关于天王星的精选20篇

在  1977 年之前，我们只知道天王星有 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。因为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，其余三颗比较小，最小的天卫五是 1948 年美国天文学家柯伊伯发现的，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，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。

在晴朗无月的夜空中，一个视力正常的人，能看到最暗的星是6等星。天王星最亮时的星等是5.5等，比六等星要亮60%左右。按理说，它早就应该引起人们的注意，可是不知为什么，在18世纪以前的漫长岁月中，竟会无人注意它！

一直到1781年，英国一个音乐师威廉`赫歇尔，在用他自制的望远镜作巡天观测时，发现了一颗特别的天体，它有一个隐约可见的绿色视圆面。赫歇尔最初把它当作彗星，因为从来还没听说过行星能为人发现。但从接连的观测中，很快算出了它的轨道，证明它确实是一颗行星。这是在水、金、火、木、土等早为人们所知的行星之外，在18世纪第一颗被人发现的行星，也是肉眼能见到的最暗的行星。它被取名为天王星。

其实，在赫歇尔之前，并非真的无人见到过它。有很多“历史文献”曾经有过记载。甚至在1609年（望远镜还未指向天空），就已有人和它打过交道。

1973 年英国天文学家高登·泰勒预报 1977 年 3 月 10 日有个恒星 SAO158687 将被天王星掩食。天文学家本想用此罕见相会观测天王星的大气和测定它的直径，但出乎意料地发现该恒星的亮度有几次下降。经过分析，

证认出这是天王星的环系造成的。起初定出 5 个环，后又具体定出 1 个主环， 4 个小环。主环ε是 100 公里宽的椭圆环，另外 4 个小环α、β、γ、δ环为宽约 10 公里的圆环。它们距天王星 44800 公里至 81000 公里，与土星环类似，天王星环带都位于天王星的洛希极限内，在天王星赤道面附近绕天王星旋转。1978 年，用红外光拍摄到了天王星环的照片。天王星环的发现对天王星起源和演化的研究有着重要意义。 1986 年 1 月，“旅行者” 2 号掠过天王星时，又给我们带来了天王星环带的新的发现。它发现了一个新的窄带环和 100 个从地球上看不到的几乎可以穿透的带。还看到了几部分环弧，其中的颗粒直径从十几厘米至几米。在环之前发现了尘埃带，颗粒约为 0.02 毫米。这些环不都是圆形的，而且随着远离天王星环变得宽且透明。组成环的颗粒是极其黑暗和缺乏色彩的。提出的问题是，天王星环的成因是什么？为什么尘埃带可以存在？那几段环弧是怎么来的等。科学家们认为，天王星的窄环可能是在卫星受到彗星或流星“灾变破坏期间”同时或分别形成的。这些环中的大多数都只含有相当于半径为 1～2 公里的天体的质量。“旅行者 2 号”所看到的部分弧可能是在类似于小行星带的一个小卫星带中一些较小的迄今尚未发现的成员受冲击期间释放出的碎片所形成的短暂聚集带。随着这类碎屑弧的扩张，它们可能变成对称的几乎是透明的碎屑带，能够最终导致上述相互作用的潜在天体系统可以是由成千上万甚至几百刀颗小卫星组成。它们的大小从几百到几千公里。这些小卫星可能是“旅行者 2 号”已经探测过的所有 3 个大行星系统中看到的较多较小的卫星的向内延伸的部分。小卫星簇可能在环和大卫星间提供了一个缺失环带。在靠近洛希极限处发现了这类小卫星簇并不是偶然的。洛希极限是这样一个区域，在这个区域内的行星潮汐力能够阻止大卫星的生长。科学家们推测紧缩的天王星环系统可能有一个猛烈的和混沌的过去。现在的天王星系统是由十个窄带，许多尘埃带，一些窄环弧和一群小卫星组成的。这可能是它以前的构成者本身留下的一部分，而且是正在进行的形成和丢失过程中的一个仅有的较为短暂阶段。从这一过程中将出现的天王星未来的一些环可以看出，木星、土星、海王星的环系统可能也具有类似的历史。的确环和卫星系统的某些方面如同地球上目前已知的正在漂移的大陆一样，是逐渐消失的而且是不断变化的大陆的一部分。

天王星，绕太阳公转周期 84.01 年，平均运行速度每秒 8 公里。它是太阳系内的第三颗大行星，体积是地球的 52 倍，质量是地球的 14.5 倍，平均密度小，是地球的 0.28 倍，从体积、质量和平均密度比较，它有点类似木星，因此把它归人类木行星。科学家们据此推测天王星也没有坚实的固体外壳，星体完全由气体组成，主要成份是氢和氮，还含少量的氮和甲烷。

天王星距地球约 28 亿公里，大约相当于地球到土星距离的两倍多，因为它太遥远，人类对它知道得太少了。然而，它一系列奇怪的天文物理现象和固有的内部构造激起了科学家对它就近观察的强烈愿望。据目前观察，它的自转轴差不多躺在公转轨道平面内，所以当它的一个极几乎垂直地接受日光照射时，另一个极却落在漫长的黑夜里，只有在特定的一、二十年时间内才能观察到它的赤道区和扁球形状。

“目前从地面望远锐观察到天王星有 9 条淡淡的光环，并拥有 5 颗卫星，令人奇怪的是和其他行星卫星不一样，这些卫星有的左旋，有的右旋。据科学家们推测，天王星犹如当年逐渐冷却和凝聚过程中之地球，就近考察天王星会获得珍贵资料与信息，有利于探索太阳的起源和进化。

1986 年 1 月 24 日，风尘仆仆的旅行者 2 号探测飞船飞抵天王星近旁。飞船在距天王星中心 107020 公里处，以每小时 67820 公里的速度飞越，对天王星进行了一系列科学探测和拍摄照片，获得大量科学资料。

飞船科学探测确认，天王星被汪洋大海所覆盖，其深度达 8000 公里，海水温度高达几千度。由于洋面上压着沉重的大气，因此超高温的海水未能沸腾；反过来，又恰恰由于这种超高温，才阻止了高压把海水“压凝”。天王星有极其丰富的大气，据探测资料，其大气层厚达几千英里，大气主要成份，确实是以前认为的那样是氢，其次是氦，占大气的百分之十到百分之十五，其余为少量其他气体。大天王星大气的云层中发现有向外喷射的气流，这种气流有毒。大气中还有猛烈的风暴，风速每小时达 1600 公里。此外，还发现天王星的大空中有“电辉光”，这在旅行者探测木星和土星时就曾有所发现。科学家们认为，电辉光可能和氢的存在有关。探测确定天王星自转周期为 16 小时 58 分，正负 18 分，而不是原来地面观测确认的 23 小时。

天王星的温度变化与地球大不相同。在地球上温度高低与阳光的直射、斜射关系甚大，而在天王星则不然。阳光普照的南极反而比阴暗的北极要低。南极太阳照耀下高层大气温度为 1800℃，黑暗的北极高层大气温度竟达 2400 ℃。探测结果还表明，天王星是彗星构成的，这点不同于其他的近邻土星和木星，后两颗星都是由旋转的星云组成的。这一认识也和原来对天王星的看法不同。据探测资料，天王星的大气在彗星中也同样存在。科学家们分析，目前远离太阳的彗星，原本在天王星和海王星轨道上绕太阳运行，由于在引力作用下飞离轨道，最后在遥远的地方形成云雾；而留在天王星、海王星轨道上的数百万个彗星相结合便形成了天王星和海王星。构成天王星的彗星本来是巨大的冰块，只是在行星形成时，由于受高压和冲击的强力作用产生了高温，于是巨大的冰球便成了高温的水球了。

旅行者 2 号探测还揭开了天王星的两个谜。第一个谜，天王星虽没有坚实的固体外壳，是厚密大气包围下的超高温水球，但它的内核是和地球差不多大小的熔化岩心，其构成和地球大不相同，地球是以铁石为主，故比重比天王星内核大得多。第二个谜，天王星也有磁场、不过强度较弱，过去认为天王星没有磁场，因而被认为是一个谜。天王星磁场扭曲而毫无规律，科学家认为，这可能是由巨大的海洋和岩心缓缓扰动而引起的。

探测天王星光环也有新发现，光环总数不是地面观测到的 9 个，而是 20 个左右。光环之间有环缝，环缝中有颗粒很小的填充物。从摄下的彩色照片看，天王星的光环颜色不尽一样，有红色的，也有蓝色的，但是整个来说，光环增多较暗。

对天王星的卫星也有新发现，在原来已知的 30 至 70 公里之间。飞船对原来的 5 颗卫星进行了测定，天卫一、二、三、四、五的直径现测定为：1180公里、1220 公里、1620 公里、1570 公里和 480 公里。这些卫星中最令科学家惊讶的是天卫五。旅行者 2 号飞船在距天卫五 18000 公里处飞过，共拍照片 16 秒种。这些照片表明，天卫五不是标准的圆球星体，它的地形极其复杂，至少有 10 种不同地貌。它拥有高耸入云的山峰、幽深的峡谷、又长又深的裂缝、横亘的大山梁、令人生畏的悬崖、错落分布的环形山以及“流淌”着的冰川等。天卫五地形如此复杂丰富多彩，简直可以把它看成太阳系内卫星的总代表。望着天卫五的照片，科学家惊叹的是，这种千奇百怪的地貌是怎样形成的呢？

简要回答

天王星是太阳系中惟一缺乏内部热能的行星。按照现行的天王星结构模型推算，它的中心温度只有2000℃～3000℃，远远低于其他行星。所以会把天王星称作冷行星。

天王星是太阳系八大行星之一，在星座学上天王星是关于自由、客观真理和神圣洞察力的行星。天王星还有个外号叫“冷行星”，你知道是为什么吗？

详细内容

在九大行星中，假如把木星称为“热行星”的话，那么天王星就是“冷行星”了。

虽然，它与太阳的距离要比海王星近1倍，但表面温度却与海王星一样，比冥王星高不了多少。通过对它辐射能的测定得知，其辐射的能量只有6%来自星体内部，而木星、土星、海王星却有40%。

由此可见，天王星是太阳系中惟一缺乏内部热能的行星。按照现行的天王星结构模型推算，它的中心温度只有2000℃～3000℃，远远低于其他行星。另外，在其核外，是一层厚达10000千米左右的幔。与众不同的是，这层幔是由水冰、氨冰和甲烷冰组成的。

若要从根本上说明天王星的“冷” ，还得追溯到它的起源与演化历史。根据它占总质量50%的高含冰量，有人认为它是由无数彗星聚合而成的，而彗星正是一颗颗冰冷的“脏雪球” 。

木星和天王星也有光环吗

以前人们只知道土星有个美丽的光环，但是近几年却发现天王星和木星都有自己的“光环”。把它们打上引号，是因为这两个环实际上都极暗，几乎不发可见光，肉眼也看不见。

天王星的“光环”是意外发现的。科学家们在观测1977年3月10日的天王星掩星（即挡住远处恒星的光）中，总觉得有些异常现象，经分析，这是天王星“光环”在作怪。现在人们已辨出，天王星的“光环”由9个环组成，总宽度有几千千米，主环只有100千米。环内尽是小的岩石块。

最近发现的木星“光环”得来也颇不容易。因为从“旅行者1号”发回的18700多张照片中，只有其中的1张显示出木星周围有个暗淡的“环”。要不是有2年前天王星环的先例，人们也许还不敢贸然下结论呢！后来，从这一大堆照片中，又找到了2张可作“旁证”的。不久后，“旅行者2号”再度拜访木星，才把一切疑云扫除殆尽。据测定，木星“光环”厚度不到30千米，宽度不到9000千米，绕木星一圈的时间为7小时，速度比木星的自转还快。组成木星环的也是一些黑暗的石块，与天王星“光环”差不多。

1986 年，对美国的航天事业来说，是灾难性的一年，包括“挑战者号”航天飞机在内的许多航天器的发射均告失败，给人类太空事业的未来蒙上了一层久久不能消散的阴云，然而，“旅行者2 号”对天王星的探测获得的巨大成功，却与前面的失败形成了鲜明的对比。人类对自然界的探索正是在失败的悲痛与成功的喜悦中勇敢地往前走。

20 世纪 70 年代末，美国宇航局利用一次几百年一遇的罕见的行星排列机会“二箭四雕”，发射了“旅行者 1 号”、“旅行者 2 号”两颗外行星探测器。“旅行者 1 号”在飞过木星和土星后，完成了自己的绝大部分使命。而“旅行者 2 号”，则利用土星的引力，改变航向并加速飞往天王星，然后再飞往海王星。为此，设在南加州的帕萨迪纳美国宇航局喷气推进实验室的科学家，克服了许多困难。可以说，科学家们通过遥控技术，重新“组装”了一台探测器，调整了包括摄像机、动力系统和控制计算机，还有通信装置在内的大部分机载设备，并启动了设在美国、西班牙、澳大利亚的射电望远镜收发信号，这本身就是一个奇迹。1986 年 1 月，“旅行者 2 号”飞到了天王星，在会合的 24 小时内探测器收集的资料，是自天王星发现以来人类获得

的有关天王星的资料的好几倍。在此之前，我们仅知道，它是太阳系的第 7 颗行星，距太阳 29 亿公里，直径 48000 公里，主要由气体组成，自转轴倾倒于公转轨道面上，并且有 6 颗卫星。1977 年发现了围绕天王星的几个光环。而现在，我们发现了天王星的 10 颗新卫星，新的环带和其他许许多多令我们惊奇的东西。首先，旅行者对天王星的近距离观测，显示天王星与地面观测相同，是淡蓝色的，这与木星和其他许许多多令我们惊奇的观测相同，是淡蓝色的，这与木星和土星是非常不同的，只是在其南极区略红一些，这是由于天王星大气的光化学烟雾效应造成的。另外，发现在天王星大气中各处的温度大致相同，为零下 208℃，而在纬度 30°的地方有一个神秘的冷圈，这使科学家们大为迷惑，他们原以为天王星的赤道应比极区冷 8℃。因为，决定其气象过程的温度梯度应与“直立”行星相反。有关天王星大气的照片，经过电子处理，科学家们找到了 4 块云，并考察了它的流动速度，云的跟踪表明，天王星上的风全都沿着行星旋转方向流动，风速为 161 公里/小时，这明显违反大气中的一个基本定律——热风方程。

当行星的极区比赤道冷时，与行星旋转方向相通的正向风随高度的增加而加快。在天王星上，极区应比赤道热，风应当是反向即风的流速应比行星的旋转速度低，而这种情况并未发生，天王星上各处温度又几乎相同，所以，科学家们不得不重新构造天王星的大气模型。天王星的磁场观测显示，磁轴的取向与其自转有很大的夹角，大约为 60℃左右，这与太阳系中人类已经探测过的行星是不同的。科学家们猜想，可能是天王星的卫星和磁层的相互作用导致了天王星磁轴“奇怪”的取向。磁场非常重要，因为要想了解掩藏在天王星云雾之下的天王星非气体部分的情况，磁场是唯一可以利用的信息。科学家们测定了天王星的自转周期，大约为 17.3 小时。

另外，对天王星卫星的探测也取得了许多重要的数据。最初收到的信号清楚地显示出了许多火山口。从天卫四往内，卫星离天王星越近，地质活动就越强烈；天卫三上有一条长长的沟槽；天卫一上则有很多仿佛刚结霜的浅色带状区域；而在天卫五上有奇特的明亮特征，形状与火山相似。只有在天卫二上没有地质活动的迹象，它一直保持着漆黑和呆滞的样子。后来，在发回的卫星拼图中，科学家们得以更仔细地研究天王星的卫星。天卫五好像流行歌曲的精华集，而不是专集，它集中了几乎太阳系中所有的地质特征！长长峡谷仿佛火星表面的大峡谷，一排排沟槽与木卫三表面相似，下陷的岩石又像水星压力断层，但最突出的 3 种特征以前从未见过，在卫星的边缘上有一系列的暗线，看起来仿佛是从侧面观看一堆薄饼，在其右侧有一个山形结构，它被狭长曲折的同心裂缝包围。更往右边，接近卫星的日照一侧的边缘，有一系列互相平行的沟槽，在一端一起垂直地拐弯，仿佛长方形赛马场。沿赛马场的一侧，有一个深深的狭谷，显露出高达数公里的一排悬崖峭壁。实际上，“旅行者 2 号”对天卫五提出的问题比其揭示的问题要多得多。有关天王星环的探测也获得了重大的收获。

天王星是人类发明望远镜后发现的第一颗行星，它的发现使人们认识到的太阳系空间扩大了 3 倍。

天王星到太阳的距离是日地平均距离的 19 倍。如果想称一称天王星的体重，那么在这架特制的天平另一端要放上 14 个地球才能平衡。从体积上说，天王星的大肚子里可以毫不费劲地装进 65 个地球。尽管这样，由于天王星离地球太远，即使用现代最大的望远镜，也只能看到一个淡绿色的小圆面。

天王星的真正面貌是“旅行者”2 号揭示的。1986 年 1 月，它曾对天王星做了 30 多天的采访，最近时距天王星只有 8112O 千米，先后向地球传回 7000 多张非常清晰的天王星及其卫星的近照，第一次把地面上看似神秘的天王星一览无余地展现在人们面前。

“旅行者”2 号发回的照片让我们了解到，天王星的大气有数千千米厚，主要成分是氢、氦和甲烷。大气的平均气温是零下 176℃。平时，大气很平静，可是一旦发起“脾气”也不得了。风速之大，超过声速，因此要等风刮过之后，才能听到可怕的呼啸声。

在厚厚的大气之下是 8000 米深的海洋，海水的温度有 4000℃，比炼钢炉里的钢水温度还高，但由于天王星大气压力大，水并不会沸腾蒸发。

过去天文学家认为天王星的表面也有像木星和土星那样的带状条纹，但不如它们的漂亮。然而，1997 年 7 月 28 日哈勃太空望远镜拍摄的天王星照片改变了人们这种印象。原来天王星的表面不是平淡无奇的，而是分布着不同温度的云层，在天王星的右边缘可以看到几个橙红色的亮斑，在底部还有一个绿斑，这些不同颜色的亮斑是天王星大气中的云团，每个云团的直径大约都有数千千米。

海王星绕太阳运转的轨道半径为 45 亿千米，是地球距离太阳的 30 倍，公转一周需要 165 年。从 1846 年发现到今天，海王星还没走完一个全程。

海王星的直径是 49400 千米，和天王星类似，质量比天王星略大一些。

因此海王星的内部结构与天王星极为相近，所以说是天王星的孪生兄弟。

海王星表面也有厚厚的大气层包围着，大气中含有氢、甲烷和氨等气体。由于海王星离太阳遥远，表面有效温度为-230℃，但在红外波段，海王星的辐射能量超过它所吸收的太阳能量，这表明海王星也可能存在内部局部能源。从 1989 年 8 月“旅行者 2 号”考察海王星时发回的照片上发现，海王星上面有一个大鹅卵形黑斑，二个暗斑和三个亮斑。黑斑的直径约为 1.28 万公里，看上去像一只大眼睛，大约每 10 天逆时针旋转一周。这个大黑斑实际上是一个气旋，它是海王星大气的高压区，在它上面约 50 公里处有一些像卷云般的云朵。分析表明，在海王星大气中含有高浓度的甲烷和氢硫化物。

天王星和海王星的内部结构既不像类地行星富含硅、铁，又不像巨行星那样富含氢、氦，它们基本上是由水、甲烷、氨等氢化物构成；而硅酸盐、铁、氢和氦只是次要成分。这就是说，虽然天王星和海王星也像巨行星那样是液态行星，但它们的化学成分已不是原始星云物质。

现在认为天王星和海王星的大气中氢仍是主要成分，其内部结构分为三层：富氢的大气层，其质量为 1～2 地球质量；由甲烷、氨和水构成的液态幔，其质量约为地球质量的 10 倍；岩—冰核，其质量约为地球质量的 3 倍。

根据地面观测，天王星和海王星也有磁层。为此，“旅行者 2 号”的探测项目中设置了对天王星、海王星磁层的探测项目。“旅行者 2 号”在到达天王星最近距离点之前，就探测出天王星发出的射电信号和带电粒子流。经测定，天王星也有磁层结构，其磁层中主要是由质子和电子构成的等离子体。磁层在朝向太阳的一面至少延伸到 59 万公里的高度，其磁尾延伸到 600 万公里。天王星也有与地球范艾伦带类似的辐射带。

1989 年 8 月 24 日，“旅行者”2 号抵达海王星近区，对海王星进行多方面的探测。观测资料向我们展示了海王星的“画卷”。海王星是一颗蓝绿色的行星，大气层内十分活跃，各层的云都在高速流动，风暴层出不穷。在大气层中存在两个暗斑和 3 个亮斑。其中一个大暗斑在东西方向上达 12000 公里，南北方向上达 8000 公里，位于海王星南半球南纬 21°，与木星大红斑一样，是沿逆时针方向运动的气团。大黑斑的南部还伴有明亮的白斑。“旅行者”2 号还新发现海王星有 6 颗卫星，使海王星卫星总数达到 8 颗。发现海王星有 5 条光环。迄今为止，木星、土星、天王星和海王星都具有光环。它们同属类木行星。这给关于太阳系起源和演化的研究注入了新的活力。

天王星是太阳系中惟一缺乏内部热能的行星。按照现行的天王星结构模型推算，它的中心温度只有2000℃～3000℃，远远低于其他行星。所以会把天王星称作冷行星。

在九大行星中，假如把木星称为“热行星”的话，那么天王星就是“冷行星”了。

虽然，它与太阳的距离要比海王星近1倍，但表面温度却与海王星一样，比冥王星高不了多少。通过对它辐射能的测定得知，其辐射的能量只有6%来自星体内部，而木星、土星、海王星却有40%。

由此可见，天王星是太阳系中惟一缺乏内部热能的行星。按照现行的天王星结构模型推算，它的中心温度只有2000℃～3000℃，远远低于其他行星。

另外，在其核外，是一层厚达10000千米左右的幔。与众不同的是，这层幔是由水冰、氨冰和甲烷冰组成的。

若要从根本上说明天王星的“冷” ，还得追溯到它的起源与演化历史。根据它占总质量50%的高含冰量，有人认为它是由无数彗星聚合而成的，而彗星正是一颗颗冰冷的“脏雪球” 。

天王星为什么称做“冷行星”？

在九大行星中，假如把木星称为“热行星”的话，那么天王星就是“冷行星”了。虽然，它与太阳的距离要比海王星近1倍，但表面温度却与海王星一样，比冥王星高不了多少。通过对它辐射能的测定得知，其辐射的能量只有6%来自星体内部，而木星、土星、海王星却有40%。由此可见，天王星是太阳系中惟一缺乏内部热能的行星。按照现行的天王星结构模型推算，它的中心温度只有2000℃～3000℃，远远低于其他行星。

另外，在其核外，是一层厚达10000千米左右的幔。与众不同的是，这层幔是由水冰、氨冰和甲烷冰组成的。若要从根本上说明天王星的“冷” ，还得追溯到它的起源与演化历史。根据它占总质量50%的高含冰量，有人认为它是由无数彗星聚合而成的，而彗星正是一颗颗冰冷的“脏雪球” 。

天王星 (太阳系八大行星之一)百科

天王星(Uranus)是太阳系由内向外的第七颗行星，其体积在太阳系中排名第三(比海王星大)，质量排名第四(小于海王星)。[1] 天王星大气的主要成分是氢和氦，还包含较高比例的由水、氨、甲烷等结成的“冰”，与可以探测到的碳氢化合物。天王星是太阳系内大气层最冷的行星，最低温度只有49K(−224℃)。其外部的大气层具有复杂的云层结构，水在最低的云层内，而甲烷组成最高处的云层。 相比较而言，天王星的内部则是由冰和岩石所构成。

天王星

新的研究表明天王星和海王星上的水冰会以一种奇怪的新形式存在。它被称为超级离子冰。尽管它在天王星和海王星上的存在还只是一个理论，研究人员已经在实验室中借助非常强大的激光成功地创造了超级离子冰。

我们都非常熟悉地球上的冰，但是根据分子的排列，冰可以有多种形式。天王星和海王星的条件被认为是水中的氧形成独立于氢的晶体，氢像液体一样继续流过固体晶格。超级离子冰的概念最早是在20世纪80年代末提出的，但之前不可能制作样品并对其进行更详细的研究。

现在，美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室的研究人员刚刚发表了一篇研究论文，描述了他们是如何做到的，以及超级离子冰的细节。研究人员用六束强激光用一系列冲击波冲击液态水。冲击波逐渐变得越来越强，最终导致水在非常热的条件下呈现固态。随着压力的增加，科学家们只有几秒钟的时间来扫描和捕捉由此产生的超离子冰，以免其结构恶化。

天王星的季节可以持续20年，大气层越厚，密度越高。天王星是太阳系第三大卫星，仅次于木星。

天王星比其他星球更可怕。更不用说几分钟了，可能连一秒钟都呆不下去。科学家说，这是因为天王星是一颗气态行星，压力本身就极其可怕。当身体出现在这样的环境中时，它会立即被KO，海王星和土星也属于这种气态星球。

天王星是距离太阳的第七颗行星，也是太阳系的第三大行星，大约是地球的四倍。天王星太暗，运行缓慢，从未被古代文明视为行星。天王星的亮度可以用肉眼看到。

天王星是太阳系中最冷的行星，尽管海王星远离太阳。天王星的27颗卫星是莎士比亚戏剧中的人物或亚历山大·波普作品中的人物命名。

天王星大气的主要成分是氢和氦，它还含有由水、氨和甲烷组成的高比例的冰和可检测到的碳氢化合物。他是太阳系中最低温度的行星，最低温度只有49K，还有由复合体组成的云结构，水在最低的云中，甲烷在最高的云中。生命不能生存，但还没有形成。

天王星大气的主要成分是氢和氦，还包含较高比例的由水、氨、甲烷等结成的“冰”，但是氨和甲烷在天王星上只能以液体来存在。与可以探测到的碳氢化合物。天王星是太阳系内大气层最冷的行星，最低温度只有49K(-224℃)。

为什么把天王星称做冷行星

在九大行星中，假如把木星称为“热行星”的话，那么天王星就是“冷行星”了。虽然，它与太阳的距离要比海王星近1倍，但表面温度却与海王星一样，比冥王星高不了多少。

通过对它辐射能的测定得知，其辐射的能量只有6%来自星体内部，而木星、土星、海王星却有40%。由此可见，天王星是太阳系中惟一缺乏内部热能的行星。按照现行的天王星结构模型推算，它的中心温度只有2000℃～3000℃，远远低于其他行星。

另外，在其核外，是一层厚达10000千米左右的幔。与众不同的是，这层幔是由水冰、氨冰和甲烷冰组成的。若要从根本上说明天王星的“冷” ，还得追溯到它的起源与演化历史。根据它占总质量50%的高含冰量，有人认为它是由无数彗星聚合而成的，而彗星正是一颗颗冰冷的“脏雪球” 。

“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。

天王星和海王星看上去为什么呈蓝绿色？

行星与卫星都不能自行发光。它们的光辉完全靠反射太阳光而来。这样说来，它们的颜色应该是相同的了，其实不然。 熟悉星空的天文爱好者可以通过它们各自的特殊颜色，立即将它们从群星中分辨出来：金星的灿烂夺目，火星的火红，木星和土星的淡黄而略乳白。行星的不同颜色与它们的大气构成和表面性质有关。金星大气中浓密的二氧化碳和云层吸收了阳光中的蓝光部分， 因而它更多地反射橙色光，自然显示金黄的色彩。火星大气稀薄、重力微小，但“席卷全球”的“尘暴”常将表面橙红色的氧化物卷上高空而使它有了一个红色的脸膛。木星、土星的大气中因富含氢和氦而使自己另具一色。

然而九大行星中，天王星和海王星脸色却与众不同：它们在望远镜中呈蓝绿色。 这是由它们的大气成分所决定。 原来， 天王星和海王星的大气中富含甲烷，而甲烷对阳光中的红、橙光具有强烈的吸收作用。这样，经这两颗行星大气反射后的阳光的主要成分都是蓝、绿光，它们看上去就呈蓝绿色了。

根据CNET的说法，当谈到太阳系行星环的行星时，首先想到的是复杂的土星环系统。然而，暗淡的天王星环系统“想要采取行动”在这颗浅蓝色行星的新热图中，天王星环令人惊讶地明亮。

热图像来自智利的阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)和欧洲南方天文台的超大型望远镜(VLT)。科学家们第一次能够获得天王星环的温度，它是77开尔文，大约-320华氏度。

众所周知，天王星环很难找到。天文学家直到1977年才发现它们的存在。目前，天王星环的数量已知为13个。

本周《天文学杂志》发表了一篇关于天王星环新数据的论文。新的数据证实天王星最亮的环，叫做ε环，不同于其他已知的行星环。它通常没有积累更小的尘埃大小的颗粒，而是由高尔夫球大小的岩石组成。

加州大学伯克利分校的研究生爱德华·莫尔特是这篇新论文的合著者，他说:“有些东西一直在清理较小的东西，或者它们都混在一起了。我们只是不知道。这是理解它们的组成以及所有的环是否来自相同的原料，或者每个环是否不同的重要一步。”

关于天王星如何获得其狭窄、难以捉摸的光环，有几种理论。它们可能是被摧毁的卫星碎片、破碎的小行星，甚至是数十亿年前地球诞生时留下的物质。

天王星——魔幻之声

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

读天王星的英文名字，发音时要小心，否则可能会使人陷于窘迫的境地。Uranus 应读成“ YOORanus”，不要读成“youranus”（你的肛门）或是“urineus”（对着我们撒尿）。

乌拉诺斯是古希腊神话中的宇宙之神，是最早的至高无上的神。他是该亚的儿子兼配偶，是 Cronus （农神土星）、独眼巨人和泰坦（奥林匹斯山神的前辈）的父亲。

天王星是由威廉·赫歇耳通过望远镜系统地搜寻，在 1781 年 3 月 13 日发现的，它是现代发现的第一颗行星。事实上，它曾经被观测到许多次，只不过当时被误认为是另一颗恒星（早在 1690 年 JohnFlamsteed 便已观测到它的存在，但当时却把它编 34Tauri）。赫歇耳把它命名为“ theGeorgiumSidus （天竺葵）”（乔治亚行星）来纪念他的资助者，那个对美国人而言臭名昭著的英国国王：乔治三世；其他人却称天王星为“赫歇耳”。由于其他行星的名字都取自希腊神话，因此为保持一致，由波德首先提出把它称为“乌拉诺斯(Uranus)”（天王星），但直到 1850 年才开始广泛使用。

只有一艘行星际探测器曾到过天王星，那是在 1986 年 1 月 24 日由旅行者 2 号完成的。

大多数的行星总是围绕着几乎与黄道面垂直的轴线自转，可天王星的轴线却几乎平行于黄道面。在旅行者 2 号探测的那段时间里，天王星的南极几乎是接受太阳直射的。这一奇特的事实表明天王星两极地区所得到来自太阳的能量比其赤道地区所得到的要高。然而天王星的赤道地区仍比两极地区热。这其中的原因还不为人知。

而且它不是以大于 90 度的转轴角进行正向转动，就是以倾角小于 90 度进行逆向转动。问题是你要在某个地方画一条分界线，因为比如对金星是否是真的逆向转动（不是倾角接近 180 度的正向转动）就有一些争议。

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。最近由哈博望远镜的观察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）。5

直到 200 多年前，人类还一直把土星看做是太阳系的边疆。那时，人们都只知道天空中有 6 颗大行星：水星、金星、火星、木星、土星和我们人类的故乡地球。

水星、金星、火星、木星和土星合称为五大行星，人们用肉眼就能看见，所以我们的祖先很早就认识了它们，并且把它们与太阳、月球一起称为“七曜（yào）”。意思是说，它们是天上七颗有光芒的、能够照耀人间的天体。

就在 1781 年 3 月 13 日这一天，发现了太阳系的一个新成员，从而扩大了太阳系的边疆。那是英国天文学家威廉·赫歇耳，用自己制造的望远镜所观测到的在土星之外那一颗蓝色的天体。

威廉·赫歇耳于 1738 年 11 月 15 日出生在德国汉诺威城。父亲是一位穷苦的乐师，在父亲的熏陶下，赫歇耳从小就表现出很好的音乐才能，以后还在吹奏乐方面有很高的造诣。18 岁那年，因战争流亡到英国，孤独一人远离家乡，全靠以音乐谋生，收入十分微薄，只能勉强糊口度日。

赫歇耳从小就酷爱读书，如今他虽然是一位宫廷里的双簧管吹奏者，但仍然抓紧业余时间如饥似渴地读书，从不荒废点滴时间。他读的书很多，尤其喜爱数学、物理学和天文学。渐渐地对天文学抱有特殊的兴趣，不久便成为一名天文爱好者。

赫歇耳正式成为一名业余天文工作者时，他已 35 岁了，各方面都已比较成熟。他深知天文学是一门观测的科学，因此，所制定的业余天文工作的第一步计划，便是自己动手，磨制天文望远镜。

要动手制造望远镜，谈何容易。他已经把全部的业余时间都用来搜集有关光学理论的参考资料，购置必要的制作工具和材料，再要安排时间磨制镜面实在困难。于是，他便写信把妹妹卡罗琳·赫歇耳和弟弟阿历山大·赫歇耳两人从家乡接来，帮助他进行望远镜的研制工作。就这样，在 1774 年的夏

天，赫歇耳和他的妹妹、弟弟三人，组成了家庭望远镜制作“工厂”。

客厅变成了木工车间，卧室当成磨制反射镜车间  三个人劲头十足，锯木声、磨镜声响成一片，分工合作，热闹非凡。

那时的反射镜一般都是采用铜做镜面。单纯的铜面容易被氧化而失去光泽。经过大量的试验，赫歇耳确定采用两份铜与一份锡的合金做镜面。他用手工操作，一点一点地把整个镜面磨成准确的凹面。他在宫廷演奏后，一回到家，便马上换上工作服进行他的镜面磨制工作。他不分寒暑地磨制镜面，时常磨到饥肠辘辘，也不肯放手，就让妹妹给他喂饭吃，疲倦了，就让妹妹在一旁为他朗读小说。他就是以这种“十年磨一箭”的精神来磨制镜面的。 1776 年 5 月 1 日，一架 2 米长的反射望远镜，在他们三人的苦战中诞生

了。

有了自己磨制的望远镜，赫歇耳便请了一些帮手立即把它安装起来，使望远镜轻巧、灵活地指向天空，开始他的第二步计划——巡天观测。他珍惜每一个可以进行观测的晴夜，常常是整夜的观测，第二天还得拖着疲惫的身子到宫廷去演奏，以便换来日常生活费用；晚上不管回来多晚，只要是好天，他总是要打开望远镜，继续进行观测。妹妹始终跟在哥哥身边做观测记录，白天便进行整理归算。弟弟在哥哥指点下继续做磨制更大的镜面的准备工作。

就在他们进行巡天观测的第五个年头，即 1781 年 3 月 13 日，那天晚上

10  时许，当赫歇耳把望远镜指向双子座时，一颗从来没有看见过的新星在望远镜里出现了。

开始，赫歇耳使用的是能够放大 270 倍的目镜镜面，接着更换成能够放大 460 倍的，最后又使用了能够放大 930 倍的目镜面。更换目镜镜面是判断恒星还是行星或彗星的一种观测方法。在更换目镜镜面后，星体如果变大，则该星体属于行星或彗星；星体如果不变，则该星体是属于恒星。

赫歇耳更换目镜镜面后，发现星体增大，这说明他所观测到的那颗星是属于行星或彗星。但是，自从天文望远镜发明以来，虽然发现许多新星，而行星却从未增加过一颗，所以当时不论哪位天文学家，都认为在太阳系里围绕太阳转动的只有水星、金星、火星、木星、土星和地球等六大行星而已。传统的偏见，使赫歇耳不敢相信这是太阳系里的另一个新成员——行星，于是，赫歇耳便似是而非地把它当成一颗遥远的彗星。

卡罗琳的观测记录簿上连续记录着：

3 月 19 日，彗星东移。

3 月 25 日，彗星速度加快，星体逐渐增大

3 月 28 日，彗星星体再增大，逐渐接近地球。

4 月 6 日，使用放大 278 倍的目镜镜面观测，彗星边缘清楚可见，但是，未见周围的雾状云以及彗星尾

一般彗星都有彗尾，即使没有彗尾的，周围也要有雾状云，对此，赫歇耳认为：“既不见彗尾，又没有雾状云，恐怕不是一颗普通的彗星。”

为了弄清这颗新星的真实身份，赫歇耳迫切需要求助于整个天文学界的帮助，希望各国天文学家都来进行对这颗新星的观测。因此，他在 1781 年 4 月 26 日向英国皇家学会提交了一篇名叫《一颗彗星的报告》的论文，阐明了他发现的这颗新星的位置和特点，并希望各国天文学家对它进行观测。

赫歇耳的报告，引起了天文学界的极大震动，许多天文学家纷纷将天文

望远镜对准这颗“不平凡”的“彗星”，进行跟踪观测。可是，根据“彗星”运行轨道的计算结果表明，它不像其他彗星那样走着一条拉长了的道路而是十分近似其他行星所走的圆形轨道。“这难道是一颗新行星吗？”人们经过很长一段时间的怀疑，最终才不得不承认它的确是太阳系里的第七颗行星。

当时，赫歇耳以英国国王乔治三世的名字，给这颗新行星命名为“乔治星”。但是，忠于神话传统的英国人，把这颗太阳系的新成员，用希腊神话中的天神“伏拉纳斯”的名字来命名它，翻译成中文就叫“天王星”。

天王星的发现，突破了千百年来的传统观念，第一次扩大了太阳系疆界的范围，这无疑是人们在探索宇宙的道路上，迈出的十分了不起的一步，它对于进一步认识太阳系起着意义重大的解放思想的作用。天王星的发现，犹如在平静的池塘中投了一块石子，人们相继又发现了第八颗行星海王星、第九颗行星冥王星，乃至今天人们仍在努力寻找着第十颗行星。

1977 年 3 月 10 日，当天王星从一颗恒星面前通过时，包括我国在内的好几个国家的天文学家意外地发现这颗恒星发出的光在天王星靠近之前和之后几次骤降，并且掩星前后变暗是对称的。这是怎么回事呢？天文学家经过认真分析，找到了原因，原来天王星有一组环，是它们在天王星掩盖住恒星的光之前和之后将星光遮住了。这个消息立即轰动了整个天文界，它打破了只有土星才有光环的垄断局面，被推崇为自 1930 年发现冥王星以来，地面观测对太阳系天文学作出的首要发现。

在随后的几年，天文学家共辨认出 9 条光环这些环都很窄，一般不足 10 千米，其中一条最宽的环叫ε环，约 100 千米。这些环都很暗，即使用世界上最大的天文望远镜也不能直接看到，因此虽然它们在本质上和土星光环并无区别，但天文学家却只称它们“环”，而不称它们“光环”。

1986 年 1 月 24 日，“旅行者”2 号在探测天王星时不但证实了这些环的存在，还发现了两条新环，使目前我们所知的王天星环达到 11 条。这些环大多是圆的，环与环相距较远。只有ε环较为特殊，是椭圆环。这些环有的呈深蓝色，有的偏红。环中的物质大部分是微小的尘埃，间或也有拳头、西瓜大小的石块，偶尔还有卡车那么大的岩石，中间夹杂着一些冰屑。