神奇遥远的天王星

□ 闻 新 周一凡

谁发现了天王星？

在1781年以前，人们一直把天空中天王星这个亮点当作是一颗恒星，直到天文学家威廉.赫胥尔一系列观察才改变了人们的看法。最初，赫胥尔感觉“天王星在接近圆形的轨道上运动，不像是恒星，也不像是彗星，因为彗星是在很扁的椭圆轨道上移动，而且也没有发现它的彗发或彗尾，很像是一颗行星”。但他不敢肯定自己的感觉。后来他继续观察天王星的运动并推算出了它的轨道，最终确定它是一颗行星。两年后，也即1783年，法国科学家拉普拉斯证实赫胥尔发现的是一颗行星。

赫胥尔最先确认天王星是一颗行星

天王星是怎样命名的？

1781年，赫胥尔发现天王星的消息传到了英国国王乔治三世的耳朵里，因为国王赞助了赫胥尔的工作，为了感激国王的赞助和支持，赫胥尔将这颗行星命名为 “乔治之星”。

尽管当时这是一个很时髦的名字，但遭到了许多天文学家反对。按照传统的行星命名习惯，所有的行星都是以神话中的希腊和罗马上帝的名字来命名的，如木星的英文名字“Jupiter”是火星的父亲，土星的英文名字“Saturn”是木星的父亲。按照这样的顺序，对于天王星，就应该用土星父亲的名字来命名，即“Uranus”。

虽然天王星没有用英国国王乔治三世的名字命名，但乔治三世仍然对赫胥尔发现天王星的贡献给予重奖，并尊称他为“天文之父”。

站在后面的是罗马神，身边的绿叶树代表夏天，光秃树代表冬天，坐在前面的是大地女神，有4个孩子，分别代表春夏秋冬

天王星的大气层是怎样呢？

天王星是一个表面光滑的蓝绿色星球，它之所以光滑，是因为它表面被一层很厚的、朦胧的烟雾覆盖着，这层烟雾与汽车放出的尾气一样。当然，天王星上没有汽车，这层烟雾是由天王星大气层中的乙烷引起的。

天王星被大气包围着，大气的主要成分是氢气（大约占83%）和氦气（占15%）、其余的是甲烷和乙烷。像其它气态行星一样，天王星也有带状的云围绕着快速飘动。

在大气层下面，有一层呈现蓝色的甲烷云。天王星大气层的强风会吹着这些甲烷云围绕整个星球转，形成一种条形图案。但由于引力作用的原因，这种条形甲烷云并不进入大气层。

最近，哈勃空间望远镜发回了近百张天王星照片，从这些照片的分析可以看出，天王星的甲烷云是由冰状的甲烷晶体组成。在大气层底部，甲烷晶体有时会形成甲烷（暖和）气泡。

天王星的大气环境

60 ·《太空探索》2012年第10期

天王星是由什么组成的？

天王星是一个巨大的气体和液体球，它不像地球有固体的外壳，所以，人们不能在天王星上行走和散步。

天王星的结构包括三个层面：中心是熔岩的核，这个熔岩核的尺寸与地球一样大，它的温度为7000摄氏度；中间层是液体的海洋，也即是由水、氨和其它挥发性物质组成；最外层是氢气和氦气组成的外壳，外层的顶部是由蓝绿色的甲烷晶体组成。

天王星上的冰是由甲烷组成的，甲烷随着温度的变化，也像水一样，可以在气态、液态和固态之间相互转化。天王星表面辐射到空间里的热量几乎等于太阳给它的热量。

天王星有多大？

在太阳系中，天王星是仅次于土星和木星的第三大行星。天王星的赤道直径是51118千米，是土星直径尺寸的一半。

与地球比较，天王星直径比地球直径大4倍。如果把天王星看作是一个空心球，那么它里面能够盛满60个地球。它的质量是地球的14.6倍，但它的引力却不如地球大，如果你在地球上称32千克物体，在天王星上再称就是28千克。

与太阳比较，天王星很小。太阳的直径是14亿千米，这意味着在太阳的直径上可以摆放着25个天王星。

虽然天王星很大，但从地球上很难看到天王星，因为它距离我们太远。尽管上个世纪人类已经发明了望远镜，天文学家对它有了一定的了解，但还有很多问题有待进一步探索和研究。它距离太阳大约29亿千米，是地球与太阳距离的19倍。

天王星是怎样绕太阳旋转的？

天王星离太阳较远，所以绕太阳转一圈需要很长时间，它的一年时间相当于我们地球的84年。天王星上的一天时间是17小时14分钟，因此它的大气层旋转速度很快。

太阳系里的所有行星（除了冥王星），都是以椭圆轨道绕太阳转动，但是天王星却是绕着太阳滚动。通常，行星的自转轴可以想象是从上到下穿过星球，类似一支铅笔穿过一个粘土球，轴的上端是北极，轴的下端是南极。大部分行星的轴都稍微有点倾斜，不是直接从上到下穿过。但是，天王星的轴却是躺着的（如图所示）。

天王星绕太阳旋转过程

天王星的春夏秋冬时间非常奇怪，一般行星自转轴的倾斜度决定了它的季节。地球的倾斜轴使得它在上半年里，北极得到的太阳能较多，而下半年里，南极得到的热较多，所以当北极是夏天时，南极就是冬秋；地球的赤道可以看成一条直线，一年所有时间所得到太阳热量是相同的。

对于天王星，太阳轮流照射着北极、赤道、南极。因此，天王星上大部分地区的每一昼和每一夜，都要持续42年才能变换一次。太阳照到哪一个极，哪一个极就是夏季，太阳不落，没有黑夜；而背对着太阳的那一极，正处在漫长黑夜所笼罩的寒冷冬季之中。整个冬季要度过长达21个地球年的漫长黑夜。只有在天王星赤道至南北纬8度之间，才有因为自转周期而引起的昼夜变化。每个季节的时间大约是地球的20多年。