天王星为什么是躺着转(它究竟是勤奋还是懒)

作为太阳系的第七颗行星被人所知的天王星,因为距离地球太过遥远,估计有很多人都不知晓它的特征吧。

与拥有着太阳系中最大体积的木星,和以环出名的土星相比,位于外侧的天王星和海王星显得有些不起眼。

但即使如此,在它们周围也环绕着许多比地球大上好几倍的卫星。

天王星拥有着许许多多有趣的特征,但不管怎么说,最有趣的还是——它躺着自转!

它是如何在这种状态下公转的呢?

这回就以天王星的特征为主题,它的自转轴为中心来做个归纳总结吧!

讲解天王星的特征!

天王星为什么是躺着转(它究竟是勤奋还是懒)(1)

图解:旅行者2号于1986年拍摄的天王星

天王星,是太阳系从内数起的第七颗行星。它的特征可以像这样简单的逐条列清:

英文名称:Uranus(来自于古希腊神话中的天空之神乌拉诺斯)

分类:冰质巨行星

发现年份:1781年

发现者:威廉·赫歇尔

最大星等:5.6

公转周期:84年

卫星数量:27个

大小:太阳系中第三大行星

表面温度:68K(开尔文)

大气组成:氢83%、氦15%、甲烷2%

由于天王星在距地球最近时是肉眼可见的,因此它很早就为人所知,但也只不过被当作构成遥远的金牛座的群星中的一个罢了。

首个通过观测将天王星认定为行星的是天文学者威廉·赫歇尔。

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图解:威廉·赫歇尔,天王星的发现者。

赫歇尔本人起初也认为它是一颗彗星,但随着观测的深入,他发现它的运行轨道与计算出的彗星轨道存在差异。再假设其按行星圆形轨道运行,进行重新观测,终于得出了这是一个新行星的结论。

乌拉诺斯(Uranus)的来源

天王星的英文名称Uranus是指在古希腊神话中登场的天空之神乌拉诺斯。

传说是最先统领全宇宙的原初众神们的王,体型也非常巨大,把整个宇宙当衣服穿(笑)。

虽说众神之王的宙斯最富盛名,但乌拉诺斯似乎更为强大。

神界规模如此庞大,真要打起来哪一方会更强呢?

当然,肯定不会是在某美少女战士中出现的某金色短发美少女咯。

自转轴倾斜98度,还躺着公转!

要说天王星最大的特征那还是它的自转轴倾斜角度。

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图解:天王星自转轴的倾斜-上图为天王星轨道的侧视图。

如图所示,天王星自转轴与黄道面呈98度倾斜,几乎呈一个躺倒的状态。

天王星的自转轴为何会有如此大幅度的倾斜,其原因至今还未被查明。

目前为止最被广泛公认的解释是大碰撞假说。

提起大碰撞假说,人们会想到它是月球成因的一说,而天王星,也被认为和月球一样是于巨大天体的形成初期遭到撞击,然后一直保持被“撞倒”的状态。

但是,天王星是远远大于地球的天体。

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图解:哈勃空间望远镜的天王星影像,可以看见云带、环和一些卫星。

根据计算机模拟得出的结论,能让天王星一下子倾斜90度以上的天体撞击,只有一次的话是与计算结果不符的,至少要有两次撞击。

能让天王星这等规模的行星倾斜90度以上的,得是多么大的天体啊。

而且这样的撞击还发生了两次,真是让人深切认识到太阳系的诞生初期是多么恐怖的一个时代啊。

天王星上没有昼夜之分?

自转轴倾斜90度,放在地球上来说就是始终保持在北极面对着太阳的情况下自转。

要说这意味着什么,那就是,天王星上不存在昼夜之分。

严格上来说,在84年的公转周期中,两极地区有约42年的时间始终是极昼/极夜。

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图解:地球和天王星大小的比较。

这也是为什么天王星的表面和其它气态行星相比显得更加平坦。

没有了昼夜之分,就很少有气温变化,也几乎不会有云形成。

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图解:天王星的春分

能为这一说提供证据的是,在2007年,天王星正好迎来春分,因在躺倒的状态下公转,在经过春风点时,自转轴正好与太阳光线方向呈垂直。

在这一瞬间,天王星终于迎来了昼夜交替。

在2011年的观测中观测到了因气温变化而形成的巨大云彩,科学家推测该云彩可能由甲烷组成。

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图解:天王星大气层的对流层和平流层低层的温度曲线图,数层的云和霾也表示在图中。

研究还显示,尽管两极地区持续接受太阳光照射,但赤道地区的温度依旧比两极地区要高。

这一现象至今始终没有明确解释,它和自转轴倾斜的原因一样都是天王星最大的未解之谜。

自转轴大幅度倾斜的天体有哪些?

天王星的自转轴与黄道面呈98度角已十分令人震惊。

但在太阳系中,自转轴倾斜90度根本不算什么,还有倾斜180度的行星呢。

那就是各位所熟知的金星。

金星的自转轴倾斜角为177度,也就是说它几乎是倒立着自转的,所以在金星上的日升日落的方向和地球上是相反的。

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图解:天王星的环。最外层是明亮的ε环,还可以看见另外的9个环。

天王星躺着自转,金星倒立着自转,实在是不可思议。这两颗行星可能都不走运吧(笑)

※顺便一提,除了自转轴几乎不存在倾斜,基本垂直于黄道面,直立公转的行星——水星和木星以外,剩下的4颗行星(含地球)的自转轴都约有20~30度的倾斜。

总结

本文主要以自转轴的倾斜为中心介绍了天王星的特征。

由于天王星位于土星外侧,还没能对其进行详细的探索调查和观测,所以至今还有许多未解之谜。

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图解:旅行者2号在1986年观察到的天王星磁场。

最接近天王星的探测器是1977年NASA发射的旅行者2号探测器,它探测发现了以前未知的10个卫星和天王星的两个环。

但在旅行者2号之后就再无探访天王星的计划。其中缘由多是因为探索太空要花上一笔巨大的预算,还不如先探索火星、木星的卫星系统。

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图解:近乎天然颜色(左)和在长波下(右)的天王星南半球,显示出旅行者2号在大气层中看见的微弱云带和羽冠。

当然,笔者不希望再这么忽视天王星和海王星,毕竟它顶了个“天空之神”那么神气的名字啊!

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. hideo002-梓现

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