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太阳系的两颗冰质巨行星

更新时间:2023-08-04 06:51:55 来源:高考在线

  太阳系是一个大家庭,这里天体成员众多。太阳是太阳系的最主要天体,其质量占太阳系总质量的99.86%.除太阳外,八颗行星体型较大,各自沿着固有的轨道围绕太阳公转,它们是太阳系的重要成员。其中的六颗行星,各自拥有数目不等的卫星,组成自己的小家庭。

  通过望远镜发现天王星

  夜幕降临后,繁星满天,千百年来,人们只能看见五颗星点在繁星间有规律地移动,它们是水星、金星、火星、木星和土星。16、17世纪,欧洲天文学家逐渐认识到,那五颗星球跟地球一起属于太阳系,此后很长一段时间里,人们觉得,太阳系中主要天体只有太阳和它的六颗行星。然而,1781年威廉·赫歇尔的发现,改变了这一传统观念。

  天王星的发现者威廉.赫歇尔,曾作出多项重大的天文发现,被誉“恒星天文学之父”。

  法国天文学家奥本.勒维耶,他通过天体力学摄动理论计算出了海王星。

  1781年3月13日,英国天文学家威廉·赫歇尔在巴斯的家中,用自己制作的望远镜进行巡天观测,寻找双星。那天晚上,不经意间,他看到一个模模糊糊的光点。根据形状,它要么是一颗周围有云雾的恒星,要么是一颗彗星。通过改换目镜,增加天体的放大倍率,这颗模糊天体的影像相应变大。根据经验,赫歇尔判断这个目标不是恒星。后来,他发现这颗天体不断改变位置,这一点使赫歇尔判断这个天体应该是一颗彗星。

  天王星

  在给皇家天文学会的报告中,赫歇尔一面称这颗天体为彗星,一面又将它说成行星。这引起了天文学家们的关注和争议。将近两年后,德国天文学家波得指出:这个天体是围绕太阳运转的一颗行星,因为它的轨道几乎呈圆形。很快,这种说法得到了公认,并将它命名为天王星。自此,太阳周围又多了一颗行星。太阳系的疆域变大了,这使得长久以来人们对太阳系的'固有认知发生了改变。

  计算”出来的海王星

  夜空中的天王星非常暗弱,接近人眼的目视极限只有非常好的视力,再加上非常好的观测环境,才能非常罕见地裸眼看见它。1781年,威廉·赫歇尔使用望远镜发现它,也属于偶然的幸运。对于距离太阳更远,视星等约7.8等的海王星,裸眼根本看不见。发现天王星后的60多年,天文学家们仍旧没能看见这颗行星的面目,更谈不上确定它的踪迹。这一次,天体力学摄动理论帮了天文学家的忙。

  海王星

  1821年开始,天文学家布瓦德计算天王星的轨道和位置,发现总跟观测位置不符,到1830年偏差达20角秒,1845年达2角分。因此,有天文学家认为这是一颗未知行星引力摄动引起的。此时,英国的青年学者亚当斯和法国的青年天文学家勒维耶,利用天体力学摄动理论,分别独立计算了这颗未知行星的轨道。

  1846年9月23日,德国天文学家伽勒根据勒维耶的计算结果,找到了这颗摄动行星,它就是海王星。

  遥远的冰质巨行星

  太阳系的八颗行星都围绕太阳运转。地球到太阳的平均距离是1.5亿千米,这个距离被定义为一个天文单位(au)。天王星到太阳的平均距离是29亿千米,合19.3天文单位。在如此遥远的轨道上,它围着太阳运转一周要花84年。1977年8月20日,美国航天局发射了旅行者2号空间探测器,飞行8年5个月后,才到达天王星附近。说起海王星,它离太阳和地球更加遥远,与太阳相距平均45亿干米,合30个天文单位,沿着这样巨大的轨道,它围绕太阳运转一周要花165年。从1846年人类发现海王星,到2011年它仅仅围绕太阳运转一周。

  天王星半径为25362千米,在八颗行星中排名第三。海王星略小,半径为24622千米。从大小看,两颗行星非常接近,它们的半径约是地球半径的4倍,可算是体型巨大的行星,如果地球是一个苹果的话,天王星和海王星就像篮球大小。从结构、物质组成和温度上看,两颗行星也基本相同。它们的中心是小的岩石内核;固体核的外面是水、氨和甲烷等构成的一个厚层,称为幔,这里物质状态呈现为致密流体,约占行星总质量的80%.两颗冰巨星的最外层是大气,主要组成成分是氢、氦、少量甲烷,以及微量的水、氨等。

  天王星和它的五颗较大的卫星

  天王星外表大气层的最低温度可低至-224.2摄氏度,比海王星还略低一些,如此低的温度,表明两颗行星表面十分寒冷,其中的水、氨为冰态。它们不像木星和土星那样,85%以上的物质为气体,所以,天王星和海王星被称为冰质巨行星。

  虽然海王星的半径比天王星略小,但是它的质量却比天王星略大。两颗冰质巨行星看上去都呈蓝色,天王星是颜色浅淡的蓝绿色,海王星是颜色较深的纯蓝色。无论是大小、质量、物质组成、内部结构,甚至是外表颜色,两颗冰巨星都非常类似,像一对太阳系的行星双胞胎。