天王星的基本特征是什么?

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广西师范大学出版社
2019-08-01 · 一切为了人与书的相遇。
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天王星是太阳系九大行星之一,按离太阳由近及远的次序为第7颗,它在距太阳2.9×10^9千米处(轨道半长径)绕太阳旋转。天王星是一个体积很大的行星,它的赤道半径约25900千米,体积约为地球体积的历倍,在九大行星中仅次于木星和土星,排在第3位。天王星的质量为8.742×10^28克,相当于地球的14.63倍。可是天王星的密度比较小,只有1.24克/厘米,在九大行星中位于第4位。海王星虽然比天王星小,但由于密度比天王星密度大,所以它的质量还排在天王星的前面。在天王星的表面上逃逸速度大到21.8千米/秒,对于气体来说,很难达到这样高的速度而逃离这个星球。因此在天王星上有厚厚的一层大气。由于存在着浓密的大气,所以在望远镜中,天王星呈现出蓝绿色的圆面。在天王星的两极看不到像火星极冠那样的白色冠冕,在天王星的圆面上也看不到像木星大红斑那样的结构,甚至连土星上那样暗淡的带状物也望不到。多次的光度测量,没有发现因旋转而引起的亮度变化。用放在高空气球上的口径为90厘米的望远镜拍得的高分辨率照片表明,天王星表面有着很强的、对称的临边昏暗现象,也就是说它的圆边缘比中心暗得多。除此之外其它形态特征,从望远镜中都看不到,这说明在天王星上到处都覆盖着厚厚的云层。

天王星上的大气含有大量的氢气,其次是甲烷气,到1978年底在天王星上只有这两种气体分子得到了确认。根据理论推断天王星上还存在着氨、水、氮、氖等气体分子,但是至今尚未找到。在天王星浓密的大气和厚厚的云层下,是我们观测不到的天王星地面。

据推测天王星应当有一个岩石和金属核心,核心外面包着一们艮厚的冰幔,冰幔是由水冰和氨冰组成的,从核心外一直延伸到2/3视半径的地方。冰幔的外面是分子氢层,再外面就是厚厚的大气。这样的推测还不能全面地解释从对天王星的观测中所得到的基本数据,比如它的半径、密度、扁率等等。因此科学家们还在努力研究,建立起使大家都更感到满意的天王星内部结构模型,以便更完满地解释那些观测到的情况。从天王星的直径、质量、密度、大气组成、内部结构方面看,它都与海王星、冥王星有相似之处。它们既不同于巨行星——木星和土星,也不同于类地行星,而构成另一群行星——远日行星。

天王星距离太阳大约是19.28天文单位(约为2.88×10^9千米),就连太阳光也要走2时40分才能到达那里。所以太阳照到天王星上的光极为微弱,大约只及地球接受太阳辐射的3/1000,温度低到约零下200℃。从天王星上看到的太阳直径仅仅1′40″,只有我们见到的太阳直径的1/20。在那里看不到水星和金星,就连地球也淹没在阳光中。木星和土星都成了晨昏天幕上的小星,只有海王星可以在半夜升起到空中,但是它也很暗淡。

说起天王星来,它最独特的地方就是它的自转方式。由于天王星的自转轴和公转轨道的夹角只有80,所以它就像是躺在公转轨道上,一边前进一边滚动着。它每滚动1周约为24小时,而绕太阳公转1周则需要用84年的时间。由于这种奇特的自转方式,使天王星上的季节变化也极为特殊。那里的两极地区差不多可以被太阳直射着,太阳直射在哪一极上,哪一极就是夏季,而背对着太阳的一极便是冬季。在一个天王星年里每一极都经历一次夏季和冬季,这两个季节每隔42年交替轮回一次。在夏冬两季里,我们从望远镜里看到的天王星,它的中心部位便是两极中的一极。只有当天王星处于夏冬之间的二分期时,才能够观测到它的赤道区,也才能看到它那扁球形的形状。

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