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  • 那颗遥远而神秘的行星——天王星

    每当用地面望远镜观测的时候,天王星就像是一面渺小的蓝绿色圆盘。由于距离地球十分遥远,天王星才看起来如此渺小。天王星的直径大约有32000英里(51500千米)。天王星的直径大约是地球的四倍。事实上,天王星是太阳系中第三大行星。

    那颗遥远而神秘的行星——天王星

    (图源:dy.163)

    天王星是太阳系中气体巨星中的一员。这些巨行星大部分是由流动的物质形成。每个气体巨星缺少液体表面,也就是说,它们缺少任何液体物质,即使是在核中,又或者具有藏在浓厚气体之下的液体核。除了天王星,气体巨星还包括海王星、土星和木星。天王星略大于海王星,但天王星的直径比土星和木星的直径一半还要小。

    那颗遥远而神秘的行星——天王星

    天王星的发现

    威廉姆·赫歇尔

    威廉姆·赫歇尔©伦敦国家肖像美术馆

    1781年,英国宇航员威廉姆·赫歇尔在夜晚用6英寸反射式望远镜观测星空时发现了天王星,因此也成就了他的盛名。他仔细观测了每一颗星球以得到不寻常的发现。三月的一个晚上,他发现了一个渺小而闪亮的圆盘,很明显不是一颗恒星。起初,他认为这只是一颗彗星。但是其他宇航员很快认识到赫歇尔发现了一颗新的行星。一些人提议将这颗新行星以赫歇尔命名。宇航员们拒绝了这个提议,他们以希腊天神为天王星命名。

    那颗遥远而神秘的行星——天王星

    (图源:dy.163)

    天王星的自转和公转

    距离太阳大约18亿英里(29亿千米)外,天王星是第七个行星。天王星围绕巨大的椭圆形轨道,每84年绕太阳一圈。天王星的运行轨道与太阳的距离是土星距太阳的两倍,是地球距太阳的19倍。

    那颗遥远而神秘的行星——天王星

    (图源:k.sina)

    行星绕轴自转一次大约需要17小时。天王星自转轴的倾斜度与太阳系中其他行星不同。自转轴与行星轨道平面的倾斜度是98度。结果不难看出,天王星几乎是完全侧斜的。旋转到轨道的一半时,天王星的北极面朝太阳,同时,转到另一半时,天王星的南极面朝太阳。

    天王星的自转与轨道

    天王星的自转与轨道© 普伦蒂斯·霍尔出版社

    科学家们认为在行星形成之后的较大物体可能是导致天王星自转轴具有这样倾斜度的原因。正如其他行星一样,许多被称为星子的小型天体相互碰撞,天王星由此形成。宇航员们认为可能是一个极大的星子撞击天王星,导致其倾斜一侧。

    那颗遥远而神秘的行星——天王星

    天王星浓雾

    天王星是一个被浓雾掩盖的气体巨星。浓雾之下的天王星模糊不清,甚至天王星的云层只有用一些特殊手段才能观测到。

    哈勃太空望远镜

    哈勃太空望远镜©美国宇航局

    著名的旅行者2号和哈勃望远镜仅观测到小部分的天王星结构。

    天王星大气的顶层是由纤细气体组成。在这颗行星的深层,温度和压力总体上升。当环境情况越来越极端时,气体大气层逐渐变为超临界流体。这是一种结合气、液态双重特性的特殊液体。随着深度逐渐增加,密度也越来越大。但不会凝结形成明显的液体层。在通往天王星地核的整条通路都维持着它的气液特性,地核似乎是由岩性材料形成的,且与地球差不多大小。

    那颗遥远而神秘的行星——天王星

    构成和外观

    天王星的流体层大部分是氢氦结合的甲烷分子,也存在着微量的水和氨。这些在天王星上存在的物质形成了超临界流体。无论如何,行星科学家认为,天王星上的氢氦为气态,其他物质是冰态。事实上,有时候科学家们称天王星为冰巨星,而不是气巨星。

    天王星的结构

    天王星结构©美国宇航局

    人们认为天王星不完全由冰冻物质构成。天王星上的这些“冰”的意思是相对于其他由氢和氦组成而沸点较高的物质。

    那颗遥远而神秘的行星——天王星

    在人们眼里,天王星没有什么特殊的外表。浓雾之下,各个纬度都存在暴风雨和云带。这些物质在可视视线中看不到,只有在红外线下可观测到。红外线仪器能够区分温暖和寒冷的区域。这些区域在伪色图像上被标记出来。这些图像显示行星极点处的云层,以及与雷雨相似的稀薄云层形成。

    这颗行星的蓝色浓雾是由于大气中存在较高浓度的甲烷。这些甲烷吸收红色和橙色射线,蓝色射线被其他物质散射。由于日光与甲烷的相互反应,这些物质形成了光化雾。

    天王星上层大气的温度大约是-355华氏度(-215摄氏度)。最高层的浓雾和云层之下,气层下降约6000英里(10000公里)。外层浓雾覆盖在水、甲烷和氨的圈层上。科学家们不确定这个圈层是否存在实质性液体或坚冰。但他们认为,天王星的中心是与地球直径相同的岩性核。

    天王星环

    天王星环

    天王星环© 美国宇航局

    天王星环大约距离天王星中心约23600英里(37191公里)。最远的距离大约38000英里(51456公里)远。不像土星星环那样宽而明亮,天王星星环非常细窄和暗淡。天王星环由成千上万的坚冰、岩石碎片组成。一个解释是这些暗物质碎片被氢碳化合物包裹,宇航员也认为这些碎片可能来自卫星。这些天体的直径小于6英里(10公里)。被陨石撞击的小碎片落在宇宙中便构成了星环。

    天王星卫星

    天王星具有五个大型卫星。他们分别叫天卫一、天卫二、天卫三、天卫四、天卫五。天卫三的直径大约为1000英里(1600公里)。天卫四的直径大约是950英里(1530公里)。天卫一和天卫二的大小差不多。天卫一的直径大约725英里(1168公里),天卫二大约是730英里(1175公里)。天卫五是五大卫星中最小的卫星,直径大约290英里(470公里)。

    那颗遥远而神秘的行星——天王星

    (图源:m.sohu)

    天卫一、天卫二、天卫三、天卫四和天卫五

    天卫一、天卫二、天卫三、天卫四和天卫五© 源于美国宇航局图像

    这颗行星也拥有不计其数的小型卫星。旅行者2号曾观测到许多小卫星,没有一个卫星的直径超过101英里(162公里)。他们都具有暗表面。正如天王星环一样,他们可能被许多氢碳化合物包绕。地面望远镜和哈勃望远镜观测到其他小卫星。截至2004年,天王星具有27个已知卫星。人们在未来也会发现更多卫星。

    那颗遥远而神秘的行星——天王星

    (图源:wemedia.ifeng)

    作者: thetimenow

    FY: 江上酒

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