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【普及天文知识之 天王星】

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天王星
天王星是太阳向外的第七颗行星,在太阳系的体积是第三大(比海王星大),质量排名第四(比海王星轻)。他的名称来自古希腊神话中的天空之神乌拉诺斯(Οὐρανός),是克洛诺斯(农神)的父亲,宙斯(朱比特)的祖父。天王星是第一颗在现代发现的行星,虽然它的光度与五颗传统行星一样,亮度是肉眼可见的,但由于较为黯淡而未被古代的观测者发现。威廉·赫歇耳爵士在1781年3月13日宣布他的发现,在太阳系的现代史上首度扩展了已知的界限。这也是第一颗使用望远镜发现的行星。


1楼2011-11-18 15:32回复
    前排…


    来自掌上百度2楼2011-11-18 15:33
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      这些可以无视的。
      轨道资料  (历元 J2000)
        远日点距离:3,004,419,704 km(20.08330526 AU)
        近日点距离:2,748,938,461 km(18.37551863 AU)
        轨道半长轴:2,876,679,082 km(19.22941195 AU)
        轨道离心率:0.044405586
        公转周期: 30799.095 地球日(84.323326 年)
        自转周期:约15.5小时
        会合周期:369.66 日
        平均公转速度:6.81 km/s
        平均近点角:142.955717°
        轨道倾角:0.772556°(6.48° 对太阳的赤道)
        升交点赤经:73.989821°
        近日点辐角: 96.541318°
        卫星数:27
      物理特征  赤道半径:25,559 ±4 km(4.007 地球)
        两极半径:24,973 ±20 km(3.929地球)
        扁率:0.0229
        表面积:8.1156×109 km²(15.91 个地球表面积)
        体积:6.833×1013 km³(63.086 个地球体积)
        质量:8.6810 ±13×10^25 公斤(14.536 个地球)
        GM=5,793,939 ±13 公里^3/秒^2;
        平均密度:1.290 g/cm^3;
        赤道表面重力加速度:8.69 m/s^2;(0.886 g)
        逃逸速度:21.3
      km/s
        行星自转周期:0.71833 地球日(17 时14 分24 秒)
        赤道旋转速率:2.59 km/s(9,320 km/h)
        轴倾斜:97.77°
        北极赤经:17 h 9
      min 15 s,257.311°
        赤纬:?15.175°
        反照率:0.300 (bond),0.51 (geom)
        表面温度:
        最小 平均 最大
        49 K 53 K 57 K
        星等:5.9~5.32
        角度尺寸: 3.3"-4.1" [3]
        形容用词:Uranian
      大气  大气组成:
        83±3% 氢分子 (H2)
        15±3% 氦
        2.3% 甲烷
        0.009%(0.007-0.015%) 重氢化合物(HD)
        冰:
        氨
        水
        氨硫化氢(NH4SH)
        甲烷 (CH4)
      


      3楼2011-11-18 15:33
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        加精先。


        来自掌上百度4楼2011-11-18 15:33
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          天王星是由威廉·赫歇耳通过望远镜系统地搜寻,在1781年3月13日发现的,它是现代发现的第一颗行星。事实上,它曾经被观测到许多次,只不过当时被误认为是另一颗恒星(早在1690年John
          Flamsteed便已观测到它的存在,但当时却把它编为34 Tauri)。赫歇耳把它命名为"the Georgium
          Sidus(天竺葵)"(乔治亚行星)来纪念他的资助者,那个对美国人而言臭名昭著的英国国王:乔治三世;其他人却称天王星为“赫歇耳”。由于其他行星的名字都取自希腊神话,因此为保持一致,由波德首先提出把它称为“乌拉诺斯(Uranus)”基本参数


          5楼2011-11-18 15:33
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            对流层

            对流层是大气层最低和密度最高的部分,温度随着高度增加而降低,温度从有名无实的底部大约320 K,?300
            公里,降低至53 K,高度50
            公里。在对流层顶实际的最低温度在49至57K,依在行星上的高度来决定。对流层顶是行星的上升暖气流辐射远红外线最主要的区域,由此处测量到的有效温度是59.1 ±0.3 K。
              对流层应该还有高度复杂的云系结构,水云被假设在大气压力50至100 帕,氨氢硫化物云在20至40
            帕的压力范围内,氨或氢硫化物云在3和10 帕,最后是直接侦测到的甲烷云在1 至2
            帕。对流层是大气层内动态非常充分的部分,展现出强风、明亮的云彩和季节性的变化。


            6楼2011-11-18 15:36
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              插楼好厉害啊!


              7楼2011-11-18 15:36
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                气候

                与其他的气体巨星,甚至是与相似的海王星比较,天王星的大气层是非常平静的。当旅行者2号在1986年飞掠过天王星时,总共观察到了10个横跨过整个行星的云带特征。有人提出解释认为这种特征是天王星的内热低于其他巨大行星的结果。在天王星记录到的最低温度是49
                K,比海王星还要冷,【使天王星成为太阳系温度最低的行星。】


                8楼2011-11-18 15:37
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                  季节变化  在2004年秋天的短暂时期,天王星上出现了与海王星相似的一大片云块,观察到229米/秒(824公里/时)的破表风速,和被称为"7月4日烟火"的大风暴。在2006年8月23日,太空科学学院的研究员(Boulder, CO)和威斯康辛大学观察到天王星表面有一个大黑斑,让天文学家对天王星大气层的活动有更多的了解。虽然还不是完全了解为什么会突然发生活动的高潮,但是它呈现了天王星极度倾斜的自转轴所带来的季节性的气候变化。要确认这种季节变化的本质是很困难的,因为对天王星大气层的观察数据仍少于84年,也就是一个完整的天王星年。虽然已经有了一定数量的发现,光度学的观测已经累积了半个天王星年(从1950年代起算),在两个光谱带上的光度变化已经呈现了规律性的变化,最大值出现在至点,最小值出现在昼夜平分点。从1960年开始的微波观测,深入对流层的内部,也得到相似的周期变化,最大值也在至点。从1970年代开始对平流层进行的温度测量也显示最大值出现在1986年的至日附近。多数的变化相信与可观察到的几何变化相关,天王星是一个扁圆球体,造成从地理上的极点方向可以看见的区域变得较大,这可以解释在至日的时候亮度较亮的原因。天王星的反照率在子午圈的附近也比较强(见上述)。例如,天王星南半球的极区比赤道的带明亮。另一方面,微波的光谱观测显示,也证明两极地区比较明亮,同时也知道平流层在极区的温度比赤道低。所以,季节性的变化可能是这样发生的:极区,在可见光和微波的光谱下都是明亮的,而在至点接近时看起来更加明亮;黑暗的赤道区,主要是在昼夜平分点附近的时期,看起来更为黑暗。另外,在至点的掩星观测,得到赤道的平流层温度较高。有相同的理由相天王星信物理性的季节变化也在发生。当南极区域变得明亮时,北极相对的呈现黑暗,这与上述概要性的季节变化模型是不符合的。在1944年抵达北半球的至点之前,天王星出现升高的亮度,显示北极不是永远黑暗的。这个现象暗示可以看见的极区在至日之前开始变亮,并且在昼夜平分点之后开始变暗。详细的分析可见光和微波的资料,显示亮度的变化周期在至点的附近不是完全的对称,这也显示出在子午圈上反照率变化的模式。另外,一些微波的数据也显示在1986年至日之后,极区和赤道的对比增强了。最后,在1990年代,在天王星离开至点的时期,哈柏太空望远镜和地基的望远镜显示南极冠出现可以察觉的变暗(南半球的"衣领"除外,他依然明亮),同时,北半球的活动也证实是增强了,例如云彩的形成和更强的风,支持期望的亮度增加应该很快就会开始。异常的极和南半球?45°明亮的"衣领",被期望在行星的北半球出现。
                    物理变化的机制还不是很清楚,在接近夏天和冬天的至点,天王星的一个半球沐浴在阳光之下,另一个半球则对向幽暗的深空。照亮半球的阳光,被认为会造成对流层局部的增厚,结果是形成数层的甲烷云和阴霾。在纬度?45°的明亮"衣领"也与甲烷云有所关联。在南半球极区的其他变化,也可以用低层云的变化来解释。来自天王星微波发射谱线上的变化,或许是在对流层深处的循环变化造成的,因为厚实的极区云彩和阴霾可能会阻碍对流。现在,天王星春天和秋天的昼夜平分点即将来临,动力学上的改变和对流可能会再发生。
                  


                  9楼2011-11-18 15:39
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                    星环  天王星有一个暗淡的行星环系统,由直径约十米的黑暗粒状物组成。他是继土星环之后,在太阳系内发现的第二个环系统。目前已知天王星环有13个圆环,其中最明亮的是ε环(Epsilon),其他的环都非常黯淡。天王星的光环像木星的光环一样暗,但又像土星的光环那样有相当大的直径。天王星环被认为是相当年轻的,在圆环周围的空隙和不透明部分的区别,暗示她们不是与天王星同时形成的,环中的物质可能来自被高速撞击或潮汐力粉碎的卫星。而最外面的第5个环的成分大部分是直径为几米到几十米的冰块。除此之外,天王星可能还存在着大量的窄环,宽度仅有50米,单环的环反射率非常低。
                      环的发现日期是1977年3月10日,在James L. Elliot、Edward W.
                    Dunham、和Douglas J. Mink使用柯伊伯机载天文台观测时。这个发现是很意外的,他们原本的计划是观测天王星掩蔽SAO
                    158687以研究天王星的大气层。然而,当他们分析观测的资料时,他们发现在行星掩蔽的前后,这颗恒星都曾经短暂的消失了五次。他们认为,必须有个环系统围绕着行星才能解释。旅行者2号在1986年飞掠过天王星时,直接看见了这些环。旅行者2号也发现了两圈新的光环,使环的数量增加到7圈。
                      在2005年12月,哈勃太空望远镜侦测到一对早先未曾发现的蓝色圆环。最外围的一圈与天王星的距离比早先知道的环远了两倍,因此新发现的环被称为环系统的外环,使天王星环的数量增加到13圈。哈柏同时也发现了两颗新的小卫星,其中的Mab还与最外面的环共享轨道。在2006年4月,凯克天文台公布的新环影像中,外环的一圈是蓝色的,另一圈则是红色的。
                      关于外环颜色是蓝色的一个假说是,它由来自Mab的细小冰微粒组成,因此能散射足够多的蓝光。天王星的内环看起来是呈灰色的。
                    


                    10楼2011-11-18 15:40
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                      卫星

                      天王星主要卫星的比较目前已知天王星有27颗天然的卫星,这些卫星的名称都出自莎士比亚和蒲伯的歌剧中。五颗主要卫星的名称是米兰达、艾瑞尔、乌姆柏里厄尔、泰坦尼亚和欧贝隆。第一颗和第二颗(泰坦尼亚和欧贝隆)是威廉·赫歇耳在1787年3月13日发现的,另外两颗艾瑞尔和乌姆柏里厄尔是在1851年被威廉·拉索尔发现的。在1852年,威廉·赫歇耳的儿子约翰·赫歇耳才为这四颗卫星命名。到了1948年杰勒德P. 库普尔发现第五颗卫星米兰达。
                        天王星卫星系统的质量是气体巨星中最少的,的确,五颗主要卫星的总质量还不到崔顿的一半。最大的卫星,泰坦尼亚,半径788.9 公里,还不到月球的一半,但是比土星第二大的卫星Rhea稍大些。这些卫星的反照率相对也较低,乌姆柏里厄尔约为0.2,艾瑞尔约为0.35(在绿光)。这些卫星由冰和岩石组成,大约是50%的冰和50%的岩石,冰也许包含氨和二氧化碳。
                        在这些卫星中,艾瑞尔有着最年轻的表面,上面只有少许的陨石坑;乌姆柏里厄尔看起来是最老的。米兰达拥有深达20 公里的断层峡谷,梯田状的层次和混乱的变化,形成令人混淆的表面年龄和特征。有种假说认为米兰达在过去可能遭遇过巨型的撞击而被完全的分解,然后又偶然的重组起来。
                        1986年1月,旅行者2号太空船飞越过天王星,在稍后研究照片时,发现了Perdita和10颗小卫星。后来使用地面的望远镜也证实了这些卫星的存在。


                      11楼2011-11-18 15:40
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                        来自掌上百度12楼2011-11-30 01:26
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