最冷的星球天王星

第10章
最冷的星球天王星
天王星的发现
天王星是八大行星之一。按距离太阳由近及远的次序计为第七颗行星。1781年由英国天文学家威廉·赫歇尔发现。它与太阳的平均距离为28.69亿千米，直径为51800千米，平均密度为每立方厘米1.24克，自转周期为239小时，逆向自转，表面温度约零下180摄氏度。探测资料表明，天王星为太阳系最冷的星球。
天王星在被发现是行星之前，已经被观测了很多次，但都被当作恒星看待。最早的纪录可以追溯至1690年，英国天文学家约翰·佛兰斯蒂德在星表中将它编为金牛座34，并且至少观测了6次。
法国天文学家在1750年至1769年也至少观测了12次，英国天文学家威廉·赫歇尔在1781年3月13日，于他位于索美塞特巴恩镇新国王街19号自家的庭院中观察到这颗行星，但在1781年4月26日最早的报告中他称之为彗星。
俄国天文学家估计它至太阳的距离是地球至太阳的18倍，而没有彗星曾在近日点4倍于地球至太阳距离之外被观测到。
德国天文学家约翰·波得描述赫歇尔的发现像是“在土星轨道之外的圆形轨道上移动的恒星，可以被视为迄今仍未知的像行星的天体”。波得断定这个以圆轨道运行的天体比起像彗星更像是一颗行星。这个天体很快便被接受是一颗行星。
在1783年，法国科学家拉普拉斯证实赫歇尔发现的是一颗行星。赫歇尔本人也向皇家天文学会的主席约翰·班克斯承认这个事实，为此，威廉·赫歇尔被英国皇家学会授予柯普莱勋章。
天王星的运行
天王星每84个地球年环绕太阳公转一周，与太阳的平均距离大约30亿公里，阳光的强度只有地球的1/400。它的轨道元素在1783年首度被拉普拉斯计算出来，但随着时间的流逝，预测和观测的位置开始出现误差。在1841年，英国天文学家约翰·柯西·亚当斯首先提出误差也许可以归结于一颗尚未被看见的行星的拉扯。
在1845年，勒维耶开始独立地进行天王星轨道的研究，在1846年9月23日约翰·格弗里恩·伽勒在勒维耶预测位置的附近发现了一颗新行星，稍后被命名为海王星。天王星内部的自转周期是17小时又14分，但是，和所有巨大的行星一样，它上部的大气层朝自转的方向可以体验到非常强的风。实际上，在有些纬度，像是从赤道到南极的2/3路径上，可以看见移动得非常迅速的大气，只要14个小时就能完整地自转一周。
天王星的对流层
对流层是大气层最低和密度最高的部分，温度随着高度增加而降低，在对流层顶实际的最低温度，依在行星上的高度来决定。对流层顶是行星的上升暖气流辐射远红外线最主要的区域，由此处测量到的有效温度是59.1±0.3K。对流层应该还有高度复杂的云系结构，水云被假设在大气压力50帕至100帕之间，氨氢硫化物云在20帕至40帕的压力范围内，氨或氢硫化物云在3帕至10帕之间，最后是直接侦测到的甲烷云在1帕至2帕之间。对流层是大气层内动态非常充分的部分，展现出强风、明亮的云彩和季节性的变化
天王星的气候
与其他的气体巨星，甚至是与相似的海王星比较，天王星的大气层是非常平静的。“旅行者2号”探测器在1986年飞掠过天王星时，总共观察到了10个横跨整个行星的云带特征。
有人提出解释，认为这种特征是天王星的内热低于其他巨大行星的结果。在天王星记录到的最低温度是49K，比海王星还要冷，这使天王星成为太阳系温度最低的行星。
延伸阅读
天王星主要是由岩石与各种成分不同的水冰物质所组成，其组成主要元素为氢，占83%，其次为氦，占15%。在许多方面，天王星与大部分都是气态氢组成的木星与土星不同，其性质比较接近木星与土星的地核部分而没有类木行星包围在外的巨大液态气体表面。