天王星是一個(gè)奇怪的環(huán)狀行星。(Image credit: SCIEPRO via Getty Images)
（神秘的星需行星地球uux.cn）據(jù)美國(guó)太空網(wǎng)（By Charles Q. Choi）：天王星是離太陽第七遠(yuǎn)的行星，也是知道最冷廈門網(wǎng)上外圍【電話微信1662+044-1662】提供外圍女上門服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)太陽系第三大行星。
雖然天王星是關(guān)的切肉眼可見的，但由于這顆行星的于太陽系昏暗和緩慢的軌道，它長(zhǎng)期被誤認(rèn)為是天王一顆恒星。這顆行星也因其戲劇性的星需行星傾斜而聞名，這使得它的知道最冷軸幾乎直接指向太陽。
1781年3月13日，關(guān)的切英國(guó)天文學(xué)家威廉·赫歇爾用他的于太陽系望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了天王星，當(dāng)時(shí)他正在觀測(cè)所有比肉眼可見的天王暗10倍的恒星。一顆恒星看起來不同，星需行星不到一年，知道最冷赫歇爾意識(shí)到這顆恒星遵循行星軌道。關(guān)的切
天王星(大約在1850年后通常這樣稱呼)是于太陽系以希臘天空之神烏拉諾斯命名的，烏拉諾斯是最早的天空之神。這是唯一一個(gè)以希臘神而不是羅馬神命名的星球。在這個(gè)名字確定下來之前，已經(jīng)為這顆新行星提出了許多名字，包括Hypercronius(“土星之上”)、Minerva(羅馬智慧女神)和Herschel，以它的發(fā)現(xiàn)者命名。為了奉承英國(guó)國(guó)王喬治三世，赫歇爾提議將喬治姆·西多斯(Georgium Sidus)命名為“格魯吉亞星球”，但這個(gè)想法在英格蘭和喬治國(guó)王的家鄉(xiāng)德國(guó)漢諾威之外并不受歡迎。
德國(guó)天文學(xué)家約翰·波德詳細(xì)描述了天王星的軌道，并給了這顆行星最終的名字。伯德認(rèn)為，由于土星是木星的父親，這顆新行星應(yīng)該以土星的廈門網(wǎng)上外圍【電話微信1662+044-1662】提供外圍女上門服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)父親命名。
物理性質(zhì)
天王星是藍(lán)綠色的，這是其主要由氫氦構(gòu)成的大氣中含有甲烷的結(jié)果。這顆行星通常被稱為冰巨人，因?yàn)樗辽?0%的質(zhì)量是水、甲烷和氨冰的液體混合物。
與太陽系的其他行星不同，天王星傾斜得如此之遠(yuǎn)，以至于它基本上是以其側(cè)面繞太陽運(yùn)行，其旋轉(zhuǎn)軸幾乎指向這顆恒星。這種不尋常的方向可能是由于在它形成后不久與一個(gè)行星大小的天體或幾個(gè)小天體發(fā)生了碰撞。2018年的一項(xiàng)研究表明，碰撞的世界可能是地球的兩倍大。
這種不尋常的傾斜導(dǎo)致了持續(xù)約20年的極端季節(jié)。這意味著將近四分之一的天王星年，相當(dāng)于84個(gè)地球年，太陽直接照射在每個(gè)極點(diǎn)上，讓地球的另一半經(jīng)歷漫長(zhǎng)、黑暗和寒冷的冬天。
天王星擁有太陽系所有行星中最冷的大氣層，盡管它離太陽不是最遠(yuǎn)的。這是因?yàn)樘焱跣菐缀鯖]有內(nèi)部熱量來補(bǔ)充來自太陽的熱量。
大多數(shù)行星的磁極通常或多或少與它的旋轉(zhuǎn)軸對(duì)齊，但天王星的磁場(chǎng)是傾斜的，其磁軸與行星的旋轉(zhuǎn)軸傾斜近60度。這導(dǎo)致天王星奇怪的不平衡磁場(chǎng)，北半球表面的磁場(chǎng)強(qiáng)度是南半球表面磁場(chǎng)強(qiáng)度的10倍以上。2017年的一項(xiàng)研究表明，天王星磁場(chǎng)的不平衡性質(zhì)也可能導(dǎo)致它在每次旋轉(zhuǎn)期間閃爍不定(大約每17.24小時(shí)一次)。
按體積計(jì)算，天王星的大氣成分是82.5%的氫，15.2%的氦和2.3%的甲烷。它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由水、氨和甲烷冰組成，核心是鐵和鎂的硅酸鹽。根據(jù)美國(guó)宇航局的數(shù)據(jù)，天王星與太陽的平均距離約為18億英里(29億公里)。這大約是地球到太陽距離的19倍。
專家解答的天王星常見問題
我們向Ravit Helled——一位專門研究行星形成、行星內(nèi)部結(jié)構(gòu)、行星演化和太陽系物理學(xué)的行星科學(xué)家——詢問了一些關(guān)于天王星的常見問題。
拉維特·赫勒德行星科學(xué)家
Ravit Helland是蘇黎世大學(xué)理論天體物理學(xué)和宇宙學(xué)中心計(jì)算科學(xué)研究所的教授，他專門研究行星形成、行星內(nèi)部、行星演化和太陽系物理學(xué)。
天王星是什么類型的行星？
天王星被認(rèn)為是一個(gè)“冰巨人”,盡管這個(gè)名字有點(diǎn)誤導(dǎo)。它是一種不同類型的行星，不同于土星和木星等氣態(tài)巨行星，也不同于地球或火星等類地行星。它和海王星是我們太陽系中一個(gè)獨(dú)特群體的一部分。
它也是我們所說的中等質(zhì)量行星，因?yàn)樗荣|(zhì)量大約是地球15倍的類地行星要大得多。同時(shí)，天王星比木星和土星等氣態(tài)巨行星要小得多，它們的質(zhì)量分別是地球的300倍和近100倍。
天王星確實(shí)是一種獨(dú)特的行星類型，我們對(duì)這種行星類型了解不多。
是什么讓天王星成為太陽系中最冷的行星？
天王星是唯一一顆真正與太陽處于熱平衡的行星，關(guān)于為什么它的表面看起來很冷有兩種選擇。首先，它實(shí)際上可能是天王星內(nèi)部很熱，但這種熱量被截留了。這意味著它不能冷卻，所以它里面很熱，外面很冷。
或者，它可能只是設(shè)法失去了它的原始熱量，例如，通過一次巨大的撞擊或另一個(gè)未知的過程。所以簡(jiǎn)短的回答是，我們并不真正知道它為什么冷，這是圍繞天王星的最大謎團(tuán)之一。
我們目前對(duì)天王星的組成了解多少？
天王星的組成是未知的，我們需要有一個(gè)航天器訪問它，并獲得更好的和補(bǔ)充數(shù)據(jù)。我們認(rèn)為它是由重元素組成的，這在天體物理學(xué)中意味著比氦重的元素。天王星預(yù)計(jì)會(huì)有許多“冰”，可能是水、氨和甲烷，但也有一些巖石和氫氦。所以它的大部分元素都比氦重，還有一些氫原子和氦原子在它的氣態(tài)大氣中。
雖然木星和土星的成分由氫和氦控制，而類地行星的成分由更重的元素控制，但天王星介于兩者之間。
但是這些重元素是什么，我們不知道。它被認(rèn)為是一些冰，但不僅僅是水，它也可能是甲烷和氨冰，事實(shí)上，這些物質(zhì)可能處于液體/流體狀態(tài)。天王星也可能有像巖石一樣的硅酸鹽，我們不知道行星內(nèi)部冰和硅酸鹽之間的比例是多少。
為什么天王星和海王星有時(shí)被稱為“雙胞胎”？
這些冰巨人在質(zhì)量和大小上非常相似，并且碰巧是太陽系中最遠(yuǎn)的行星。他們還有其他相似之處，比如平均密度，但他們絕對(duì)不能被稱為“同卵雙胞胎”
它們輻射的熱量、軸向傾斜和衛(wèi)星系統(tǒng)都不同；天王星有小的規(guī)則衛(wèi)星，總共有27顆已知衛(wèi)星，而海王星的衛(wèi)星Triton要大得多，可能是一顆被捕獲的衛(wèi)星。
我們想知道的是，這些獨(dú)特的差異是因?yàn)椴煌男纬蛇^程，還是天王星和海王星在形成后相對(duì)相似，直到發(fā)生了導(dǎo)致這些差異的其他過程。例如，在過去的某個(gè)時(shí)刻是否有巨大的撞擊導(dǎo)致了這些差異。
理解天王星和海王星之間的這些差異的起源對(duì)于更好地描述這種行星類型也是至關(guān)重要的。
在銀河系的其他地方，類似天王星的世界有多普遍？
根據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)，中等質(zhì)量的行星似乎是最常見的行星之一，如果不是最常見的話，其中一些系外行星是所謂的超級(jí)地球，并不像天王星。
還有一點(diǎn)需要注意的是，我們今天觀察到的系外行星僅限于距離其恒星非常近的行星。這意味著類天王星行星還沒有被觀測(cè)到，因?yàn)樘焱跣堑能壍离x它的主星太陽非常遠(yuǎn)。
為什么太空科學(xué)家對(duì)探索天王星如此感興趣？
天王星確實(shí)是一顆迷人的行星，被許多神秘事物包圍著，包括它不尋常的多極磁場(chǎng)，而不是我們熟悉的偶極磁場(chǎng)。
我想知道天王星是由什么組成的，確定它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并了解它是如何形成的。它是在我們今天看到的地方形成的，還是在太陽系更遠(yuǎn)的地方形成并向外遷移，還是在更遠(yuǎn)的地方形成并向內(nèi)遷移？
目前圍繞天王星的公開問題比答案更多，它們都多少有些相互關(guān)聯(lián)。這是一個(gè)未經(jīng)探索的世界，人們對(duì)它了解甚少。所以是的，是時(shí)候給它更多的關(guān)注了。
天王星里面有什么？
我們太陽系的第七顆行星是一個(gè)由氣體和液體組成的巨大球體。它向一側(cè)傾斜的程度如此之大，以至于它的軸幾乎與它繞太陽的路徑平齊。像其他的氣體和冰巨人一樣，天王星有厚厚的云層。它的藍(lán)綠色是其大氣中甲烷的結(jié)果。
天王星的氣候
天王星經(jīng)歷的極端軸向傾斜會(huì)導(dǎo)致不尋常的天氣。根據(jù)美國(guó)宇航局的說法，當(dāng)陽光多年來第一次到達(dá)一些地區(qū)時(shí)，它加熱了大氣，引發(fā)了巨大的春季風(fēng)暴。
然而，當(dāng)旅行者2號(hào)于1986年在其南部盛夏拍攝天王星時(shí)，該航天器看到了一個(gè)只有大約10朵可見云的平淡無奇的球體，導(dǎo)致它被稱為“最無聊的行星”，天文學(xué)家海蒂·哈默爾在“天王星和海王星的冰巨人系統(tǒng)”中寫道，這是“太陽系更新”(斯普林格，2007年)的一章，這是太陽系科學(xué)評(píng)論的匯編。幾十年后，當(dāng)哈勃等先進(jìn)的望遠(yuǎn)鏡開始發(fā)揮作用，天王星的漫長(zhǎng)季節(jié)發(fā)生變化時(shí)，科學(xué)家們才目睹了天王星上的極端天氣。
2014年，天文學(xué)家第一次瞥見了天王星上肆虐的夏季風(fēng)暴。奇怪的是，這些巨大的風(fēng)暴發(fā)生在地球最接近太陽的七年后，為什么巨大的風(fēng)暴發(fā)生在太陽對(duì)地球的加熱達(dá)到最大值之后仍然是一個(gè)謎。
天王星上其他不尋常的天氣包括鉆石雨，鉆石雨被認(rèn)為會(huì)沉入天王星和海王星等冰冷的巨行星表面下數(shù)千英里。碳和氫被認(rèn)為在這些行星大氣層深處的極端高溫和壓力下壓縮形成鉆石，然后被認(rèn)為向下沉降，最終沉積在這些世界的核心周圍。
天王星有光環(huán)嗎？
天王星環(huán)是繼土星環(huán)之后第一個(gè)被看到的。這是一個(gè)重要的發(fā)現(xiàn)，因?yàn)樗鼛椭煳膶W(xué)家理解了光環(huán)是行星的共同特征，而不僅僅是土星的獨(dú)特之處。
天王星擁有兩套光環(huán)。內(nèi)部的光環(huán)系統(tǒng)主要由窄而暗的光環(huán)組成，而由哈勃太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的兩個(gè)更遠(yuǎn)的光環(huán)組成的外部系統(tǒng)顏色明亮:一個(gè)紅色，一個(gè)藍(lán)色。科學(xué)家們已經(jīng)確定了天王星周圍的13個(gè)已知光環(huán)。
2016年的一項(xiàng)研究表明，天王星、土星和海王星的光環(huán)可能是很久以前過于靠近巨型世界的類冥王星矮行星的殘余。這些矮行星在行星的巨大引力下被撕裂，今天被保存為環(huán)狀。
哈勃太空望遠(yuǎn)鏡每年都觀測(cè)天王星。(Image credit: ESA/Hubble & NASA, L. Lamy / Observatoire de Paris)
天王星有衛(wèi)星嗎？
天王星有27顆已知的衛(wèi)星。它的前四個(gè)月亮不是以希臘或羅馬神話中的人物命名的，而是以英國(guó)文學(xué)中的魔法精靈命名的，如威廉·莎士比亞的《仲夏夜之夢(mèng)》和亞歷山大·蒲柏的《鎖的強(qiáng)奸》。從那以后，天文學(xué)家延續(xù)了這一傳統(tǒng)，從莎士比亞或蒲柏的作品中為衛(wèi)星命名。
奧伯龍和二氧化鈦是最大的天王星衛(wèi)星，是赫歇爾在1787年首先發(fā)現(xiàn)的。威廉·拉塞爾也是第一個(gè)看到衛(wèi)星繞海王星旋轉(zhuǎn)的人，他發(fā)現(xiàn)了天王星的下兩個(gè)衛(wèi)星，Ariel和Umbriel。將近一個(gè)世紀(jì)過去了，著名的荷蘭裔美國(guó)天文學(xué)家杰拉德·柯伊伯在1948年發(fā)現(xiàn)了米蘭達(dá)。
1986年，旅行者2號(hào)訪問了天王星系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)了另外10顆衛(wèi)星，直徑都只有16到96英里(26到154公里):朱麗葉，帕克，科迪莉亞，奧菲莉亞，比安卡，苔絲德蒙娜，波西亞，羅莎琳德，克雷西達(dá)和貝琳達(dá)。這些衛(wèi)星中的每一個(gè)都大致一半是水冰，一半是巖石。
自那以后，天文學(xué)家利用哈勃和地面天文臺(tái)將總數(shù)提高到了27個(gè)已知的衛(wèi)星，發(fā)現(xiàn)這些衛(wèi)星是很棘手的——它們的直徑只有8到10英里(12到16公里)，比瀝青還要黑，距離近30億英里(48億公里)。
在Cordelia，Ophelia和Miranda之間是一群八顆小衛(wèi)星，它們緊緊地?cái)D在一起，天文學(xué)家還不明白這些小衛(wèi)星是如何避免相互碰撞的。天王星環(huán)的異常導(dǎo)致科學(xué)家們懷疑可能還有更多的衛(wèi)星。
除了衛(wèi)星，天王星可能還有一系列特洛伊小行星——與行星共享相同軌道的物體——位于一個(gè)稱為拉格朗日點(diǎn)的特殊區(qū)域。第一顆是在2013年發(fā)現(xiàn)的，盡管有人聲稱這顆行星的拉格朗日點(diǎn)太不穩(wěn)定，無法容納這樣的天體。
這張由旅行者2號(hào)飛船拍攝的蒙太奇圖像描繪了天王星和它的五個(gè)主要衛(wèi)星。衛(wèi)星，從最大到最小，因?yàn)樗麄兂霈F(xiàn)在這里，是阿里爾，米蘭達(dá)，泰坦尼婭，奧伯龍和翁布里爾。 (Image credit: NASA/JPL)
天王星研究和探索
美國(guó)宇航局的旅行者2號(hào)是第一艘也是迄今為止唯一一艘造訪天王星的航天器。雖然目前沒有宇宙飛船飛往天王星，但天文學(xué)家會(huì)定期使用哈勃和凱克望遠(yuǎn)鏡查看這顆行星。
2011年，行星科學(xué)十年調(diào)查建議美國(guó)宇航局考慮對(duì)這顆冰冷的星球進(jìn)行考察。2017年，美國(guó)宇航局提出了一些潛在的未來天王星任務(wù)，以支持即將到來的行星科學(xué)十年調(diào)查，包括飛越，軌道飛行器，甚至是潛入天王星大氣層的航天器。科學(xué)家們?nèi)栽谟懻撨@個(gè)想法。2019年，美國(guó)宇航局戈達(dá)德太空飛行中心提出，一種可能的設(shè)計(jì)可能涉及一個(gè)大氣探測(cè)器，類似于伽利略任務(wù)期間在木星使用的探測(cè)器。
2018年，一群雄心勃勃的早期職業(yè)科學(xué)家和工程師創(chuàng)建了一個(gè)理論上的完整任務(wù)設(shè)計(jì)，耗資10億美元，并利用了將在21世紀(jì)30年代發(fā)生的行星排列。在相對(duì)較低的成本下，該任務(wù)將執(zhí)行最少的科學(xué)任務(wù)，但仍可能包括磁力計(jì)、甲烷探測(cè)器和照相機(jī)等項(xiàng)目。
作者:焦點(diǎn)
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