奥尔特云

包围着太阳系的球体云团

奥尔特云（Oort Cloud）是包围着太阳系的球体云团，布满着不少不活跃的彗星，距离太阳约50000～100000个天文单位，最大半径差不多为1光年，即太阳与比邻星距离的四分之一。天文学家普遍认为奥尔特云是50亿年前形成太阳及其行星的星云之残余物质，并包围着太阳系。

成因

由奥尔特云被提出，对于它们的形成，科学界各有不同学说，但如今，天文学家认为奥尔特云是50亿年前形成太阳及其行星的星云之残余物质，并包围着太阳系。

最广为人们接受的假设，是奥尔特云物体其实是在比柯伊伯带更接近太阳的地区形成的，与其它行星及小行星相似，但是由于它们经常被大行星的引力影响，及后被仍年轻的大型气体行星，诸如木星等天体的强大引力将之逐出太阳系内部，使它们拥有极为椭圆或抛物线状的轨道，散布于太阳系的最外层。同时，这个过程也把它们的轨道偏离黄道面，并形成奥尔特云呈球状的形态。一些在远处的天体之轨道又被附近的恒星摄动，使之变为圆浑，并能长期处于太阳的远方。而远离八大行星的物体因不受到大行星的影响，散布于接近黄道面的盘状区中，形成柯伊伯带。这个理论解释了为何奥尔特云不像柯伊伯带和八大行星的轨道一样接近黄道面，而是呈独特的圆球状。

现象描述

提出

1932年，爱沙尼亚天文学家恩斯特·朱利叶斯·奥皮克（Ernst Julius Opik）提出彗星是来自太阳系外层边缘的云团。但在1950年，荷兰天文学家简·亨德里克·奥尔特（Jan Hendrick Oort）便指出这个推论有矛盾的地方，即一个彗星不停来回太阳系内部与外部，终会被多种因素所摧毁，其生命周期决不会如太阳系的年龄长。该云团所受的太阳辐射较弱，非常稳定，存在数百万颗以上的彗星核，可以不停产生新彗星，去取代被摧毁的。另外人们相信，所有奥尔特云彗星的总质量，会是地球的5至100倍。

发展

在发现的的小行星中只有塞德娜/90377号小行星被认为可能是奥尔特星云的天体，其轨道介乎76至850个天文单位之间，比预计的轨道接近太阳，有可能来自奥尔特星云内层。如果其推测正确，那么奥尔特星云的距离一定比估计的接近太阳，密度也会较高。

如果彗星仅仅是快速飞行的冰块，那么它们从哪儿来，又是怎样到达这里的呢？1950年，荷兰天文学家简·奥尔特推断，在太阳系外沿有大量彗星，后来被称为奥尔特星云。

在望远镜发明后的四个世纪里，奥尔特星云中只有很小一部分彗星进入过太阳系。彗星受到寒冷的高层宇宙空间的保护，被认为是太阳系形成时早期星云的残骸。

奥尔特的理论建立于对彗星的多年观察之上。彗星出现的时间间隔意味着大多数彗星都有很长的环形运动轨迹。奥尔特认为彗星源于带外行星亿万英里以外的云状区域。该区域非常遥远，太阳无法将其纳入太阳系。

在20世纪80年代初，研究者们开始修正奥尔特的理论。根据他们的理解，奥尔特星云浮游在太阳系边缘，极易受附近恒星引力作用的影响。

根据他们的计算，有时这些力量会将彗星从奥尔特星云拖至星际空间。这样，它们更靠近太阳。这时，木星的引力作用要么将它们推至更小的轨道，要么将它们逐出太阳系。只有5%的彗星曾返回过它们的家园，那里的彗星将日渐减少。

但这一理论似乎与每年看到的稳定划过地球上空的一串串彗星不一致。为解决这一矛盾，科学家们1991年在奥尔特理论上又加了另外一种观点。根据这种观点，奥尔特星云内层外有一个更大的天体，内环犹如一个水库，源源不断为外环提供新的彗星。

虽然奥尔特星云有待人类去发现，但大多数天文学家都认为它确实存在。他们还认为它是由太阳系形成时遗留的残片组成的。在航天探测器到达之前，奥尔特星云的存在将是个谜。

来源

彗星云

彗星从哪里来，这是一个引人入胜的问题，也是一个令人困惑的问题。天文学家在研究彗星来源时，往往要对彗星轨道进行统计分析，看看它们在受大行星引力摄动前的轨道是什么样子，从中来寻找规律。1950年荷兰天文学家奥尔特对41颗长周期彗星的原始轨道进行统计后认为，在冥王星轨道外面存在着一个硕大无比的“冰库”，或者说是一个巨大的“云团”。这个云团一直延伸到离太阳约22亿千米远的地方。太阳系里所有的彗星都来自这个云团，因而人们把它称为彗星云或奥尔特云。

如今一般把奥尔特云的距离定在约15万天文单位处，大体上是冥王星距离的4000倍。速度最快的光从那里来到我们太阳系也要走上两年多，因此这里的彗星绕太阳一周要花很长的时间，只有当它们跑到离太阳几亿千米远时，才能被人们看到。它们在轨道上的绝大部分时间都消磨在远离太阳的地方。以池谷-关彗星为例，它在近日点附近速度为每秒500千米，仅用两个小时就跑完了靠近太阳的半边，但要跑完远离太阳的那一边，却要花上1000多年。池谷-关彗星的周期还不算长，有些长周期彗星旅行一周要经过几百万年的漫长岁月。所以，尽管天文学家估算奥尔特彗星云里可能有1000亿颗彗星，而全世界每年发现的彗星平均只有五六颗。

由于彗星云离太阳非常遥远，在彗星云的位置是看不到又大又圆的太阳的，太阳真的成了名副其实的“普通一星”，亮度比地球上看天狼星还暗一些。但彗星云离其他恒星更是难以想像的远，彗星云得不到任何恒星的光和热，所以像一座“冰山”。

彗星就来自这座冰山，这些冰山上的来客本身也是一座座大大小小的冰山，大的直径超过10千米，比地球上的最高峰珠穆朗玛峰还要壮观，小的则只有几十米。这一座座冰山都是由大量的冰物质和尘埃混合而成的。冰物质中除大部分是水冰之外，还有一氧化碳冰、二氧化碳冰（干冰）、氨冰和甲烷冰等。因冰物质中混有大量的尘埃物质，所以冰山看上去是灰黑色的，而不像我们在电视中看到的南极冰山那样晶莹可爱。美国天文学家惠普尔给它们起了一个很形象的名字，叫“脏雪球”。

由于从太阳邻近区域路过的恒星对原始彗星的扰动，质量小的彗星离开彗星云，扭过头来，或往太阳系外跑去，或朝太阳系内部飞奔。多数彗星在向太阳进发时是沿着双曲线或抛物线轨道的，经过成千上万年的长途跋涉，当它们离太阳越来越近时被人们用望远镜捕获。一些彗星与大行星相遇时轨道受到摄动，变成椭圆形轨道，由非周期彗星变成新的周期彗星，开始在太阳系“安家落户”。

1958年，美国一些天文学家认为在太阳系内还存在着另一个彗星仓库，即所谓的“柯伊伯彗星带”。这个环状的彗星带离海王星轨道不远，估计带内至少有几千颗彗星。短周期彗星全部来自这个彗星库。和奥尔特云相比，这个彗星带离地球要近多了。柯伊伯带提出后，一些天文学家用大望远镜对这一区域作了分段观测，但并没有发现什么。这有三种可能，第一种可能是柯伊伯带里没有预计那么多的彗星，第二种可能是柯伊伯带可能位于更远的位置，第三种可能是根本不存在柯伊伯带。

20世纪80年代末，美国天文学家戴维·朱维特和简·鲁经过5年的苦苦搜寻，终于在1992年9月14日发现了第一个位于冥王星轨道外面的天体（简称冥外天体），命名为1992QB1，它和太阳的距离为41个天文单位。在1993年3月和12月，他们又接连发现了3个冥外天体，这3个天体与太阳的距离分别为46、32和35天文单位。同年，英国天文学家也在距太阳33和34天文单位处发现了两个天体。截止到1997年底，天文学家已发现了56个冥外天体（包括冥王星）。

天文学家之所以把它们称为天体，是因为还不能肯定它们是行星、小行星，还是彗星，但不管怎么说，这也是天文学上的一项令人瞩目的重要发现。

彗星的运动和内部结构，天文学家们还没有完全搞清楚，因此，不论是奥尔特云还是柯伊伯带，都是彗星起源的一种假说，还没有得到最后证实。天文学家比较一致的看法是，彗星从原始太阳星云中形成的时期，基本上与太阳、行星形成的时期相同，彗星是太阳系创生过程中的一种天然副产品。

关于彗星起源的问题，可以说是众说纷纭，到如今还没有一个比较一致的意见。有一种意见认为，太阳系天体上的火山爆发把大量物质抛向空间，彗星就是由这些物质形成。这类观点可以叫作“喷发说”。而另一种称为“碰撞说”的观点则认为，在很遥远的年代，太阳系里的某两个天体互相碰撞，由此产生的大量碎块物质，形成了太阳系中的彗星。这些假说都存在着一些难以解释的问题，很难得到大多数天文学家的承认。

原云假说

关于彗星起源的假说当中，被介绍得比较多而且得到相当一部分科学家赞赏的，那就是所谓的“原云假说”。在对大量彗星轨道作统计研究的基础上，原云假说认为：长周期彗星椭圆轨道的远日点很多都是在3万～10万天文单位之间，由此得出结论：在离太阳约15万天文单位的太阳系边缘地区，存在着一个被称为“原云”的物质集团，它像一个巨大的包层那样、彗星就是由其中的物质形成的。原云往往被称为“彗星云”，又因为这个假说最早在20世纪50年代由荷兰天文学家奥尔特提出来的，又被称为“奥尔特云”。奥尔特云就像是彗星的主要“故乡”。

据奥尔特估计，彗星云这个包层中可能存在多达1000亿颗彗星。这真是一个庞大无比的彗星“仓库”啊！其中的每一颗彗星绕太阳一周都得上百万年。它们主要是在附近恒星引力一些彗星受到木星等大行星引力的影响而变为周期彗星。另外的一些彗星可能被抛出太阳系。

结构和组成

奥尔特云所占空间极大，其距离太阳最近处在2000～5000天文单位（0.03～0.08光年），最远处在50000天文单位（0.79光年）。最远处距离在某些文献中的估值为100000～200000天文单位（1.58～3.16光年）。奥尔特云可分为：一个半径为20000～50000天文单位（0.32～0.79光年）的球形外层云团，和一个半径为2000～20000天文单位（0.03～0.32光年）的环形内层云团。外层受太阳系内部的牵制较弱，是长周期彗星（有可能也是哈雷类彗星）在进入海王星轨道以内之前的起源地。内层又称希尔斯云，以1981年提出其存在的杰克·G·希尔斯（Jack G. Hills）命名。理论模型预测，内层云团所含的彗星核数量比外层多几十甚至几百倍。稀薄的外层会随时间渐渐消亡，一些学者认为，内层不断为外层补充新的彗星，是奥尔特云在形成后数十亿年仍然存在的原因。

外层天体中，大于1千米的可能有上兆个（万亿个），而绝对星等大于11（即直径约为20千米以上）的有几十亿个，各自之间相距数千万千米之遥。奥尔特云的总质量尚不确定，但如果假设外层中的彗星核均与哈雷彗星质量相仿，估计其总质量为3×1025千克，约等于地球质量的5倍。早期估计奥尔特云的质量更高（最高有380个地球质量），但在更准确地掌握长周期彗星的大小分布之后，估值就相应降低了。尚无对内层云团的类似质量估值。

根据对彗星的实质观察推测，绝大部分的奥尔特云天体都由诸如水冰、甲烷、乙烷、一氧化碳和氰化氢的“冰”组成。然而，1996 PW的外表符合D-型小行星的分类，但轨道却属于长周期彗星。它的发现，使一些理论学家猜想，奥尔特云可能还含有1%到2%的小行星。分析指出，长周期彗星和木星族彗星的碳氮同位素比率差异不大，尽管两者的起源地点截然不同。这意味着，两类彗星都源自于原太阳星云。对奥尔特云彗星颗粒大小的研究，以及对属于木星族的坦普尔1号彗星实施撞击后的研究，都支持这一结论。

探索

尚未有人类制造的空间探测器抵达奥尔特云。在正在离开太阳系的探测器中，就算是行进速度最快、距离最远的旅行者1号，也要在300年后才会到达奥尔特云，要穿越它更需要3万年的时间。另外，旅行者1号所携带的放射性同位素热电机在2025年前后就无法再为同行的科学仪器提供足够的电力，所以不能用来对奥尔特云做任何实质性的探索。其余四个正在离开太阳系的探测器（旅行者2号、先驱者10号、先驱者11号及新视野号）到达奥尔特云的时候也将无法作业。

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