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天王星,冰巨星的神秘世界

踏上天体之旅,探索冰巨星天王星的奥秘。了解其奇异的大气层和冰封的地貌。

作者:Matt Hrodey
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天王星,冰冷的外表下隐藏着严酷的内部环境。图片来源:24K-Production

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作为距离太阳第三远的行星(如果算上矮行星冥王星),天王星是一个充满矛盾的星球,既热又冷,表面看似平静,实则内部翻腾不息。

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科学家们仍在努力解决关于这颗冰巨星的基本问题,包括它是否拥有一个由“热冰”组成的大型地幔。

以下是关于这颗淡蓝色行星的一些事实,它是近代以来发现的第一颗行星。

天王星是什么时候被发现的?

1781年,威廉·赫歇尔在他发明的望远镜中观测,他的妹妹卡罗琳·赫歇尔在一旁记录下他们发现天王星的那个夜晚。(Paul Fouché/Wikimedia Commons)

1781年,先驱天文学家威廉·赫歇尔使用他自制的望远镜首次发现了天王星,但最初他将其误认为是一颗彗星或恒星。

然而,在计算出该天体的轨道后,他改变了主意,因为该轨道异常地圆,不像彗星那样是椭圆形的。


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天王星的名字是怎么来的?

这是由美国宇航局位于加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室(JPL)管理的航天器拍摄的行星图像的更新蒙太奇。从上到下依次为水星、金星、地球与月球、火星、木星、土星、天王星和海王星的图像。(图片来源:NASA/JPL)

美国宇航局/喷气推进实验室

赫歇尔最初提出了“乔治星”(Georgium Sidus)的名字,以纪念英王乔治三世,但科学界后来接受了另一位天文学家约翰·埃勒特·博德提出的建议——天王星(Uranus)。

根据科学历史研究所的数据,天王星是2000年来发现的第一颗行星,因为在此之前人类只能用肉眼观测到金星、水星、火星、木星和土星。而这些行星的名字都来源于罗马众神,天王星则源于希腊天空之神。

天王星是由什么组成的?

使用凯克望远镜自适应光学系统拍摄的天王星两个半球的红外复合图像。(图片来源:NASA/Lawrence Sromovsky, University of Wisconsin-Madison/W.W. Keck Observatory)

NASA/Lawrence Sromovsky, University of Wisconsin-Madison/W.W. Keck Observatory

在大气层面,天王星是氢、氦和甲烷的混合物,其中甲烷充当了蓝色的外衣,遮蔽了下方云层中的风暴。

科学家们推测,天王星巨大的地幔由一种名为“超离子冰”的黑色、缓慢流动的物质构成。这种冰在极高的压力下形成,会分解水分子,释放出氢原子,并将氧原子锁定在立方体结构中。

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天王星的温度是多少?

美国宇航局哈勃空间望远镜深入观察了天王星的大气层,看到了由气体混合物形成的清晰和模糊的层。使用红外滤光片,哈勃捕捉到了天王星大气层三层细节特征。(图片来源:NASA/JPL/STScI)

NASA/JPL/STScI

天王星表面看似平静,但其风速可超过每小时500英里,温度可低至零下430华氏度,低于太阳系中的任何其他行星。

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作为第四小的气态巨行星,它的大小(质量是地球的14.5倍)足以在其地幔和核心产生巨大的压力和高温,温度可达9000度


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天王星有多少颗卫星?

这张旅行者2号拍摄的厄伯龙(Oberon)照片是该航天器拍摄到的天王星第二大卫星的最佳照片。(图片来源:NASA/JPL)

美国宇航局/喷气推进实验室

天王星共有27颗卫星,所有卫星的名字都来源于莎士比亚(朱丽叶、卡利班、厄伯龙、提泰妮娅)或亚历山大·蒲柏的作品中的人物。有些卫星可能起源于遥远的碰撞,当时太阳系还年轻且拥挤。

一种理论认为,一颗火星大小的卫星进入了衰退的轨道并撞击了这颗行星,留下了碎片,这些碎片逐渐形成了卫星。这次撞击也可能导致了这颗行星独特的倾斜,尽管另一种理论认为,一颗古老的卫星可能是通过单纯的引力影响导致了行星的倾斜

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一种类似的理论提出,地球和月球是在一颗被称为“忒伊亚”(Theia)的火星大小物体与早期的原地球发生剧烈碰撞后形成的。大约45亿年前,尘埃落定,留下了我们的地球和月球。


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人类能去天王星吗?

这三张美国宇航局哈勃空间望远镜拍摄的天王星照片显示了行星南半球一对明亮云层的运动,以及一层高层大气形成的南极盖。(图片来源:NASA/JPL/STScI)

NASA/JPL/STScI

美国宇航局的消息,不要指望近期能预订SpaceX前往天王星的旅行。

“虽然航天器在天王星上没有着陆点,但它也无法毫发无损地飞过其大气层,”该航天机构建议。“极端的压力和温度会摧毁金属航天器。”

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严格来说,天王星的“一天”很短,意味着它每17小时在轴上自转一周。但这并不意味着你可以“站”在这颗行星上每17小时看一次日落。

出于尚未完全理解的原因,天王星的轴倾斜了约90度,这意味着行星的自转并不会导致日落——而是它绕太阳公转导致了日落。因此,你可能需要等待数十年(最多84年)才能看到太阳落下,具体取决于你在行星上的位置。

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  • Matt Hrodey

    Matt是DiscoverMagazine.com的特约撰稿人,他关注人类意识研究的新进展和太空科学中的重要问题——包括我们的宇宙是否存在于黑洞之中。Matt之前曾发表在PCGamesN、EscapistMagazine.com和Milwaukee Magazine上,他在后者担任了六年的编辑。

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