太陽系016 ~ 天王星, 失寵的天后

太陽系016 ~ 天王星, 失寵的天后

11-11-2019

 

天王星(Uranus) 距太陽19.8 AU, 陽光要花164 分鐘才能到達这顆太陽系第七顆行星。她是眾行星中第三大 (地球63倍), 第四重 (地球14.5倍) 的行星, 在天空之中, 肉眼是可以隱約看见。因為她行動較緩慢, 古人以為她是一顆如太陽般的恆星。

 

天王星和更外圍的海王星 ( Neptune) 是失寵的兩姐妺, 她们離太陽實在太遠了, 因此兩位臉上都是冰凍的, 被稱為冰巨星 (Ice Giant), 和較內圍的土星及木星姐妹淘的氣態巨星 (Gas Giant) 是很不同的。

 

命名大費周章

一位德國出生的英國天文學家威廉‧赫歇爾 (William Herschel)，在1781年3月13日發現了这顆星。當時天文界為了替她取名大費周章。最後德國那位天文台長波德 (Johann Elert Bode) 突發奇想, 既然馬爾斯(火星Mars) 的老爸是朱庇特(木星Jupiter), 而朱庇特的老爸是薩圖 (土星Saturn), 以此類推, 这新發現的下一顆, 又何不用薩圖的老爸來命名? 他是羅馬神話中的卡盧斯(Callus), 如今採用他的希臘名, 就是掌管天空的神歐拉諾斯(Ouranos), 而拉丁文拼出來就是 Uranus! 因此, 太陽系中唯一沒有採用羅馬神話命名的行星, 就是这顆天王之星也! 沒想到大家都同意, 天王星的名字就此敲板定論了! 別忘了上述的波德先生就是上回提到過那位頂頂有名, 和提丢斯共同提出預測行星與太陽距離《提波法則》的人。

 

过了6年, 赫歇爾又發現天王星身邊兩顆最大的衛星, Titania 和 Oberon。隔年人類提煉出了放射性元素鈾 (Uranium), 也是以天王星命名。1783年法國科學家拉普拉斯算出天王星軌道半徑平均值是19.18AU，偏心率介於木星和土星之间。

 

天王星介紹

天王星的体積在太陽系中排行老三, 比海生星太些。但他的質量排第四,又比海王星輕些。故他和海王星是一對寶。 與太陽平均距離是28.81億公理,太陽光要 2.5小時才照到天王星。公轉時速6.8公里, 繞日一周要84年。自轉時速2.6公里, 一天只有17小時! 她的風速可能没有土星那麽快, 然而在赤道附近, 風的時速也可達到360公里! 她有四季, 但人類可能不会很欣賞。北極21年渡过漫長的冬夜後, 21年暴露在夏日中, 然後42年之间是有日有夜的春秋氣候!

 

天王星的直徑約地球四倍, 核心直徑約17000公里。典型冰巨星的固態核心, 是由鐵和矽酸鎂组成的, 中層包着厚厚冰凍的氨和甲烷。大氣層類似土星和木星, 氫占83%、氦占15%、甲烷2%。大氣吸收紅光, 整個星球呈現乳蓝色。

 

轉動古怪的行星
天王星不只是太陽系中和金星及冥王星一樣, 由東向西倒轉, 她還躺着繞太陽公轉。什麽叫躺着公轉呢? 也就是說, 她的赤道好像輪子般滾在繞日的軌道上, 或說自轉軸朝着太陽, 垂直呈3度夾角。老天! 和一般行星比, 她的球体整個傾斜了97度! 不但自己躺着轉, 連帶繞着她的27顆小衛星, 以及13圈颜色很淡, 但面積也蛮大的行星環, 也如雲霄飛車般垂直地轉動。在她的環中們發現了一些牧羊星 (Shepherd Moons), 如 Cordelia 和 Ophelia 等。所謂牧羊星, 就是它們的引力使天王星環中的碎屑顆粒聚在一起不致散開。

 

英國杜倫大學科学家利用電腦, 模擬出在天王星剛形成時, 被一颗約地球兩倍大小的冒失鬼撞到, 從此神魂顛倒直到今天! 这也解釋為何她的磁軸也歪了, 和轉軸差了59°, 因此她的磁層分部亂七八糟, 有些地方磁場强度只有地球的1/3, 有些地方却是好幾倍。磁尾結構更是瘋狂, 它像一個在桌上滾動開酒瓶栓的螺絲鑽。也可了解撞出的殘骸噴射在天王星的四周形成環狀結構。

 

太陽系中最冷的行星

同時, 可能是因為核心被撞後熱能洩漏, 或者熱能不易從厚厚的冰層中釋放出來, 造成天王星外表平均溫度只有攝氏零下216度。天王星赤道的平均温度比極處稍微高些。海王星比她还遠16億公里 (10 AU), 但温度都比她高。她是太陽系中最冷的行星!

 

許多有關她的事, 至今还在埋首研究。要飛去那兒, 實在太遠, 太貴, 又要很長久時間! 因此很多研究都暫時只能靠当初旅行者送回來的資料, 以及克普勒地軌望遠鏡的觀察。

 

还有, 她很臭! 她的大氣中含有硫化氫! 又無情又臭, 難怪是個失寵的皇后! 目前為止只有一位客人來訪。旅行者二号花了9年半的時間, 在1986年1月曾造訪过她。同時也近距離飛越她的第三号衛星~泰坦尼亞。照片上看到这顆衛星的地表是由碎冰组成, 有綿延的大峽谷和許多火山。