行星际物质
行星际物质[1]是填充在太阳系的物质，太阳系内较大的天体，如行星，小行星和彗星都运行在其间。
行星际空间虽然空空汤汤﹐但并非真空﹐其中分布着极稀薄的气体和极少量的尘埃。在地球轨道附近的行星际空间中﹐每立方厘米平均约含有五个正离子(绝大部分为质子)和五个电子。此外﹐还充斥着来自太阳﹑行星以及太阳系以外的电磁波。
从地面观测得知存在行星际物质的根据是：①黄道光，②彗尾气体中的加速现象。前者是太阳光被行星际物质中质量小于10克的质点所散射而造成的；后者可用太阳风的作用加以解释。目前已经清楚，太阳风是行星际物质的主要来源。太阳风是从日冕发出的一种等离子流。日冕具有一、二百万度的高温，甚至连太阳那样强的引力也无法永远维系这种炽热气体。因此，就某种意义上说，行星际物质可以看作是日冕的稀薄的延伸。
在十九世纪末和二十世纪初﹐科学家们认为行星际物质来自所谓太阳微粒辐射﹐亦即来自太阳表面活动区的高能电子。以后﹐德国学者林德曼认识到﹐所谓微粒辐射实际上是由电子和正离子组成的气体──等离子体。阿尔文等人关于太阳的高速等离子体与地球磁场相互作用的研究﹐使人们认识到“微粒流”来源于太阳活动区。由于太阳的自转﹐从非转动坐标系看来﹐这种来自太阳的冻结于磁力线中的带电质点流具有阿基米德螺线的形状。1958年﹐范爱伦设计了地球卫恰疤较照摺?号﹐对地球周围的行星际空间进行了探测﹐于1959年发现地球辐射带。1962年﹐“水手”2号在飞向金星的过程中﹐探明太阳风主要由电离氢(即电子和质子)组成﹐从太阳朝外径向流动﹐速度范围在350～800公里/秒之间﹐平均密度每立方厘米5.4个离子﹐离子温度大约是16万度﹐磁场强度为6×10高斯。“先驱者”10号和11号在飞行过程中﹐发回关于行星际空间的情报﹐发现在离太阳1～5天文单位范围内﹐太阳风平均速度变化不大﹐只是变化幅度大为减小﹔平均离子温度减少二分之一﹔平均离子密度近似地按距离平方反比定律减少。通过“阿波罗”登月计画所用箔收集器以及种种空间探测器的测量﹐已经查明﹐行星际质点主要是电子﹑质子以及氦﹑碳﹑氮﹑氧和重元素的核。所有这些物质都是太阳大气所固有的﹐其中以质子和电子为最多﹐这是因为氢是太阳大气中最丰富的元素而电子则是所有物质都具有的。这些质点在太阳耀斑的“闪耀”阶段被加速﹐脱离太阳并通过行星际磁场向外扩散。太阳风高速向外流动﹐当它与星际气体相遇时就终止了。
太阳圈电流片：太阳系内最大的结构，是太阳的自转影响到太阳磁场内的行星际物质(太阳风)，带动电浆运动的结果。[1] (点击看放大图)
太阳风的直接测量范围只限于太阳赤道面附近 9°以内的行星际空间﹐“先驱者”11号的测量范围也只能达到日纬20°的行星际空间。因此﹐对更高日纬的行星际空间性质的研究﹐必须依靠彗尾观测﹐以及分析由行星际等离子体的不规则性所造成的来自恒星的无线电信号的“闪烁”。这种高日纬研究将提供行星际物质的三维分布和物理性质的信息。
除太阳风以外﹐彗星的碎裂﹑小行星的瓦解以及流星体和宇宙尘等都构成行星际物质的补充来源(见流星)。对黄道光的研究有助于了解太阳系中行星际物质的分布状况。
参考书目
J.C.Brandt and P. W. Hodge﹐ Solar System Astrophysics﹐McGraw-Hill﹐New York﹐1964.