相对于太阳系,奥尔特云在哪里?它的大小和形状是什么?

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美国宇航局喷气推进实验室的桌山天文台首席科学家保罗·魏斯曼给出了以下答案。

奥尔特云是一个巨大的球形云,由大约 1012 颗彗星组成,环绕着太阳系,并延伸到距离最近的恒星的一半距离。我们认为奥尔特云的彗星起源于木星、土星、天王星和海王星轨道之间的冰冷星子,并通过与这些巨行星的引力相互作用被动态地抛射到它们目前遥远的轨道上。

抛射过程不仅将彗星散射到较大的轨道上,还散射到中等较大的倾角,约为 20 或 30 度。一旦进入奥尔特云,来自随机经过的恒星、银河系中巨型分子云的遭遇以及银河系潮汐的引力扰动会继续改变彗星的轨道。由于这些扰动发生在彗星位于其非常偏心的轨道上的远日点(距离太阳最远的点)附近时,它们在改变轨道角动量方面最有效。角动量在决定彗星的近日点距离(它距离太阳最近的点)及其轨道倾角方面最为重要。结果,彗星的近日点倾向于扩散远离行星区域,并且轨道的倾角继续增大。


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例如,一颗近日点距离约为 10 个天文单位 (AU),接近土星轨道,远日点距离为 50,000 AU 的彗星,这对于奥尔特云来说是典型的,它在远日点的速度仅为每秒 2.7 米。一颗以每秒 30 公里的速度,在 1 秒差距(206,265 AU)的距离处经过的太阳质量的恒星,将使彗星的速度扰动约每秒 0.29 米。这足以将近日点距离提高到 12.3 AU,或将轨道倾角增加约 6 度。由于一颗彗星在其一生中将受到大约 40,000 次这样的扰动,因此很容易看出轨道倾角和近日点距离是如何完全随机的。结果就是一个球形的奥尔特云。

答案最初发布于 2002 年 3 月 4 日

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