Question

天王星有多大

Answer 1

天王星是太阳系中离太阳第七远行星，从直径来看，是太阳系中第三大行星。天王星的体积比海王星大，质量却比其小。
公转轨道: 距太阳2,870,990,000 千米 (19.218 天文单位)
行星直径: 51,118 千米（赤道）
质量: 8.683e25 千克

天王星基本上是由岩石和各种各样的冰组成的，它仅含有15％的氢和一些氦（与大都由氢组成的木星和土星相比是较少的）。天王星和海王星在许多方面与木星和土星在去掉巨大液态金属氢外壳后的内核很相象。虽然天王星的内核不像木星和土星那样是由岩石组成的，但它们的物质分布却几乎是相同的。

天王星的大气层含有大约83％的氢，15％的氦和2％的甲烷。

如其他所有的气态行星一样，天王星也有带状的云围绕着它快速飘动。但是它们太微弱了，以至只能由旅行者2号经过加工的图片才可看出（右图）。最近由哈博望远镜的观察（左图）显示的条纹却更大更明显。据推测，这种差别主要是由于季节的作用而产生的（太阳直射到天王星的某个低纬地区可能造成明显的白天黑夜的作用）。

天王星的颜色
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天王星显蓝色是其外层大气层中的甲烷吸收了红光的结果。那儿或许有像木星那样的彩带，但它们被覆盖着的甲烷层遮住了。

像其他所有气态行星一样，天王星有光环。它们像木星的光环一样暗，但又像土星的光环那样由相当大的直径达到10米的粒子和细小的尘土组成。天王星有11层已知的光环，但都非常暗淡；最亮的那个被称为Epsilon光环。天王星的光环是继土星的被发现后第一个被发现的，这一发现被认为是十分重要的，由此我们知道了光环是行星的一个普遍特征，而不是仅为土星所特有的。

旅行者2号发现了继已知的5颗大卫星后的10颗小卫星。看来在光环内还有一些更小的卫星。

谈到天王星转轴的问题，还值得一提的是它的磁场也十分奇特，它并不在此行星的中心，而倾斜了近60度。这可能是由于天王星内部的较深处的运动而造成的。

有时在晴朗的夜空，刚好可用肉眼看到模糊的天王星，但如果你知道它的位置，通过双筒望远镜就十分容易观察到了。通过一个小型的天文望远镜可以看到一个小圆盘状。迈克·哈卫的行星寻找图表显示了天王星以及其它行星在天空中的位置。越来越多的细节，越来越好的图表将被如灿烂星河这样的天文程序来发现和完成。

天王星的卫星
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天王星有15颗已命名的卫星，以及2颗已发现但暂未命名的卫星。 与太阳系中的其他天体不同，天王星的卫星并不是以古代神话中的人物而命名的，而是用莎士比亚和罗马教皇的作品中人物的名字。

它们自然分成两组：由旅行者2号发现的靠近天王星的很暗的10颗小卫星和5颗在外层的大卫星。

它们都有一个圆形轨道围绕着天王星的赤道（因此相对于赤道面有一个较大的角度）。

卫星 距离（千米） 半径（千米） 质量（千克） 发现者 发现日期

天卫六 50000 13 旅行者2号 1986

天卫七 54000 16 旅行者2号 1986

天卫八 59000 22 旅行者2号 1986

天卫九 62000 33 旅行者2号 1986

天卫十 63000 29 旅行者2号 1986

天卫十一 64000 42 旅行者2号 1986

天卫十二 66000 55 旅行者2号 1986

天卫十三 70000 27 旅行者2号 1986

天卫十四 75000 34 旅行者2号 1986

天卫十八 75000 20 Karkoschka 1999

天卫十五 86000 77 旅行者2号 1985

天卫五 130000 236 6.30e19 Kuiper 1948

天卫一 191000 579 1.27e21 Lassell 1851

天卫二 266000 585 1.27e21 Lassell 1851

天卫三 436000 789 3.49e21 赫歇耳 1787

天卫四 583000 761 3.03e21 赫歇耳 1787

天卫十六 7200000 30 Gladman 1997

天卫十七12200000 60 Gladman 1997

天王星的光环 光环 距离 （千米） 宽度

1986U2R 38000 2,500

6 41840 1-3

5 42230 2-3

4 42580 2-3

Alpha 44720 7-12

Beta 45670 7-12

Eta 47190 0-2

Gamma 47630 1-4

Delta 48290 3-9

1986U1R 50020 1-2

Epsilon 51140 20-100

（距离是指从天王星的中心算到光环的内边的长度）

未知点
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为什么天王星不像其他气态行星那样辐射的能量比从太阳处得到的要多？它的内部是冷的吗？

为什么它的转轴如此不同寻常地倾斜？是否是由于猛烈的碰撞而引起的？

为什么天王星和海王星上的氢与氦比木星和土星上的少得多？是否只是因为它们较小？或者是因为离太阳较远？

躺在轨道上运行——天王星

天王星是一颗远日行星，按照距离太阳由近及远的次序是第七颗。在西方，天王星被称为“乌剌诺斯”，他是第一位统治整个宇宙的天神。他与地母该亚结合，生下了后来的天神，是他费尽心机将混沌的宇宙规划得和谐有序。在中文中，人们就将这个星名译做“天王星”。

天王星是一个蓝绿色的圆球，它的表面具有发白的蓝绿色光彩和与赤道不平行的条纹，这大概是由于自转速度很快而导致的大气流动。 天王星的赤道半径约为25900公里，体积是地球的65倍。质量约为地球的14.63倍。 天王星的密度较小，平均密度每立方厘米1.24克。天王星大气的主要成分是氢、氦和甲烷。

天王星的公转轨道是一个椭圆，轨道半径长为29亿公里，它以平均每秒6.81公里的速度绕太阳公转，公转一周要84年，自转周期则短得多，仅为15.5小时。在太阳系中，所有的行星基本上都遵循自转轴与公转轨道面接近垂直的运动，只有天王星例外，它的自转轴几乎与公转轨道面平行，赤道面与公转轨道面的交角达97度55分，也就是说它差不多是“躺”着绕太阳运动的。于是有些人把天王星称做“一个颠倒的行星世界”。

天王星上的昼夜交替和四季变化也十分奇特和复杂，太阳轮流照射着北极、赤道、南极、赤道。因此，天王星上大部分地区的每一昼和每一夜，都要持续42年才能变换一次。太阳照到哪一极，哪一极就是夏季，太阳总不下落，没有黑夜；而背对着太阳的那一极，正处在漫长黑夜所笼罩的寒冷冬季之中。 只有在天王星赤道附近的南北纬8度之间，才有因为自转周期而引起的昼夜变化。

天王星和土星一样，也有美丽的光环，而且也是一个复杂的环系。它的光环由20条细环组成，每条环颜色各异，色彩斑斓，美丽异常。二十世纪70年代的这一发现，打破了土星是太阳系唯一具有光环的行星这一传统认识。天王星有15颗卫星，几乎都在接近天王星的赤道面上，绕天王星转动。

颠倒的行星世界
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天王星是在土星外面绕太阳公转的，84.01个地球年公转1周。天王星自转方式非常奇特，就像一个耍赖的小孩，躺在地上打滚似的。天王星横躺在轨道上一边打着滚，一边绕太阳转圈。天王星如此运动的结果是天王星上的春秋两季，有着快速的昼和夜的交替，约每隔16.8小时太阳就升起一次。而冬夏两季和春秋两季则截然不同，当天王星的南半球对着太阳时，南半球处于夏季，这时期的太阳总是在南半球上空转圈子，永不下落。整个夏季南半球始终是白昼。这时背向太阳的北半球则处于冬季，整个冬季要度过长达21个地球年的漫长黑夜，难怪有人把天王星称作为“一个颠倒的行星世界”。

1986年旅行者2号探测器造访了这颗行星，发现了10颗新卫星，使它的卫星数目增加了2倍，共计15颗，新发现的卫星都很靠近天王星，但都比较小，直径多在20～100千米之间。最大的一颗直径为160千米，此卫星被称为1985UI。只有这颗卫星是旅行者2号在飞往天王星的旅途中发现的。

天王星的面目才稍稍揭开，还会不断有新的疑谜产生。要想更深地了解谜一样的天王星，还要靠天文学家们的长期不懈的努力。

意外的发现
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土星有美丽而奇特的光环早已是众所周知的事了，光环似乎成了土星的

“专利”。直到本世纪70年代才打破了这种垄断现象。

1977年3月10日，在一次天王星掩恒星的天象观测中，天王星在天空缓慢移动，从天秤座中一颗编号为SAO158687号的暗恒星后面经过，出现了罕见的掩星天象。中国、美国、澳大利亚、印度和南非的天文台都抓住这难得遇到的机会进行观测。掩星前出现5次和掩星后出现5次忽暗忽亮现象。经过天文学家们的分析，确认天王星也有光环，是9条细环，宽度约10万千米。

1986年1月24日旅行者2号探测器以每小时72000千米的速度飞掠天王星时，又发现了天王星的11个环，纠正了9个环的认识。天王星共有20个环，不同的环有不同的颜色，给这颗遥远的行星增添了新的光彩。

海王星也具有辐射带，还有类似于在地球南北极出现的极光。隔 16小时3分至16小时5分发生一次，说明海王星也有磁场。海王星磁场与其自转轴之间的倾角约为50°，其磁层中主要是由氢离子，氦离子和氨离子构成。

笔尖上的发现
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自从1781年天王星被发现以后，人们发现天王星老是不守“规矩”，在绕太阳转圈的轨道上总是东摇西晃的，使众多的天文学家们感到困惑不解：或许在天王星的外侧还有1颗大行星，由于它的存在，造成天王星的行动异常！ 19世纪，许多天文学家们致力于搜索这颗“天外行星”的热门工作。

当时有两位青年——英国亚当斯和法国勒威耶在互不知晓的情况下，分别进行了整整2年的计算工作，1845年亚当斯先算出“天外行星”的轨道，但是，格林尼治天文台却把他的论文束之高阁，错过了首先找到新星的良机。1846年9月18日，勒威耶把计算结果寄到了柏林，却受到了重视。柏林天文台的伽勒不失时机地搜索这颗“天外行星”，最终在勒威耶指点的位置附近发现了这颗新行星，这就是太阳系家族的第八颗大行星——海王星。

笔尖下发现的海王星，使太阳系的疆域又一次向外推移，达到了45亿公里之遥，同时，为哥白尼学说和牛顿力学提供了最好的佐证，成为科学史上一段脍炙人口的佳话。

Answer 2

天王星是太阳系中离太阳第七远行星，从直径来看，是太阳系中第三大行星。天王星的体积比海王星大，质量却比其小。

公转轨道: 距太阳2,870,990,000 千米 (19.218 天文单位)

行星直径: 51,118 千米（赤 道）
质量: 8.683e25 千克

Answer 3

体积大小：6.833×10
13
km³
（相当于63.086
个地球），
质量大小：8.6810
±
13×10
25
kg（相当于14.536个地球）。

Answer 4

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
±
13×1025
公斤（14.536
个地球）
　　GM=5,793,939
±
13
公里³/秒²
　　平均密度：
1.290
g/cm³