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(Uranus),为太阳系八大行星之一,是太阳系由内向外的第七颗行星(18.37~20.08天文单位),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),几乎横躺着围绕太阳公转。
大气的主要成分是氢、氦和甲烷。据推测,内部可能含有丰富的重元素。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。是太阳系内大气层最冷的行星,最低温度只有49K(-224℃)。
的英文名称Uranus来自古希腊神话中的天空之神乌拉诺斯(Οὐρανός),是克洛诺斯的父亲,宙斯的祖父。与在古代就为人们所知的五颗行星(水星、金星、火星、木星、土星)相比,的亮度也是肉眼可见的,但由于亮度较暗、绕行速度缓慢并且由于当时望远镜观测能力不足,未被古代的观测者认定为是一颗行星。直到1781年3月13日,威廉·赫歇耳爵士宣布他发现了,首度扩展了太阳系已知的界限,这也是第一颗使用望远镜发现的行星。
和海王星的内部和大气构成和更巨大的气态巨行星木星土星不同。同样的,天文学家设立了冰巨星分类来安置它们。
中文名称
外文名Uranus
体积6.833×1013km³
质量8.6810×10²⁵kg
直径51118km
逃逸速度21.3
自转周期15.5
组成物质氢、氦、甲烷、重氢
发现者威廉·赫歇耳
最早发现时间1781年3月13日
卫星数量27颗
平均密度1.318g/cm³
远日点3,004,419,704km
近日点2,748,938,461km
分类行星、气态行星
反照率0.3|0.51
视星等5.8
离心率0.044405586
公转周期84.323326yr
平近点角142.955717°
轨道倾角0.772556°
升交点经度73.989821°
半周长2,876,679,082km
自转方向顺时针
平均公转速度6.81km/s
近日点幅角96.541318°
赤道半径25,559±4km
极半径24,973±20km
表面重力0.886g
赤道自转速度2.59km/s
转轴倾角97.77°
收起
探索发现
发现
在被发现是行星之前,已经被观测了很多次,但都把它当作恒星看待。最早的纪录可以追溯至1690年约翰·佛兰斯蒂德在星表中将他编为金牛座34,并且至少观测了6次。法国天文学家PierreLemonnier在1750至1769年也至少观测了12次,包括一次连续四夜的观测。
威廉·赫歇尔,的发现者
威廉·赫歇尔,的发现者
威廉·赫歇尔在1781年3月13日于他位于索美塞特巴恩镇新国王街19号自宅的庭院中观察到这颗行星(赫歇尔天文博物馆),但在1781年4月26日最早的报告中他称之为彗星。赫歇尔用他自己设计的望远镜“对这颗恒星做了一系列视差的观察”。他在他的学报上的纪录着:“在与金牛座ζ成90°的位置……有一个星云样的星或者是一颗彗星”。在3月17日,他注记着:“我找到一颗彗星或星云状的星,并且由他的位置变化发现是一颗彗星”。当他将发现提交给皇家学会时,虽然含蓄的认为比较像行星,但仍然声称是发现了彗星:
“ThepowerIhadonwhenIfirstsawthecometwas227.FromexperienceIknowthatthediametersofthefixedstarsarenotproportionallymagnifiedwithhigherpowers,asplanetsare;thereforeInowputthepowersat460and932,andfoundthatthediameterofthecometincreasedinproportiontothepower,asitoughttobe,onthesuppositionofitsnotbeingafixedstar,whilethediametersofthestarstowhichIcompareditwerenotincreasedinthesameratio.Moreover,thecometbeingmagnifiedmuchbeyondwhatitslightwouldadmitof,appearedhazyandill-definedwiththesegreatpowers,whilethestarspreservedthatlustreanddistinctnesswhichfrommanythousandobservationsIknewtheywouldretain.Thesequelhasshownthatmysurmiseswerewell-founded,thisprovingtobetheCometwehavelatelyobserved.“
效果图
效果图
赫歇尔因为他的发现被通知成为皇家天文学家,并且语无伦次的回复说:“我不知该如何称呼它,它在接近圆形的轨道上移动很像一颗行星,而彗星是在很扁的椭圆轨道上移动。我也没有看见彗发或彗尾”。
当赫歇尔继续谨慎的以彗星描述他的新对象,其他的天文学家已经开始做不同的怀疑。俄国天文学家AndersJohanLexell估计它至太阳的距离是地球至太阳的18倍,而没有彗星曾在近日点四倍于地球至太阳距离之外被观测到。柏林天文学家约翰·波得描述赫歇尔的发现像是“在土星轨道之外的圆形轨道上移动的恒星,可以被视为迄今仍未知的像行星的天体“。波得断定这个以圆轨道运行的天体比彗星更像是一颗行星。
这个天体很快便被接受是一颗行星。在1783年,法国科学家拉普拉斯证实赫歇尔发现的是一颗行星。赫歇尔本人也向皇家天文学会的主席约翰·班克斯承认这个事实:“经由欧洲最杰出的天文学家观察,显示这颗新的星星我很荣誉的在1781年3月指认出的,是太阳系内主要的行星之一”。
命名
马斯基林曾这样的问赫歇尔:“做为天文学世界的恩宠“(原文如此)“为您的行星取个名字,这也完全是为了您所爱的,并且也是我们迫切期望您为您的发现所做的。“回应马基斯林的请求,赫歇尔决定命名为“乔治之星(GeorgiumSidus)“或“乔治三世“以纪念他的新赞助人--乔治三世。他在给约瑟夫·贝克的信件中解释道:
“InthefabulousagesofancienttimestheappellationsofMercury,Venus,Mars,JupiterandSaturnweregiventothePlanets,asbeingthenamesoftheirprincipalheroesanddivinities.InthepresentmorephilosophicaleraitwouldhardlybeallowabletohaverecoursetothesamemethodandcallitJuno,Pallas,ApolloorMinerva,foranametoournewheavenlybody.Thefirstconsiderationofanyparticularevent,orremarkableincident,seemstobeitschronology:ifinanyfutureageitshouldbeasked,whenthislast-foundPlanetwasdiscovered?Itwouldbeaverysatisfactoryanswertosay,'InthereignofKingGeorgetheThird.”
天文学家JerômeLalande建议将这颗行星称为赫歇尔以尊崇它的发现者。但是,波得赞成用希腊神话的乌拉诺斯,译成拉丁文的意思是天空之神,中文则称为。波得的论点是农神(土星)是宙斯(木星)的父亲,新的行星则应该取名为农神的父亲。的名称最早是在赫歇尔过世一年之后的1823年才出现于官方文件中。乔治三世或“乔治之星“的名称在之后仍经常被使用(只在英国使用),直到1850年,HM航海历才换用的名称。
的名称是行星中唯一取自希腊神话而非罗马神话的,的形容词(Uranian)被铀的发现者MartinKlaproth用来命名在1789年新发现的元素。Uranus的重音在第一个音节,因为倒数第二个音a是短音(ūrănŭs)并且是开放的音节。这样的音节在拉丁文中从未被强调过,因此在传统上名字的正确发音是来自英语的[ˈjʊ.rə.nəs]。传统上不正确的发音,重音落在第二音节并且将a发成长音是很普通的。
的天文学符号是AstronomicalsymbolforUranus,它是火星和太阳符号的综合,因为是希腊神话的天空之神,被认为是由太阳和火星联合的力量所控制的。他在占星学上的符号,是Lalande在1784年建议的。在给赫歇尔的一封信中,Lalande描述他是“您的名字首次战胜地球的符号“(“aglobesurmountedbythefirstletterofyourname“)。在东亚,也都翻译成(skykingstar)。
星体特性
基本参数
轨道半径(天文单位)
19.218
轨道偏心率
0.046
轨道对黄道斜角(°)
0.77
公转周期(年)
83.747
会合周期(日)
369.66
质量(相对于地球)
14.535
半径(相对于地球)
4.007
平均密度(克/厘米)
1.318
表面重力加速度(米/秒²)
8.69
逃逸速度(千米/秒)
21.3
赤道自转周期(小时)
17.24
赤道对轨道斜角(°)
97.86
发现卫星数
27(2005-3-4)
反射率
0.51
平均云层温度(℃)
12.8
大气压力(巴)
未知
大气组成
H₂83%He15%CH₄2%
收起
轨道参数
(历元J2000)
•远日点距离:3,004,419,704km(20.08330526AU)
•近日点距离:2,748,938,461km(18.37551863AU)
•轨道半长轴:2,876,679,082km(19.22941195AU)
•轨道离心率:0.044405586
•公转周期:30799.095个地球日(84.323326年)
•自转周期:17时14分24秒
•自转方向:自东向西
•逃逸速度:21.3km/s
•会合周期:369.66日
•平均公转速度:6.81km/s
•平均近点角:142.955717°
•轨道倾角:0.772556°(6.48°对太阳的赤道)
•升交点赤经:73.989821°
•近日点辐角:96.541318°
•卫星数:27
物理参数
•赤道半径:25,559±4km(4.007地球)
•两极半径:24,973±20km(3.929地球)
•扁率:0.0229
•表面积:8.1156×10⁹km²(15.91个地球表面积)
•体积:6.833×10¹³km³;(63.086个地球体积)
•质量:8.6810±13×10²⁵公斤(14.536个地球)
•GM=5,793,939±13公里³/秒²;
•平均密度:1.290g/cm³;
•赤道表面重力加速度:8.69m/s²;(0.886g)
•逃逸速度:21.3km/s
•行星自转周期:0.71833地球日(17时14分24秒)
•赤道旋转速率:2.59km/s(9,320km/h)
•轴倾斜:97.77°
•北极赤经:17h9min15s,257.311°
•赤纬:-15.175°
•反照率:0.300(bond),0.51(geom)
•表面温度:
•最小:49K(-224.15℃)
•平均:53K(-220.15℃)
•最高:57K(-216.15℃)
•星等:5.9~5.32
•角度尺寸:3.3“~4.1“
•形容用词:Uranian
大气组成
•83±3%氢分子(H₂)
•15±3%氦
•2.3%甲烷
•0.009%(0.007-0.015%)重氢化合物(HD)
•冰:
•氨
•水
•氨硫化氢(NH₄SH)
•甲烷(CH₄)
物质构成
地球和大小的比较
地球和大小的比较
主要是由岩石与各种成分不同的水冰物质所组成,其组成主要元素为氢(83%),其次为氦(15%)。在许多方面(海王星也是)与大部分都是气态氢组成的木星与土星不同,其性质比较接近木星与土星的地核部分,而没有类木行星包围在外的巨大液态气体表面(主要是由金属氢化合物气体受重力液化形成)。
的质量大约是地球的14.5倍,是类木行星中质量最小的,他的密度是1.29公克/厘米³只比土星高一些。直径虽然与海王星相似(大约是地球的4倍),但质量较低。这些数值显示他主要由各种各样挥发性物质,例如水、氨和甲烷组成。内部冰的总含量还不能精确的知道,根据选择的模型不同有不同的含量,但是总在地球质量的9.3至13.5倍之间。氢和氦在全体中只占很小的部分,大约在0.5至1.5地球质量。剩余的质量(0.5至3.7地球质量)才是岩石物质。。
的标准模型结构包括三个层面:在中心是岩石的核,中间是冰的地函,最外面是氢/氦组成的外壳。相较之下核非常的小,只有0.55地球质量,半径不到的20%;地函则是个庞然大物,质量大约是地球的13.4倍;而最外层的大气层则相对上是不明确的,大约扩展占有剩余20%的半径,但质量大约只有地球的0.5倍。核的密度大约是9g/cm³,在核和地函交界处的压力是800万巴和大约5,000K的温度。冰的地函实际上并不是由一般意义上所谓的冰组成,而是由水、氨和其他挥发性物质组成的热且稠密的流体。这些流体有高导电性,有时被称为水–氨的海洋。和海王星的大块结构与木星和土星相当的不同,冰的成分超越气体,因此有理由将她们分开另成一类为冰巨星。
上面所考虑的模型或多或少都是标准的,但不是唯一的,其他的模型也能满足观测的结果。例如,如果大量的氢和岩石混合在地函中,则冰的总量就会减少,并且相对的岩石和氢的总量就会提高;可利用的数据还不足以让我门确认哪一种模型才是正确的。内部的流体结构意味着没有固体表面,气体的大气层是逐渐转变成内部的液体层内。但是,为便于扁球体的转动,在大气压力达到1巴之处被定义和考虑为行星的表面时,他的赤道和极的半径分别是25,559±4和24,973±20公里。这样的表面将做为这篇文章中高度的零点。