失落的天王

沉落湖心

造就英雄的星球

    天王星是太阳系的第七颗大行星，这颗蓝绿色星球的发现过程没有海王星、冥王星那样的传奇色彩，然而它却是人类有史以来第一颗有发现记录的行星。虽然在发现它之前人类就已经知道另外六颗行星，不过谁也不清楚第一个发现它们的人。天王星的发现造就了一位近代著名的天文学家——赫歇尔，他为天文学的发展作出了不可磨灭的贡献。  

    赫歇尔出生于德国的一个音乐世家，早年继承父业，在德国近卫军团中担任乐师，17岁时移居英国，  当过音乐教师、演奏员、曲作者。凭借音乐才华，他谋到了英国皇家乐队钢琴师的职位。赫歇尔兴趣十分广泛，特别爱好天文。他亲手磨制镜面，制作天文望远镜，还从事天文观测。1781年是他的命运发生转折的一年。初春3月的一天夜晚， 43岁的赫歇尔又一次操纵着他自己制作的望远镜，开始进行天文观测。他将望远镜瞄准熟悉的星空，在那里有一颗明亮而带暗绿色的小星。几年来，赫歇尔一直在关注这颗不起眼的小星。由于这颗小星在天空中极其缓慢地移动，而且不会“眨眼”，所以赫歇尔认为它不是一颗恒星。起先，他认为这是一颗彗星，而没有想到它是行星，因为从没有听说有人发现过行星。于是，他在论文《一颗彗星的报告》中公布了自己的发现。但这颗奇怪的“彗星”却没有尾巴，轨道也与彗星的不同。经过其他天文学家继续观测、计算，终于认识到这不是彗星而是行星，并得出它与太阳的距离为19个天文单位。由于历史上从未有过行星发现者的记录，因此这一发现成了举世之作。英王乔治三世在1782年特别任命赫歇尔为英国宫廷天文学家，享受终身的俸禄，还赐予他一栋漂亮的住宅。作为回报，赫歇尔提议用英王乔治的名字来命名这颗新发现的行星。

    赫歇尔的提议遭到了其他天文学家反对，他们建议用赫歇尔的名字命名。在激烈的争论之后，大家一致同意依照行星命名的惯例，用希腊神话中的人物之名把这颗新发现的行星命名为乌拉诺斯。乌拉诺斯是希腊神话中的第一位君王，也是众神之王宙斯的祖父，后来被他的儿子克拉诺斯推翻。残暴的克拉诺斯生怕重蹈父亲乌拉诺斯的覆辙，活活吞噬了自己的儿子们。宙斯是他最小的儿子，在祖母该亚的帮助下逃脱了灭顶之灾。他长大后经过浴血奋战，最终推翻了残暴的克拉诺斯，夺取了王位。木星和土星就是用希腊神话中的宙斯和克拉诺斯命名的，天王星远在木星和土星之外，当之无愧地取得了乌拉诺斯的称号，这也就是中文译名”天王星”的来历。天王星一时成了至高无上的星星，后来随着海王星和冥王星的发现，才使这位“天王”的地位逐渐丧失。

    天王星的发现使赫歇尔成了一名职业天文学家。1820年，英国成立皇家天文学会；第二年，他出任第一任会长，直到1822年病逝

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天王星与太阳的距离是地球与太阳之间距离的19倍，每84个地球年才绕太阳一周。从被发现到今天，它绕太阳只转了约2周半。天王星的质量是地球的15倍，但体积比地球大得多，约是地球的4倍，所以一个100公斤的人在天王星上会只有91公斤。

    天王星与后来发现的海王星在大小、质量、外表颜色上都差不多，它们就像一对姐妹星。从外表看，天王星呈蓝绿色，这是它大气内的甲烷和乙炔吸收太阳光中的红光的结果。由于外表缺乏特征，  因而有人将天王星比作桌球台上的“母球”。它最外的一层是大气层，表面覆盖着很厚的云层，其大小与地球上的大陆差不多。大气层以下是液态氢层和由固态水、氨和甲烷造成的冰幔层。天王星可能有个由熔岩与金属组成的核心，直径约 17000公里，温度估计为 7000℃。

    天王星最特别之处是它的自转，它几乎是躺着转动的，在近日点自转轴几乎对着太阳，而其他行星(除了金星、冥王星倒着转以外)的自转轴都是几乎垂直于公转轨道面的，倾斜角度不超过30度。  

    奇特的自转方式造成了天王星上特殊的昼夜交替和季节。如果你能长时间身处于天王星的北半球，你首先将度过只有白天、没有夜晚的21年漫长的夏天，接着的21年有正常的昼夜交替，那是天王星的秋季，然后将度过连续21年只有黑夜、没有白天的冬天，最后是21年有正常昼夜交替的春天。一个寿命为84岁的地球人，在天王星上一生只有一个春夏秋冬。对地球来说，春天是最美好的季节，冰雪融化，柳绿花红；而天王星的春天却是最可怕的季节，飓风是进入春天的标志。春天的到来使在21年黑暗冬季里冰冻的天王星大气得以解冻，并形成飓风，温度达-150℃的飓风以每小时500公里的速度移动，横扫数千公里。1999年，哈勃太空望远镜第一次观测到了这种可怕的飓风。目前，天王星正处在可怕的春季。

    奇特的自转方式还形成奇特的磁场。1986年，旅行者2号飞船在飞近天王星时发现，天王星的磁场尾部被绞成麻花状，好像开启软木塞的螺丝钻。

    天王星为什么会躺着自转?这至今还是一个谜。现在多数人认为，在它刚形成后不久，有个地球般大小的星球与它发生了碰撞，将它“撞翻在地”，从此天王星就横躺着自转了。

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继天王星的发现之后，赫歇尔在1787年又发现了它的两个最大的卫星：坦提尼亚(天卫三)和奥伯龙(天卫四)，它们的直径都在1500公里以上，相当于半个月亮。19世纪中期，另一位天文学家又发现了天王星的两个直径超过1000公里的卫星(天卫一和天卫二)，而天卫五是天文学家柯依伯在1948年发现的。天王星有5颗卫星的记录保持了很久，直到“旅行者2号”飞抵天王星。1986年，“旅行者2号”一下子就发现了天王星的10颗新的小卫星，直径大多为几十公里，最大的一颗也只有154公里。这样一来，天王星就拥有了 15颗卫星，一度成为太阳系中卫星数量最多的行星。近5年来又陆续发现了6颗卫星，使天王星的卫星总数增加到21颗。不过，其中一颗1986U10卫星尚未获最后确认。

    1986U10是美国亚利桑那大学的研究人员在1999年发现的。他们研究了旅行者2号在1986年传回的300张照片，在其中7张照片上发现了这颗小卫星。经过计算，他们认定这是颗轨道很扁的卫星，距离天王星7．5万公里。在卫星发现史上，新的卫星都是当年观测当年发现的，而这次却相隔了13年。为了慎重起见，国际天文联合会要求用哈勃太空望远镜继续对它进行观测，以作进一步确认。所以，迄今为止已确认的天王星卫星只有20颗，排在土星(30颗)、木星(28颗)之后，成为太阳系第三大卫星家族。  

    天王星卫星的命名十分有趣，都是用莎士比亚戏剧中的人物来命名的，例如奥伯龙和坦提尼亚是《仲夏夜之梦》中的小妖精王和王后。由于许多天王星卫星的直径都很小，所以它们都获得了莎翁戏剧中小妖精的名字。例如天卫二是用《暴风雨》中的小妖精艾瑞尔命名的，而普克则是《仲夏夜之梦》中的小妖精。这些小卫星也许是某个大卫星碎裂后的残块。

    天王星的5个大卫星都是由冰和岩石构成的，表面布满了陨石坑，地貌非常古老，在奥伯龙上还有一座高达20公里的山脉，高出珠穆朗玛峰20多倍!

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说起行星的光环，人们多半会想到土星。其实，木星、天王星和海王星也都”佩戴”有光环，其中率先打破土星对光环“垄断”的行星正是天王星。  

     大行星在天空中不断移动，常常会发生与恒星重合、覆盖的现象，称为“掩星”。

1977年3月，发生了天王星与恒星 SAO158687的掩星天象，一些天文学家计划进行观测，打算研究天王星大气层的温度分布，并测量天王星的直径和扁度。在掩星发生的前后，望远镜视场里同时出现恒星与天王星，记录到的是两颗星的亮度之和；而一旦发生掩星，只记录到天王星的亮度，亮度就会变暗。SAO158687是一颗9等星，比5等星的天王星暗40倍(亮度与星等是对数关系，每相差5等星，亮度相差100倍)，不能在可见光波段观测，否则亮度变化只有2．5％，很不显眼。于是，观测被选在远红外和近红外几个波段上进行，由于天王星大气中的甲烷吸收红光，使它在这些波段上与这颗恒星的亮度差不多，这样一旦发生掩星，亮度变化可达到50％。

    假如天王星既没有大气，也没有光环，那么发生掩星时亮度变暗应当突然发生。事实上天王星有大气，因此掩星时亮度应当逐渐变暗，变暗的快慢与大气的组成、密度和温度有关，这也是用掩星方法研究行星大气的基础，是天文学家原先所期待的。

    然而，在实际观测时却出现了意外：掩星前半小时，星光的亮度记录突然发生跳动，变小许多，时间长达数秒钟，而且几个波段同时出现这种现象。正当观测人员以为电子跟踪仪产生了电干扰信号时，亮度记录又恢复正常。观测人员觉得十分奇怪，看看天气又很好，晴空万里，大气也很干燥，因此不可能是天上的云彩遮挡造成的。后来怀疑有人碰了仪器，结果也被否定了。他们开始猜想这或许是一颗未知的卫星也正好掩过恒星所造成的。可在这之后不久，又接连出现 4次这样的跳动，间隔1分钟到几分钟，每次长达数秒钟，这让他们万分奇怪。掩星与日月食一样有淹没和恢复两个过程，先是行星圆面的前缘遮挡恒星，后是恒星从行星圆面的后缘显露出来。而对这次掩星，观测人员不仅在掩星前记录到5次亮度的跳动，在掩星后也观测到5次跳动。事后分析表明，前后这5次亮度跳动非常对称，而且几个不同地方的观测队都记录到了同一现象。此时，天文学家终于明白——天王星具有光环，跳动是光环作祟的结果!

    当时发现的光环有5条，后来又发现了数条，迄今知道的天王星光环共有9条，此外还有许多宽度不到50米的小光环。天王星光环大多以希腊字母来命名，如α环、β环等，也有3条用数字6、5、4来命名。它们离天王星中心的距离在38000公里到 51100公里之间，即为天王星半径的1．5倍到2倍。天王星光环都很窄，不到10公里宽，最外面的一条光环叫厄珀西隆光环，它最亮最宽，但也不超过100公里。天王星光环非常薄，只有100米，难怪人们长期以来不知道天王星有光环。

    关于天王星的光环，有一个未解之谜：赫歇尔当年除了发现天王星的两颗卫星之外，也同时发现了天王星光环，并画下了光环的形状。奇怪的是，在后来长达近200年的时间里，这一神秘光环却消失得无影无踪。是49岁的赫歇尔发生了错觉?还是他的望远镜严重扭曲?或者是天王星的光环本来很亮——后来又变暗了?如果是后一种可能，又是什么原因使它变暗的呢?赫歇尔光环也许将成为一个历史之谜。

    今天，对天王星的研究寥若晨星，远不像其他行星那般“门庭若市”。“旅行者2号”在 1986年“顺访”天王星以后，再也没有新的天王星探测计划出台。这位“失落的天王”要想恢复昔日的辉煌，也许不得不等待更久

ferrara

待续？？？

德国疯子

原帖由 ferrara 于 2005-9-4 12:21 发表
待续？？？

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开心妈妈

原帖由 德国疯子 于 2005-9-4 12:42 发表

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peak

原帖由 沉落湖心 于 2005-9-4 09:59 发表
说起行星的光环，人们多半会想到土星。其实，木星、天王星和海王星也都”佩戴”有光环[/col ...

图片好像鹅兰石～～～