天王星,是太陽系第7顆大行星。
大約兩個世紀前,人們只認識太陽系中行星家族的5個成員:水星、金星、火星、木星和土星。
加上地球,一共才6大行星。
當時人們普遍認為太陽系的范圍是以土星為界。
到了1781年,人類發現天王星,這是繼哥白尼后200多年間關于太陽系結構的第一個重大發現。
后來又發現海王星和冥王星,這樣,太陽系就有了9顆大行星。
1977年又發現天王星也有類似環繞土星那樣的光環,這又是繼1930年發現冥王星以來,近50年內關于太陽系結構的重大發現。
天王星在太陽系的舞臺上扮演著重要角色。
從它首次登場至今還不到200年。
那是1781年3月13日的晚上,英國天文學家威廉?赫歇爾用望遠鏡觀測雙子星座,發現有1顆星很特別:它不是恒星般的光點,而是個小小的圓面。
不久,他又覺察出這顆星在緩慢移動。
這顆既有圓面又在移動的星體究竟是什么?因為當時已經發現的太陽系行星只有6顆,在沒有充分的科學依據以前,把這個星體說成行星,恐怕誰也不會相信。
說它是彗星吧,它又沒有彗星所特有的彗發和彗尾。
同年4月26日,赫歇爾以“一顆彗星的報告”為題,向英國皇家學會提出觀測報告。
據說,赫歇爾為了慎重起見,才把這顆星體說成彗星的。
隨著觀測資料的日益增多,這顆星體的運行軌道可以按萬有引力定律推算出來。
盡管赫歇爾起初還想勉強采用一般彗星的拋物線軌道,或者扁長的橢圓軌道來說明這顆星體的運動,但總是和實際觀測不相符合。
最后,赫歇爾終于傾聽科學實踐的呼聲,拋棄彗星的軌道,改用近乎圓形的行星軌道,確定它的軌道半徑越出土星之外。
這樣,計算結果和實際觀測才大體一致。
于是赫歇爾勇敢地宣布,他新發現的天體不是彗星,而是1顆比土星更遙遠的行星;太陽系的疆界比當時人們認定的還要大。
后來就把這顆新發現的行星命名為天王星。
天王星的發現,在人類探索太陽系結構的征途上,是繼哥白尼建立日心說之后的第一個里程碑。
這樣估價是比較恰如其分的。
前面說過,當時人們認為太陽系只有6顆行星,還普遍認為太陽系的范圍以土星為界。
這種傳統觀念根深蒂固,以致赫歇爾宣布的新行星,當時有很多人還不大相信呢!后來,隨著天文學的發展,人們才公認天王星是1顆地地道道的行星。
1846年發現比天王星更遠的海王星。
1930年又發現比海王星更遠的冥王星。
今天,人們正在探索冥王星外面是不是還存在第10顆行星呢!
天王星沒有能夠更早地被人們所發現,應該說是一件十分令人遺憾的事。
原來,天王星是1顆6等星,肉眼可以看得見。
天王星在滿天繁星之間移動,當它通過某些亮星稀疏的天區時,接連幾個晚上都能覺察出來。
在人類進入文明社會的幾千年間,特別是在發明天文望遠鏡后的100多年里,天王星居然“漏網”,這好像有點難以理解,其實這也是歷史條件的局限性所造成。
因為在赫歇爾之前,還沒有開始系統而全面的巡天觀測,天王星的“漏網”自然就難免了。
更令人遺憾的是,當天王星進入人們眼皮底下的時候,仍然沒有被識別出來。
事實上,早在1690年就有天王星的觀測記載了。
特別是在1750年到1769年間,有一個叫勒蒙尼葉的人,他觀測到天王星竟達12次之多,卻沒有被他識別出來。
勒蒙尼葉恐怕是吃了因循守舊的虧。
相比之下,赫歇爾尊重實踐,大膽懷疑前人對太陽系以土星為界的觀點,提出土星之外還有天王星這一新觀念,作出近代天文學史上的一大發現。
天王星繞太陽公轉1周大約相當于84個地球年,從它被發現到現在剛轉了大約兩圈半。
天王星的自轉周期或許只有1列、時半,也可能長達二十三四小時,尚待進一步測定。
天王星的自轉方式很特別:地球、火星和土星的赤道面和軌道面是互相傾斜,即斜著轉的;木星的自轉軸幾乎同軌道面垂直,好像是站著轉的;天王星赤道面和軌道面的交角大約等于98度,就是說天王星是躺著轉的,因而四季差別很大。
天王星和太陽的平均距離是29億千米左右,等于地球到太陽距離的19倍。
天王星接收太陽的光和熱還不到地球的3/1000。
天王星的表面溫度大約在-200℃。
其直徑大約是500000千米,為地球直徑的4倍。
論體積,天王星有印個地球那么大,但其質量卻只有地球質量的145倍,因而密度很低,比水稍重點。
天王星的大氣中氫氣的含量最多,約占總數的一半。
此外,還有氦氣和甲烷,以及一些還沒有辨認出來的氣體。
天王星有5顆衛星,這5顆衛星的直徑都不超過1000千米,比地球的衛星——月亮小得多。
從發現天王星以來的近200年間,人們對它的認識雖然取得上述一些重要成果,但還沒有就此結束。
1977年3月11日凌晨,在觀測天王星遮掩1顆恒星的過程中,我國和外國的天文學家發現了天王星的光環,這一事件被認為是近50年間關于太陽系結構的一個重大發現。
大家知道,自17世紀發現土星光環以來,人們一直認為只有土星有光環。
天王星光環的發現,不僅使人們大大加深對天王星本身的認識,還為研究太陽系的起源和演化提供重要信息。
值得提出的是,我國已故著名天文學家戴文賽教授曾預言天王星有光環。
他對現有的幾十種太陽系起源學說都作了分析,根據最新的資料提出關于太陽系起源的新論點。
在這個基礎上,戴文賽教授在1976年11月提出天王星及海王星似乎應該有光環。
他提出這個論點之后1年,天王星光環就被觀測到的事實證實了。
天王星的光環和土星光環一樣,大概是由許多小冰塊或小鐵塊所組成。
但是,天王星光環比土星光環要薄得多,顯得很暗弱。
不僅肉眼看不見,就是用天文望遠鏡也無法直接看到。
天王星光環的存在,是根據天王星遮掩1顆恒星時得到的資料,從理論上推斷出來的。
這些光環是在一條大約7000千米寬的環帶上,距離天王星約18千米。
人們對天王星光環的認識正在實踐中不斷得到補充和發展。
1977年3月發現天王星有5個光環,到10月又發現第6個光環。
1978年4月又發現3個光環,其中一個當時尚未完全肯定。
最近有消息說,這個光環已經得到認證。
天王星的光環數目共有9個,比起只有4個光環的土星還要高出一等。