轨道怪异的海王星

轨道怪异的海王星

科学档室

海王星是远日行星之一，同时也是离太阳第八远的行星，其亮度仅为7．85等，只有在天文望远镜里才能看到它。由于它会发出淡蓝色光，西方人把它叫做尼普顿，是罗马神话中的海神。尼普顿经常手持三叉戟，当他愤怒时海底会出现怪物，由于他对海洋的影响力，爱琴海附近的船员和渔民对他十分崇拜。

海王星是一颗大行星，它在太阳系中仅小于木星和土星，是太阳系的第三大行星。海王星略呈扁球形，它的赤道是地球赤道半径的3．88倍，体积是地球体积的57倍，质量是地球质量的17．22倍，表面重力加速度比地球略大，在两极为11．8米每平方秒，在赤道上约为11米每平方秒，表面上物体的逃逸速度为23．6千米每秒。海王星的自转周期为22个小时，它的赤道面和轨道面的交角是28度48分，海王星绕太阳公转的轨道很接近正圆形，轨道面和黄道面的夹角只有1度8分，它以平均每秒5．43千米的速度公转，公转一周大约要花费164．8年。1846年，海王星被人类发现，从那时到现在，它还没走完一个全程，速度真是非常缓慢。

海王星是一颗远日行星

海王星的平均密度是1．66克每立方厘米，其内部有一个由岩石组成的核，核的质量和地球相等。海王星内核的温度为2000℃～3000℃，核外面是质量较大的冰包层，再外面是浓密的大气层，大气成分主要有氢、甲烷和氨等。海王星里面狂风呼啸，有许多湍急紊乱的气旋在其内部翻滚。由于海王星离太阳较远，所以接受的太阳光比较少，其表面每单位面积受到的日光辐射是地球的1／900，日光强度与1米远的100瓦灯泡所发光线强度相同。由于太阳光极少照射到球面上，所以海王星的表面温度很低，通常情况下不超过－200℃。海王星的四季不是很明显，冬季和夏季的温差不大，不像地球这样有冷热分明的四季。

在海王星发现之前，天王星就已经被人类发现。根据牛顿理论，人们曾经推测过天王星的运行轨道，但是这种推测与事实并不相符，科学家们猜测是否存在另外的远行星，它的存在影响了天王星的轨道。1845年，英国剑桥大学青年教师亚当斯通过一系列计算研究，认为在天王星轨道外还有一颗大行星，正是这颗未知的大行星的引力，才使理论计算和实际观测的位置不符合。亚当斯预测了未知大行星的位置，这一年他年仅26岁。由于知名度不是很高，有关天文学家没有对亚当斯的预测表示重视。1845年夏季，法国天文工作者勒威耶独立地通过计算，将天王星轨道外未知大行星的位置预测出来，海王星正逐步出现在人类的视野中。

1846年9月23日，在勒威耶预报位置的基础上，德国柏林天文台长伽勒发现了未知大行星，其发现位置与勒威耶预报的位置仅差52分，与亚当斯预报的位置仅差2度27分，这两个数字都非常接近。到底是谁先发现海王星呢？谁享有对海王星命名的权利呢？国际上对这两个问题产生了争论，英国和法国之间的争论尤其激烈，现在普遍认为海王星是由亚当斯和勒威耶两人发现的。太阳系的边界由于海王星的发现向外延展了17亿千米，同时也再次证实了牛顿天体力学的正确。后来的观察显示，海王星真实的轨道与亚当斯和勒威耶计算出的轨道偏差较大，如果对海王星的搜寻早几年进行，人们可能无法在预测的位置及附近找到它。

海王星探测想象图

1989年8月25日，宇宙飞船“旅行者2”号造访海王星，现在我们知道的海王星的信息全部来自这次造访。海王星和天王星有相同的组成成分，它们都拥有各种各样的冰、含有15%的氢和少量氦的岩石。海王星与天王星相似，但是与土星和木星截然不同，它拥有明显的内部地质分层，还拥有岩石质的小型地核，地质分层和小型地核由氢气、氦气和甲烷组成。我们通过望远镜可以看到，海王星呈现出蓝色，这是因为其大气中的甲烷吸收了日光中的红光，所以才形成了一个蓝色的星球。

在“旅行者2”号造访海王星的时候，其南半球的大黑斑成为行星最明显的特征。大黑斑比木星上的大红斑小1倍，海王星上刮着速度为300米每秒的疾风，把大黑斑向西吹动。在海王星的南半球上，分布着以环绕行星每周16小时的速度飞驶的白色烟雾，它有可能是从大气层低处上升的羽状物，但它到底是什么呢？现在还没有定论。1994年，人类用哈博望远镜对海王星进行观察，发现海王星的大黑斑居然消失，它或许完全消散，或许被其他部分掩盖住，或许……。几个月后，人类用哈博望远镜观察海王星时，发现其北半球有新的黑斑，这表明海王星的大气层变化频繁，云的顶部和底部存在温度差异，这引起了细微的变化。

与天王星和木星相同，海王星也有光环，不过它的光环比较暗淡，在地球上只能看到暗淡模糊的圆弧，而不是完整的明亮的光环。“旅行者2”号的图像显示，海王星的光环由亮块组成，其中有一个光环呈现奇特的螺旋形结构，光环的内部结构是个未知数。现在人们已经为海王星的光环进行了命名：最外面的是亚当斯，其次是包有葛拉蒂卫星的弧，最里面很宽阔的是伽勒。海王星的磁场非常古怪，这是由行星地壳中层传导性物质运动造成的，这也对行星的运行轨迹造成了影响。

海王星上的大黑斑

海王星有8颗已知卫星，在“旅行者2”号之前发现的是海卫一和海卫二。8颗卫星中最大的是海卫一，形状最不规则是海卫二。除了海卫二之外，其他卫星的外形也很不规则，其表面十分黑暗，直径一般为58～416千米。1846年的10月10日，海王星的第一颗卫星海卫一被发现，它被命名为特里同，是希腊神话中海神的儿子。海卫一是一颗大卫星，是被发现的第七颗大卫星，与土卫六的质量相差不大。海卫一的直径比月球的直径略大一些，有3860千米，与海王星中心相距355600千米，和地球与月球间的距离差不多。

海王星最大的卫星海卫一

海卫一是一颗逆行卫星，离海王星354800千米，其运行方向与海王星正好相反，表面温度为－240℃，是太阳系中已知最冷的天体。海卫一以每秒4．4千米的速度绕海王星逆向运行，运行的周期是5．877天。海卫一对海王星有很大影响，它会引起海王星上的潮汐，自身轨道在此期间也会发生变化。海卫一上有火山活动，它表面的火山时常喷发，喷出混有黑色尘埃的液态氮，人们称其为冰火山。火山喷出的物质可以到达8千米的高空，之后散至150千米远的地方，最后形成黑色的条纹，这些条纹装饰了该卫星的表面。

知识链接

由于海王星离地球非常远，所以它的发现过程非常曲折。1846年9月23日，一封来自法国巴黎的快信寄到了柏林天文台。发信人是勒威耶，他在信中预告了一颗未知新星，其运行速度为69角秒每天。柏林天文台的加勒在收到这封信之后，用巨大的天文望远镜对准摩羯座，果真在那里发现了新8等星。第二天再对这颗新星进行观察时，发现其位置比头天后退了70角秒，这与勒威耶预告的相差甚微，全世界为之轰动。按照天文学惯例，在勒威耶的建议下，这颗新行星被命名为“海王星”，也就是神话中的海神。

消息传出之后，英国皇家天文台的台长艾里深为懊悔。1845年10月，剑桥大学学生亚当斯曾经求见过他，他未予接待，亚当斯走时留下信件，预测在摩羯座附近有一颗新星，这颗新星实际上就是新发现的海王星。艾里没有重视这个报告，他错过了发现新星的绝好机会。由于亚当斯和勒威耶都预言过海王星的出现，所以他们都是天王星的发现者。

亚当斯是英国天文学家，他于1843年毕业于剑桥大学圣约翰学院，后来在剑桥大学任教，两次当选英国皇家天文学会会长。1861年起，亚当斯担任剑桥大学天文台台长。1844年—1845年，通过对天王星的观测资料，亚当斯计算出了新行星的轨道参数，但是没有受到重视，1846年海王星被发现之后，亚当斯才得到更多关注。除了研究天王星之外，亚当斯还研究过月球运动长期加速现象、地磁场、狮子座流星雨轨道等，并曾获得英国皇家天文学会的金质奖章，是一位卓越的天文学家。

法国天文学家勒威耶毕业于巴黎工艺学校，早年从事化学实验工作，1837年开始改攻天体力学，并担任巴黎工艺学校天文教师，后来曾两次出任巴黎天文台台长。1846年8月31日，勒威耶利用数学方法推算出了海王星的轨道，并预测了其确切位置，因此获得英国皇家学会的柯普莱奖章，恩格斯曾高度赞扬过他。除此之外，勒威耶还研究过太阳系的稳定性问题和行星理论，发现了水星近日点的异常进动。他在气象学方面也很有造诣，是现代气象学的先驱者。1877年9月23日，勒威耶在巴黎逝世。

开心论坛
HAPPY FORUM FORUM HAPPY FORUM

1楼　　昵称：简单美

海王星的光环有什么特点？它上面的黑斑是怎样形成的？海王星上的温度为什么那么低？

2楼　　昵称：凡人无忧

海王星的表面由气体组成，有类似木星表面的大红斑风暴云，我们称之为大黑斑。海王星有星环，其星环由冰粒组成，所以看起来十分明亮。

3楼　　昵称：回忆录

海王星是巨大的气体行星，其核心是石质的，周围是液态和气态的混合体。海王星上的大小黑斑是巨大的风暴，它们以极快的速度吹遍整个行星。

4楼　　昵称：幻想天亮

海王星的亮度为7．85等，只有在望远镜里才能看到它，其直径为49532千米，组成成分是各种各样的冰和少量岩石，与天王星的成分非常相似。氢气和氦气组成了海王星的大气，在其大气当中还有少量的甲烷。海王星距离太阳很远，星球上太阳光的强度很弱，所以海王星的表面温度十分低，其大气下的冰层估计厚达8000千米，比地球半径还大。

轻松驿站

希腊神话中的海神是波塞冬，它在罗马神话中的名字是尼普顿。波塞冬是克洛诺斯与瑞亚的儿子，也是宙斯的哥哥，他掌管着世界上所有海洋。

以宙斯为首的奥林波斯神确立统治后，宙斯、哈得斯和波塞冬将天下分为3个部分，波塞冬分得对大海的管辖权。波塞冬的宫殿在海底，他的武器是三股叉，他不仅能开山劈岩，也可以兴风作浪，对海里和海上的生物都有重要影响。

有很多传说与波塞冬有关，如他曾经受到严厉的惩罚，与阿波罗一同去给特洛伊国王拉奥墨冬服役，因为拉奥墨冬拒绝支付报酬，波塞冬便派遣海怪去当地为害；他曾就阿提卡的统治权同雅典娜竞争，他凿出的泉水不如女神的橄榄树受欢迎，因而女神在这场竞赛中取得胜利；他对奥德修斯刺瞎他的儿子独目巨人波吕斐摩斯十分愤怒，于是设计让奥德修斯长期在海上漂泊，让他饱尝流离之苦等。

波塞冬作为神由来已久，公元前2000多年的碑文中已经提到他的名字，那时他还不是海神，从他可以震动大地和统治大地的记载来看，波塞冬最初可能是地神。在波塞冬成为海神之后，他保留着作为地神时的习惯，同时开始发挥对大海的主宰作用，原有的各种区域性海神被排挤到次要地位。作为海神，波塞冬的庙宇大多建造在悬崖海角。波塞冬与意大利本土神尼普顿的职能相同，所以人们把他们混为一体，改称其为尼普顿，每年6月是意大利的尼普顿节。