天王星的光环

　　天王星，是太阳系第7颗大行星。

　　大约两个世纪前，人们只认识太阳系中行星家族的5个成员：水星、金星、火星、木星和土星。加上地球，一共才6大行星。当时人们普遍认为太阳系的范围是以土星为界。到了1781年，人类发现天王星，这是继哥白尼后200多年间关于太阳系结构的第一个重大发现。后来又发现海王星和冥王星，这样，太阳系就有了9颗大行星。1977年又发现天王星也有类似环绕土星那样的光环，这又是继1930年发现冥王星以来，近50年内关于太阳系结构的重大发现。

　　天王星在太阳系的舞台上扮演着重要角色。从它首次登场至今还不到200年。那是1781年3月13日的晚上，英国天文学家威廉·赫歇尔用望远镜观测双子星座，发现有1颗星很特别：它不是恒星般的光点，而是个小小的圆面。不久，他又觉察出这颗星在缓慢移动。

　　这颗既有圆面又在移动的星体究竟是什么?因为当时已经发现的太阳系行星只有6颗，在没有充分的科学依据以前，把这个星体说成行星，恐怕谁也不会相信。说它是彗星吧，它又没有彗星所特有的彗发和彗尾。同年4月26日，赫歇尔以“一颗彗星的报告”为题，向英国皇家学会提出观测报告。据说，赫歇尔为了慎重起见，才把这颗星体说成彗星的。

　　随着观测资料的日益增多，这颗星体的运行轨道可以按万有引力定律推算出来。尽管赫歇尔起初还想勉强采用一般彗星的抛物线轨道，或者扁长的椭圆轨道来说明这颗星体的运动，但总是和实际观测不相符合。最后，赫歇尔终于倾听科学实践的呼声，抛弃彗星的轨道，改用近乎圆形的行星轨道，确定它的轨道半径越出土星之外。这样，计算结果和实际观测才大体一致。于是赫歇尔勇敢地宣布，他新发现的天体不是彗星，而是1颗比土星更遥远的行星；太阳系的疆界比当时人们认定的还要大。后来就把这颗新发现的行星命名为天王星。

　　天王星的发现，在人类探索太阳系结构的征途上，是继哥白尼建立日心说之后的第一个里程碑。

　　这样估价是比较恰如其分的。前面说过，当时人们认为太阳系只有6颗行星，还普遍认为太阳系的范围以土星为界。这种传统观念根深蒂固，以致赫歇尔宣布的新行星，当时有很多人还不大相信呢!后来，随着天文学的发展，人们才公认天王星是1颗地地道道的行星。1846年发现比天王星更远的海王星。1930年又发现比海王星更远的冥王星。今天，人们正在探索冥王星外面是不是还存在第10颗行星呢!

　　天王星没有能够更早地被人们所发现，应该说是一件十分令人遗憾的事。原来，天王星是1颗6等星，肉眼可以看得见。天王星在满天繁星之间移动，当它通过某些亮星稀疏的天区时，接连几个晚上都能觉察出来。在人类进入文明社会的几千年间，特别是在发明天文望远镜后的100多年里，天王星居然“漏网”，这好像有点难以理解，其实这也是历史条件的局限性所造成。因为在赫歇尔之前，还没有开始系统而全面的巡天观测，天王星的“漏网”自然就难免了。

　　更令人遗憾的是，当天王星进入人们眼皮底下的时候，仍然没有被识别出来。事实上，早在1690年就有天王星的观测记载了。特别是在1750年到1769年间，有一个叫勒蒙尼叶的人，他观测到天王星竟达12次之多，却没有被他识别出来。勒蒙尼叶恐怕是吃了因循守旧的亏。相比之下，赫歇尔尊重实践，大胆怀疑前人对太阳系以土星为界的观点，提出土星之外还有天王星这一新观念，作出近代天文学史上的一大发现。

　　天王星绕太阳公转1周大约相当于84个地球年，从它被发现到现在刚转了大约两圈半。天王星的自转周期或许只有1列、时半，也可能长达二十三四小时，尚待进一步测定。天王星的自转方式很特别：地球、火星和土星的赤道面和轨道面是互相倾斜，即斜着转的；木星的自转轴几乎同轨道面垂直，好像是站着转的；天王星赤道面和轨道面的交角大约等于98度，就是说天王星是躺着转的，因而四季差别很大。

　　天王星和太阳的平均距离是29亿千米左右，等于地球到太阳距离的19倍。天王星接收太阳的光和热还不到地球的3／1000。天王星的表面温度大约在-200℃。其直径大约是500000千米，为地球直径的4倍。论体积，天王星有印个地球那么大，但其质量却只有地球质量的14.5倍，因而密度很低，比水稍重点。

　　天王星的大气中氢气的含量最多，约占总数的一半。此外，还有氦气和甲烷，以及一些还没有辨认出来的气体。

　　天王星有5颗卫星，这5颗卫星的直径都不超过1000千米，比地球的卫星——月亮小得多。

　　从发现天王星以来的近200年间，人们对它的认识虽然取得上述一些重要成果，但还没有就此结束。1977年3月11日凌晨，在观测天王星遮掩1颗恒星的过程中，我国和外国的天文学家发现了天王星的光环，这一事件被认为是近50年间关于太阳系结构的一个重大发现。

　　大家知道，自17世纪发现土星光环以来，人们一直认为只有土星有光环。天王星光环的发现，不仅使人们大大加深对天王星本身的认识，还为研究太阳系的起源和演化提供重要信息。值得提出的是，我国已故著名天文学家戴文赛教授曾预言天王星有光环。他对现有的几十种太阳系起源学说都作了分析，根据最新的资料提出关于太阳系起源的新论点。在这个基础上，戴文赛教授在1976年11月提出天王星及海王星似乎应该有光环。他提出这个论点之后1年，天王星光环就被观测到的事实证实了。

　　天王星的光环和土星光环一样，大概是由许多小冰块或小铁块所组成。但是，天王星光环比土星光环要薄得多，显得很暗弱。不仅肉眼看不见，就是用天文望远镜也无法直接看到。天王星光环的存在，是根据天王星遮掩1颗恒星时得到的资料，从理论上推断出来的。这些光环是在一条大约7000千米宽的环带上，距离天王星约1.8千米。

　　人们对天王星光环的认识正在实践中不断得到补充和发展。1977年3月发现天王星有5个光环，到10月又发现第6个光环。1978年4月又发现3个光环，其中一个当时尚未完全肯定。最近有消息说，这个光环已经得到认证。天王星的光环数目共有9个，比起只有4个光环的土星还要高出一等。