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小小天看世界：星球物语｜天王星：乌拉诺斯的冰与岩

【小小天看世界：星球物语｜天王星：乌拉诺斯的冰与岩】天王星是唯一取自希腊神话而非罗马神话的行星 ， 其英文名称“Uranus”来自古希腊神话中的天空之神乌拉诺斯（Ο?ραν??） ， 乌拉诺斯是克洛诺斯的父亲、宙斯的祖父 ， 翻译成拉丁文就是天空之神 ， 中文则称为天王星 。
天王星的视星等为+5.6～+5.9等 ， 勉强在肉眼可见的+6.0等之上 。 在晴朗的夜晚 ， 在没有空气污染和光污染的遥远乡村 ， 隐约可以看见 ， 但较为黯淡 。 天王星绕行速度缓慢 ， 在望远镜发明之前和发明初期 ， 人们曾把它当作一颗恒星看待 ， 从未想到它是一颗在太空中穿梭的行星 。
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德国天文学家威廉·赫歇尔于1781年发现了它 。 天王星的发现使太阳系的界限扩展到了20个天文单位 ， 天王星也是人类通过望远镜发现的第一颗行星 。
一、基本特征天王星的直径是地球的4倍 ， 体积是地球的63倍 ， 质量是地球的14.5倍 ， 在类木行星中 ， 天王星的质量最小 。 这些数字显示天王星主要由各种各样的挥发性物质 ， 如水、氨和甲烷等组成 。
天王星的中心是岩石核 ， 其半径约为天王星的1/5 ， 尽管岩石核很小 ， 密度却非常大（约9克/厘米3）；再往外是冰的地函 ， 其厚度超过了天王星半径的3/5 ， 质量超过地球的13倍 ， 可见其庞大 。 在岩石核与地函的交界处 ， 压力约为800万巴 ， 温度约为4000多摄氏度 。 可见 ， 地函并非一般意义的冰 ， 而是由很多物质组成的流体 ， 它们形成了天王星上别具一格的海洋 。 天王星的最外面主要是由氢和氦组成的外壳 。
天王星每84个地球年环绕太阳公转一周 ， 这也是天王星的一年 。
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二、天王星的大气和云层天王星与太阳的平均距离大约为太阳和地球距离的20倍 ， 阳光的强度只有地球的1/400 ， 这也决定了天王星表面的温度 。 天王星是太阳系内大气层最冷的行星 ， 大气顶层的最低温度只有49开（约-224℃） 。 在大小和组成方面 ， 天王星与海王星很相似 ， 但海王星释放到太空中的热量是来自太阳热量的2.61倍 ， 而天王星几乎没有多出来的热量被放出 。 看来 ， 天王星的内热明显比其他类木行星低 。
天王星和海王星的内部和大气构成有相似之处 。 虽然天王星内部没有明确的固体表面 ， 但天王星的外面被大量气体包围 ， 这就是天王星的大气层 。 氢和氦是天王星大气的主要成分 ， 在外部大气层中 ， 还有一定量由水、氨、甲烷等结成的“冰” ， 以及其他碳氢化合物 。 天王星的外部大气层具有复杂的云层结构 ， 水在最低的云层内 ， 而甲烷构成最高处的云层 。 与其他气体巨星相比 ， 天王星的大气层还算平静 。 “旅行者2号”在掠过天王星时拍了很多照片 ， 传回来的照片资料显示 ， 它观察到了10个横跨过整个行星的云带特征 ， 这些云带特征对天文学家研究天王星的大气成分及内热有重要参考价值 。
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在天王星对流层的上层 ， 氦的质量百分比很接近原恒星质量 。 在天王星的大气层中 ， 含量占第三位的是甲烷 。 甲烷在可见和近红外的吸收带使天王星显示蓝绿或深蓝色 。
在天王星的上层大气层中 ， 天体化学家捕捉到了一些碳氢化合物 ， 这些含量很低的碳氢化合物很可能是太阳的紫外线辐射导致大气层发生化学变化而来 。 对天王星的光谱分析也捕捉到了水蒸气、一氧化碳和二氧化碳的踪影 ， 它们很可能来自于彗星和其他外部天体的落尘 。
和所有类木行星一样 ， 天王星的自转周期也很快 ， 所以 ， 在天王星上部的大气层迎着自转的方向可以体验到非常强烈的风 。 在天王星的高空 ， 经常可以看见移动得非常迅速的大气 。 在天王星的两极 ， 自转一周大约只需14个小时 。


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