关于太阳系边缘,在科学界目前尚未有一个统一的说法。
一种理论认为以最远的行星轨道为太阳系边界。这种理论认为早先冥王星还属于九大行星时冥王星轨道为太阳系边界,出了冥王星轨道范围就算出了太阳系了。
但这种理论缺陷是显而易见的。
如果出了冥王星轨道就是太阳系以外的话,还有数不清的小行星、慧星在冥王星轨道以外,这些被太阳引力牵制的星体算哪门子的货呢?后来冥王星被开除出大行星队伍,太阳系只剩下了8大行星,太阳系最远变成了海王星轨道,这个理论的毛病就更多了。
另一种理论认为应该以太阳风顶层为界,也就是太阳风与星际粒子交会的地方,太阳风到那里就吹不过去了,又叫日球层。
但一些科学家认为这个地方界定比较模糊,一些指标没有测定依据,比如出了太阳日球层磁场应该发生偏转,但宣布飞出日球层的旅行者1号并没有探测到这个现象。
更多的科学家愿意以太阳引力范围为界。
但这个引力范围在哪里呢,却各有说法。有的科学家提出,以太阳引力与临近恒星引力平衡点为界,但这个界线也比较模糊。
现在比较多认同的是荷兰天文学家奥尔特提出的太阳系边界"云团"论。
此论点认为在太阳系遥远的疆域有一片冰冷的"云团",这里孕育着1000亿颗长周期慧星。科学界把这个区域称作奥尔特云,认为这里是太阳引力最后束缚天体作圆周运动的地方,所以是太阳系的边界。
那么这些各种说法的太阳系边界有多远呢?我们首先来确定一把尺子,再用这把尺子来丈量距离。
在太阳系尺度,科学界一般用天文单位(简称AU)来表示距离。科学界把地球到太阳平均距离定为一个天文单位,即一个AU等于1.496亿公里。
根据这把尺子,冥王星距太阳平均距离约40个AU,海王星约30个AU;而日球层是个非对称球形,太阳运动方向厚度约为100个AU,太阳运动反方向厚度约为500个AU;而奥尔特云与太阳距离则在50000-150000个AU。最后这个边界距离太过遥远,科学界更多用光年计算,1光年为9.46万亿公里,如果以奥尔特云为大阳系边界,则太阳系半径应在1光年以上。
“太阳系的边界在哪里?” 是一个既值得探索, 也值得回味的问题。 它之成为问题, 本身就是天文学上的一次重大观念变革——日心说取代地心说——的结果。 因为只有确立了日心说, 才有太阳系这一称谓, 也才谈得上 “太阳系的边界在哪里?” 这一问题。
如果简单地以 1543 年哥白尼发表《天体运行论》作为日心说被确立的年份, 那么 “太阳系的边界在哪里?” 这一问题最初 238 年的答案, 是在距太阳约 9.6 天文单位 (约 14 亿千米) 的土星。 这一答案在 1781 年被英国天文学家赫歇耳发现的太阳系第七颗行星——天王星——所改变。 那一年, 太阳系的边界被扩展到了距太阳约 19 天文单位 (约 29 亿千米) 处。
天王星被发现后, 天文学家们对它的轨道进行了计算。 出乎意料的是, 计算结果与观测并不吻合。 在排除了其它可能性之后, 天文学家们将这一恼人的现象归结为一颗新行星对天王星的引力干扰。 经过艰辛的计算, 英国天文学家亚当斯和法国天文学家勒维耶先后推算出了新行星的轨道。 1846 年, 柏林天文台的天文学家伽勒和达雷斯特依据勒维耶的推算结果, 成功地发现了太阳系的第八颗行星——海王星, 太阳系的边界由此扩展到了距太阳约 30 天文单位 (约 45 亿千米) 处。
在那之后又隔了大半个世纪, 1930 年, 美国罗威尔天文台的天文学家汤博发现了一颗比海王星更遥远的太阳系天体——冥王星。 这颗一度被视为太阳系第九大行星, 2006 年才被 “降级” 为矮行星的天体, 将太阳系的边界扩展到了距太阳约 39 天文单位 (约 59 亿千米) 处。 对于如今比较年长的天文爱好者来说, 这很可能是自童年起就烂熟于心的太阳系的边界。
但冥王星的发现并未终结探索太阳系边界的努力。 20 世纪 40 年代之后, 几位天文学家先后提出了一个想法, 那就是在像冥王星那样远离太阳的地方, 行星的形成过程会因物质分布过于稀疏而无法进行到底, 其结果是在距太阳约 30-55 天文单位 (约 45-83 亿千米) 处形成一个由 “半成品” 组成的小天体带。 这个小天体带被称为柯伊伯带。 自 1992 年起, 柯伊伯带中的天体开始被陆续发现, 它们的分布范围比原先估计的更广。 柯伊伯带的发现使太阳系的边界又向外扩展了好几倍。
但这仍然不是太阳系的边界。 因为天文学家们普遍猜测, 在距太阳更遥远的地方有可能存在一个长周期彗星的 “大仓库”——奥尔特云, 它的范围有可能延伸到距太阳约 150,000 天文单位 (约 225,000 亿千米) 处。 这几乎已经到达了太阳引力控制范围的最边缘, 在那之外即便还有天体, 也不会象普通太阳系天体那样围绕太阳运动, 从而不能再被视为是太阳系的一部分了。 因此, 奥尔特云如果存在, 并具有猜测中的范围的话, 它的外边缘无疑就是太阳系的边界了。 那个边界离太阳是如此遥远, 哪怕一缕阳光要从太阳射到那里, 也得走上两年左右的时间。 如果乘坐时速 350 公里的高速火车的话, 则要花费约 700 万年的漫长时间!