神奇遙遠的天王星

□ 聞 新 周一凡

誰發現了天王星？

在1781年以前，人們一直把天空中天王星這個亮點當作是一顆恒星，直到天文學家威廉.赫胥爾一系列觀察才改變了人們的看法。最初，赫胥爾感覺“天王星在接近圓形的軌道上運動，不像是恒星，也不像是彗星，因為彗星是在很扁的橢圓軌道上移動，而且也沒有發現它的彗發或彗尾，很像是一顆行星”。但他不敢肯定自己的感覺。后來他繼續觀察天王星的運動并推算出了它的軌道，最終確定它是一顆行星。兩年后，也即1783年，法國科學家拉普拉斯證實赫胥爾發現的是一顆行星。

赫胥爾最先確認天王星是一顆行星

天王星是怎樣命名的？

1781年，赫胥爾發現天王星的消息傳到了英國國王喬治三世的耳朵里，因為國王贊助了赫胥爾的工作，為了感激國王的贊助和支持，赫胥爾將這顆行星命名為 “喬治之星”。

盡管當時這是一個很時髦的名字，但遭到了許多天文學家反對。按照傳統的行星命名習慣，所有的行星都是以神話中的希臘和羅馬上帝的名字來命名的，如木星的英文名字“Jupiter”是火星的父親，土星的英文名字“Saturn”是木星的父親。按照這樣的順序，對于天王星，就應該用土星父親的名字來命名，即“Uranus”。

雖然天王星沒有用英國國王喬治三世的名字命名，但喬治三世仍然對赫胥爾發現天王星的貢獻給予重獎，并尊稱他為“天文之父”。

站在后面的是羅馬神，身邊的綠葉樹代表夏天，光禿樹代表冬天，坐在前面的是大地女神，有4個孩子，分別代表春夏秋冬

天王星的大氣層是怎樣呢？

天王星是一個表面光滑的藍綠色星球，它之所以光滑，是因為它表面被一層很厚的、朦朧的煙霧覆蓋著，這層煙霧與汽車放出的尾氣一樣。當然，天王星上沒有汽車，這層煙霧是由天王星大氣層中的乙烷引起的。

天王星被大氣包圍著，大氣的主要成分是氫氣（大約占83%）和氦氣（占15%）、其余的是甲烷和乙烷。像其它氣態行星一樣，天王星也有帶狀的云圍繞著快速飄動。

在大氣層下面，有一層呈現藍色的甲烷云。天王星大氣層的強風會吹著這些甲烷云圍繞整個星球轉，形成一種條形圖案。但由于引力作用的原因，這種條形甲烷云并不進入大氣層。

最近，哈勃空間望遠鏡發回了近百張天王星照片，從這些照片的分析可以看出，天王星的甲烷云是由冰狀的甲烷晶體組成。在大氣層底部，甲烷晶體有時會形成甲烷（暖和）氣泡。

天王星的大氣環境

60 ·《太空探索》2012年第10期

天王星是由什么組成的？

天王星是一個巨大的氣體和液體球，它不像地球有固體的外殼，所以，人們不能在天王星上行走和散步。

天王星的結構包括三個層面：中心是熔巖的核，這個熔巖核的尺寸與地球一樣大，它的溫度為7000攝氏度；中間層是液體的海洋，也即是由水、氨和其它揮發性物質組成；最外層是氫氣和氦氣組成的外殼，外層的頂部是由藍綠色的甲烷晶體組成。

天王星上的冰是由甲烷組成的，甲烷隨著溫度的變化，也像水一樣，可以在氣態、液態和固態之間相互轉化。天王星表面輻射到空間里的熱量幾乎等于太陽給它的熱量。

天王星有多大？

在太陽系中，天王星是僅次于土星和木星的第三大行星。天王星的赤道直徑是51118千米，是土星直徑尺寸的一半。

與地球比較，天王星直徑比地球直徑大4倍。如果把天王星看作是一個空心球，那么它里面能夠盛滿60個地球。它的質量是地球的14.6倍，但它的引力卻不如地球大，如果你在地球上稱32千克物體，在天王星上再稱就是28千克。

與太陽比較，天王星很小。太陽的直徑是14億千米，這意味著在太陽的直徑上可以擺放著25個天王星。

雖然天王星很大，但從地球上很難看到天王星，因為它距離我們太遠。盡管上個世紀人類已經發明了望遠鏡，天文學家對它有了一定的了解，但還有很多問題有待進一步探索和研究。它距離太陽大約29億千米，是地球與太陽距離的19倍。

天王星是怎樣繞太陽旋轉的？

天王星離太陽較遠，所以繞太陽轉一圈需要很長時間，它的一年時間相當于我們地球的84年。天王星上的一天時間是17小時14分鐘，因此它的大氣層旋轉速度很快。

太陽系里的所有行星（除了冥王星），都是以橢圓軌道繞太陽轉動，但是天王星卻是繞著太陽滾動。通常，行星的自轉軸可以想象是從上到下穿過星球，類似一支鉛筆穿過一個粘土球，軸的上端是北極，軸的下端是南極。大部分行星的軸都稍微有點傾斜，不是直接從上到下穿過。但是，天王星的軸卻是躺著的（如圖所示）。

天王星繞太陽旋轉過程

天王星的春夏秋冬時間非常奇怪，一般行星自轉軸的傾斜度決定了它的季節。地球的傾斜軸使得它在上半年里，北極得到的太陽能較多，而下半年里，南極得到的熱較多，所以當北極是夏天時，南極就是冬秋；地球的赤道可以看成一條直線，一年所有時間所得到太陽熱量是相同的。

對于天王星，太陽輪流照射著北極、赤道、南極。因此，天王星上大部分地區的每一晝和每一夜，都要持續42年才能變換一次。太陽照到哪一個極，哪一個極就是夏季，太陽不落，沒有黑夜；而背對著太陽的那一極，正處在漫長黑夜所籠罩的寒冷冬季之中。整個冬季要度過長達21個地球年的漫長黑夜。只有在天王星赤道至南北緯8度之間，才有因為自轉周期而引起的晝夜變化。每個季節的時間大約是地球的20多年。