在晴朗的夜晚要想观看天王星,并不是很难.它的亮度是5.7等.它的公转周期相当缓慢,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.
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.他和地母该亚结合,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.因他地位显赫,译成中文便是天王星.
独特的天王星
"1781年3月13日,星期二晚上10～11点钟,我正考察双子座H星附近一群小星时,发现了一个异常明亮的星.我将它同双子座H星及双子、御夫座之间的小星做比较,发现它比任何一个都亮.我怀疑它可能是一颗彗星.
当我首次看到这颗彗星时,用的是227倍的天文望远镜.根据经验,我知道恒星的直径不随放大率的增高而增大.而行星正相反.因此,我换上460倍和932倍的目镜观测.……发现它的直径随放大率的增高而增大."这是200多年前,一位英国音乐教师、天文爱好者,后来成为举世闻名的大天文学家威廉.赫歇耳,用自己制造的天文望远镜发现天王星时的历史性记录.
1781年3月13日夜晚,他在院子里与他的妹妹用自制的反射式望远镜观察星空时,偶然间在双子座发现了一颗与众不同的淡绿色的星星,心中不免惊颤.这是一颗什么星呢?他让妹妹将观察内容记录了下来,连续几天的跟踪观测使他认定,所发现的一定是太阳系的天体,可能是彗星.于是他把一篇题为《一颗彗星的报告》的论文递交给英国皇家学会.
两年以后,法国科学家拉普拉斯证认并公布了威廉.赫歇耳发现了太阳系的新行星.天文学家们计算出这颗星的轨道,位置是在土星的外侧,从此,太阳系内的第七颗行星就被发现了.这是人类认识太阳之家具有划时代意义的大事.
天王星与太阳的平均距离约为29亿公里,是地球到太阳距离的近20倍,是土星到太阳距离的两倍.这样一颗行星的偶然发现,使人类对太阳系边疆的认识外推了两倍的空间范围.这是对哥白尼建立的日心学说的重大发展.
天王星绕太阳一周约84年.从发现到1996年,215年来,天王星绕太阳还没转满三圈.天王星的赤道半径约25900公里,体积是地球的65倍,在行星世界中仅次于木星和土星,居第三位.它的质量为地球的14.6倍,质量比海王星小,居第四位.密度为每立方厘米1.24克.
在行星世界里,天王星有独一无二的特征,即它的赤道面与它绕太阳公转的轨道面倾角为97°55′.这就是说,天王星的自转轴几乎是倒在它的轨道面上,以躺着的姿势绕太阳运动.这是太阳家庭中的又一大特例.以这样的姿势运动使天王星上的四季和昼夜现象复杂化了.首先,天王星的南北两极基本上在它的轨道面上,赤道面与其轨道面基本垂直了.有人戏称天王星是一个"被颠倒的行星世界".当它的南极朝向太阳的时候,南半球为夏季,南极点几乎受到太阳的直射,南半球见到太阳距地平的高度随纬度的减低而降低.而且在天王星自转过程中,太阳是不落山的.这就是说,当南半球是夏季时,又是日不落山的.相反,此时在北半球正是冬季,又是日不升起的
漫长的黑夜.对天王星的两极来说,基本上是42年白天和42年的黑夜.关于天王星的自转周期,过去通过光谱分析测定为24小时,经"旅行者"2号测定为16小时28分钟.
1977年3月10日,发生了天王星遮掩恒星SAO158687的罕见天象,全世界许多国家的天文工作者都参加了观测.其中美国、中国、澳大利亚、印度和南非五国都同时发现天王星有像土星一样的光环.这是地面观测的一项重大发现,轰动了全世界.
最令人鼓舞的是1986年1月"旅行者"2号对天王星的探测成果."旅行者"2号是1977年8月20日由美国发射的.它于1979年7月考察了木星,1981年8月又探测了土星.在太空中边探测边飞行,历时8年零3个月,行程48亿公里,于1986年1月24日到达天王星附近,又开始繁忙的探测活动.
从地球上观测天王星时,天王星最大的视直径仅有3″多一点.而今,"旅行者"2号到达了天王星的身边,给我们送来的有关天王星的信息量胜过其被发现以来205年的总和.难怪行星物理学家们对此感兴趣.探测表明:天王星浓密的大气层是由氢和氦构成的甲烷云层,它吸收红光,使天王星呈现蓝绿色的光芒,甲烷上方是结晶体组成的浓雾.大气层的温度为－176℃,大气中有风暴云在移动.探测时天王星的南极正朝向太阳,被浓雾笼罩着,因此,天王星的北极反而比南极温度高.此外,还发现由氢分于辐射出的紫外线辉光,叫电辉光.天王星也有磁场,但只有地球磁场强度的1％,也有辐射带.新发现10颗天王星的卫星,使天王星卫星总数达15颗.发现天王星光环是由二十几个同心环组成的.这一系列的新发现使天王星名声大振,成为行星世界中出类拔萃的行星.
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