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No. 1
  太陽係九大行星之一。按距離太陽的次序計為第七顆行星。1781年由英國天文學家赫歇耳發現。與太陽平均距離2869億千米。直徑51800千米,平均密度124/釐米3,質量8742×1028剋。公轉周期8401年,自轉周期239小時,為逆嚮自轉。表面溫度約-180°c。有磁場、光環和十五顆衛星。
tiān wáng xīng tiān wáng xīng
  按照與太陽的距離排列是第七顆行星,已知有五顆衛星,它的赤道直徑約為地球的4倍
No. 3
  太陽係九大行星之一。按距離太陽的次序計為第七顆。其赤道直徑約為地球的4倍,質量相當於地球的14.63倍。繞太陽公轉周期約84年,光度較弱,周圍大氣的主要成分是氫和甲烷。有光環,有五個衛星。
天王星 Uranus
  天王星是太陽係中離太陽第七遠行星,從直徑來看,是太陽係中第三大行星。天王星的體積比海王星大,質量卻比其小。
  公轉軌道: 距太陽2,870,990,000 千米 (19.218 天文單位)
  行星直徑: 51,118 千米(赤道)
  質量: 8.683e25 千克
  讀天王星的英文名字,發音時要小心,否則可能會使人陷於窘迫的境地。uranus應讀成"yoor a nus" ,不要讀成"your anus"(你的肛門)或是"urine us"(對着我們撒尿)。
  烏拉諾斯是古希臘神話中的宇宙之神,是最早的至高無上的神。他是該亞的兒子兼配偶,是cronus(農神土星)、獨眼巨人和泰坦(奧林匹斯山神的前輩)的父親。
  天王星是由威廉·赫歇耳通過望遠鏡係統地搜尋,在1781年3月13日發現的,它是現代發現的第一顆行星。事實上,它曾經被觀測到許多次,衹不過當時被誤認為是另一顆恆星(早在1690年john flamsteed便已觀測到它的存在,但當時卻把它編為34 tauri)。赫歇耳把它命名為"the georgium sidus(天竺葵)"(喬治亞行星)來紀念他的資助者,那個對美國人而言臭名昭著的英國國王:喬治三世;其他人卻稱天王星為“赫歇耳”。由於其他行星的名字都取自希臘神話,因此為保持一致,由波德首先提出把它稱為“烏拉諾斯(uranus)”(天王星),但直到1850年纔開始廣泛使用。
  衹有一艘行星際探測器曾到過天王星,那是在1986年1月24日由旅行者2號完成的。
  大多數的行星總是圍繞着幾乎與黃道面垂直的軸綫自轉,可天王星的軸綫卻幾乎平行於黃道面。在旅行者2號探測的那段時間裏,天王星的南極幾乎是接受太陽直射的。這一奇特的事實表明天王星兩極地區所得到來自太陽的能量比其赤道地區所得到的要高。然而天王星的赤道地區仍比兩極地區熱。這其中的原因還不為人知。
  而且它不是以大於90度的轉軸角進行正嚮轉動,就是以傾角小於90度進行逆嚮轉動。問題是你要在某個地方畫一條分界綫,因為比如對金星是否是真的逆嚮轉動(不是傾角接近180度的正嚮轉動)就有一些爭議。
  天王星基本上是由岩石和各種各樣的冰組成的,它僅含有15%的氫和一些氦(與大都由氫組成的木星和土星相比是較少的)。天王星和海王星在許多方面與木星和土星在去掉巨大液態金屬氫外殼後的內核很相象。雖然天王星的內核不像木星和土星那樣是由岩石組成的,但它們的物質分佈卻幾乎是相同的。天王星的大氣層含有大約83%的氫,15%的氦和2%的甲烷。
  如其他所有的氣態行星一樣,天王星也有帶狀的雲圍繞着它快速飄動。但是它們太微弱了,以至衹能由旅行者2號經過加工的圖片纔可看出(右圖)。最近由哈勃望遠鏡的觀察(左圖)顯示的條紋卻更大更明顯。據推測,這種差別主要是由於季節的作用而産生的(太陽直射到天王星的某個低緯地區可能造成明顯的白天黑夜的作用)。
  天王星顯藍色是其外層大氣層中的甲烷吸收了紅光的結果。那兒或許有像木星那樣的彩帶,但它們被覆蓋着的甲烷層遮住了。像其他所有氣態行星一樣,天王星有光環。它們像木星的光環一樣暗,但又像土星的光環那樣由相當大的直徑達到10米的粒子和細小的塵土組成。天王星有11層已知的光環,但都非常暗淡;最亮的那個被稱為epsilon光環。天王星的光環是繼土星的被發現後第一個被發現的,這一發現被認為是十分重要的,由此我們知道了光環是行星的一個普遍特徵,而不是僅為土星所特有的。
  旅行者2號發現了繼已知的5顆大衛星後的10顆小衛星。看來在光環內還有一些更小的衛星。
  談到天王星轉軸的問題,還值得一提的是它的磁場也十分奇特,它並不在此行星的中心,而傾斜了近60度。這可能是由於天王星內部的較深處的運動而造成的。
  有時在晴朗的夜空,剛好可用肉眼看到模糊的天王星,但如果你知道它的位置,通過雙筒望遠鏡就十分容易觀察到了。通過一個小型的天文望遠鏡可以看到一個小圓盤狀。邁剋·哈衛的行星尋找圖表顯示了天王星以及其它行星在天空中的位置。越來越多的細節,越來越好的圖表將被如燦爛星河這樣的天文程序來發現和完成。
  烏拉諾斯是古希臘神話中的宇宙之神,是最早的至高無上的神。他是該亞的兒子兼配偶,是cronus(農神土星)、獨眼巨人和泰坦(奧林匹斯山神的前輩)的父親。
天王星的發現 The discovery of Uranus
  天王星是由威廉·赫歇耳通過望遠鏡係統地搜尋,在1781年3月13日發現的,它是現代發現的第一顆行星。事實上,它曾經被觀測到許多次,衹不過當時被誤認為是另一顆恆星(早在1690年john flamsteed便已觀測到它的存在,但當時卻把它編為34 tauri)。赫歇耳把它命名為"the georgium sidus(天竺葵)"(喬治亞行星)來紀念他的資助者,那個對美國人而言臭名昭著的英國國王:喬治三世;其他人卻稱天王星為“赫歇耳”。由於其他行星的名字都取自希臘神話,因此為保持一致,由波德首先提出把它稱為“烏拉諾斯(uranus)”(天王星),但直到1850年纔開始廣泛使用。
  衹有一艘行星際探測器曾到過天王星,那是在1986年1月24日由旅行者2號完成的。
  大多數的行星總是圍繞着幾乎與黃道面垂直的軸綫自轉,可天王星的軸綫卻幾乎平行於黃道面。在旅行者2號探測的那段時間裏,天王星的南極幾乎是接受太陽直射的。這一奇特的事實表明天王星兩極地區所得到來自太陽的能量比其赤道地區所得到的要高。然而天王星的赤道地區仍比兩極地區熱。這其中的原因還不為人知。
  而且它不是以大於90度的轉軸角進行正嚮轉動,就是以傾角小於90度進行逆嚮轉動。問題是你要在某個地方畫一條分界綫,因為比如對金星是否是真的逆嚮轉動(不是傾角接近180度的正嚮轉動)就有一些爭議。
天王星的組成 Composition of Uranus
  天王星基本上是由岩石和各種各樣的冰組成的,它僅含有15%的氫和一些氦(與大都由氫組成的木星和土星相比是較少的)。天王星和海王星在許多方面與木星和土星在去掉巨大液態金屬氫外殼後的內核很相象。雖然天王星的內核不像木星和土星那樣是由岩石組成的,但它們的物質分佈卻幾乎是相同的。
   天王星的大氣層含有大約83%的氫,15%的氦和2%的甲烷。
  如其他所有的氣態行星一樣,天王星也有帶狀的雲圍繞着它快速飄動。但是它們太微弱了,以至衹能由旅行者2號經過加工的圖片纔可看出(右圖)。最近由哈博望遠鏡的觀察(左圖)顯示的條紋卻更大更明顯。據推測,這種差別主要是由於季節的作用而産生的(太陽直射到天王星的某個低緯地區可能造成明顯的白天黑夜的作用)。
天王星的顔色 The color of Uranus
  天王星顯藍色是其外層大氣層中的甲烷吸收了紅光的結果。那兒或許有像木星那樣的彩帶,但它們被覆蓋着的甲烷層遮住了。
  像其他所有氣態行星一樣,天王星有光環。它們像木星的光環一樣暗,但又像土星的光環那樣由相當大的直徑達到10米的粒子和細小的塵土組成。天王星有11層已知的光環,但都非常暗淡;最亮的那個被稱為epsilon光環。天王星的光環是繼土星的被發現後第一個被發現的,這一發現被認為是十分重要的,由此我們知道了光環是行星的一個普遍特徵,而不是僅為土星所特有的。
  旅行者2號發現了繼已知的5顆大衛星後的10顆小衛星。看來在光環內還有一些更小的衛星。
  談到天王星轉軸的問題,還值得一提的是它的磁場也十分奇特,它並不在此行星的中心,而傾斜了近60度。這可能是由於天王星內部的較深處的運動而造成的。
  有時在晴朗的夜空,剛好可用肉眼看到模糊的天王星,但如果你知道它的位置,通過雙筒望遠鏡就十分容易觀察到了。通過一個小型的天文望遠鏡可以看到一個小圓盤狀。邁剋·哈衛的行星尋找圖表顯示了天王星以及其它行星在天空中的位置。越來越多的細節,越來越好的圖表將被如燦爛星河這樣的天文程序來發現和完成。
天王星的衛星 Uranus satellite
  天王星有15顆已命名的衛星,以及2顆已發現但暫未命名的衛星。 與太陽係中的其他天體不同,天王星的衛星並不是以古代神話中的人物而命名的,而是用莎士比亞和羅馬教皇的作品中人物的名字。
  它們自然分成兩組:由旅行者2號發現的靠近天王星的很暗的10顆小衛星和5顆在外層的大衛星。
  它們都有一個圓形軌道圍繞着天王星的赤道(因此相對於赤道面有一個較大的角度)。
  衛星 距離(千米) 半徑(千米) 質量(千克) 發現者 發現日期
  天衛六 50000 13 旅行者2號 1986
  天衛七 54000 16 旅行者2號 1986
  天衛八 59000 22 旅行者2號 1986
  天衛九 62000 33 旅行者2號 1986
  天衛十 63000 29 旅行者2號 1986
  天衛十一 64000 42 旅行者2號 1986
  天衛十二 66000 55 旅行者2號 1986
  天衛十三 70000 27 旅行者2號 1986
  天衛十四 75000 34 旅行者2號 1986
  天衛十八 75000 20 karkoschka 1999
  天衛十五 86000 77 旅行者2號 1985
  天衛五 130000 236 6.30e19 kuiper1948
  天衛一 191000 579 1.27e21 lassell 1851
  天衛二 266000 585 1.27e21 lassell 1851
  天衛三 436000 789 3.49e21 赫歇耳 1787
  天衛四 583000 761 3.03e21 赫歇耳 1787
  天衛十六 7200000 30 gladman 1997
  天衛十七12200000 60 gladman 1997
  天王星的光環 光環 距離 (千米) 寬度
  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
  (距離是指從天王星的中心算到光環的內邊的長度)
未知點 Unknown point
  為什麽天王星不像其他氣態行星那樣輻射的能量比從太陽處得到的要多?它的內部是冷的嗎?
  為什麽它的轉軸如此不同尋常地傾斜?是否是由於猛烈的碰撞而引起的?
  為什麽天王星和海王星上的氫與氦比木星和土星上的少得多?是否衹是因為它們較小?或者是因為離太陽較遠?
  躺在軌道上運行——天王星
  天王星是一顆遠日行星,按照距離太陽由近及遠的次序是第七顆。在西方,天王星被稱為“烏剌諾斯”,他是第一位統治整個宇宙的天神。他與地母該亞結合,生下了後來的天神,是他費盡心機將混沌的宇宙規劃得和諧有序。在中文中,人們就將這個星名譯做“天王星”。
  天王星是一個藍緑色的圓球,它的表面具有發白的藍緑色光彩和與赤道不平行的條紋,這大概是由於自轉速度很快而導致的大氣流動。 天王星的赤道半徑約為25900公裏,體積是地球的65倍。質量約為地球的14.63倍。 天王星的密度較小,平均密度每立方釐米1.24剋。天王星大氣的主要成分是氫、氦和甲烷。
  天王星的公轉軌道是一個橢圓,軌道半徑長為29億公裏,它以平均每秒6.81公裏的速度繞太陽公轉,公轉一周要84年,自轉周期則短得多,僅為15.5小時。在太陽係中,所有的行星基本上都遵循自轉軸與公轉軌道面接近垂直的運動,衹有天王星例外,它的自轉軸幾乎與公轉軌道面平行,赤道面與公轉軌道面的交角達97度55分,也就是說它差不多是“躺”着繞太陽運動的。於是有些人把天王星稱做“一個顛倒的行星世界”。
  天王星上的晝夜交替和四季變化也十分奇特和復雜,太陽輪流照射着北極、赤道、南極、赤道。因此,天王星上大部分地區的每一晝和每一夜,都要持續42年才能變換一次。太陽照到哪一極,哪一極就是夏季,太陽總不下落,沒有黑夜;而背對着太陽的那一極,正處在漫長黑夜所籠罩的寒冷鼕季之中。 衹有在天王星赤道附近的南北緯8度之間,纔有因為自轉周期而引起的晝夜變化。
  天王星和土星一樣,也有美麗的光環,而且也是一個復雜的環係。它的光環由20條細環組成,每條環顔色各異,色彩斑斕,美麗異常。二十世紀70年代的這一發現,打破了土星是太陽係唯一具有光環的行星這一傳統認識。天王星有15顆衛星,幾乎都在接近天王星的赤道面上,繞天王星轉動。
顛倒的行星世界 World upside-down planet
  天王星是在土星外面繞太陽公轉的,84.01個地球年公轉1周。天王星自轉方式非常奇特,就像一個耍賴的小孩,躺在地上打滾似的。天王星橫躺在軌道上一邊打着滾,一邊繞太陽轉圈。天王星如此運動的結果是天王星上的春秋兩季,有着快速的晝和夜的交替,約每隔16.8小時太陽就升起一次。而鼕夏兩季和春秋兩季則截然不同,當天王星的南半球對着太陽時,南半球處於夏季,這時期的太陽總是在南半球上空轉圈子,永不下落。整個夏季南半球始終是白晝。這時背嚮太陽的北半球則處於鼕季,整個鼕季要度過長達21個地球年的漫長黑夜,難怪有人把天王星稱作為“一個顛倒的行星世界”。
  1986年旅行者2號探測器造訪了這顆行星,發現了10顆新衛星,使它的衛星數目增加了2倍,共計15顆,新發現的衛星都很靠近天王星,但都比較小,直徑多在20~100千米之間。最大的一顆直徑為160千米,此衛星被稱為1985ui。衹有這顆衛星是旅行者2號在飛往天王星的旅途中發現的。
  天王星的面目纔稍稍揭開,還會不斷有新的疑謎産生。要想更深地瞭解謎一樣的天王星,還要靠天文學家們的長期不懈的努力。
意外的發現 Unexpected discovery
  土星有美麗而奇特的光環早已是衆所周知的事了,光環似乎成了土星的
  “專利”。直到本世紀70年代纔打破了這種壟斷現象。
  1977年3月10日,在一次天王星掩恆星的天象觀測中,天王星在天空緩慢移動,從天秤座中一顆編號為sao158687號的暗恆星後面經過,出現了罕見的掩星天象。中國、美國、澳大利亞、印度和南非的天文臺都抓住這難得遇到的機會進行觀測。掩星前出現5次和掩星後出現5次忽暗忽亮現象。經過天文學家們的分析,確認天王星也有光環,是9條細環,寬度約10萬千米。
  1986年1月24日旅行者2號探測器以每小時72000千米的速度飛掠天王星時,又發現了天王星的11個環,糾正了9個環的認識。天王星共有20個環,不同的環有不同的顔色,給這顆遙遠的行星增添了新的光彩。
  海王星也具有輻射帶,還有類似於在地球南北極出現的極光。隔 16小時3分至16小時5分發生一次,說明海王星也有磁場。海王星磁場與其自轉軸之間的傾角約為50°,其磁層中主要是由氫離子,氦離子和氨離子構成。
筆尖上的發現 Found on the tip
  自從1781年天王星被發現以後,人們發現天王星老是不守“規矩”,在繞太陽轉圈的軌道上總是東搖西晃的,使衆多的天文學家們感到睏惑不解:或許在天王星的外側還有1顆大行星,由於它的存在,造成天王星的行動異常! 19世紀,許多天文學家們致力於搜索這顆“天外行星”的熱門工作。
  當時有兩位青年——英國亞當斯和法國勒威耶在互不知曉的情況下,分別進行了整整2年的計算工作,1845年亞當斯先算出“天外行星”的軌道,但是,格林尼治天文臺卻把他的論文束之高閣,錯過了首先找到新星的良機。1846年9月18日,勒威耶把計算結果寄到了柏林,卻受到了重視。柏林天文臺的伽勒不失時機地搜索這顆“天外行星”,最終在勒威耶指點的位置附近發現了這顆新行星,這就是太陽係傢族的第八顆大行星——海王星。
  筆尖下發現的海王星,使太陽係的疆域又一次嚮外推移,達到了45億公裏之遙,同時,為哥白尼學說和牛頓力學提供了最好的佐證,成為科學史上一段膾炙人口的佳話。
簡介 Introduction
  天王星是太陽嚮外的第七顆行星,在太陽係的體積是第三大(比海王星大),質量排名第四(比海王星輕)。他的名稱來自古希臘神話中的天空之神烏拉諾斯(Οὐρανός),是剋洛諾斯(農神)的父親,宙斯(朱比特)的祖父。天王星是第一顆在現代發現的行星,雖然它的光度與五顆傳統行星一樣,亮度是肉眼可見的,但由於較為黯淡而未被古代的觀測者發現。威廉·赫歇耳爵士在1781年3月13日宣佈他的發現,在太陽係的現代史上首度擴展了已知的界限。這也是第一顆使用望遠鏡發現的行星。
  烏拉諾斯及天王星符號 天王星和海王星的內部和大氣構成不同於更巨大的氣體巨星——木星和土星。同樣的,天文學家設立了不同的冰巨星分類來安置它們。天王星大氣的主要成分是氫和氦,還包含較高比例的由水、氨、甲烷結成的“冰”,與可以察覺到的碳氫化合物。他是太陽係內溫度最低的行星,最低的溫度衹有49K,還有復合體組成的雲層結構,水在最低的雲層內,而甲烷組成最高處的雲層。
  如同其他的大行星,天王星也有環係統、磁層和許多衛星。天王星的係統在行星中非常獨特,因為它的自轉軸斜嚮一邊,幾乎就躺在公轉太陽的軌道平面上,因而南極和北極也躺在其他行星的赤道位置上。從地球看,天王星的環像是環繞着標靶的圓環,它的衛星則像環繞着鐘的指針。在1986年,來自旅行者2號的影像顯示天王星實際上是一顆平凡的行星,在可見光的影像中沒有像在其他巨大行星所擁有的雲彩或風暴。然而,近年內,隨着天王星接近晝夜平分點,地球上的觀測者看見了天王星有着季節的變化和漸增的天氣活動。天王星的風速可以達到每秒250米。在西方文化中,天王星是太陽係中唯一行星以希臘神祇命名的,其他行星都依照羅馬神祇命名。
基本資料 Basic information
  發現
  發現者: 威廉·赫歇耳
  發現日期: 1781年3月13日
  軌道資料
  (歷元 J2000)
  遠日點距離:3,004,419,704 km(20.08330526 AU)
  近日點距離:2,748,938,461 km(18.37551863 AU)
  軌道半長軸: 2,876,679,082 km(19.22941195 AU)
  軌道離心率: 0.044405586
  公轉周期: 30799.095 地球日(84.323326 年)
  自轉周期:約15.5小時
  會合周期: 369.66 日
  平均公轉速度: 6.81 km/s
  平均近點角: 142.955717°
  軌道傾角: 0.772556°(6.48° 對太陽的赤道)
  升交點赤經: 73.989821°
  近日點輻角: 96.541318°
  衛星數: 27
  物理特徵
  赤道半徑: 25,559 ± 4 km(4.007 地球)
  兩極半徑: 24,973 ± 20 km(3.929地球)
  扁率: 0.0229
  表面積: 8.1156×109 km²(15.91 個地球表面積)
  體積: 6.833×1013 km³(63.086 個地球體積)
  質量: 8.6810 ± 13×1025 公斤(14.536 個地球)
  GM=5,793,939 ± 13 公裏³/秒²
  平均密度: 1.290 g/cm³
  赤道表面重力加速度: 8.69 m/s²(0.886 g)
  逃逸速度: 21.3 km/s
  恆星自轉周期: 0.71833 地球日(17 時 14 分 24 秒)
  赤道旋轉速率: 2.59 km/s(9,320 km/h)
  軸傾斜: 97.77°
  北極赤經: 17 h 9 min 15 s,257.311°
  赤緯: −15.175°
  反照率: 0.300 (bond),0.51 (geom)
  表面溫度:
  最小 平均 最大
  49 K 53 K 57 K
  星等: 5.9~5.32
  角度尺寸: 3.3"—4.1"
  形容用詞: Uranian
  大氣
  大氣組成:
  83±3% 氫分子 (H2)
  15±3% 氦
  2.3% 甲烷
  0.009%(0.007-0.015%) 重氫化合物 (HD)
  冰:
  氨
  水
  氨硫化氫 (NH4SH)
  甲烷 (CH4)
發現 Find
  天王星在被發現是行星之前,已經被觀測了很多次,但都把它當作恆星看待。最早的紀錄可以追溯至1690年,約翰·佛蘭斯蒂德在星表中將他編為金牛座34,並且至少觀測了6次。法國天文學家Pierre Lemonnier在1750至1769年也至少觀測了12次,包括一次連續四夜的觀測。
  威廉·赫歇爾在1781年3月13日於他位於索美塞特巴恩鎮新國王街19號自宅的庭院中觀察到這顆行星(現在是赫歇爾天文博物館),但在1781年4月26日最早的報告中他稱之為彗星。赫歇爾用他自己設計的望遠鏡“對這顆恆星做了一係列視差的觀察”。他在他的學報上的紀錄著:"在與金牛座ζ成90°的位置……有一個星雲樣的星或者是一顆彗星"。在3月17日,他註記着:"我找到一顆彗星或星雲狀的星,並且由他的位置變化發現是一顆彗星"。當他將發現提交給皇傢學會時,雖然含蓄的認為比較像行星,但仍然聲稱是發現了彗星:
  威廉·赫歇爾,天王星的發現者
  "The power I had on when I first saw the comet was 227. From experience I know that the diameters of the fixed stars are not proportionally magnified with higher powers, as planets are; therefore I now put the powers at 460 and 932, and found that the diameter of the comet increased in proportion to the power, as it ought to be, on the supposition of its not being a fixed star, while the diameters of the stars to which I compared it were not increased in the same ratio. Moreover, the comet being magnified much beyond what its light would admit of, appeared hazy and ill-defined with these great powers, while the stars preserved that lustre and distinctness which from many thousand observations I knew they would retain. The sequel has shown that my surmises were well-founded, this proving to be the Comet we have lately observed."
  赫歇爾因為他的發現被通知成為皇傢天文學家,並且語無倫次的在4月23日回覆說:"我不知該如何稱呼它,它在接近圓形的軌道上移動很像一顆行星,而彗星是在很扁的橢圓軌道上移動。我也沒有看見彗發或彗尾。"
  當赫歇爾繼續謹慎的以彗星描述他的新對象,其他的天文學家已經開始做不同的懷疑。蘇聯天文學家Anders Johan Lexell估計它至太陽的距離是地球至太陽的18倍,而沒有彗星曾在近日點四倍於地球至太陽距離之外被觀測到。柏林天文學家約翰·波得描述赫歇爾的發現像是"在土星軌道之外的圓形軌道上移動的恆星,可以被視為迄今仍未知的像行星的天體"。波得斷定這個以圓軌道運行的天體比彗星更像是一顆行星。
  這個天體很快便被接受是一顆行星。在1783年,法國科學家拉普拉斯證實赫歇爾發現的是一顆行星。赫歇爾本人也嚮皇傢天文學會的主席約翰·班剋斯承認這個事實:“經由歐洲最傑出的天文學家觀察,顯示這顆新的星星,我很榮譽的在1781年3月指認出的,是太陽係內主要的行星之一。”為此,威廉·赫歇爾被英國皇傢學會授予柯普萊勳章。喬治三世依據他的成就,並在他移居至溫莎王室,讓皇室的傢族有機會使用他的望遠鏡觀星的前提下,給予赫歇爾每年200英鎊的年薪。
形成 Form
  有些論點認為氣體巨星和冰巨星在形成的時候就有差異存在,太陽係的誕生應該開始於一個氣體和塵土構成的巨大轉動的球體,也就是前太陽星雲。當他凝聚時,他逐漸形成盤狀,在中心的崩塌形成了太陽。多數的星雲氣體,主要是氫和氦,形成了太陽;同時,顆粒的塵土集合形成了第一顆原行星。在行星成長的過程中,有些纍積到足夠的質量,能夠凝聚星雲中殘餘的氣體。聚集越多的氣體,使他們變得越大;他們變得越大,就越能聚集氣體,直到達到一個關鍵的點,使他們開始以指數的增長。冰巨星,氣體衹有幾個地球的質量,未能達到這個臨界點。目前的太陽係形成理論遭遇了睏難,在計算天王星和海王星如此遠離木星和土星後,他們是太大了,以至於不能在那個距離上取得足夠的材料來形成。相反的,有些科學家認為是在離太陽較近的位置形成之後,纔被木星驅趕到外面的。然而,最近的摹擬,將行星漂移計算在內,似乎已能在他們現存的位置上形成天王星和海王星。
命名 Name
  馬斯基林曾這樣的問赫歇爾:"做為天文學世界的恩寵"(原文如此)"為您的行星取個名字,這也完全是為了您所愛的,並且也是我們迫切期望您為您的發現所做的。"回應馬基斯林的請求,赫歇爾决定命名為"喬治之星(Georgium Sidus)"或"喬治三世"以紀念他的新贊助人——喬治三世。他在給約瑟夫·貝剋的信件中解釋道:
  “In the fabulous ages of ancient times the appellations of Mercury, Venus, Mars, Jupiter and Saturn were given to the Planets, as being the names of their principal heroes and divinities. In the present more philosophical era it would hardly be allowable to have recourse to the same method and call it Juno, Pallas, Apollo or Minerva, for a name to our new heavenly body. The first consideration of any particular event, or remarkable incident, seems to be its chronology: if in any future age it should be asked, when this last-found Planet was discovered? It would be a very satisfactory answer to say, 'In the reign of King George the Third.”
  天文學家Jérôme Lalande建議將這顆行星稱為赫歇爾以尊崇它的發現者。但是,波得贊成用希臘神話的烏拉諾斯,譯成拉丁文的意思是天空之神,中文則稱為天王星。波得的論點是農神(土星)是宙斯(木星)的父親,新的行星則應該取名為農神的父親。天王星的名稱最早是在赫歇爾過世一年之後的1823年纔出現在官方文件中。喬治三世或"喬治之星"的名稱在之後仍經常被使用(衹在英國使用),直到1850年,HM航海歷纔換用天王星的名稱。
  天王星的名稱是行星中唯一取自希臘神話而非羅馬神話的,天王星的形容詞(Uranian)被鈾的發現者Martin Klaproth用來命名在1789年新發現的元素。Uranus的重音在第一個音節,因為倒數第二個音a是短音(ūrănŭs)並且是開放的音節。這樣的音節在拉丁文中從未被強調過,因此在傳統上名字的正確發音是來自英語的[ˈjʊ.rə.nəs]。傳統上不正確的發音,[jʊˈɹeɪ.nəs],重音落在第二音節並且將a發成長音是很普通的。天王星的天文學符號是Astronomical symbol for Uranus,他是火星和太陽符號的綜合,因為天王星是希臘神話的天空之神,被認為是由太陽和火星聯合的力量所控製的。他在占星學上的符號,是Lalande在1784年建議的。在給赫歇爾的一封信中,Lalande描述他是"您的名字首次戰勝地球的符號" ("a globe surmounted by the first letter of your name").在東亞,也都翻譯成天王星(sky king star)。
軌道和自轉 Orbit and rotation
  哈勃太空望遠鏡的天王星影像
  天王星每84個地球年環繞太陽公轉一周,與太陽的平均距離大約30億 公裏,陽光的強度衹有地球的1/400。他的軌道元素在1783年首度被拉普拉斯計算出來,但隨着時間,預測和觀測的位置開始出現誤差。在1841年約翰·柯西·亞當斯首先提出誤差也許可以歸結於一顆尚未被看見的行星的拉扯。在1845年,勒維耶開始獨立的進行天王星軌道的研究,在1846年9月23日迦雷在勒維耶預測位置的附近發現了一顆新行星,稍後被命名為海王星。
  天王星內部的自轉周期是17 小時又14 分,但是,和所有巨大的行星一樣,他上部的大氣層朝自轉的方向可以體驗到非常強的風。實際上,在有些緯度,像是從赤道到南極的2/3路徑上,可以看見移動得非常迅速的大氣,衹要14個小時就能完整的自轉一周。
  轉軸傾斜
  天王星的自轉軸可以說是躺在軌道平面上的,傾斜的角度高達98°,這使他的季節變化完全不同於其他的行星。其它行星的自轉軸相對於太陽係的軌道平面都是朝上的,天王星的轉動則像傾倒而被輾壓過去的球。當天王星在至日附近時,一個極點會持續的指嚮太陽,另一個極點則背嚮太陽。衹有在赤道附近狹窄的區域內可以體會到迅速的日夜交替,但太陽的位置非常的低,有如在地球的極區。運行到軌道的另一側時,換成軸的另一極指嚮太陽;每一個極都會有被太陽持續的照射42 年的極晝,而在另外42年則處於極夜。在接近晝夜平分點時,太陽正對着天王星的赤道,天王星的日夜交替會和其他的行星相似,在2007年12月7日,天王星將經過日夜平分點。
  天王星上的節氣:
  北半球 年 南半球
  鼕至 1902, 1986 夏至
  春分 1923, 2007 秋分
  夏至 1944, 2028 鼕至
  秋分 1965, 2049 春分
  這種軸的指嚮帶來的一個結果是,在一年之中,天王星的極區得到來自於太陽的能量多於赤道,不過,天王星的赤道依然比極區熱。導致這種結果的機製仍然未知;天王星異常的轉軸傾斜原因也不知道,但是通常的猜想是在太陽係形成的時候,一顆地球大小的原行星撞擊到天王星,造成的指嚮的歪斜。在1986年,旅行者2號飛掠時,天王星的南極幾乎正對着太陽。標記這個極是南極是基於國際天文聯合會的定義:行星或衛星的北極,是指嚮太陽係不變平面的上方(不是由自轉的方向來决定)。但是,仍然有不同的協定被使用着:一個天體依據右手定則所定義的自轉方向來决定北極和南極。根據後者的坐標係,1986年在陽光下的極則是北極。天文學家Patrick Moore對此議題的評論總結是:"請自行挑選吧!"
物理性質 Physical properties
  天王星主要是由岩石與各種成分不同的水冰物質所組成,其組成主要元素為氫(83%),其次為氦(15%)。在許多方面天王星(海王星也是)與大部分都是氣態氫組成的木星與土星不同,其性質比較接近木星與土星的地核部份,而沒有類木行星包圍在外的巨大液態氣體表面(主要是由金屬氫化合物氣體受重力液化形成)。天王星並沒有土星與木星那樣的岩石內核,它的金屬成分是以一種比較平均的狀態分佈在整個地殼之內。直接以肉眼觀察,天王星的表面呈現洋藍色,這是因為它的甲烷大氣吸收了大部分的紅色光譜所導致。
  地球和天王星大小的比較
  內部結構
  天王星的質量大約是地球的14.5 倍,是類木行星中質量最小的,他的密度是1.29公剋/釐米³ 衹比土星高一些。直徑雖然與海王星相似(大約是地球的4倍),但質量較低。這些數值顯示他主要由各種各樣揮發性物質,例如水、氨和甲烷組成。天王星內部冰的總含量還不能精確的知道,根據選擇的模型不同有不同的含量,但是總在地球質量的9.3 至13.5 倍之間。氫和氦在全體中衹占很小的部份,大約在0.5至1.5地球質量。剩餘的質量(0.5至3.7 地球質量)纔是岩石物質。
  天王星的標準模型結構包括三個層面:在中心是岩石的核,中間是冰的地函,最外面是氫/氦組成的外殼。相較之下核非常的小,衹有0.55 地球質量,半徑不到天王星的20%;地函則是個龐然大物,質量大約是地球的13.4 倍;而最外層的大氣層則相對上是不明確的,大約擴展占有剩餘20%的半徑,但質量大約衹有地球的0.5 倍。天王星核的密度大約是9 /釐米³,在核和地函交界處的壓力是8 百萬巴和大約5,000 K的溫度。冰的地函實際上並不是由一般意義上所謂的冰組成,而是由水、氨和其他揮發性物質組成的熱且稠密的流體。這些流體有高導電性,有時被稱為水–氨的海洋。天王星和海王星的大塊結構與木星和土星相當的不同,冰的成分超越氣體,因此有理由將她們分開另成一類為冰巨星。
  上面所考慮的模型或多或少都是標準的,但不是唯一的,其他的模型也能滿足觀測的結果。例如,如果大量的氫和岩石混合在地函中,則冰的總量就會減少,並且相對的岩石和氫的總量就會提高;目前可利用的數據還不足以讓我門確認哪一種模型纔是正確的。天王星內部的流體結構意味着沒有固體表面,氣體的大氣層是逐漸轉變成內部的液體層內。但是,為便於扁球體的轉動,在大氣壓力達到1巴之處被定義和考慮為行星的表面時,他的赤道和極的半徑分別是25,559 ± 4和24,973 ± 20 公裏。 這樣的表面將做為這篇文章中高度的零點。
  內熱
   天王星的內熱看上去明顯的比其他的類木行星為低,在天文的項目中,他是低熱流量。目前仍不瞭解天王星內部的溫度為何會如此低,大小和成分與天王星像是雙胞胎的海王星,放出至太空中的熱量是得自太陽的2.61倍;相反的,天王星幾乎沒有多出來的熱量被放出。天王星在遠紅外(也就是熱輻射)的部份釋出的總能量是大氣層吸收自太陽能量的1.06 ± 0.08倍。事實上,天王星的熱流量衹有 0.042 ± 0.047 瓦/米2,遠低於地球內的熱流量0.075 瓦/米2。天王星對流層頂的溫度最低溫度紀錄衹有49 K,使天王星成為太陽係溫度最低的行星,比海王星還要冷。
  在天王星被超重質量的錘碎機敲擊而造成轉軸極度傾斜的假說中,也包含了內熱的流失,因此留給天王星一個內熱被耗盡的核心溫度。另一種假說認為在天王星的內部上層有阻止內熱傳達到表面的障礙層存在,例如,對流也許僅發生在一組不同的結構之間,也許禁止熱能嚮上傳遞。
  海洋
  根據旅行者2號的探測結果,科學家推測天王星上可能有一個深度達10000公裏、溫度高達攝氏6650度,由水、硅、鎂、含氮分子、碳氫化合物及離子化物質組成的液態海洋。由於天王星上巨大而沉重的大氣壓力,令分子緊靠在一起,使得這高溫海洋未能沸騰及蒸發。反過來,正由於海洋的高溫,恰好阻擋了高壓的大氣將海洋壓成固態。海洋從天王星高溫的內核 (高達攝氏6650度)一直延伸到大氣層的底部,覆蓋整個天王星。必須強調的是,這種海洋與我們所理解的、地球上的海洋完全不同。然而,近年卻有觀點認為,天王星上不存在這個海洋。真相如何,恐怕衹有待進一步的觀測,或是寄望美國國傢航空航天局(NASA)會落實初步構想中的新視野號2號計劃,派出無人探測船再度拜訪天王星
  大氣層
  雖然在天王星的內部沒有明確的固體表面,天王星最外面的氣體包殼,也就是被稱為大氣層的部分,卻很容易以遙傳感量。遙傳感量的能力可以從1帕之處為起點嚮下深入至300公裏,相當於100帕的大氣壓力和320K的溫度。稀薄的暈從大氣壓力1帕的表面嚮外延伸擴展至半徑兩倍之處,天王星的大氣層可以分為三層:對流層,從高度−300至50 公裏,大氣壓100帕至0.1帕;平流層(同溫層),高度50至4000 公裏,大氣壓力0.1帕至10–10 帕;和增溫層/暈,從4000 公裏嚮上延伸至距離表面50,000公裏處。沒有中氣層(散逸層)。
  成份
  天王星大氣層的成分和天王星整體的成分不同,主要是氫分子和氦。氦的摩爾分數,這是每摩爾中所含有的氦原子數量,是0.15 ± 0.03;在對流層的上層,相當於0.26 ± 0.05質量百分比。這個數值很接近0.275 ± 0.01的原恆星質量百分比。顯示在氣體的巨星中,氦在行星中是不穩定的。在天王星的大氣層中,含量占第三位的是甲烷 (CH4)。甲烷在可見和近紅外的吸收帶為天王星製造了明顯的藍緑或深藍的顔色。在大氣壓力1.3帕的甲烷雲頂之下,甲烷在大氣層中的摩爾分數是2.3%,這個量大約是太陽的20至30倍。混合的比率在大氣層的上層由於極端的低溫,降低了飽合的水平並且造成多餘的甲烷結冰。對低揮發性物質的豐富度,像是氨、水和硫化氫,在大氣層深處的含量所知有限,但是大概也會高於太陽內的含量。除甲烷之外,在天王星的上層大氣層中可以追蹤到各種各樣微量的碳氫化合物,被認為是太陽的紫外綫輻射導致甲烷光解産生的。包括乙烷(C2H6), 乙炔 (C2H2), 甲基乙炔 (CH3C2H), 聯乙炔 (C2HC2H)。光譜也揭露了水蒸汽的蹤影,一氧化碳和二氧化碳在大氣層的上層,但可能衹是來自於彗星和其他外部天體的落塵。
  對流層
  對流層是大氣層最低和密度最高的部份,溫度隨着高度增加而降低,溫度從有名無實的底部大約320 K,−300 公裏,降低至53 K,高度50 公裏。在對流層頂實際的最低溫度在49至57K,依在行星上的高度來决定。對流層頂是行星的上升暖氣流輻射遠紅外綫最主要的區域,由此處測量到的有效溫度是59.1 ± 0.3 K。
  對流層應該還有高度復雜的雲係結構,水雲被假設在大氣壓力50至100 帕,氨氫硫化物雲在20至40 帕的壓力範圍內,氨或氫硫化物雲在3和10 帕,最後是直接偵測到的甲烷雲在1 至2 帕。對流層是大氣層內動態非常充分的部份,展現出強風、明亮的雲彩和季節性的變化,將會在下面討論。
  上層大氣層
  天王星大氣層的中層是平流層,此處的溫度逐漸增加,從對流層頂的53 K上升至增溫層底的800至850 K。平流層的加熱來自於甲烷和其他碳氫化合物吸收的太陽紫外綫和紅外綫輻射,大氣層的這種形式是甲烷的光解造成的。來自增溫層的熱也許也值得註意。碳氫化合物相對來說衹是很窄的一層,高度在100至280公裏,相對於氣壓是10微帕至0.1微帕,溫度在75K和170K之間。含量最多的碳氫化合物是乙炔和乙烷,相對於氫的混合比率是×10−7,與甲烷和一氧化碳在這個高度上的混合比率相似。更重的碳氫化合物、二氧化碳和水蒸氣,在混合的比率上還要低三個數量級。乙烷和乙炔在平流層內溫度和高度較低處與對流層頂傾嚮於凝聚而形成數層陰霾的雲層,那些也可能被視為出現在天王星上的雲帶。然而,碳氫化合物集中在在天王星平流層陰霾之上的高度比其他類木行星的高度要低是值得註意的。
  天王星大氣層的最外層是增溫層或暈,有着均勻一致的溫度,大約在800至850 K。目前仍不瞭解是何種熱源支撐著如此的高溫,雖然低效率的冷卻作用和平流層上層的碳氫化合物也能貢獻一些能源,但即使是太陽的遠紫外綫和超紫外綫輻射,或是極光活動都不足以提供所需的能量。除此之外,氫分子和增溫層與暈擁有大比例的自由氫原子,她們的低分子量和高溫可以解釋為何暈可以從行星擴展至50,000公裏,天王星半徑的倆倍遠。這個延伸的暈是天王星的一個獨特的特點。他的作用包括阻尼環繞天王星的小顆粒,導致一些天王星環中塵粒的耗損。天王星的增溫層和平流層的上層對應着天王星的電離層。觀測顯示電離層占據2,000 至10,000 公裏的高度。天王星電離層的密度比土星或海王星高,這可能肇因於碳氫化合物在平流層低處的集中。 電離層是承受太陽紫外綫輻射的主要區域,它的密度也依據太陽活動而改變。極光活動不如木星和土星的明顯和重大。
  磁場
  在旅行者2號抵達之前,天王星的磁層從未被測量過,因此很自然的還保持着神秘。在1986年之前,因為天王星的自轉軸就躺在黃道上,天文學家盼望能根據太陽風測量到天王星的磁場。
  航海傢的觀測顯示天王星的磁場是奇特的,一則是他不在行星的幾何中心,再者他相對於自轉軸傾斜59°。事實上,磁極從行星的中心偏離往南極達到行星半徑的三分之一。這異常的幾何關係導致一個非常不對稱的磁層,在南半球的表面,磁場的強度低於0.1 高斯,而在北半球的強度高達1.1 高斯;在表面的平均強度是0.23 高斯。與地球的磁場比較,兩極的磁場強度大約是相等的,並且"磁赤道"大致上也與物理上的赤道平行,天王星的偶極矩是地球的50倍。[84][85]海王星也有一個相似的偏移和傾斜的磁場,因此有人認為這是冰巨星的共同特點。一種假說認為,不同於類地行星和氣體巨星的磁場是由核心內部引發的,冰巨星的磁場是由相對於表面下某一深度的運動引起的,例如水–氨的海洋。
  儘管有這樣奇特的準綫,天王星的磁層在其他方面與一般的行星相似:在他的前方,位於23個天王星半徑之處有弓形震波,磁層頂在18個天王星半徑處,充分發展完整的磁尾和輻射帶。綜上所論,天王星的磁層結構不同於木星的,而比較像土星的。天王星的磁尾在天王星的後方延伸至太空中遠達數百萬公裏,並且因為行星的自轉被扭麯而斜嚮一側,像是拔瓶塞的長蠃旋桿。
  天王星的磁層包含帶電粒子:質子和電子,還有少量的H2+離子,未曾偵測到重離子。許多的這些微粒可能來自大氣層熱的暈內。離子和電子的能量分別可以高達4和1.2百萬電子伏特。在磁層內側的低能量(低於100 電子伏特)離子的密度大約是2 釐米-3。微粒的分佈受到天王星衛星強烈的影響,在衛星經過之後,磁層內會留下值得註意的空隙。微粒流量的強度在100,000年的天文學時間尺度下,足以造成衛星表面變暗或是太空風暴。這或許就是造成衛星表面和環均勻一致暗淡的原因。在天王星的兩個磁極附近,有相對算是高度發達的極光,在磁極的附近形成明亮的弧。但是,不同於木星的是,天王星的極光對增溫層的能量平衡似乎是無足輕重的。
氣候 Climate
  與其他的氣體巨星,甚至是與相似的海王星比較,天王星的大氣層是非常平靜的。當旅行者2號在1986年飛掠過天王星時,總共觀察到了10個橫跨過整個行星的雲帶特徵。有人提出解釋認為這種特徵是天王星的內熱低於其他巨大行星的結果。在天王星記錄到的最低溫度是49 K,比海王星還要冷,使天王星成為太陽係溫度最低的行星。
  帶狀結構、風和雲
  在1986年,旅行者2號發現可見的天王星南半球可以被細分成兩個區域:明亮的極區和暗淡的赤道帶狀區。兩這區的分界大約在緯度−45°的附近。一條跨越在−45°至−50°之間的狹窄帶狀物是在行星表面上能夠看見的最亮的大特徵,被稱為南半球的"衣領"。極冠和衣領被認為是甲烷雲密集的區域,位置在大氣壓力1.3至2 帕的高度。很不幸的是,旅行者2號抵達時正是盛夏,而且觀察不到北半球的部份。不過,從21世紀開始之際,北半球的"衣領"和極區就可以被哈勃太空望遠鏡和凱剋望遠鏡觀測到。結果,天王星看起來是不對稱的:靠近南極是明亮的,從南半球的"衣領"以北都是一樣的黑暗。稍後可能出現在天王星上的季節變化,將會被詳細的討論。天王星可以觀察到的緯度結構和木星與土星是不同的,他們展現出許多條狹窄但色彩豐富的帶狀結構。
  除了大規模的帶狀結構,旅行者2號觀察到了10朵小塊的亮雲,多數都躺在"衣領"的北方數度。在1986年看到的天王星,在其他的區域都像是毫無生氣的死寂行星。但是,在1990年代的觀測,亮雲彩特徵的數量有着明顯的增長,他們多數都出現在北半球開始成為可以看見的區域。一般的解釋認為是明亮的雲彩在行星黑暗的部份比較容易被分辨出來,而在南半球則被明亮的"衣領"掩蓋掉了。 然而,兩個半球的雲彩是有區別的,北半球的雲彩較小、較尖銳和較明亮。他們看上去都躺在較高的高度,直到2004年南極區使用2.2um觀測之前這些都是事實。這是對甲烷吸收帶敏感的波段,而北半球的雲彩都是用這種光譜的波段來觀測的。雲彩的生命期有這極大的差異,一些小的衹有4小時,而南半球至少有一個從旅行者2號飛掠過後仍一直存在着。最近的觀察也發現,雖然天王星的氣候較為平靜,但天王星的雲彩有許多特性與海王星相同。但有一種特殊的影像,在海王星上很普通的大暗斑,在2006年之前從未在天王星上觀測到。
  天王星內核圖 追蹤這些有特徵的雲彩,可以測量出天王星對流層上方的風是如何在極區咆哮。在赤道的風是退行的,意味着他們吹的方向與自轉的方向相反,他們的速度從−100至 −50 米/杪。風速隨着遠離赤道的距離而增加,大約在緯度±20°靜止不動,這兒也是對流層溫度最低之處。再往極區移動,風嚮也轉成與行星自轉的方向一致,風速則持續增加,在緯度±60°處達到最大值,然後下降至極區減弱為0。在緯度−40°附近,風速從150到200 米/杪,因為"衣領"蓋過了所有平行的雲彩,無法測量從哪兒到南極之間的風速。與北半球對照,風速在緯度+50°達到最大值,速度高達240 米/杪。這些速度會導致錯誤的認定北半球的風速比較快,事實上,在天王星北半球的風速是隨着緯度一度一度的在緩緩遞減,特別是在中緯度的±20°至 ±40°的緯度上。目前還無法認定從1986年迄今,天王星的風速是否發生了改變,而且對較慢的子午圈風依然是一無所知。
  季節變化
  在2004年秋天的短暫時期,天王星上出現了與海王星相似的一大片雲塊,觀察到229米/秒(824公裏/時)的破表風速,和被稱為"7月4日煙火"的大風暴。在2006年8月23日,太空科學學院的研究員(Boulder, CO)和威斯康辛大學觀察到天王星表面有一個大黑斑,讓天文學家對天王星大氣層的活動有更多的瞭解。雖然還不是完全瞭解為什麽會突然發生活動的高潮,但是它呈現了天王星極度傾斜的自轉軸所帶來的季節性的氣候變化。要確認這種季節變化的本質是很睏難的,因為對天王星大氣層的觀察數據仍少於84年,也就是一個完整的天王星年。雖然已經有了一定數量的發現,光度學的觀測已經纍積了半個天王星年(從1950年代起算),在兩個光譜帶上的光度變化已經呈現了規律性的變化,最大值出現在至點,最小值出現在晝夜平分點。從1960年開始的微波觀測,深入對流層的內部,也得到相似的周期變化,最大值也在至點。從1970年代開始對平流層進行的溫度測量也顯示最大值出現在1986年的至日附近。多數的變化相信與可觀察到的幾何變化相關,天王星是一個扁圓球體,造成從地理上的極點方向可以看見的區域變得較大,這可以解釋在至日的時候亮度較亮的原因。天王星的反照率在子午圈的附近也比較強(見上述)。例如,天王星南半球的極區比赤道的帶明亮。另一方面,微波的光譜觀測顯示,也證明兩極地區比較明亮,同時也知道平流層在極區的溫度比赤道低。所以,季節性的變化可能是這樣發生的:極區,在可見光和微波的光譜下都是明亮的,而在至點接近時看起來更加明亮;黑暗的赤道區,主要是在晝夜平分點附近的時期,看起來更為黑暗。另外,在至點的掩星觀測,得到赤道的平流層溫度較高。有相同的理由相天王星信物理性的季節變化也在發生。當南極區域變得明亮時,北極相對的呈現黑暗,這與上述概要性的季節變化模型是不符合的。在1944年抵達北半球的至點之前,天王星出現升高的亮度,顯示北極不是永遠黑暗的。這個現象暗示可以看見的極區在至日之前開始變亮,並且在晝夜平分點之後開始變暗。詳細的分析可見光和微波的資料,顯示亮度的變化周期在至點的附近不是完全的對稱,這也顯示出在子午圈上反照率變化的模式。另外,一些微波的數據也顯示在1986年至日之後,極區和赤道的對比增強了。最後,在1990年代,在天王星離開至點的時期,哈柏太空望遠鏡和地基的望遠鏡顯示南極冠出現可以察覺的變暗(南半球的"衣領"除外,他依然明亮),同時,北半球的活動也證實是增強了,例如雲彩的形成和更強的風,支持期望的亮度增加應該很快就會開始。異常的極和南半球−45°明亮的"衣領",被期望在行星的北半球出現。
  物理變化的機製還不是很清楚,在接近夏天和鼕天的至點,天王星的一個半球沐浴在陽光之下,另一個半球則對嚮幽暗的深空。照亮半球的陽光,被認為會造成對流層局部的增厚,結果是形成數層的甲烷雲和陰霾。在緯度−45°的明亮"衣領"也與甲烷雲有所關聯。在南半球極區的其他變化,也可以用低層雲的變化來解釋。來自天王星微波發射譜綫上的變化,或許是在對流層深處的循環變化造成的,因為厚實的極區雲彩和陰霾可能會阻礙對流。現在,天王星春天和秋天的晝夜平分點即將來臨,動力學上的改變和對流可能會再發生。
外圍 Periphery
  行星環
  天王星有一個暗淡的行星環係統,由直徑約十米的黑暗粒狀物組成。他是繼土星環之後,在太陽係內發現的第二個環係統。目前已知天王星環有13個圓環,其中最明亮的是ε環。天王星環被認為是相當年輕的,在圓環周圍的空隙和不透明部份的區別,暗示她們不是與天王星同時形成的,環中的物質可能來自被高速撞擊或潮汐力粉碎的衛星。
  環的發現日期是1977年3月10日,在James L. Elliot、Edward W. Dunham、和Douglas J. Mink使用柯伊伯機載天文臺觀測時。這個發現是很意外的,他們原本的計劃是觀測天王星掩蔽SAO 158687以研究天王星的大氣層。然而,當他們分析觀測的資料時,他們發現在行星掩蔽的前後,這顆恆星都曾經短暫的消失了五次。他們認為,必須有個環係統圍繞着行星才能解釋。旅行者2號在1986年飛掠過天王星時,直接看見了這些環。 旅行者2號也發現了兩圈新的光環,使環的數量增加到7圈。
  在2005年12月,哈勃太空望遠鏡偵測到一對早先未曾發現的藍色圓環。最外圍的一圈與天王星的距離比早先知道的環遠了兩倍,因此新發現的環被稱為環係統的外環,使天王星環的數量增加到13圈。哈柏同時也發現了兩顆新的小衛星,其中的Mab還與最外面的環共享軌道。在2006年4月,凱剋天文臺 公佈的新環影像中,外環的一圈是藍色的,另一圈則是紅色的。
  關於外環顔色是藍色的一個假說是,它由來自Mab的細小冰微粒組成,因此能散射足夠多的藍光。天王星的內環看起來是呈灰色的。
  天王星的衛星和環概要圖
  這是天王星環的總表:
  名稱與天王星中心的距離(公裏)寬度(公裏)1986 U2R38,0002,500?Ring 641,8401-3Ring 542,2302-3Ring 442,5802-3Alpha Ring44,7207-12Beta Ring45,6707-12Eta Ring47,1900-2Gamma Ring47,6301-4Delta Ring48,2903-91986 U1R50,0201-2Epsilon Ring51,14020-100R/2003 U 266,000?R/2003 U 197,734?
  衛星
  天王星主要衛星的比較
  目前已知天王星有27顆天然的衛星,這些衛星的名稱都出自莎士比亞和蒲伯的歌劇中。五顆主要衛星的名稱是米蘭達、艾瑞爾、烏姆柏裏厄爾、泰坦尼亞和歐貝隆。第一顆和第二顆(泰坦尼亞和歐貝隆)是威廉·赫歇耳在1787年3月13日發現的,另外兩顆艾瑞爾和烏姆柏裏厄爾是在1851年被威廉·拉索爾發現的。在1852年,威廉·赫歇耳的兒子約翰·赫歇耳纔為這四顆衛星命名。到了1948年傑勒德 P. 庫普爾發現第五顆衛星米蘭達。
  天王星衛星係統的質量是氣體巨星中最少的,的確,五顆主要衛星的總質量還不到崔頓的一半。最大的衛星,泰坦尼亞,半徑788.9 公裏,還不到月球的一半,但是比土星第二大的衛星Rhea稍大些。這些衛星的反照率相對也較低,烏姆柏裏厄爾約為0.2,艾瑞爾約為0.35(在緑光)。這些衛星由冰和岩石組成,大約是50%的冰和50%的岩石,冰也許包含氨和二氧化碳。
  在這些衛星中,艾瑞爾有着最年輕的表面,上面衹有少許的隕石坑;烏姆柏裏厄爾看起來是最老的。米蘭達擁有深達20 公裏的斷層峽𠔌,梯田狀的層次和混亂的變化,形成令人混淆的表面年齡和特徵。有種假說認為米蘭達在過去可能遭遇過巨型的撞擊而被完全的分解,然後又偶然的重組起來。
  1986年1月,旅行者2號太空船飛越過天王星,在稍後研究照片時,發現了Perdita和10顆小衛星。後來使用地面的望遠鏡也證實了這些衛星的存在。
  天衛一(Ariel)是環繞天王星運行的一顆衛星。
  天衛二(Umbriel英語發單"UM bree el")是天王星第三大衛星,已知衛星中距天王星第十三近它由 William Lassell於1851年發現. 天衛二和天衛四很相似,但後者要比它大35%。天王星的大衛星都是由占40~50%的冰和岩石混合而成,它所含的岩石比土衛五之類所含的要多一些。天衛二的劇烈起伏的火山口地形可能從它形成以來就一直穩定存在。天衛二非常暗,它反射的光大約是天王星最亮的衛星--天衛一的一半. 它的表面布滿隕石坑。儘管沒有地質活動的跡象,卻有着離奇的特徵。它有一個明亮的隕石坑,寬約112公裏,綽號"螢光杯"。坑表面深色部分可能是有機物質,淺色部分則無人知道是什麽。
  天衛三(Titania)是環繞天王星運行的一顆衛星。天衛三跟天衛四差不多大小,也復滿了火山灰。這表明曾發生過火山活動。那兒有長達數千公裏的風力強勁的大峽𠔌,可能是由於內部的水凍結、膨脹,撐裂了薄弱的外殼而形成的。天衛三直徑約為1000公裏,是天王星最大的衛星。它的表面也被一種黑色物質重新復蓋過,可能是甲烷或水冰。
  天衛四(Oberon)是環繞天王星運行的一顆衛星。最外層的天衛四布滿了隕石坑。隕石坑底有許多暗區,可能已經填滿冰岩。
  天衛五(Miranda)是環繞天王星運行的一顆衛星。 。
  天衛六(S/1986 U 7, Cordelia)是環繞天王星運行的一顆衛星。
  天衛七(S/1986 U 8, Ophelia)是環繞天王星運行的一顆衛星。
  天衛八(S/1986 U 9, Bianca)是環繞天王星運行的一顆衛星
  天衛九(S/1986 U 3, Cressida)是環繞天王星運行的一顆衛星。
  天衛十(S/1986 U 6,Desdemona)是天王星的一顆小的天然衛星。
  天衛十一(S/1986 U 2, Juliet)是環繞天王星運行的一顆衛星。
  天衛十二(S/1986 U 1, Portia)是環繞天王星運行的一顆衛星。
  天衛十三(S/1986 U 4, Rosalind)是環繞天王星運行的一顆衛星。
  天衛十四(S/1986 U 5, Belinda)是環繞天王星運行的一顆衛星。
  天衛十五(S/1985 U 1, Puck)是環繞天王星運行的一顆衛星。
  天衛十六(S/1997 U 1, Caliban)是環繞天王星運行的一顆衛星。
  天衛十七(S/1997 U 2, Sycorax)是環繞天王星運行的一顆衛星。
  天衛十八(S/1999 U 3, Prospero)是環繞天王星運行的一顆衛星。
  天衛十九(S/1999 U 1, Setebos)是環繞天王星運行的一顆衛星。
  天衛二十(S/1999 U 2, Stephano)是環繞天王星運行的一顆衛星。
  天衛二十一(S/2001 U 1, Trinculo)是環繞天王星運行的一顆衛星。
探測 Probe
  人造衛星
  1986年,NASA的旅行者2號拜訪了天王星。這次的拜訪是唯一的一次近距離的探測,並且目前也還沒有新的探測計劃。旅行者2號在1977年發射,在繼續前往海王星的旅程之前,於1986年1月24日最接近天王星,距離近達81,500公裏。旅行者2號研究了天王星大氣層的結構和化學組成,發現了10顆新衛星,還研究了天王星因為自轉軸傾斜97.77°所造成的獨特氣候,並觀察了天王星的環係統。他也研究了天王星的磁場:不規則的結構、傾斜的磁軸、和如同拔塞蠃絲般扭麯並斜嚮一側的磁尾。他對最大的五顆衛星做了首度的詳細調查,並研究當時已知的九圈光環,也新發現了兩道光環。
  可見性
  從1995至2006年,天王星的視星等在+5.6至+5.9等之間,勉強在肉眼可見的+6.0等之上,他的角直徑在3.4至3.7 弧秒;比較土星是16至20弧秒,木星則是32至45弧秒。在衝的時候,天王星可以用肉眼在黑暗、無光污染的天空直接看見,即使在城市中也能輕易的使用雙筒望遠鏡看見。使用物鏡的口徑在15至25 釐米的大型業餘天文望遠鏡,天王星將呈現蒼白的深藍色盤狀與明顯的周邊昏暗;口徑25 釐米或更大的,雲的型態和一些大的衛星,像是泰坦尼亞和歐貝隆,都有可能看見。
同名電影《天王星》 Movie, "Uranus"
  外文名稱 Uranus
  導演: 剋勞德·貝裏 Claude Berri
  編劇:
  Marcel Aymé ....novel
  剋勞德·貝裏 Claude Berri
  Arlette Langmann
  主演:
  米歇爾·布朗 Michel Blanc ....Gaigneux
  傑拉爾·德帕迪約 Gérard Depardieu ....Léopold
  讓-皮埃爾·馬裏埃爾 Jean-Pierre Marielle ....Archambaud
  影片類型: 劇情 / 喜劇
  片長:Argentina:100 min
  國傢/地區: 法國
  上映 1990年
  對白語言: 法語
  色彩: 彩色
  混音: Dolby
  級別:Finland:K-12 / USA:R / Chile:18 / Argentina:16
  製作人 Produced by:Pierre Grunstein ....executive producer
  製作公司:
  DD Productions [法國]
  Films A2 [法國]
  Renn Productions [法國]
  Sofica Investimage 3 [法國]
  發行公司:AMLF [法國] (France)
  特技製作公司:Euro-Titres [法國] (special effects)
  其他公司:
  Elison [法國] re-recording facilities
  Transpalux [法國] electrical material
  劇情
  根據小說改編,講一個法國小鎮二戰剛結束清理“階級隊伍”,弄清誰是愛國者,誰跟納粹同流合污。德帕迪約扮演一個貪杯又蠻橫的酒保,遭到陷害。
  幕後製作
  影片涉及罪與罰這一主題,劇情過於復雜,人物塑造缺乏立體感,顯得蒼白。
  Uranus天王星樂團
  以3人同屬星座——水瓶座的守護星命名,成立於2005年,成員有來自廣州的男生JOE和GARDEN 以及來自福州的女生呆寶靜3人組成。
  組團以前三個人就是非常好的朋友,因為同樣熱愛hiphop音樂,經常在網上聊天。由於同在廣州,Joe和Garden在2002年以“M貳”的名字製作了許多膾炙人口的歌,其中包括百代唱片2003年發行的《嘻哈now中國》裏的一首單麯,在國內的第一張西哈合輯裏扮演了代表南方饒舌的重要的角色; 而呆寶靜更是自己完成了很多作品並先後在各大西哈網站轉載,贏得過萬的點擊率和非常高的人氣,並被圈內公認為華語饒舌最屌的女性饒舌歌手。
  在2004年的鼕天3位好友終於三劍合璧,决定組成一支新的男女混合的西哈樂團並且命名為——Uranus天王星。2005年3人以天王星的名字製作了很多首西哈歌麯,當時的作品更是又被EMI百代唱片選中並且簽約代理發行。
  天王星的西哈音樂麯風多樣,敢於走在潮流的最前端,歌麯題材豐富,充分體現出80後一代的各種生活狀態。他們的歌詞風趣真實,其中有描寫對生活的憧憬,也有對身邊現狀的感悟,甚至大膽的涉及各式各樣的夜生活、金錢和享樂主義。
  JOE說,他們3個人就像一張三腳桌,相互支撐着他們的音樂,少了哪個腳都不行。天王星的3人在團隊內也各自擔當起各自的角色。
  Garden最擅長編麯。現在就讀星海音樂學院的他對各種西哈麯風深有研究,而作為一名獨立音樂製作人的他更是先後嚮許多簽約歌手和唱片公司輸送作品,其作品作品先後簽約百代唱片(《天王星》、《我喜歡》、《生活秀》、《傻》、《babyboo》、《遺忘東莞》)、華納音樂(《讓我相信愛》)。同時他還跨刀為大陸、臺灣等很多西哈歌手製作demo,業界得到一致認可。Joe則是整個團的後臺指揮官。從選麯到後期混音大事小事都要經過他手。同時他的饒舌技巧和音樂才華也在華語饒舌界非常出衆。他獨特的flow和歌詞配合天王星的趴嚏饒舌的麯風為他贏得了king of da South的美譽。他更是對hiphop的著裝打扮以及潮流了如指掌。
  呆寳靜,作為華語饒舌公認最出色的女rappa在團內有着超高的人氣,性感的外表和甜美的嗓音加上天生的音樂才華,讓她當仁不讓地成為饒舌界的第一女神。她的名字幾乎傳遍了所有聼過中文西哈的每一個人的耳朵。她的作品(《天王星》、《我喜歡》、《生活秀》、《傻》、《babyboo》)由EMI百代唱片在05年發行,這也使天王星的名氣更上一層樓。
天文百科 Astronomy 百科
  天王星的體積在九大行星中僅次於木星和土星,體積約為地球的65倍,質量相當於地球的14.63倍。天王星以6.81千米/秒的平均速度繞太陽公轉,公轉周期84年。天王星最奇特的是它的自轉軸幾乎倒在它的軌道面上,也就是說,它是“躺”着自轉的。而其他行星都是“站”在自己軌道面上自轉有人猜測它可能是被一個天體撞倒的,目前這還沒有得到證實。
  天王星的奇特自轉稱為太陽係起源中的南解之謎。其赤道的磁感應強度為2.5×10-5特斯拉,比地球的3.1×10-5特斯拉略低,但是天王星內部磁場很強,所包含的能量是地球的50倍。天王星的核心是岩石物質,核心溫度是2000-3000。核心外面是一層很厚的水冰和氮冰,冰外面是分子氫層,再嚮外就是很厚的大氣層,大氣層中的主要成分是氫和氦。氫的含量占絶大部分,氦的含量約為10-15。這與木星的大氣組成相似。天王星同地球一樣有四季的變化,但是它的一季相當於地球的21年,也不同與地球上的四季,受陽光照射的半球為夏季,另一面為鼕季。天王星於1781年被赫歇爾用自製的16釐米口徑望遠鏡發現,自發現後經過了186年,人們纔發現了它的環帶。天王星共有11條環帶,其構造復雜,顔色各異,十分壯觀。天王星最亮時稍亮於6等,眼力好的人勉強可見。在大望遠鏡裏,它呈現蘭緑色。
百科辭典 Encyclopedia
  tianwangxing
  天王星
  Uranus
    太陽係九大行星之一,按離太陽由近及遠的次序為第七顆,在天文學中常以符號□(或□)表示。1781年為F.W.赫歇耳(見赫歇耳一傢)所發現。天王星的赤道半徑約25,900公裏。體積約為地球的65倍,在九大行星中僅次於木星和土星。質量為8.742×10□剋,相當於地球質量的14.63倍。密度較小,衹有1.24/釐米□,為海王星密度值的74.7%。因此,它雖然比海王星大,質量卻衹有海王星質量的85%。在太陽係九大行星中,它的質量僅次於木星、土星和海王星,占第四位。天王星有五個衛星(見天王星衛星)。1977年,還發現天王星有光環。
     天王星和它的五個衛星
    自轉和公轉 天王星繞太陽運動的軌道半長徑大約2.9×10□公裏,為土星軌道半長徑的兩倍左右。它的軌道面幾乎同黃道面重合,二者之間的交角衹有0□8。它繞太陽公轉的平均速度為 6.81公裏/秒,公轉一周需84年。公轉軌道的偏心率約為0.05。天王星的赤道面與軌道面的傾角為97°55□,也就是說它的自轉軸幾乎倒在它的軌道平面上,因此,它的四季、晝夜同地球上的大不相同。在一個半球的“夏”季,它的極點幾乎直對着太陽;而另一個半球則完全處於黑暗的“鼕”季之中。這裏所說的“夏”季和“鼕”季,僅僅是用來區別它受到陽光照射,還是背着陽光。天王星離太陽很遠,表面的有效溫度衹有62K,即-211℃。所以,即使在受到陽光照射的“夏”季,也是十分寒冷的。上述自轉軸這種奇特的傾倒是太陽係起源學說中一個難以解决的問題。
    從地球上看,天王星的視角直徑很小,就是在大衝(見行星視運動)時也衹有4□。這使得測定天王星的自轉數值成了很睏難的事,測量結果誤差很大。用光譜分析方法測定天王星的自轉周期是24±3小時。
    大氣 天王星存在着濃密的大氣。在望遠鏡中,天王星是一個藍緑色的圓面。用放在高空氣球上的口徑為90釐米的望遠鏡拍得的高分辨率照片表明,天王星表面除了很強的、對稱的臨邊昏暗現象以外,沒有其他形態特徵。這說明天王星上到處都覆蓋着厚厚的雲層。早在1869年,塞奇用分光儀對天王星進行目視觀測時發現了一個強的吸收帶,直到1932年,維爾特纔證明它是甲烷的吸收帶。1949年柯伊伯在天王星光譜的8270埃附近發現了一個彌漫的吸收帶,這是氫分子帶。到1978年底為止,在天王星上衹有這兩種分子得到確認。根據理論推斷,天王星上應當存在有大量的氨分子和水分子,估計那裏也可能有相當數量的氦和氖,然而至今均未找到。這可能有兩個原因:一是這些元素的吸收帶被很強的甲烷吸收帶掩蓋住了;二是天王星上很冷,它們可能是“雪化”的氣體,存在於大氣中較深的內層,光譜無法探測。
    氫分子是天王星大氣的主要成分。根據理論推測,天王星上的氫氣的質量大約是地球上所有氣體的質量的50倍。與氫相比,甲烷是少的。天王星大氣中存在着雲層,通過光譜、光電、無綫電測量對它的頂部雲層進行了一些研究。初步認為,天王星具有一個溫度較高的同溫層和一個很冷的對流層頂。在對流層的下面,可能有兩個雲層:甲烷層和氨層,基於對臨邊昏暗現象的觀測,證明後者的存在,而甲烷雲層則是稀薄的或者破碎的。在這個寒冷的行星上,還沒有發現它有內部的熱源,在大氣中也沒有熱的反嚮傳輸,而這些在木星、土星等行星上都找到了。天王星上的氣候變化可能比地球上小得多。因為太陽離它很遠,促使氣候變化的能量是非常小的。
    內部結構 至今尚未建立起一個良好的天王星內部結構模型,足以完滿地解釋迄今所觀測到的事實:半徑、密度、扁率等等。有一種天王星結構模型認為:天王星的核心
英文解釋
  1. n.:  uranus,  the planet Uranus
相關詞
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包含詞
天王星的天王星環天王星娛
天王星行動天王星衛星天王星衝日
天王星樂團神秘的天王星天王星大氣層
天王星的發現天王星的衛星天王星的組成
天王星的顔色天王星的發現者天王星娛樂會所
天王星、海王星和冥王星天王星Uranu$Uranus天王星樂團
天王星海王星和冥王星Uranus天王星晉江市天王星鞋業有限公司
兒童百問百答天王星篇拼音讀物