对着天空按一下手电筒,发出的这束光多久能飞出太阳系吗?

来源:科普中国

本文基于回答网友这样的问题:对天空亮一下手电,明天光会不会出太阳系了?

简单地说,不会。


(相关资料图)

这是因为光的速度没那么快,太阳系的范围也没那么小。

现代科学界普遍的认识是,在太阳系外围有一个奥尔特云层,由水汽尘埃混合形成的大大小小冰块组成,也就是所谓彗星。那里是太阳系的边际,包裹着太阳形成一个半径约1光年的球。

当然这种“球”只是一种想象,那里的彗星种子据称达到10万亿颗之多,但分散在达1光年厚度的广袤空间,还是很稀疏的,稀疏得超乎人们的想象,只是相比连粒子都极其稀少的太空要浓密很多罢了。

正是这层奥尔特云相对人眼来说太稀疏了,因此才不会影响科学家们对太阳系外的观测,人们才可以看到太阳系外的几乎所有恒星、星系和星云;同时,人类发射的宇宙探测器也就能够一往无前地向太阳系外飞去。比如旅行者1号、2号,先驱者10号、11号,新视野号,在完成了太阳系行星考察任务后,都在向太阳系外飞去,科学家们几乎不会考虑它们会被这些小天体撞毁。

因为这种概率太小了,小到比中六合彩机会还要小很多。

所谓光年是一个距离尺度,就是光走一年的距离。具体地说,光每秒在真空中运动速度为299792458米(约30万公里),每天24小时为86400秒,根据计算光年的儒略年,每年为365.25天,也就是31557600秒,光运动一年的距离就达到约9.46万亿公里。

既然太阳系范围有1光年半径,对着太空亮一下手电筒,明天这束光当然就飞不出太阳系了,而是需要1整年的时间,才能够飞到太阳系的奥尔特云边沿,然后再飞出太阳系。

但问题是,光是会衰减的,光子运动在遇到各种带电粒子时都会发生交互作用,即被各种带电粒子反射折射和吸收,手电筒的光一射出去,就以每秒约30万公里速度运动,会在极短时间里与粒子碰撞反射吸收许多次,因此,这束微弱的手电光还不到一秒就消失了。

即便是在地球以外的宇宙空间,那里看起来是一种高度真空状态,但宇宙中没有绝对真空的地方,在太阳系内就更没有了,因此手电筒的微弱之光在太空也会很快消失。

一个光源发射的光子越多,光子能量越大,就能够传播越远,这就是越大的恒星的光能够传播越远,甚至上亿光年,都能够被望远镜看到的原因。而一个星系散发的能量更大,其光芒就传播得越远;伽马射线暴是最高能量的光,因此传播能够达到数十亿光年。

结论:手电筒发出的光会在不到一秒的时间里就消失了,永远也出不了太阳系。

关键词: 带电粒子 奥尔特云 科学家们

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