天王星

（圖解：天王星 ? NASA）

從地球上用望遠鏡看去，天王星就像一只小巧的青綠色圓盤。它看上去很小，那是因為它離地球非常遙遠。實際上，天王星的直徑約為32,000英里（51,500公里），差不多是地球的4倍，是太陽系第三大的行星。

天王星是太陽系四大氣體巨星之一。氣體巨星就是主要由非固態(tài)物質構成的龐大行星，它們?nèi)狈詫嵉牡谋砻?，換言之，它們可能連核心都是非固態(tài)的，又或者它們的核心是固態(tài)的，只是包裹著厚厚的大氣所以大家都看不見。另外三個氣體巨星分別是海王星、土星和木星。天王星比海王星稍大，但它的直徑還沒有土星和木星的一半大。

發(fā)現(xiàn)天王星

（圖解：威廉·赫歇爾 ? 國家肖像美術館，倫敦）

1781年，英國天文學家威廉·赫歇爾在用他自制的6英寸（15厘米）口徑的反射望遠鏡觀察夜空。他仔細地端詳每一顆星星，試圖找到一些不尋常的東西。三月里的一個夜晚，他發(fā)現(xiàn)一個小小的圓盤在夜空中閃爍，很明顯不是像恒星那樣的光點。一開始他以為那是一顆彗星，很快天文學家們就意識到赫歇爾發(fā)現(xiàn)的是一顆新的行星。有人提議把這顆新發(fā)現(xiàn)的行星命名為赫歇爾，但天文學家否決了這個提議，他們用古希臘天空之神烏拉諾斯的名字把它命名為天王星。

自轉和公轉

天王星距離太陽約18億英里（29億公里），是離太陽第七遠的行星。它沿著巨大的橢圓形軌道圍繞太陽公轉，轉一周需要84個地球年。運行在如此巨大軌道上的天王星與太陽的距離分別是土星和地球到太陽距離的兩倍和19倍。

天王星大概每17小時自轉一周。它的自轉軸與軌道平面呈98度傾斜，這在太陽系是絕無僅有的，其結果就是天王星幾乎是橫躺著公轉的。它公轉過程中有一半的時間北極對著太陽，另一半時間則南極對著太陽。

（圖解：天王星的自轉和公轉軌道 ?普倫蒂斯霍爾公司）

科學家認為，天王星在形成初期遭遇了巨大天體的撞擊，這可能是造成它自轉軸如此傾斜的原因。和太陽系其他的行星一樣，來自被稱為“星子”的小型天體的撞擊使天王星變成現(xiàn)在的樣子。天文學家推測這次撞擊應該發(fā)生在天王星形成階段的后期，一顆特別大的“星子”撞得它只能側躺著運行了。

霧霾籠罩的天王星

天王星是一顆籠罩在霧霾里的氣體巨星。這些霧霾如此濃厚，被它遮蓋的所有細節(jié)都無法看清。為了探測霧霾下面的云層，我們必須用到一些特殊的儀器。

（圖解：哈勃太空望遠鏡 ? NASA）

關于天王星的具體結構，我們有限的知識來自旅行者2號探測器和哈勃太空望遠鏡。

天王星的最外層充斥著絲縷狀的氣體。在行星的深處，溫度和壓力通常會上升。隨著位置不斷深入情況變得越來越極端，大氣逐漸從氣態(tài)變成超臨界流體。這是一種兼有氣體和液體的特征的特殊流體。它的密度隨著深度的增加而增加，但又不會凝結成具有明顯液相的流體。它一直保持著這種奇特的介于氣體和液體之間的特征，直到行星的核心。天王星的內(nèi)核和地球差不多大，看起來似乎是由巖石構成的。

結構與外觀

天王星流體狀的大氣主要由氫和氦構成，含有少量的甲烷氣體，此外還有水和氨的痕跡。所有這些物質在行星上都是以超臨界流體的狀態(tài)存在的。不過也有行星學家認為天王星上的氫和氦是氣態(tài)的，另外幾種物質都呈冰晶狀。因此，這些科學家有時會稱天王星為冰巨星而不是氣體巨星。

（圖解：天王星的結構 ? NASA）

他們的意思并不是說天王星主要由冰凍的物質構成。在這里“冰”是指沸點比氫和氦高的物質。

如果人類用肉眼觀察，天王星幾乎毫無特征。它在陰霾遮蔽下的風暴肆虐，以及各個緯度上的帶狀云，這些特征在可見光下都無法直接觀測到，但它們在紅外波段卻顯露無遺。紅外儀器能分辨出較為溫暖和較為寒冷的地區(qū)，并把它們在偽色圖中標識出來。在這些偽色圖里我們可以看到天王星一端的極地上空覆蓋著云層，還可以隱約看到像是雷暴云的云層結構。

天王星的青綠色薄霧是由于外層大氣含有甲烷。甲烷吸收了太陽光里的紅光和橙光，剩下的藍光被各種物質散射開來，整個星球就呈現(xiàn)出藍綠色。而這些物質由于甲烷和陽光之間的相互作用形成光化學煙霧，看上去就朦朧一片了。

天王星最外層的霧霾和云層以下，直到約6000英里（10,000公里）深處是它的大氣層，溫度隨高度的降低逐漸下降，底部的溫度約為華氏零下355度（攝氏零下215度）。大氣層之下是由水、甲烷和氨構成的奇特的流體海洋?？茖W家不確定這個流體海洋中是否存在真的液體或者固態(tài)的冰，但他們認為天王星的正中心應該有一個直徑和地球相當?shù)膸r石內(nèi)核。

天王星環(huán)

（圖解：天王星環(huán) ? NASA）

天王星最近的一條光環(huán)距它的中心約23,600英里（37,191公里），最遠的一條光環(huán)則在38,000英里（51,456公里）之外。不同于土星環(huán)的寬而明亮，天王星環(huán)則細而黯淡。組成天王星環(huán)的是數(shù)十億冰塊和石塊，至于它們?yōu)楹稳绱索龅?，一個說法是它們的表面可能被碳氫化合物覆蓋。天文學家還認為這些石塊和冰塊可能來天王星的衛(wèi)星。當這些直徑還不到6英里（10公里）的天體受到隕石的撞擊時，就會有微小的顆粒脫落下來，加入行星環(huán)。

天王星的衛(wèi)星

天王星擁有五顆較大的衛(wèi)星，或者說是它的五個月亮。它們分別叫做阿里爾、烏姆伯里厄爾、泰坦尼婭、奧伯龍和米蘭達。泰坦尼婭的直徑約為1,000英里（1,600公里），奧伯龍約為950英里（1,530公里）。阿里爾和烏姆伯里厄爾直徑差不多，分別是725英里（1,168公里）和730英里（1,175公里）。直徑最小的是米蘭達，約290英里（470公里）。

（圖解：天王星的五大衛(wèi)星 ?合成自NASA圖片）

天王星還有不計其數(shù)的小型衛(wèi)星，其中很多是由旅行者2號探測器發(fā)現(xiàn)的。它們的直徑都不超過101英里（162公里），表面都很暗，這也許是因為它們和天王星環(huán)一樣覆蓋著碳氫化合物。另外一些小型衛(wèi)星是用地面望遠鏡和哈勃太空望遠鏡觀察到的。截止2004年，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)27顆天王星的衛(wèi)星，也許未來還會發(fā)現(xiàn)更多。

BY: thetimenow

FY: Renee

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