太陽系中,天王星的磁場為何十分特別,科學家用了個名詞解釋

2020-12-06 定亮聊宇宙

天王星是太陽系八大行星之一,一直以來它就是最容易被忽視的那位小弟弟,在太陽系中類地行星中包括火星、水星、金星、地球,除了水星以外,都被看做是未來人類的適宜家園,當然環境是差了一點,但也不能說是絕對不可能,木星、土星都是氣態巨行星,在太陽系中都要算是比較大的,在冥王星被剔除出去以後,就剩下了天王星和海王星這兩個小弟弟。

說起來也真的是湊巧,不同於類地行星和氣態巨行星,隨意天王星和海王星後來被科學家在類木行星當中,重新為他們劃分了另外一類,那就是冰巨星,顧名思義就是充滿冰的大行星,這個說法倒也十分的貼切,在他們兩個星球上面除了由巖石類物質組成的地核以外,剩下的90%都是有水冰混合物構成的,所以在未來星空之中,看到他們兩個都是淡藍色的,十分具有夢幻的感覺。

不提他們表面的整體特徵,天王星的磁場也有十分詭異的特性,我們都知道大凡大行星之間都有本身的磁場效應,有的強有的弱,但大部分都是圍繞轉軸形成的,其中地球的磁場還在地球的表面形成了一定的保護膜,阻止太陽風對地球大氣層的撕裂,而火星就沒有這麼好的運氣了,由於地磁效應幾乎十分微弱,導致太陽風每一次侵蝕,都會帶走大氣層的一部分。

不過相比之下,天王星的磁場更加特別而對他磁場的測定,就不得比到旅行者2號探測器,曾經這也是一個搭載著重要使命前往宇宙未知深處的探測器,但是在離開太陽系之前,旅行者2號曾經光顧過天王星,並且將上面的資料源源不斷的傳輸到地球上,使得天王星上的秘密第一次被揭開,同時發現他地磁的特別之處,因為他不在行星的中心位置上。

早年科學家曾經計劃通過太陽風來測定天王星的磁場,因為天王星的轉軸正好是處在黃道上,而觀測的結果很奇特,因為天王星的磁場並不在幾何中心,這是一個不對稱的狀態,天王星南北磁場的強度,相差0.1高斯,對比類地行星的一些規律來看,這很不正常,而同為冰巨星的海王星上,也發現了類似的規律,科學家推測這可能是冰巨星的特徵。

上世紀八十年代旅行者2號光顧天王星以後,繪製出來一張天王星地磁強度的圖從中可以看到,天王星的磁場擁有多個極,相比於地球等一些類地行星來說顯得很不正常,而且他的磁偏角很大,地球、火星等大約都在十幾度左右,但是天王星上的磁偏角大於50度左右,其實還不僅僅如此,科學家指出,在天王星上有翻滾的磁場,由於太陽風的幹涉,使得天王星的磁場總是被周期性的切斷,然後在恢復。

伴隨著天王星的自轉周期,這個過程就好像是翻跟頭一樣,總是在不斷的出現反覆,並且因為天王星的磁場是不對稱的狀態,因此這樣的開關也是處於一個不對稱的狀態,在磁氣圈打開的過程中,太陽風就能夠進入,而在磁氣圈關閉的時候,太陽風就會被阻擋,當然這樣一個過程也會影響到極光的形成,因為天王星磁極眾多,所以在某個點上的極光會很高,因為距離較遠因此在地球上很難觀測到上面的極光所在。

有科學家懷疑,磁場之所以會出現如此大的變故,和天王星是冰巨星有關係,要知道天王星的表面溫度很冷,所以他外面是堅硬的冰水組成的外殼,但是內部由於地核的熱度,在冰殼裡面應該是 流動的液體,這些流動的液體都是攜帶著電荷,由於複雜的流動,所以導致了天王星的磁極發生了顯著的變化,而科學家把這個過程也稱之為是發電機效應。

在未來的日子裡面,科學家還計劃將更多的探測器發射上去,研究天王星的磁極變化,也有助於研究一些地外行星的磁極很有幫助,因為大部分的地外行星都是類似於天王星的冰巨星,研究他們的磁場效應,對於有效防止恆星風暴對行星表面傷害有著重大意義,他能夠屏蔽恆星輻射,從而促使這顆星球向著有利於生命繁衍的方向快速的進化,這些都是很有幫助的。

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