的代表总是很高兴。记住，如果你留下评论或给我发送boostogram，你也可以在节目中听到它。