作為人類目前飛得最遠的人造探測器，“旅行者 1 號”與“旅行者 2 號”分別在 2012 年 8 月年和 2018 年 11 月穿越日球層頂，這就意味著，這對由NASA於1977年發射的孿生兄弟，全部擺脫太陽風的控制，進入了星際空間。

“旅行者 1 號” 在地球軌道面，也就是黃道面以北的位置穿越日球層頂，穿越時與太陽的距離為178億公里。

“旅行者 2 號”則從黃道面以南穿越日球層頂，穿越時距離太陽 119.0個天文單位。

由於“旅行者2號”上的等離子體譜儀（PLS）依然能夠正常工作，因此科學家們對“旅行者 2 號”寄予了更大的期望。

那麼旅行者號在穿越太陽風層的過程到底經歷了什麼？在星際空間的邊緣，到底是一個怎樣的世界呢？

什麼是日球頂層？

2018年11月5日，科學家發現，已經飛行了41年的旅行者2號，窗外的景象突然發生了變化，飛船周圍的等離子體，也就是來自太陽的低能粒子，密度開始急劇下降，同時高能量的宇宙射線急劇提升，也就是說，旅行者 2 號已經不再受到太陽磁泡的保護。

飛行器在進入星際空間之前，首先要突破的就是日球層，那麼什麼是日球層呢？打個比方，當我們用力吹一個氣球，內外壓力差會使得氣球向外膨脹，形成一個球體的形狀，如果我們紮緊氣口，這個氣球會始終保持穩定的狀態，而太陽在帶領整個太陽系在銀河系運動的過程中，太陽也用太陽風體吹起了這樣一個“氣球”，這個氣球就叫日球層，太陽風與星際物質相交會的地方，被稱作是“日球層頂”。來自太陽系內部的飛行器， 一旦越過日球層頂，就脫離了太陽風所能影響的空間範圍，進入了“星際穿越”的新旅程。

旅行者 1 號和 2 號從不同方向飛出了日球層，旅行者 1 號位於黃道面以北，旅行者 2 號位於黃道面以南

既然日球層是由太陽風形成的，那麼太陽風又包含了什麼物質呢？

太陽風指從太陽上層大氣射出的超聲速等離子體帶電粒子流，太陽風一直連續存在，並以200-800km/s的速度高速運動，和地球空氣流動不同，它不是由氣體分子組成，而是由比原子還小一個層次的基本粒子——質子和電子等組成，高速粒子流動時產生的效應和空氣流動十分相似，因此就被稱作是太陽風。

太陽風充滿了我們整個太陽系，其組成的等離子體也是目前宇宙中最豐富的可見物質形式。

太陽風的密度與地球上風的密度相比顯得微不足道，一般情況下，在地球附近的行星際空間中，每立方厘米有幾個到幾十個微觀粒子，而地球上風的密度則為每立方厘米有2687億億個分子。

太陽風雖十分稀薄，但它的流動速度遠遠勝過地球上的風，地球上12級颱風的風速是每秒32.5米以上，而太陽風的風速，在地球附近卻經常保持在每秒350～450千米 ，是地球風速的上萬倍，最猛烈時可達每秒800千米以上。

日球層整體示意圖

星際穿越 能看到啥？

在突破了太陽風頂層，也就是日球層之後，飛船就會進入到星際空間，星際空間仍然充斥著等離子體粒子物質形態，但這時的粒子形態已經不再是來自太陽的低能粒子，而是高能的宇宙射線，不過根據旅行者1號的探測分析，在日球層與星際空間交界的地方，仍然存在一個“磁場屏障”，在這個“過度地帶”星際物質的密度躍至日球層內部的20到50倍，磁場強度躍升4到5倍，正是這個“磁場屏障”，阻擋了能量較高的銀河宇宙線進入日球層當中，所以說日球層就是保護地球免受銀河宇宙線侵襲的另一個屏障。

科學家們推測，磁場屏障有可能是日球層內外的磁場透過磁重聯等相互作用，形成的一個複雜的動力學系統。

當然“磁場屏障”並非鐵板一塊，旅行者1號在穿越日球層內部時，曾歷經兩次銀河宇宙線增強事件，這說明儘管有了層層保護，宇宙線仍然有可能透過什麼機制，穿透了磁場屏障， 可以短時少量入侵到日球層內部。

本次公佈的觀測結果中，所發現的日球層頂附近的豐富而複雜的結構

雖然旅行者1號和2號都已經穿過了日球層，但由於2號的等離子體譜儀仍然在工作，所以探測資料更直接也更精確，透過對比兩個探測器的資料分析來看，日球層四周的等離子體並不是均勻分佈的，運動狀態也不盡相同，也就是說，日球層頂並非像氣球的外皮一樣，是日球層與星際物質的簡單分隔。無論是在星際空間還是在日球層內，在靠近日球層頂的地方都存在著複雜的相互作用過程和動力學結構。

雖然“旅行者 1 號”和“旅 行者 2 號”兵分兩路，分別對黃道面以南和以北的日球層頂結構進行了探測，但這些對於勾勒出日球層的完整結構還遠遠不夠。比如兩艘探測器所穿越日球層頂的方向，都是日球層與星際物質迎面相遇的那一側；而在另一側，日球層頂到底呈現怎樣的形態，則尚無定論。

有學者認為，如果星際物質中的磁場占主導地位，那麼整個日球層將呈現出橢球狀的形狀；反之，如果是星際物質的動能或內能佔優，則日球層頂的另一側很可能會像彗星一 樣，拉出長長的尾巴，但最近幾年，又有許多科學家堅持認為，日球層就是一個近似的球形。