天王星

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天王星

2023-11-27 10:17| 来源: 网络整理| 查看: 265

天王星Uranus Uranus.jpg大小(半径) 25362千米质量 86.813*1024千克(14.54M⊕)中心天体 太阳轨道半长轴 2872.46*106千米(19.201 AU)轨道离心率 0.0457轨道周期 30685.4天轨道倾角 0.772°平均密度 1271 kg/m3自转周期 17.24小时(逆行)发现日期 1781年3月13日发现者 威廉·赫歇尔(William Herschel)

天王星(Uranus)是太阳系中直径第三大的、离太阳第七远,同时也是质量第四大的行星,它非常寒冷且多风。这颗冰巨星被13个微弱的光环和27颗小卫星围绕着。因为它与轨道平面的旋转角度接近90度,这种独特的倾斜使天王星看起来像一个侧躺的球。

天王星是天文学家威廉·赫歇尔(William Herschel)在1781年发现的,也是第一颗借助望远镜发现的行星。尽管他最初认为它不是彗星就是恒星。两年后,它被普遍认为是一颗行星,部分原因是天文学家约翰·埃勒特·博德(Johann Elert Bode)的观测。

威廉·赫歇尔试图以国王乔治三世的名字命名他的发现,但没有成功。按照约翰·博德的建议,人们以希腊神话中的天空之神Uranus命名这颗行星。[1]天空之神Uranus是火星之神(战神)阿瑞斯(Ares)的曾祖父,希腊神话至高无上之神(木星之神)宙斯(Zeus)的祖父,土星之神克洛诺斯(Cronus)的父亲。

目录 1 信息表 2 基本信息 2.1 尺寸和距离 2.2 轨道和自转 2.3 结构 2.4 形成 2.5 表面 2.6 大气 2.7 磁层 2.8 行星环 2.9 卫星 2.10 潜在生命 3 天王星探测 信息表

下表列出了天王星与地球的基本参数对比。[2]

天王星 地球 比率 质量/1024 kg 86.813 5.9724 14.54 体积/1010 km3 6833 108.321 63.08 赤道半径/km 25559 6378.1 4.007 两极半径/km 24973 6356.8 3.929 体积平均半径/km 25362 6371 3.981 扁率 0.02293 0.00335 6.84 平均密度/( kg·m-3) 1271 5514 0.240 表面重力/(m·s-2) 8.87 9.8 0.905 表面加速度/m/s2 8.69 9.78 0.889 逃逸速度/km/s 21.3 11.19 1.903 中心天体引力常数/106 km3/s2 5.7940 0.3986 14.54 球面反照率 0.300 0.306 0.980 几何反照率 0.488 0.434 1.12 视星等V(10) -7.11 -3.99 - 太阳常数/W/m2 3.69 1361 0.0027 黑体温度/K 58.1 254 0.229 转动惯量I/MR2 0.225 0.3308 0.680 J2/106 3343.43 1082.63 3.088 自然卫星个数 27 1 行星环 有 无

下表列出了天王星与地球的轨道参数对比。[2]

天王星 地球 比率 半长轴/106 km 2872.46 149.6 19.201 恒星轨道周期/天 30685.4 365.256 84.011 目视轨道周期/天 30588.740 365.242 83.749 近日点/106 km 2741.30 147.09 18.637 远日点/106 km 3003.62 152.1 19.748 会合周期/天 369.66 - - 轨道倾角/度 0.772 0.000 - 离心率 0.0457 0.0167 2.737 自转周期/小时 -17.24 23.9345 0.720 日长/小时 17.24 24 0.718 黄赤交角/度 97.77 23.44 -

关于天王星轨道参数的变化情况,请参考星历。

下面列出了天王星五个主要卫星的基本参数。其中自转周期的“s”代表卫星已经被潮汐锁定。[3]

天卫一Ariel 天卫二Umbriel 天卫三Titania 天卫四Oberon 天卫五Miranda 半径/km 581.1 x 577.9 x 577.7 584.7 788.9 761.4 240 x 234.2 x 232.9 质量/1020 kg 12.9 12.2 34.2 28.8 0.66 半长轴/103 km 190.9 266 436.3 583.5 129.9 半长轴与天王星星半径之比 7.469 10.41 17.07 22.83 5.082 轨道离心率 0.0012 0.0039 0.0011 0.0014 0.0013 轨道周期/天 2.520379 4.144176 8.705867 13.463234 1.413479 自转周期/天 S S S S S 轨道倾角/度 0.04 0.13 0.08 0.07 4.34 平均密度/(kg/m3) 1590 1460 1660 1560 1200 几何反照率 0.39 0.21 0.27 0.23 0.32 天王星大气的性质与成分[2]: 表面压力:>1000巴 1 bar时的温度:76 K(-197 ℃) 0.1 bar时的温度:53 K(-220 ℃) 1 bar下的密度:0.42 kg/m3 风速:0-250 m/s 刻度高度:27.7km 平均分子量:2.64 大气成分(按体积计,括号内为不确定度) 主要:分子氢(H2)-82.5%(3.3%);氦(He)-15.2%(3.3%) 甲烷(CH4)-2.3% 微量(ppm):氘化氢(HD)-148 气溶胶:氨冰、水冰、氨硫化氢、甲烷冰(存疑) 基本信息 尺寸和距离 天王星与地球的大小对比

天王星的半径为25362公里,是地球4倍。如果地球只有一个镍币那么大,天王星大概有垒球那么大。

天王星距离太阳约29亿公里,即19.8个天文单位。一个天文单位(缩写为AU),是太阳到地球的距离。从这段距离来看,太阳光从太阳到天王星需要2小时40分钟。[1]

轨道和自转

在天王星的一天大约是17个小时。天王星在大约84个地球年(30687个地球日)内绕太阳一周。

天王星是唯一一颗赤道与轨道几乎成直角的行星,其倾角为97.77度,这可能是很久以前与地球大小的天体相撞的结果。这种独特的倾斜导致了太阳系最极端的季节。在每一个天王星年的近四分之一的时间里,太阳直接照射在两极,使另一半陷入长达21年的黑暗冬季。

天王星也是仅有的两个自转方向与大多数行星相反的行星之一(金星是另一个)。它从东向西转。[1]

结构

天王星是外太阳系的两个冰巨星之一,它的大部分(80%或更多)的质量是由一个小的岩石核心上方的水、甲烷和氨组成的热的稠密流体。在核心附近,温度高达4982摄氏度。

天王星的直径比它的邻居海王星稍大,但质量更小。它是密度第二低的行星。土星是所有行星中密度最小的。

天王星的蓝绿色来自大气中的甲烷气体。阳光穿过大气层,被天王星的云顶反射回来。甲烷气体吸收光的红色部分,产生蓝绿色。[1]

形成

天王星是和太阳系的其他部分在45亿年前形成时形成的。当时重力把旋转的气体和尘埃拉进来,形成了这个冰巨星。和它的邻居海王星一样,天王星可能形成于离太阳较近的地方,并在大约40亿年前移到太阳系外,在那里成为离太阳第七远的行星。[1]

表面

作为一个气态巨星,天王星并没有真正的表面。这颗行星包含在更深处旋转的气体和液体。太空船将无法降落在天王星上,也不可能安然无恙地飞过。行星内部的极端压力和温度会压碎、融化和蒸发试图飞入行星的一切航天器。[1]

大气 天王星大气不同成分的着色[4]

天王星的大气主要是氢和氦,含有少量的甲烷和微量的水和氨。甲烷使天王星呈现出其标志性的蓝色。

虽然旅行者2号在1986年飞越时只看到了一些离散的云、一个大的黑点和一个小的黑点,但最近的观测显示,天王星在接近春分点时呈现出动态的云,包括快速变化的明亮特征。

天王星的行星大气层最低温度为49 K(-224.2 °C),在某些地方甚至比海王星还要冷。

天王星上的风速可以达到每小时900公里。风在赤道逆行,吹向自转的相反方向。但在靠近两极的地方,风会向正方向移动,随着天王星的自转而流动。[1]

磁层

天王星有一个不寻常的,形状不规则的磁层。磁场通常与行星的自转方向一致,但天王星的磁场发生了倾斜:磁轴与行星自转轴倾斜近60度,并且与行星中心的偏移量为行星半径的三分之一。

由于磁场的不平衡,天王星上的极光并不出现在两极。

天王星后面的磁层尾延伸到太空数百万公里。它的磁场线被天王星的侧向旋转扭曲成一个长螺旋形。[1]

行星环 这是旅行者2号拍摄于1986年1月23日的天王星环Delta、Gamma、Eta、Eeta和Alpha环的照片。太空船在112万公里外时,它的窄角相机获得了清晰的滤镜图像。这张图片显示了Eta环的宽广的外部部分和狭窄的内部部分,它围绕天王星运行,半径约47000公里。分辨率约为10公里。[5]

天王星有两套环。内部的九个环主要由狭窄的深灰色环组成。有两个外环:里面的一个是红的,就像太阳系其他地方的尘埃环,外环是蓝色的,就像土星的E环。

按照与行星距离增加的顺序,这些环被称为Zeta、6、5、4、Alpha、Beta、Eta、Gamma、Delta、Lambda、Epsilon、Nu和Mu。一些较大的环被细尘带包围。[1]

卫星

天王星有27颗已知的卫星。虽然大多数环绕其他行星运行的卫星的名字来自希腊或罗马神话,但天王星的卫星以威廉·莎士比亚和亚历山大·波普作品中的人物命名。

所有天王星的内部卫星似乎都是大约一半是水冰,一半是岩石。外层卫星的组成仍然未知,但它们很可能是被捕获的小行星。[1]

潜在生命

目前来看,天王星的环境对生命是不利的。其上的温度、压力和物质很可能过于极端,生物无法适应。[1]

天王星探测

目前,只有旅行者2号造访过天王星。

↑ 1.00 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1.06 1.07 1.08 1.09 1.10 天王星(NASA) ↑ 2.0 2.1 2.2 天王星基本情况(NASA) ↑ 天王星卫星基本参数(NASA) ↑ 天王星大气(NASA) ↑ 天王星行星环(NASA) 天文学重要的天文学词条空间距离单位光年|秒差距|天文单位其他概念赤道|黄道|范艾伦带|潮汐锁定|太阳会合时间世界时|原子时|平太阳时|儒略日|会合周期|星历要有光周六视星等|绝对星等|几何反照率|球面反照率|太阳常数|火流星周日不明飞行物太阳系主要天体太阳|水星|金星|地球|月球|火星|木星|土星|天王星|海王星(更多请见模板:太阳系)其他概念太阳系|行星|矮行星|小行星|彗星|卫星|流星|陨石|小行星带|柯伊伯带|奥尔特云 我们的恒星系主要天体与概念恒星太阳行星水星|金星|地球|火星|木星|土星|天王星|海王星矮行星谷神星|冥王星|阋神星|鸟神星|妊神星小行星智神星|婚神星|灶神星|司琴星|香女星|原神星|西瓦星|艳后星|爱达|玛蒂尔德|爱神星|伊卡洛斯|地理星|阿波罗|凯龙星|希普卡|罗达里|施泰因斯|麦克奥利夫|米米斯特罗贝尔|威尔逊-哈林顿|图塔蒂斯|卡斯塔利亚|太田原星|安妮弗兰克|布拉叶|糸川|贝努彗星哈雷彗星|恩克彗星|比拉彗星|德亚瑞司特彗星|坦普尔1号彗星|布洛利彗星|贾科比尼-津纳彗星|格里格-斯凯勒鲁普彗星|克罗梅林彗星|维特南彗星|坦普尔-塔特尔彗星|丘里乌莫夫-格拉西缅科彗星|施瓦斯曼-瓦茨曼3号彗星|科霍特克彗星|威尔德2号彗星|凯龙星|哈特雷2号彗星|威尔逊-哈林顿|奥陌陌卫星地球的卫星月球火星的卫星火卫一|火卫二木星的卫星木卫一|木卫二|木卫三|木卫四土星的卫星土卫一|土卫二|土卫三|土卫四|土卫五|土卫六|土卫七|土卫八|土卫九天王星的卫星天卫一|天卫二|天卫三|天卫四|天卫五海王星的卫星海卫一冥王星的卫星卡戎概念太阳系|行星|矮行星|小行星|彗星|卫星|流星|陨石|小行星带|特洛伊族|阿波罗群|阿默尔群|艾滕群|阿林达群|原神星群|近地小行星|半人马天体|柯伊伯带|奥尔特云


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