天王星:垂直軸上的行星

2020-12-05 瓢蟲談科學

在這個太陽系裡有八顆行星,海王星是離太陽最遠的。但它釋放的熱量仍然比天王星(第7號行星)多。天王星比地球寬四倍,質量是我們所居住的地球的14.5倍。它是繼木星和土星之後太陽軌道上最大的行星。

科學家們已經為天王星這樣的大型寒冷天體創造了一個合適的術語:冰巨星。古老的海王星也屬於這一類,但是天王星與它的鄰居行星相比就顯得很奇怪了。首先,天王星在一個極端傾斜的旋轉,導致一些瘋狂的季節圍繞兩極。

行星繞著一個軸線旋轉,這個軸線連接著它們的南北兩極。說到自旋周期,你可能知道太陽系中所有的行星都同時繞著太陽轉。

現在地球的軸向傾斜度是23.5度。這意味著地球的地軸和它繞太陽的公轉平面之間有23.5度的夾角。如果沒有傾斜,我們的地球就不會有四季(或者生命)。

天王星也是傾斜的,但是在更大的程度上。與軌道平面相比,這顆冰巨星的軸傾斜了97.7度,令人瞠目結舌。

在土星和海王星旁邊,天王星看起來像是側臥著的。奇怪的方向是怎麼回事?2018年發布的一項計算機模擬表明,天王星大約在40億年前被一顆巨大的原行星撞擊。據推測,這次碰撞使這顆巨大的冰誇張地傾斜了。然後,可能有多重影響。一個消失已久的環繞行星的圓盤可能也在這裡起了作用。

這種傾斜使得兩極都經歷了漫長而黑暗的冬季和漫長而明亮的夏季。天王星上的一年大約相當於地球的84年。在夏季,每個極點幾乎都是直接對準太陽的——整整21個地球年。與此同時,另一極朝向相反的方向,度過了一個沒有陽光的冬天。

儘管天王星極傾斜,但它赤道的溫度要比兩極的溫度高。沒人知道為什麼,這也不是這個星球唯一的謎團。木星、土星和海王星所放射出的熱量都是它們從太陽接收到的熱量的兩倍多。然而天王星的熱量輸出要低得多。這種差異長期困擾著行星科學家。

正如我們已經提到的,天王星和海王星都是冰巨星。這類行星的巖心被富含氨、甲烷和冰水的鬥篷覆蓋著。接下來是大氣,大氣的外層充滿了氫、氦和更多的甲烷。

研究人員發現,天王星的大氣雲中含有硫化氫,這是一種造成我們都知道又討厭的臭雞蛋味的化合物。是的,天王星確實很臭。

此外,其大氣最稠密的部分溫度高達華氏-243到-370度(攝氏-153到-218度)。對於未來的太空人來說,這可不是一個受歡迎的環境。

地球不是太陽系中唯一的「藍色行星」:甲烷吸收紅光,使天王星和海王星呈現深藍色。在這兩個行星中,天王星看起來稍微綠一些。

從1977年開始,我們就知道天王星的赤道周圍有一個光環系統。到目前為止,天文學家已經計算出有13個光環環繞著這顆行星。這些結構相對較暗,缺乏在其他環系統(如土星環)中觀察到的細粒子。每個都是由至少高爾夫球大小的碎片組成。由於某種原因,更小的物質被流放到這些環之間的空間。

從它怪異的光環到它令人費解的氣候,天王星已經找到了很多讓我們驚訝的方法。只有時間才能告訴我們這顆行星還有什麼奧秘。

相關焦點

  • 太陽系中幾乎躺著自轉的行星,天王星的自轉軸為何那麼特殊?
    很有可能是在太陽系形成之初,一顆地球質量的天體撞擊天王星,把天王星的自轉軸撞歪了。太陽系八大行星,每一顆行星都有自己標誌性的特點,比如木星是一個「氣體巨人」,金星表面平均溫度可以融化鉛;而天王星最令人矚目的特點,就是自轉軸和公轉軌道幾乎垂直,差不多是橫躺著公轉的。
  • 八大行星之天王星
    天王星大氣的主要成分是氫、氦和甲烷。據推測,其內部可能含有豐富的重元素。地幔由甲烷和氨的冰組成,可能含有水。內核由冰和巖石組成。天王星是名副其實的冰巨人,它是太陽系中最冷的行星。你可能會認為離太陽最遠的行星是最冷的,但實際上即便兩顆行星組成成分相似,天王星的大氣層也還是冷得多,它的溫度可以低至-370華氏度(-218攝氏度)。
  • 天王星:躺著旋轉的行星
    天王星的軸心傾斜得令人瞠目結舌97.7度。而地球的軸向傾斜為23.5度,看起來,天王星是「躺著旋轉的行星」。躺著旋轉的天王星天王星的位置:太陽系有八顆行星,海王星離太陽最遠。但它釋放的熱量仍然比7號行星天王星還多。天王星的寬度是地球的四倍14.5條倍於我們生活的世界。在木星和土星之後,它是太陽軌道上最大的行星。
  • 行星軸傾斜度是衡量行星氣候和存在生命因素
    在6億年前,伴隨著地球氣候的平緩,地球上出現了一些複雜生命形式。在地球之外的星球上,極端的季節氣候將調節溫度,從而決定是否生命大量出現、勉強維持或者消亡。目前,科學家表示,外星生命不可能存活於類似天王星高傾斜軸的星球上。
  • 天王星 太陽系最寒冷的行星 不僅反著自轉,而且躺著公轉
    和之前的五顆行星相比,天王星的亮度也是肉眼可見的,但是由於較為黯淡,和較為緩慢的繞行速度,曾被古代的觀測者認為是一顆恆星。到目前為止,只有一艘星際探測器曾到過天王星,那是在1986年1月24日由旅行者2號完成的。天王星和海王星的內部和大氣構成,和更巨大的氣態巨行星木星土星不同。
  • 科學家們提出有關天王星旋轉軸傾斜的新假說
    天王星總是獨具個性。在太陽系中,大多數行星的極點都幾乎朝向同一個方向。從上向下看,絕大多數行星都以逆時針方向旋轉。但是天王星呢?它的旋轉軸與軌道成98度傾斜角,並且以順時針方向旋轉。——很久以前,一個龐然大物撞上了天王星,並使它發生傾斜。
  • 太陽系大氣層最冷的行星——天王星
    天王星距離地球大約26億公裡,從地球上是看不到天王星的,這裡長期不為人所知,天王星附近就像是深海潛遊,我們在這裡開始感受到自身的渺小與孤單,它的光環就像是被某顆迷失的行星撞到了一般。天王星的大氣層含有較高比例的氨和甲烷,由於距離太陽太遙遠,溫度過低,氨和甲烷只能以液體存在,天王星是太陽系大氣層最冷的行星,它的內部則是由冰和巖石構成。天王星有一個暗淡的 行星環系統,由直徑約十米的黑暗粒狀物組成。他是繼 土星環之後,在太陽系內發現的第二個環系統。天王星的光環像木星的光環一樣暗,但又像土星的光環那樣有相當大的直徑。
  • 太陽系八大行星之最:天王星和海王星
    太陽系八大行星之最:天王星和海王星一、天王星最低溫度:天王星是太陽系內大氣層最冷的行星,最低溫度只有49K(-224℃),比海王星還冷,無愧於冰巨星的稱號。天王星為何如此低溫在科學界還沒有定論,不過有兩點是肯定的,一是因為其與太陽距離很遠,而是其內部釋放的熱量也非常少。「躺著」自轉:天王星的自轉軸傾斜的角度高達98°,就好像躺在軌道上公轉一樣,是天王星最顯著的特徵,這使他的季節變化完全不同於其他的行星。關於自轉軸異常傾斜的原因,科學家們猜想是在當初太陽系形成的時候,天王星受到一顆地球大小的行星而造成的指向歪斜。
  • Leo講科學|躺著公轉的行星——天王星
    Leo講科學| 天王星在宇宙空間大多數的行星總是圍繞著幾乎與黃道面垂直的軸線自轉,可天王星的軸線卻幾乎平行於黃道面,也就是說天王星是躺著自轉的,這樣的運動方式使得天王星上的四季變化和晝夜交替變得十分奇特,太陽輪流的照射天王星的北極、赤道、南極
  • 是不是除了金星和天王星行星都逆時針自轉?如果是這樣,為什麼?
    結論是……在我們的恆星剛剛形成時,所有的行星都是逆時針方向旋轉的,包括天王星和金星。天王星天王星順時針旋轉的原因和金星不同,因為除了順時針之外,它的轉軸與其他星球幾乎垂直。撞擊可以使一顆行星的軸心向一邊偏移(天王星)或完全顛倒(金星)。或者,如果撞擊角度不同,軸心的角度不會發生巨大的偏轉,但將一大塊熔巖投擲到圍繞這顆行星公轉的軌道上——地球上發生了這樣的事情。
  • 天王星成「怪咖」 「推手」竟是冰天體
    在太陽系這個大「操場」上就有一位這樣的「怪咖」——天王星。  在太陽系八大行星中,七個「兄弟」的公轉平面相近,公轉方向一致。它們中大部分也以相似的方向自轉,其南北極方向基本垂直於公轉平面。然而,天王星的自轉軸卻傾斜了98度,在公轉平面上「躺著」轉圈圈。因此,在公轉周期84年的天王星上,南北半球經歷著連續42年的漫長極晝或極夜。  是什麼造就了天王星如此奇特的運行狀態?
  • 行星探索的選擇困難症:下一步探索天王星還是海王星?
    除了阿爾忒彌斯計劃在國會不斷的朝令夕改,親兒子波音的各種拖延症,深空探測項目均在有序進行中;2015年應美國國會的要求,美國宇航局NASA開始研究從2030年左右開始向天王星和海王星發射探測器的可能性。不幸的是,技術上沒有多少問題,唯一的問題時選擇困難症,經費是有限的,不可能全都要,那麼是選擇天王星還是海王星呢?
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    除了阿爾忒彌斯計劃在國會不斷的朝令夕改,親兒子波音的各種拖延症,深空探測項目均在有序進行中;2015年應美國國會的要求,美國宇航局NASA開始研究從2030年左右開始向天王星和海王星發射探測器的可能性。不幸的是,技術上沒有多少問題,唯一的問題時選擇困難症,經費是有限的,不可能全都要,那麼是選擇天王星還是海王星呢?
  • 地球圍繞太陽轉,為何地軸與公轉平面不垂直?
    自轉軸和公轉平面不垂直的現象,幾乎所有天體都是這樣的,因為在角動量守恆的前提下,沒有任何力量會讓天體的自轉軸和公轉平面趨向於垂直。八大行星都和公轉平面存在一定的非垂直夾角,其中天王星的赤道和公轉軌道夾角高達97.77°(平面角),於是天王星看起來幾乎是橫躺著圍繞太陽公轉。
  • 世界上第一個被望遠鏡發現的行星-天王星
    大家都知道太陽系中有八顆行星,但是這八顆行星的發現歷史各不相同。像金星、水星、火星、木星、土星都是被人用肉眼觀察到並命名的。而第七大行星天王星和第八大行星海王星是後面發明瞭望遠鏡之後才發現的。今天我們就說說第一顆用望遠鏡發現的行星。它就是天王星,太陽系的第七顆行星,同時也是八大行星裡僅此與木星土星,直徑排行第三的大行星。它是被英國天文學家威廉-赫歇爾在一七八一年發現的。
  • 從航海家2號開始聊起,太陽系中最多秘密的行星——天王星
    與一般認知的冰不同,天王星的最外層不是我們所認為的固體,外層是一般我們稱為大氣,由氣體形成。看不到像木星和土星上看到的雲和巨型風暴。但有趣的是,比如說:我們用紅外線等其他光波觀測時,我們會發現天王星上確實有用雲的。
  • 日本天文學家闡釋天王星神秘特性
    太陽系內的所有行星都以同樣的方向在同一平面上圍繞太陽旋轉,天文學家們相信這是我們太陽系從由氣體和星際塵埃組成的旋轉星系盤中形成所遺留下來的產物。太陽系中的大部分行星也已同樣的方向自轉,行星極垂直朝向於其旋轉平面。然而,和其他行星都不同,天王星其旋轉面傾斜了98°。
  • 天王星是一顆怎樣的行星?
    天王星是太陽的第七顆行星,在太陽系中,天王星的體積排名第三,質量排名第四。天王星的英文名是烏拉諾斯,是希臘神話中的天空之神,也是眾神之王宙斯的祖父。天王星擁有太陽系內最寒冷的大氣層。最低溫度只有零下224度。天王星的構成和木星、土星等氣態行星不同。天王星大氣的主要成分是為氫(83%),其次為氦(15%),地幔是由甲烷和氨的冰組成,內核由冰和巖石組成。
  • 奇特磁場吸動地殼板塊 亞洲海嘯罪魁疑是天王星
    荊楚網消息(楚天金報綜合消息)德國最暢銷報紙《圖片報》3月30日在頭版頭條刊登了一篇題為《異常的天王星》的報導,該報導援引美國航空航天局(NASA)專家的觀點,指出亞洲近期接連發生的海底大地震是由天王星的異常而引起的。
  • 行星自轉軸傾角高或降低生命存在可能性(圖)
    天王星的自轉軸傾角達到97度,也就是說,這顆行星幾乎是躺倒在軌道上(註:一般黃赤交角一詞僅用於地球,但為方便起見,並強化對比意義,在不引起歧義的情況下在本文中默認將其它天體的自轉軸傾角也稱為黃赤交角)黃赤交角數值較大的行星會反覆經歷高溫炙烤和嚴重冰凍的折磨,這種環境讓生命的生存倍加艱難。  如果你抱怨夏天太熱,冬天又太冷,那麼你可以感到安慰的是,在久遠的過去,地球上的四季氣候可能還遠比現在極端。