太阳系是扁平的吗？宇宙飞船为何不能垂直飞出太阳系？

摘要：很多人在看到这样的太阳系时就认为“太阳系是一个扁平的圆盘”，但这并不准确。这只是太阳系核心区域的形状特征。天文学家把地球的公转轨道平面称为“黄道面”。八大行星的公转轨道几乎都是位于黄道面附近的。即使轨道倾角最大的水星也只有7°。别的行星轨道倾角基本上都在3°以

实在搞不懂！太阳系明明就是扁平的，宇宙飞船要是垂直于这个平面飞行，不是更容易飞出太阳系吗？干嘛非得贴着太阳系的平面飞行呢？一起来聊聊这是怎么回事吧！

很多人在看到这样的太阳系时就认为“太阳系是一个扁平的圆盘”，但这并不准确。这只是太阳系核心区域的形状特征。天文学家把地球的公转轨道平面称为“黄道面”。八大行星的公转轨道几乎都是位于黄道面附近的。即使轨道倾角最大的水星也只有7°。别的行星轨道倾角基本上都在3°以内，几乎完美贴合黄道面。所以，当我们看到只有八大行星的太阳系时，太阳系的形状就是扁平的。

但这只是太阳系的核心区域，从太阳到海王星轨道只有45亿公里，大约只占整个太阳系半径的一万分之五。而在太阳系的最边缘地带是包裹着整个太阳系的球状云团奥尔特云，它距离太阳最远可达1光年，大约9.5万亿公里，那里的冰质天体估计超过1000亿颗。

因此，太阳系应该是一个“核心扁平，外围球状”的复合结构。那么，即使我们只从太阳系的形状上看，宇宙飞船无论是沿着太阳系圆盘平面，还是垂直于轨道平面飞行，都得是飞出球状的奥尔特云后，才算是真正的飞出了太阳系吧！

那宇宙飞船垂直于太阳系圆盘面飞出太阳系会更容易些吗？这个想法是错误的！它把“飞出圆盘”和“脱离太阳的引力”画了等号。

太阳是一个质量巨大的恒星。所有受到太阳引力的束缚而围绕太阳转动的天体都在太阳的地盘内。太阳的引力可不管“上下左右”，它是从中心向着四面八方延伸的球状分布。不管你从哪个方向飞，想要离开太阳系都得突破这张“球形网”的束缚。因而，我们判断自己是否已经飞离了太阳系，不是看是否飞出了太阳系圆盘面而是看是否已经摆脱了太阳的引力控制。

要摆脱太阳引力的控制就必须达到太阳的逃逸速度。在地球轨道处，太阳的逃逸速度约为42.1公里/秒，即使垂直于太阳系圆盘面飞行，也必须达到这个速度才行。因此，沿着垂直于太阳系圆盘面方向飞出太阳系并不容易，而且还比沿着太阳系圆盘面飞行更加困难。

地球在以每秒钟大约30公里的速度围绕太阳公转，这是地球与生俱来的“初速度”。当宇宙飞船沿着黄道面飞行时，这个30公里/秒的初速度就可以叠加到宇宙飞船的推进速度上。可是当宇宙飞船以垂直于黄道面飞行时，不仅不能叠加地球公转速度，而且还要先抵消掉地球的公转速度，然后再加速到42.1公里的逃逸速度。很显然这样做的代价太大了。

除了可以叠加初始速度这一优势，宇宙飞船贴着太阳系圆盘面飞行还可以“搭顺风车”。宇宙飞船在离开地球后可以利用行星的引力弹弓效应进行加速。当宇宙飞船从行星附近飞过时，行星公转时的部分动能会转给宇宙飞船。它好像被行星的引力使劲推了一把，获得了额外的速度。例如，旅行者一号探测器就先后借助了木星和土星的引力弹弓，把速度提升到了足以让它飞出太阳系的第三宇宙速度。