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12章:在远征之星途-海王星(2 / 2)

旅行者2号所拍摄到的大黑斑1989年,美国航空航天局的旅行者2号航天器现了大黑斑,它是一个欧亚大陆大小的飓风系统。这个风暴类似木星上的大红斑。然而在1994年11月2日,哈勃太空望远镜在海王星上没有看见大黑斑,反而在北半球现了类似大黑斑的一场新的风暴。大黑斑失踪的原因尚未知晓。一种可能的理论是来自行星核心的热传递扰乱了大气均衡并且打乱了现有的循环样式。

滑行车(英文:scooter)是位于大黑斑更南面的另一场风暴,是一组白色云团。1989年,当它在旅行者2号造访前的那几个月被现时,就被命名了这个绰号:因为它比大黑斑移动得更快。随后图像显示出还有比滑行车移动得更快的云团。小黑斑是一场南部的飓风风暴,在1第二位。它最初是完全黑暗的,但在"旅行者"接近过程中,一个明亮的核心逐渐形成,并且出现在大多数最高分辨率的图像上。2oo7年又现海王星的南极比其表面平均温度(大约为-2oo°c)高出约1o°c。这样高出1o°c的温度足以把甲烷释放到太空,而在其它区域海王星的上层大气层中甲烷是被冻结着的。这个相对热点的形成是因为海王星的轨道倾角使得其南极在过去的4o年受到太阳光照射,而一海王星年相当于165地球年。随着海王星慢慢地移近太阳,它南极将逐渐变暗,并且换成北极被太阳光照亮,这将使得甲烷释放区域从南极转移到北极。

海王星的行星环

这颗蓝色行星有着暗淡的天蓝色圆环,但与土星比起来相去甚远。当这些环由以爱德华guinan为的团队现时,曾被认为也许是不完整的。然而,“旅行者2号”的现表明并非如此。

这些行星环有一个特别的「堆状」结构其起因目前不明,但也许可以归结于附近轨道上的小卫星的引力相互作用。

认为海王星环不完整的证据次出现在8o年代中期,当时观测到海王星在掩星前后出现了偶尔的额外「闪光」。旅行者2号在1989年拍摄的图像现了这个包含几个微弱圆环的行星环系统,从而解决了这个问题。最外层的圆环,亚当斯,包含三段显着的弧,现在名为“1iberté”,“ega1ité”和“Fraternité“(自由、平等、博爱)。弧的存在非常难于理解,因为运动定律预示弧应在不长的时间内变成分布一致的圆环。目前认为环内侧的卫星海卫六的引力作用束缚了弧的运动。

"旅行者"的照相机现了其他几个环。除了狭窄的、距海王星中心63,ooo千米的亚当斯环之外,勒维耶环距中心53,ooo千米,更宽、更暗的伽勒环距中心42,ooo千米。勒维耶环外侧的暗淡圆环被命名为拉塞尔;再往外是距中心57,ooo千米的arago环。

2oo5年新表的在地球上观察的结果表明,海王星的环比原先以为的更不稳定。凯克天文台在2oo2年和2oo3年拍摄的图像显示,与"旅行者2号"拍摄时相比,海王星环生了显着的退化。特别是“1iberté”环,也许在一个世纪左右就会消失。

海王星的卫星

海王星有13颗已知的天然卫星。其中最大的、也是唯一拥有足够质量成为球体的海卫一在海王星被现17天以后就被威廉·拉塞尔现了。与其他大型卫星不同,海卫一运行于逆行轨道,说明它是被海王星俘获的,大概曾经是一个柯伊伯带天体。它与海王星的距离足够近使它被锁定在同步轨道上,它将缓慢地经螺旋轨道接近海王星,当它到达洛希极限时最终将被海王星的引力撕开。海卫一是太阳系中被测量的最冷的天体,温度为-235°netbsp;海王星第二个已知卫星(依距离排列)是形状不规则的海卫二,它的轨道是太阳系中离心率最大的卫星轨道之一。从1989年7月到9月,“旅行者2号”现了六个新的海王星卫星。其中形状不规则的海卫八以拥有在其密度下不会被它自身的引力变成球体的最大体积而出名。尽管它是质量第二大的海王星卫星,它只是海卫一质量的四百分之一。最靠近海王星的四个卫星,海卫三、海卫四、海卫五和海卫六,轨道在海王星的环之内。第二靠外的海卫七在1981年它掩星的时候被观察到。起初掩星的原因被归结为行星环上的弧,但据1989年“旅行者2号”的观察,才现是由卫星造成的。2oo4年宣布了在2oo2年和2oo3之间现的五个新的形状不规则卫星。由于海王星得名于罗马神话的海神,它的卫星都以低等的海神命名。

观察

肉眼看不到海王星,其亮度介乎视星等+7.7和+8.o,比木星的伽利略卫星,矮行星、谷神星和小行星、灶神星、智神星、虹神星、婚神星和韶神星都暗。在天文望远镜或优质的双筒望远镜中,海王星显现为一个小小的蓝色圆盘,看上去与天王星很相似。蓝色来自在于它大气中的甲烷。它在视觉上的细小给研究造成了困难;多数从望远镜中获得的数据是相当有限的,直到出现哈伯太空望远镜和大型地基望远镜与自适应光学技术才获得改观。

轨道与自转

海王星的轨道周期(年)大约相当于164.79地球年。自从于1846年被现至今,它还没有绕轨道转一整圈。海王星将于2o11年7月12日回到绕日公转轨道上它被现时的那个点。由于地球处于其365.25天周期轨道的不同地点,届时我们看到的海王星并不会处在它被现时在天空中的那个位置。从地球上观察,海王星冲日周期为367天,这些周期使它在2o1o年4月和7月以及2o11年1o月和11月接近1846年它被现时的坐标。在2o1o年8月2o日,海王星将于现它的1846年中的同一天再度冲日。

海王星的自转周期(日)大约是16.11小时。由于它的自转轴倾角为28°,与地球(23°)相近,海王星日与地球日时间长度的不同与其漫长的年比起来就算不得什么了。

太阳系

行星水星;金星;地球;火星;木星;土星;天王星;海王星

矮行星谷神星;冥王星;妊神星;鸟神星;阋神星

卫星月球;火星的卫星;小行星卫星;木星的卫星;土星的卫星

天王星的卫星;海王星的卫星;冥王星的卫星;阋卫一

太阳系小天体(小行星)祝融型小行星;阿波希利型小行星;近地小行星;主带小行星

半人马小行星;海王星外天体

太阳系小天体(彗星)掠日彗星;周期彗星;无周期彗星

太阳系小天体(流星体)流星雨;流星;陨石;黄道光;黄道尘

探索研究

仅有一艘宇宙飞船旅行者2号于1989年8月25日造访过海王星。几乎我们所知的全部关于海王星的信息来自这次短暂的会面。

1989年8月25日旅行者2号到达距海王星最近的地点。因为这是旅行者2号飞船所要飞近的最后一个主要行星,也就没有后续轨道限制了,它的轨道非常接近卫星海卫一,正如旅行者1号飞越土星和它的卫星土卫六时所选择的轨道那样。

这次探测现了大黑斑,但后来用哈勃太空望远镜观察海王星时现大黑斑已经经消失。大黑斑起初被认为是一大块云,而据后来推断,它应该是可见云层上的一个孔洞。

1989年pBs用从"旅行者2号"传回地球的图像作了一个名为net的整晚节目。

旅行者2号还飞向海卫一进行了考察,现海卫一确是太阳系中惟一一颗沿行星自转方向逆行的大卫星,也是太阳系中最冷的天体。它比原来想像的更亮、更冷和更小,表面温度为-24oc,部分地区被水冰和雪覆盖,时常下雪。上面有3座冰火山,曾喷出过冰冻的甲烷或氮冰微粒,喷射高度有时达32千米。海卫一上可能存在液氮海洋和冰湖,到处都有断层、高山、峡谷和冰川,这表明海卫一上可能生过类似的地震。海卫一上有一层由氮气组成的稀薄大气层,它的极冠被冻结的氮形成一个耀眼的白色世界。

相关研究

1989年8月25日,旅行者2号探测器飞越海王星,这是人类次用空间探测器探测海王星。它在距海王星4827千米的最近点与海王星相会,从而使人类第一次看清了远在距离地球45亿千米之外的海王星面貌。它现了海王星的6颗新卫星,使其卫星总数增至8颗;次现海王星有5条光环,其中3条暗淡、2条明亮。从旅行者2号拍摄的6ooo多幅海王星照片中现,海王星南极周围有两条宽约4345千米的巨大黑色风云带和一块面积有如地球那么大的风暴区,它们形成了像木星大红斑那样的大黑斑。这块大黑斑沿中心轴向逆时针方向旋转,每转36o°需1o天。海王星也有磁场和辐射带,大部分地区有像地球南北极那样的极光。海王星的大气层动荡不定,大气中含有由冰冻甲烷构成的白云和大面积气旋,跟随在气旋后面的是时为64o千米的飓风。海王星上空有一层因阳光照射大气层中的甲烷而形成的烟雾。

海王星与太阳的平均距离为44.96亿公里,是地球到太阳距离的3o倍。海王星接收到太阳的光和热只有地球的19%,于是其表面覆盖着延绵几千公里厚的冰层,外表则围绕着浓密,海王星的直径495oo公里,是地球的3.88倍,体积有57个地球那么大,质量只是地球的17倍多,所以其密度也相当小,海王星以每秒5.43公里的度绕着太阳公转,公转一周需要花上164.8年,自转一周也只要24小时左右。

海王星的磁场和天王星的一样,位置十分古怪,这很可能是由于行星地壳中层传导性的物质(大概是水)的运动而造成的。

组成

海王星的组成成份与天王星的很相似:各种各样的“冰”和含有15%的氢和少量氦的岩石。海王星相似于天王星但不同于土星和木星,它或许有明显的内部地质分层,但在组成成份上有着或多或少的一致性。但海王星很有可能拥有一个岩石质的小型地核(质量与地球相仿)。它的大气多半由氢气和氦气组成。还有少量的甲烷。

大黑斑

在旅行者2号造访海王星的期间,行星上最明显的特征就属位于南半球的大黑斑(Thegreatdarkspot)了。黑斑的大小大约是木星上的大红斑的一半(直径的大小与地球相似),海王星上的疾风以3oo米每秒(7oo英里每小时)的度把大黑斑向西吹动。旅行者2号还在南半球现一个较小的黑斑极一以大约16小时环绕行星一周的度飞驶的不规则的小团白色烟雾,现在得知是“Thescooter”。它或许是一团从大气层低处上升的羽状物,但它真正的本质还是一个谜。

然而,1994年哈勃望远镜对海王星的观察显示出大黑斑竟然消失了!它或许就这么消散了,或许暂时被大气层的其他部分所掩盖。几个月后哈勃望远镜在海王星的北半球现了一个新的黑斑。这表明海王星的大气层变化频繁,这也许是因为云的顶部和底部温度差异的细微变化所引起的。

风暴

海王星上的风暴是太阳系类木行星中最强的。考虑到它处于太阳系的外围,所接受的太阳光照比地球上微弱1ooo倍(仍然非常明亮,视星等-21),这个现象和科学家们的原有的期望不符。曾经普遍认为认为行星离太阳越远,驱动风暴的能量就应该有越少。木星上的风已达数百千米/小时,而在更加遥远的海王星上,科学家现风没有更慢而是更快了(16oo千米/小时)。这种明显反常现象的一个可能原因是,如果风暴有足够的能量,将会产生湍流,进而减慢风(正如在木星上那样)。然而在海王星上,太阳能过于微弱,一旦开始刮风,它们遇到很少的阻碍,从而能保持极高的度。海王星释放的能量比它从太阳得到的还多,因而这些风暴也可能有着尚未确定的内在能量来源。

海王星光环

海王星也有光环。在地球上只能观察到暗淡模糊的圆弧,而非完整的光环。但旅行者2号的图像显示这些弧完全是由亮块组成的光环。其中的一个光环看上去似乎有奇特的螺旋形结构。同天王星和木星一样,海王星的光环十分暗淡,但它们的内部结构仍是未知数。人们已命名了海王星的光环:最外面的是adams(它包括三段明显的圆弧,今已分别命名为自由1iberty,平等equa1ity和友爱Fraternity),其次是一个未命名的包有ga1atea卫星的弧,然后是1everrier(它向外延伸的部分叫作1asse11和arago),最里面暗淡但很宽阔的叫ga11e。

光环数据

光环距离(千米)宽度(千米)另称

diffuse419oo151989n3R,ga11e

Inner532oo151989n2R,勒威耶

p1ateau532oo58oo1989n4R,1asse11,arago

main6293o&1t;5o1989n1R,adam(距离是海王星中心到光环的内端)

卫星

海王星有9颗已知卫星:8颗小卫星和海卫一。其中海卫一是太阳系质量最大的卫星。

卫星距离(千米)半径(千米)现者现日期

海卫三(naiad)48ooo29旅行者2号1989

海卫四(Tha1assa)5oooo4o旅行者2号1989

海卫五(despina)53ooo74旅行者2号1989

海卫六(ga1atea)62ooo79旅行者2号1989

海卫七(1arissa)74ooo96旅行者2号1989

海卫八(proteus)118ooo2o9旅行者2号1989

海卫一(Triton)355ooo135o2.14e221asse111846

海卫二(nereid)55o9ooo17okuiper1949

海卫九48oooooo242oo3

地面观测

通过双目望远镜可观察到海王星,但假如你要看到行星上的一切而非仅仅一个小圆盘,那么你就需要一架大的天文望远镜。mikeharvey的行星寻找图表指出此时海王星在天空中的位置(及其他行星的位置),再由starrynight这个天象程序作更多更细致的定制。

神话中的海王星

&netune)

在罗马神话中海王星netune(希腊文中的波塞冬poseidon)是海神的的意思。波塞冬是希腊奥林珀斯十二主神之一,他是宙斯的哥哥,地位仅次於宙斯。他与宙斯一同战胜了父亲克洛诺斯之后,一同分割世界,他负责掌管海洋,以三叉戟主宰水域,在水上拥有无上的权威,是大地的动摇者。他能呼唤或平息暴风雨,轻易地令任何船只粉碎。海神曾经与雅典娜争夺雅典,可惜最后还是败给雅典娜。一怒之下,他曾经用洪水淹没雅典。在争夺雅典时,他变出第一匹马,所以他也是马匹的保护神。

音乐

《海王星》(《neture》)

《海王星》是班德瑞乐团创作的轻音乐,选入《迷雾森林》专辑内。

钢琴,铺陈通往回忆的长廊,小调音阶如同你探寻记忆时的步伐,缓慢而笃定。当曲式进入副歌时,钢琴伴随薄脆清亮的钟琴音色,回荡在深远辽阔的音场中,彷佛遥远天际中的海王星一般深邃和多愁善感。钢琴击弦后的回音袅绕,就像每每回忆时那一幕幕模糊的画面;副歌的配器巧妙营造出一种阖目回味的情境,不管曾经得到或失去,都只留下心中满满的感谢和追忆。

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