太陽系的尾巴

好，先想一想狐狸的尾巴、狗的尾巴、老虎的尾巴……你會問，筆者講甚麼尾巴呢？

不錯，天文學上的確有東西是有尾巴的。 哦，不是彗星的尾巴「彗尾」。這次介紹一個更大的、更匪夷所思的——太陽系的尾巴，Heliotail。

最近，來自NASA的IBEX衛星(Interstellar Boundary Explorer)的測量數據就顯示出太陽的尾巴存在的證據。 但怎麽會冒出一條尾巴？故事得從我們的太陽的結構講起。 太陽大氣的最外層——日冕——溫度高達一百萬度。這裡，高溫使原子分解為帶電粒子，如質子和電子；同時，帶電粒子獲得足夠動能而逃離太陽，時速達300-800公里。這是太陽風的形成。 太陽風源源不絕的往外吹，直到碰上星際物質(銀河系裏的氫和氦)而減速、至停頓，這樣就好像吹出一個星際中的氣泡，稱作太陽圈(Heliosphere)。不過，再考慮太陽正在銀河系中穿梭着，就像一艘船在海中航行着，你可以想象到太陽風的物質會順流而下，這就拖出了一條長長的尾巴(Heliotail)。 其實，類似的結構在其他星體也觀測得到，有的更在運動方向的前方觀測到一個弓形的震波。所謂的「尾巴」，也不是甚麼新鮮事。

問題是，我們怎知太陽系也有這樣的一條尾巴呢？所謂「不知盧山真面目，只緣身在此山中」，這也是天文學家經常覺得頭痛的事——別的例子就見得多了，但正因我們身處太陽系，很多太陽系的現象反而無法證明。

這是因為太陽圏上的粒子並不發光，難以觀察。我們人類也嘗試過「探訪」過太陽系的尾巴了——「先鋒十號」探測器正是向那方向飛去的。然而，它在2003年失靈(很悲哀)，未傳送任何有關資料回來便「殉職」了。

而IBEX 卻能巧妙地「觀察」到這太陽系的尾巴。它的觀測數據源自太陽圈「上游」的地方。原理是這樣的：太陽風裏帶電且較快的粒子與中性、較慢的星際物質作用，形成中性的高能粒子及較慢的帶電粒子。中性的高能粒子不受太陽磁場影響，所以沿原先的路徑直綫穿梭(基本上就是從上游流到下游)，其中一些就被繞地運行的IBEX觀測到。IBEX測量源自不同地點的中性粒子，從而作出分析。

這個稱為「energetic neutral atom imaging」，讓科學家以逸待勞，得以間接地了解太陽系邊緣發生了甚麼事。佩服啊﹗我們不得不佩服科學家的智慧，也不得不佩服造化之奇﹗

延伸閱讀：http://www.nasa.gov/content/nasa-s-ibex-provides-first-view-of-the-solar-system-s-tail/#.Uee2ONIweSo

上圖：畫家筆下的太陽的尾巴 下圖：在紫外綫波段的蒭藁增二(鯨魚座ο，Mira) ，留意其氣體尾巴及頂部的弓形震波 （圖片來源：NASA）

IBEX: IBEX 的觀測數據源自太陽圈“上游”的地方。原理是這樣的：太陽風裏帶電且較快的粒子與中性、較慢的星際物質作用，形成中性的高能粒子及較慢的帶電粒子。中性的高能粒子不受太陽磁場影響，所以沿原先的路徑直綫穿梭(基本上就是從上游流到下游)，其中一些就被繞地運行的IBEX觀測到。IBEX測量源自不同地點的中性粒子，從而作出分析。

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