5分钟，带你简单了解下躺着转的天王星

天王星，图源：wikipedia

当用地面望远镜观察时，天王星看起来像一个很小的蓝绿色圆盘。

然而，天王星看起来小重要是因为它离地球太远了。

它的直径约为51110公里，为地球的四倍，这使它成为太阳系体积第三大的行星质量第四。

天王星是太阳系中4个气态巨行星之一，这是一种几乎由流动的物质组成的大质量行星，它们没有固体表面。

有的气态巨行星及其缺少固体成分，甚至连核心都缺少固体。

有的气态巨行星则可能有一个固体内核，隐藏在厚厚的大气层之下。

除天王星外，其他的气态巨行星是海王星，土星，和木星。

5分钟，带你简单了解下躺着转的天王星

天王星直径略大于海王星，但比木星或土星的一半还要小。

天王星的发现：威廉·赫歇尔

威廉·赫歇尔，图源：wikipedia

1781年，英国天文学家威廉·赫歇尔用自制的15厘米口径反射望远镜观测天空，他仔细地检查每个星星，想要寻找不同寻常的东西。

三月的一天夜晚，他找到了一个与其他星星不同的发光小圆盘。

起初他认为这是一个彗星，但其他的天文学家很快意识到，他发现的是一个新的行星。

有些人建议以赫歇尔的名字来命名这个行星，但天文学家并不同意，而是以古希腊天神乌拉诺斯的名字来命名它天王星英语为Uranus，这也是古希腊天神乌拉诺斯的名字。

天王星的自转和公转

天王星是从太阳系中心向外数的第七颗行星，距离太阳约29亿千米。

它每84年绕太阳一圈，轨道是一个很大的椭圆形。

它到太阳的距离是土星的两倍远，是地球的19倍远。

它每17个小时自转一圈，它的自转轴倾角很独特，垂直于自转轴的平面赤道面与它的公转轨道面呈98度夹角。

也就是说，它几乎是躺着运行的。

在公转中，它的北极有一半的时间对着太阳，另一半时间则是南极洲对着太阳。

天王星的自转和公转，红色直线表示自转轴，与公转平面接近赤道面与公转平面垂直，看起来像是躺着在轨道上滚动。

图源：Pearson Prentice Hall, Inc

科学家认为天王星自转轴倾角如此大可能是在形成的过程中或刚形成之后受到了一个大质量天体的影响。

和其他行星一样，天王星是由很多小的碎片碰撞形成的。

天文学家认为，在它形成的晚期，一颗特别大的碎片可能撞击了它，使它倾斜。

厚重的大气层

天王星是一个被雾霾包围的气态巨行星，这层雾霾非常厚，隐藏了雾霾之下的样貌详情，比如需要特殊探测器才干看到的云的分层。

哈勃宇宙望远镜. 图源：美国宇航局

仅存的对于天王星结构的认知来源于旅行者2号探测器和哈勃宇宙望远镜。

天王星大气层顶端是一层轻薄的气体，再向下，温度和气压逐渐升高。

由于环境越来越极端，大气层逐渐过渡为一种超临界流体。

这是一种不寻常的流体，结合了气体和液体的特征。

在大气层的更深处，它的密度变得非常大，但不会变成纯粹的液体，而是保持介于气体和液体之间的特征，直到内核。

天王星的内核是岩石，约为0.55倍地球质量，体积与地球相当。

成分和外观

天王星的流体物质绝大多数是氢和氦，以及少量的甲烷，也有水和氨。

行星科学家认为氢和氦是以气体形式存在，其他成分则是以冰的形式存在。

这不是说天王星是一个大部分物质被冰冻的行星，冰指的是天王星上与氢和氦相比沸点较高也较重的物质，这些物质以稠密的流体形式存在。

事实上，科学家有时也称天王星为冰巨星而不是气态巨行星。

天王星的结构，从内到外依次是内核岩石，地幔水，氨，和甲烷组成的冰，大气层氢，氦，甲烷气体，以及外层大气. © 美国宇航局

人眼看起来，天王星的外观并没有什么特色。

在雾霾层下面，风暴和云带才在不同纬度形成。

这些特征从可见光上是看不出来的，只有在红外波段才干探测到。

红外探测器能区分温度较高的区域和温度较低的区域，然后将这些区域用不同的假色彩标记出来供人研究。

从这些图像上，能看到在天王星的其中一个极点上有云盖，同时也有不明显的类似雷暴的云形成。

天王星看上去是蓝色的，因为大气上层的甲烷吸收了红色和橙色的光，留下蓝色光在不同物质颗粒间散射。

而这些物质与阳光和甲烷互相作用，形成一种光化学烟雾。

天王星大气层厚约8000千米，表面平均温度约为零下220摄氏度。

在大气层之下，是一片奥秘的海洋，由水，甲烷，和氨构成。

科学家不确定这片海洋是否含有真正的液体或者固态冰，但他们认为天王星的中心是一个跟地球差不多大的岩石内核。

天王星的环

天王星环和卫星，白色实线和彩色表示13个环，区别为1986U2R/ζ、6、5、4、α、β、η、γ、δ、λ、ε、ν和μ。

白色虚线表示卫星。

图片美国宇航局

天王星最小的环的半径约为37000公里，最大的环的半径为97700公里。

与土星又宽又亮的环不同，天王星的环又窄又暗，由成千上万小的冰和岩石碎片组成。

对于这些碎片的黯淡，一个可能的解释是，它们被碳氢化合物覆盖了。

天文学家认为这些碎片有可能来自于天王星的卫星，当它们被陨石撞击时，细小的碎片就飞了出来，然后形成了天王星环。

天王星的卫星

天王星有5个较大的卫星，区别是天卫一Ariel，天卫二Umbriel，天卫三Titania，天卫四Oberon，和天卫五Miranda。

天卫三的直径约为1600千米，天卫四直径1530千米，天卫一和天卫二差不多大，前者直径1168千米，后者直径1175千米。

天卫五是它们之中最小的，直径是470千米。

天王星及其最大的6个卫星，从左到右区别是天王星，天卫十五，天卫五，天卫一，天卫二，天卫三，天卫四。

图源：Wikipedia

天王星还有很多较小的卫星，有些是由旅行者2号发现的，它们的直径没有超过162千米的，表面都较为黯淡。

与天王星环一样，它们可能都被黯淡的碳氢化合物覆盖。

其他卫星是用地面望远镜和哈勃宇宙望远镜发现的，截至2004年，共发现了27颗卫星，将来可能会发现更多。

参考资料

1.WJ百科全书