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天 王 星

在睛朗的夜晚要想观看天王星，并不是很难。它的星等是5.7等。它的公转周期相当长，每84年绕太阳一周，平均每天只移动46"，不容易与恒星区分，历史上曾多次被误认为是恒星而被载入星图。

天王星在太阳系中的位置排行第七，距太阳约29亿千米。它的体积很大，是地球的65倍，仅次于木星和土星，在太阳系位居第三；它的直径为5万多千米，是地球的4倍，质量约为地球的14.5倍。

在古老的希腊神话中，天王星被看作是第一位统治整个宇宙的天神---乌拉诺斯（Uranus)。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。他地位显赫，译成中文便是天王星。

基本数据

质量: 8.686×1025 千克

赤道半径:25559千米

平均密度:1.29克/厘米3

表面平均温度:59K

表面重力加速度(赤道):7.77厘米/秒2

自转周期:17.9小时

赤道面和轨道面交角:97.86°

轨道半长径:19.1914天文单位

公转周期:84.01年

轨道偏心率:0.0461

轨道倾角:0.774°

美 丽 的 光 环

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，天王星从天秤座中一颗编号为SAO158687号的暗恒星前面经过，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次难得的机会进行了观测。发现掩星前和掩星后各出现5次亮度变化。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。

躺 着 旋 转 的 行 星

在太阳系中，所有的行星基本上都遵循着自转轴与公转平面接近垂直的规律而运动，唯独天王星的赤道面与轨道面的倾角为97°55′。也就是说，它的自转轴几乎是倒在它的轨道平面上，以躺着的姿势绕太阳运动。难怪有人把天王星称做“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。在天王星绕太阳公转时，其公转周期为84年。太阳轮流照射着它的北极、赤道、南极、赤道。因此，天王星上的每一昼、每一夜都要持续42年才能变换一次。太阳照射到哪一极时，哪一极就是夏季，太阳总不下落，没有夜。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。只有在赤道南北纬8°之间，才有昼夜的变化。假如以地球人一般的寿命计算，在天王星的南极或北极，一生最多只能有一次目睹日出或日落的机会。现在,天王星上的阳光直射点,正从它的南极区移向赤道,到2007年,太阳将直射在它的赤道上。

大气和内核

天王星大气中的主要成分是氢（83%）、氦（15%）和大量的甲烷（2%）。天王星的表面具有发白的蓝绿色光彩和与赤道平行的条纹，大概是由于自转速度很快而产生的大气流动。因为红颜色的光被它的大气中的甲烷吸收，所以天王星看上去是一颗蓝绿色的星球。

天王星的自转周期过去众说纷纭。1986年“旅行者号”探测器接近天王星时，从磁场中测得的周期为17小时15分，而从大气测得的数据为16小时58分，两个数据表明天王星的内核和外部有一定的差异。另外,天王星的磁轴与自转轴的夹角约60°。天王星这些奇怪的特点与它特殊的自转方式是否有关呢？它们又是怎样产生的？这些谜都有待进一步去探索。

卫 星

在1985年之前，人们只知道天王星有5颗卫星，这5颗卫星几乎都在接近天王星的赤道面上绕天王星转动。因天王星的自转轴倾斜为98°角，这5颗卫星都成了逆行卫星。其中天卫三和天卫四较大，直径分别为1000千米和1630千米。其余三颗都比较小，最小的天卫五是1948年美国天文学家柯伊伯(Gerard Peter Kuiper) 发现的，直径为484千米。天卫五的地形复杂，有高达24千米的山峰、坑坑凹凹的洞和数条线状的沟，它的成因迄今依然还是个谜。
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。

1997年9月6日和7日,天文学家用帕洛玛山5米海尔望远镜又发现了两颗新卫星,它们被命名为Sycorax和Caliban。它们距天王星较远,可能是被引力俘获的小行星。这两颗卫星是第一次在天王星周围看到的“不规则”卫星。

1999年，人们又发现了3颗新卫星，使它的卫星总数达到了20颗。

哈勃空间望远镜的新发现

1986年1月“旅行者2号”在飞越天王星时，拍摄了它的照片（此处指明图片：天王星，由旅行者二号探测器拍摄.jpg），呈现在人们面前的是一颗不具有任何特征的平平淡淡的蓝色星球。

然而,哈勃空间望远镜改变了人们的看法。在“哈勃”1997年7月28日拍摄的照片中，人们看到了以前从未见过的天王星的大气结构。这是一张由近红外波段的三张照片合成的伪彩色照片，不同的颜色显示出不同深度的云层。另外，在天王星的右边缘处有五个橙红色的亮斑，红色表明它们位于云层的顶部，面积大约相当于欧洲的大小。在靠近底部的蓝色云层中还可见到一个绿色的斑，绿色显示出它的高度要低一些。从这张照片上我们还可以看到天王星的ε环及其内侧的两个较暗弱的环。此外，还可见到8颗卫星。
1998年8月8日,“哈勃”又用类似的方法拍摄了一张伪彩色照片。这张照片上显示出了更多的云团，蓝色表示大气层几乎清澈见“底”的区域；红色和橙色显示出云层很高的区域；黄色和灰色则表示云层高度处于前两者之间的区域。

天王星在1781年被发现，它的体积位于九行星第三，在这之前，其实它已经被观测好多次了，可那时被误认为一颗恒星。天王星也有光环，微弱的光环。
迄今为止，只有一颗探测器飞临天王星，那就是旅行者2号。它的大气层中83%是氢，15%为氦，2%的甲烷以及少量的乙炔和碳氢化合物。由于甲烷的缘故，整个星球呈现蓝绿色。
天王星有至少十五颗卫星，但在光环内可能还有更小的卫星未被发现。
天王星
美丽的天王星(图)
昴宿星团望远镜，是日本国立天文台研制的8米口径巨大望远镜，落户于夏威夷岛4200米高的冒纳凯亚山顶上。由该望远镜拍摄的宇宙图像，不仅为天文学家进行科学研究提供了第一手资料，还源源不断地为人们带来了平时难得一见的瑰丽景色。
这是一张由红外线照相机“CIAO”拍摄的天王星与卫星米兰达（中央上）、天卫一（左下）的图像。观察过程中，为消除地球大气晃动的影响，使用了光学补偿装置“AO”，从而清晰捕捉到了平时在地面难以观察到的天王星的环。图像中的蓝色表明，天王星的大气中存在着甲烷。
天王星、天王星光环和卫星

天王星基本参数：

轨道半长径： 2,870,99万 千米 (19.218 天文单位)
公转周期： 30685 日
平均轨道速度： 6.81 千米/每秒
轨道偏心率： 0.046
轨道倾角： 0.8 度
行星赤道半径： 25400 千米
质量(地球质量＝1)： 14.5
密度： 1.3 克/立方厘米
自转周期： 0.426 日
卫星数： 20

天王星在太阳系中距太阳的位置排行第七，在西方，它被命名为希腊神话中统治整个宇宙的天神－乌拉诺斯(Uranus)。天王星的体积很大，是地球的65倍，仅次于木星和土星，在太阳系中位居第三。其半径是地球的4倍，质量约为地球的14.5倍。

天王星的一个独特之处是它的自转方式。其它行星基本上自转轴都与公转平面接近垂直而运动，唯独天王星自转轴的倾斜度竟达到98度，几乎是以躺着的姿势绕太阳运转。

天王星大气中的主要成份是氢(83％)、氦(15%)和甲烷(2％)。在厚厚的大气之下是深达8000千米的汪洋大海，但与地球上的大海相比它的温度高得惊人，将近有4000℃，比炼钢炉里的钢水温度还高。

天王星也拥有光环，那是在1977年的一次天王星掩食恒星的观测中发现的。天王星共有11层光环，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。

天王星已确认有20颗卫星，包括几颗新发现但暂未正式命名的卫星，是九大行星中拥有卫星最多的行星。

天王星卫星小资料

卫星 距离(1000千米) 半径(千米) 质量(千克) 发现日期

天卫六 50 13 ? 1986
天卫七 54 16 ? 1986
天卫八 59 22 ? 1986
天卫九 62 33 ? 1986
天卫十 63 29 ? 1986
天卫十一 64 42 ? 1986
天卫十二 66 55 ? 1986
天卫十三 70 27 ? 1986
天卫十四 75 34 ? 1986
1986U10 75 20 ? 1999
天卫十五 86 77 ? 1985
天卫五 130 236 6.30×1019 1948
天卫一 191 579 1.27×1021 1851
天卫二 266 585 1.27×1021 1851
天卫三 436 789 3.49×1021 1787
天卫四 583 761 3.03×1021 1787
天卫十六 7100 30 ? 1997
1999U1 10000 20 ? 1999
天卫十七 12200 60 ? 1997
1999U2 25000 20 ? 1999

天王星的光环

光环 距离(千米) 宽度(千米)

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

行迹怪异的行星

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七颗。天王星的赤道半径约2万5千多公里。体积约为地球的65倍，在九大行星中仅次于木星和土星。相当于地球质量的14.63倍。密度较小，每立方厘米只有1.24克。因此，它虽然比海王星大，质量却只有海王星质量的85％。在太阳系九大行星中，它的质量仅次于木星、土星和海王星，占第四位。天王星有21个卫星，1977年，还发现天王星有光环。

天王星与太阳的平均距离约28亿7千万公里，绕太阳公转的平均速度为 每秒6.81公里，公转一周需84年。估算它的自转周期约为17.24小时。天王星的赤道面与轨道面的倾角为97度多，也就是说它的自转轴几乎倒在它的轨道平面上。因此，它的四季、昼夜同地球上的大不相同。在一个半球的“夏”季，它的极点几乎直对着太阳，而另一个半球则完全处于黑暗的“冬”季之中。这里所说的“夏”季和“冬”季，仅仅是用来区别它受到阳光照射，还是背着阳光。天王星离太阳很远，表面的有效温度只有零下211℃。所以，即使在受到阳光照射的“夏”季，也是十分寒冷的。上述自转轴这种奇特的倾倒是太阳系起源学说中一个难以解决的问题。

天王星存在着浓密的大气。在望远镜中，天王星是一个蓝绿色的圆面。大气层连续不断地延伸到几千公里高空，最下层十分像是甲烷冰云，而上层成分则主要为氢和氦。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，天王星表面除了很强的、对称的临边昏暗现象以外，没有其他形态特征。这说明天王星上到处都覆盖着厚厚的云层。科学家通过仪器观测，确认了氢和甲烷分子的存在。根据理论推断，天王星上应当存在有大量的氨分子和水分子，估计那里也可能有相当数量的氦和氖，然而至今均未找到。这可能有两个原因：一是这些元素的吸收带被很强的甲烷吸收带掩盖住了；二是天王星上很冷，它们可能是“雪化”的气体，存在于大气中较深的内层，光谱无法探测。氢分子是天王星大气的主要成分。根据理论推测，天王星上的氢气的质量大约是地球上所有气体的质量的50倍。与氢相比，甲烷是少的。天王星大气中存在着云层，通过光谱、光电、无线电测量对它的顶部云层进行了一些研究。初步认为，天王星具有一个温度较高的同温层和一个很冷的对流层顶。在对流层的下面，可能有两个云层：甲烷层和氨层，基于对临边昏暗现象的观测，证明后者的存在，而甲烷云层则是稀薄的或者破碎的。在这个寒冷的行星上，还没有发现它有内部的热源，在大气中也没有热的反向传输，而这些在木星、土星等行星上都找到了。天王星上的气候变化可能比地球上小得多。因为太阳离它很远，促使气候变化的能量是非常小的。旅行者二号发现天王昨表面有时会出现几片云，风速每小时300公里。由于天王星大气成份中的甲烷吸收红光，令天王星变成蓝绿色。因此，以可现光来看，天王星的风暴也是不易察觉的。

至今尚未建立起一个良好的天王星内部结构模型，足以完满地解释迄今所观测到的事实：半径、密度、扁率等等。有一种天王星结构模型认为：天王星的核心由1/2～1个地球质量的岩石物质组成，其中的铁化合物可能是磁场的基础。这个核心的温度大约是二三千度，科学家发现天王星同木星一样有射电爆发。产生射电爆发的机制，可能和天王星有一个强磁层有关。行星体内部存在一个实在的磁场，才能产生这个磁层。这一观测事实对认为天王星内存在着岩石和金属铁核心的模型是有利的。在天王星的核心以外，是一个很厚的冰幔——主要是水冰和氨冰。它一直伸展到2／3视半径的地方。冰幔的质量或许占总质量的50％左右。冰幔外面是分子氢层，再向外就是很厚的大气层。大气中的主要成分是氢和氦。大气层虽然延伸很远，却只有行星总质量的20％。天王星与巨行星——木星和土星不同，巨行星的主要成分是氢,占总质量的80～90％左右；天王星与类地行星也不同，类地行星的大气层的质量是微乎其微的，而天王星的大气层却是很厚的。有人认为天王星是一个气态行星，大气层由83%氢、15%氦及2%甲烷组成。天王星的核心由岩石组成，氨、水和甲烷的混合气体包围着核心。因此，天王星是我们所知，最平滑的行星。

天王星和海王星、冥王星在质量、密度、大气组成、内部结构方面都有相似之处,构成了另一群行星—— 远日行星。它们既不同于巨行星——木星和土星，也不同于类地行星。是什么样的演化过程使得太阳系中从内到外形成了类地行星、类木行星以及介于类地行星和类木行星之间的远日行星？这是太阳系的起源和演化学说必须回答的问题，因此，关于天王星等远日行星的研究对解决太阳系的起源和演化问题是十分重要的。

1977年3月10日，发生了天王星掩恒星的罕见天象。美国和中国、澳大利亚、印度、南非都对这一天象进行了观测。结果意外地发现了天王星环。这是继1930年发现冥王星之后，太阳系内的又一重大发现。

天王星环非常暗弱，即使在大型望远镜中，也从未看到过和拍摄到过。可是，在这次掩星观测过程中，当天王星与恒星的星像相距甚微但尚未重合时，光电记录仪上却意外地记录到次级掩。科学家们综合分析了几个天文台的观测资料，肯定在天王星周围存在着由细小的微粒组成的环带。当时发现了五个环。对观测资料的进一步分析，以及随后对另两次天王星环掩星事件的观测及1986年美国旅行者2号探测器的发现，进一步确认，天王星有11条环。这11条环宽窄、密度不一，各窄环间还有一些宽的尘带。这些环中有3个是圆形的，其余是椭圆形。所有这些环主要由直径约1米的暗物质团块组成，其成分还不知道。科学家推测它们是岩石碎片、水冰以及某种黑色聚合物的混合体。这就是它们呈炭黑色且反光率低的原因。在环带之间的空隙充满了改建亮的尘粒。这些环的半径从3万多公里到5万多公里不等。环的宽度从一、二公里到2千多公里不等，厚度100米左右。离天王星中心越近的地方越狭窄。

天王星图片

“旅行者”2号于1986年1月25日距天王星1百万公里处拍摄的照片。
哈勃太空望远镜使用近红外和分光技术得到的天王星图像。不同的颜色表明大气中的成分及其活动。这是假色图像，人们用肉眼是看不到这种情况的。
“旅行者”2号拍摄于1986年1月10日。由于天王星大气成份中的甲烷吸收红光，令天王星变成蓝绿色。

“旅行者”2号距离236000公里拍摄的天王星环局部。
“旅行者”2号于1986年1月21日发现了天王星的两颗新卫星，它们分别位于一条环的两侧。科学家们相信环是由一些碎块物质组成，所以形容这两颗卫星像牧羊犬。
天王星内部构造示意图

天王星的环
在天卫五上看天王星（模拟）
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天王星于1781年3月13日由英国天文学家威廉.赫歇尔发现（在这之前，其实它已经被观测好多次了，可那时被误认为一颗恒星。）。

天王星是太阳系的行星之一，在太阳系中，它的体积位居第三。按离太阳由近及远的次序为第七颗，距太阳约29亿公里。天王星的赤道半径约25,900公里；天王星赤道直径51800公里，公转周期为84.01个地球年。它与太阳的平均距离为2.87亿公里，体积约为地球的65倍，在九大行星中仅次于木星和土星。天王星的大气层中83%是氢，15%为氦，2%为甲烷以及少量的乙炔和碳氢化合物。上层大气层的甲烷吸收红光，使天王星呈现蓝绿色。大气在固定纬度集结成云层，类似于木星和土星在纬线上鲜艳的条状色带。由于天王星的自转，星体中纬度有风。风速大约是每秒40-160米。经无线电科学测试，发现在赤道附近有大约每秒一百米的逆风。海王星云层的平均温度为零下193摄氏度。直径为5万多千米，是地球的4倍。质量为8.742e28克，相当于地球质量的14.63倍。密度较小，只有1.24克/立方厘米，为海王星密度值的74.7%。因此，它虽然比海王星大，质量却只有海王星质量的85%。在太阳系九大行星中，它的质量仅次于木星，土星和海王星，占第四位。天王星也有光环，但微弱的光环。天王星至少有十五颗卫星，但在光环内可能还有更小的卫星未被发现。迄今为止，只有一颗探测器飞临天王星，那就是旅行者2号。

在古老的希腊神话中，天王星被看作是第一位统治整个宇宙的天神--乌刺诺斯。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。
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。