天王星 躺著自轉

文/山羊  |2024.11.25
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文/山羊 

小明很好奇,用完「金、木、水、火、土」命名五顆行星後,距太陽最遙遠的兩顆冰巨星(ice giant)—— 天王星與海王星是如何命名的?

先說天王星(Uranus),是1781年英國天文學家威廉.賀歇爾(William Herschel)所發現。這是第一顆藉由望遠鏡才發現的行星。原本要以「喬治星」(Georgium Sidus)或英國國王「喬治三世」(George III)命名,未被國際天文學界接受,最後才以希臘神話的天空之神「烏拉諾斯」(Ouranos)為名,象徵古代神話中天地的起源。這是唯一不用羅馬神話取名的行星。

1789年,德國化學家馬丁.克拉普羅特(Martin Klaproth)發現的鈾元素也是以Uranus將鈾命名為Uranium。

至於在中國、日本、韓國等這些漢字文化圈的國家,人們就將它譯做「天王星」,「天王」在中國古代神話中就是指「天神或天帝」。

聽完命名過程,小明又對「天王星躺著自轉」感到很有趣。這是怎麼回事呢?

直角傾斜 快速滾動



天王星約於45億年前形成,是太陽系第三大行星,赤道直徑5萬1118公里,約地球4倍,如果地球是寬2.05公分的美金五分鎳幣,天王星就有壘球那麼大。

天王星跟太陽平均距離約29億公里,距太陽19個天文單位(AU,即太陽到地球距離),陽光從太陽到天王星需2小時40分鐘,陽光強度只有地球上的1/400。

另外,天王星自轉一周只需17小時14分鐘,公轉一周卻長約84年,也就是說,從被發現到現在,它還沒完成第三趟繞太陽公轉的旅程。還有,如果能住在上面,日子雖過得比較快,一輩子卻只能吃到一次生日蛋糕。

最奇特的是,天王星的自轉軸竟然傾斜達97.77度,是唯一一顆赤道與軌道幾乎成直角的行星,就像「橫躺」於軌道平面上的一顆球,在太空中快速自轉滾動,同時又繞著太陽公轉。

科學家說,可能是在30到40億年前,與一顆地球大小的天體碰撞的結果,才造成天王星這劇烈的傾斜,不僅導致它擁有約21年長的季節,兩極輪流面對太陽的結果,產生了42年白天,42年黑夜的現象,同時也導致天王星的逆行,跟金星一樣順時針旋轉,不像其他行星逆時針「正常」旋轉。

最冷行星 與眾不同



天王星的核心是岩石,體積略小於地球,很有可能與地球相當,上面包覆著大量由水、甲烷與氨等組成的流體,高熱且稠密,核心附近溫度高到4982℃。由於沒有真正的表面,太空船無法著陸,但也無法毫髮無傷穿越天王星大氣層。

像木星與土星一樣,它的大氣層是由氫與氦組成,還含有少量的甲烷以及微量的水及氨,溫度最低可達-224℃,加上風速每小時900公里,所以比離太陽更遠的海王星還冷,是太陽系中最冷的行星。

不過,因為陽光穿過大氣層,被天王星的雲層反射回來時,甲烷會吸收紅光,反射藍光,造就天王星淺藍帶點綠的美麗色澤,讓它更與眾不同。

天王星擁有13個微弱光環,主要是由冰及岩石碎片等微小顆粒與塵埃所組成。因為它們較窄,而且顏色暗淡,一直到望遠鏡的技術發展更進步後才被發現。

另外,它也有美麗的極光,還擁有28顆衛星,這些衛星的名稱多來自英國大劇作家莎士比亞(William Shakespeare)與詩人亞歷山大.波普(Alexander Pope)作品裡的人物,最著名的衛星包括米蘭達(Miranda,天衛五)、泰坦妮亞(Titania,天衛三)、歐貝隆(Oberon,天衛四)及艾瑞爾(Ariel,天衛一)。

1986年,旅行者2號飛過天王星,是唯一曾飛掠過的探測器。到目前為止,還沒有任何太空船曾繞著這顆遙遠的行星運行,對其進行深入、近距離的研究,讓天王星成了太陽系中最神祕的行星之一。

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