星空万象

天王星是太阳系八大行星中由内向外数的第七颗行星，体积在太阳系行星中排名第三，质量排名第四。天王星的外表没有独特之处，但是其自转却别具一格。当天王星运行到近日点时，其自转轴几乎是对着太阳的，看起来就像是躺着转动的。除天王星外，金星是倒着转的，其他六颗行星的自转轴都是大致垂直于公转轨道面的，倾斜角不会超过30度。

“旅行者2号”拍摄的天王星

天王星标准结构包括三个层面：中心是岩石核，中间是冰的地幔，最外面是氢/氦组成的外壳。核非常小，只有地球质量的55%；地幔庞大，质量大约是地球的13.4倍；最外层的大气层不明确，大约占有剩余20%的半径，但质量大约只有地球的50%。天王星和海王星的大块结构与木星和土星很不相同，冰的成分超过气体，因此又将它们称之为冰巨星。

天王星内部没有明确的固体表面，最外面的气体包壳，被称为大气层，其主要成分是氢、氦和甲烷。地幔由甲烷和氨的冰组成，可能含有水，内核由冰和岩石组成。与其他气体巨星，甚至与相似的海王星比较，天王星的大气层非常平静。在天王星记录到的最低温度是零下224摄氏度，比海王星还要冷，是太阳系温度最低的行星。直接以肉眼观察，天王星的表面呈现蓝绿色，这是因为它的甲烷大气吸收了大部分的红色光谱。

1986年，NASA的“旅行者2号”拜访了天王星，这是人类航天器唯一一次近距离探测天王星。“旅行者2号”的观测显示，天王星的磁场非常奇特，它不起源于天王星的几何中心，磁场中心位于天王星的几何中心往南极偏离约三分之一天王星半径，且磁场轴相对于自转轴倾斜59度。这种异常的几何关系使得磁场非常不对称，在南半球的表面，磁场强度低于0.1高斯，而在北半球的强度高达1.1高斯，表面的平均强度是0.23高斯。相较之下，地球两极的磁场强度大约是相等的，并且“磁赤道”大致上也与物理上的赤道平行，而天王星的偶极矩是地球的50倍。科学家曾提出若干机制来解释这些异常的磁场，但都没有达成共识。

旅行者2号探测器

天王星有一个黯淡的行星环系统，由大小从微米到数米的黑暗粒状物组成。天王星环有13个圆环，其中最明亮的是ε环，其他环都非常黯淡。天王星光环像木星的光环一样暗，像土星的光环那样有相当大的直径。

已知的天王星的天然卫星有27颗，这些卫星的名称都出自莎士比亚和蒲伯的歌剧。五颗主要卫星的名称是米兰达、艾瑞尔、乌姆柏里厄尔、泰坦尼亚和欧贝隆。在这些卫星中，泰坦尼亚最大，半径788.9千米，不到月球的一半，但是比土星第二大卫星稍大些。艾瑞尔有着最年轻的表面，上面只有少许的陨石坑，而乌姆柏里厄尔看起来是最老的。米兰达拥有深达20千米的断层峡谷，梯田状的层次和混乱的变化，形成令人混淆的表面年龄特征。

来源：《仰望星空—航天基础知识问答》（中国宇航出版社出版）

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