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海王星

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admin 发表于 2017-6-18 23:50:12 | 显示全部楼层 |阅读模式
海王星是太阳系中最远的气体巨行星。它的赤道直径是 49,500公里 。如果海王星是中空的,它能够容纳将近 60个地球。海王星上的一年相当于地球上的 165年。它有 8颗卫星,其中的 6 颗是被旅行者号(Voyager)发现的。海王星上的一天长 16 小时6.7 分钟。
11s.jpg


海王星于 1846年9 月 23日 由德国天文学家(Johann Gottfried Galle)在柏林天文台 (Berlin Observatory)观测到。而他的发现很大程度上要归功于法国的年轻天文学家勒维耶 (Urbain Le Verrier) 对海王星的轨道和亮度的推算。事实上早在1845年,英国剑桥大学的学生亚当斯 (John Couch Adams) 就已经首先提出在天王星的外面还有一颗大行星。他还同时计算出了这颗行星的轨道、质量等。遗憾的是当时他的辛苦而杰出的研究并未引起人们的重视。不过无论怎样,这颗行星的发现意义非同寻常,当时人们认为失败的天体力学取得了一个伟大的胜利。
1s.gif 这张照片由旅行者 2号(Voyager2)摄于1989年8月20日 。海王星云貌的最大特征——大暗斑 (Great Dark Spot)在这幅图片的中心可以看见。它大约位于南纬22 度, 环绕海王星一周大约需要18.3小时。
大暗斑东南边的明亮云带则在不断地改变着它们的外貌(NASA)

2s.gif 我们对于海王星内部结构的认识来自于这颗行星的半径,质量,自转周期和它的引力场以及在高压状态的氢、氦、水的行为。这张截面图显示了海王星有一个氢、氦、甲烷分子组成的外壳,它的质量大约相当于1到2个地球。在这外壳下面有一个富含水、甲烷、液氨和别的元素的幔。这些元素在高温高压下位于行星内部。这层幔的质量相当于10到15个地球。海王星的核则由岩石和冰组成,质量大概仅相当于1个地球

3s.gif 这幅图像由哈勃望远镜(HST)上的广角行星望远镜(WFPC)所拍摄的一幅几乎是真彩色的海王星照片和一幅由哈勃暗淡天体摄谱仪(HST's Faint Object Camera)所拍摄的海卫一的照片拼接而成。虽然暗弱,海卫一的图像仍然模糊地显示出了一个明亮一些的赤道地区。它的南极点在这个地区的左下方。海王星的照片显示了在南极点的一片明亮的云,接近图像的底部。明亮的云带可以在南纬30度和60度被看见。北半球也有一条明亮的云带,中心在北纬30度附近(NASA)

4s.gif 这幅真彩色照片由哈勃望远镜的广角行星照相机2号(HST/WFPC2)拍摄的红绿蓝影像叠加而成。左边的第一幅图显示在南极点,即接近右下部的地区,有一片明亮的云。我们可以在南纬 30度和60 度看见明亮的云带。北纬30 度附近也有一条明亮的云带。第二幅图则显示了同第一幅图相反的那个半球,即在行星从第一幅图的位置自转了大约180 度时拍摄的。 这两幅图上所显示出的一个巨大的变化是风暴系统即大暗斑的消失。暗斑二在旅行者2号访问期间所探测到的海王星上的第二大的暗斑也消失了。这些暗斑的消失是这个观测项目最令人震惊的发现之一。大尺度风暴系统和环绕行星的云带的戏剧性变化的原因尚未被完全解释清楚。不过它们强调了这颗行星的动态本质,并向对它的更深入的探测提出了要求(NASA)

5s.gif 这三幅图像是在 1994年10 月10日 ,10月 18日 和11月 2日 分别拍摄的,当时海王星距地球四百五十万公里。在旅行者号探测结果的基础上,哈勃的观测又显示了海王星有一个大约几天就可以变化一次的动态大气层。海王星内部猛烈的热源和它寒冷的外层云面(约为零下162摄氏度)之间的温度差异也许导致了其大气层的不稳定以及行星上大尺度的天气变化。图上呈现粉红色的是高处的甲烷冰晶云层(NASA)

6s.gif 1994 年6月,哈勃望远镜的图像显示旅行者 2号发现的大暗斑消失了。这幅在 11月2 日拍摄的新图像显示在海王星的边缘一个新的暗斑正在形成。像先前的大暗斑一样,有高层云围绕着这个新的暗斑。这些云是由被推向高空的气体形成的,在高空它们冷却形成甲烷冰晶云。暗斑也许是一个充满干净气体的地区,它是一个通往大气低处云层的窗口(NASA)


海王星的内部(约占整个星球的三分之二)由熔岩、水、液氨和甲烷的混合物组成。外面的一层(约占整个星球的三分之一 )是由氢、氦、水和甲烷组成的气体的混合物。甲烷赋予了海王星蓝色的外观。
海王星是一颗具有几个大暗斑的动态行星,这很容易让人们想起有异常猛烈风暴的木星。旅行者号的探测发现海王星上的有一个十分巨大的斑点——大暗斑( Great Dark Spot),它和地球差不多大,与木星上的大红斑 (Great Red Spot)有些相似。旅行者号还在海王星上发现了一片小而不规则的云,它以 16小时左右的周期在海王星表面自西向东运动。这片云就像一片在一个云盖上滑动的羽毛一样。
类似地球上卷云的狭长而明亮的云带,能够在海王星的大气层高处被看见。在海王星的北半球低纬度处,旅行者号 曾经捕捉到了这些云带在它们下面的云盖上的影子。

7s.gif 这幅图像显示了在海王星北半球的阳光照射下的卷云。这些云在它们下的面蓝色云盖上投下了影子。这些白色条状云宽约 48到160 公里,长则达数千公里(NASA)

8s.gif 这幅由旅行者2号拍摄的真彩色图像已经由计算机进行了处理,所以无论是接近极点的阴暗地区的云层结构还是大暗斑东部的明亮云带都能够看见(NASA)

9s.gif 柔软有如羽毛的云填充了深蓝和浅蓝地区的交界处。风车状的深色的交界处和卷云表明风暴系统是逆时针旋转的。云上间歇性的小范围图案(很可能是波浪)生命很短暂,而且不能够坚持超过一个海王星自转周期 (NASA)

10s.gif 大暗斑边缘明亮的卷云变化得十分迅速,常常在数小时至数十个小时的时间里产生又消失。 在两个自转周期(大约36小时)内,旅行者 2号以每像素100 公里 的有效分辨率观测了大暗斑周围的云的变化。这些惊人的现象表明在这个地区海王星的天气可能很地球一样非常多样且不断变化。地球和大暗斑尺寸相近。除此之外,在海王星寒冷的大气层(温度低至零下 218摄氏度)中,卷云是由甲烷冰晶构成而不像地球上的云是由水冻结成的冰晶构成(NASA)

12s.gif 这幅由旅行者 2号拍摄的图像上显示了一个由海王星和海卫一组成的美丽的双月牙图案。
这幅在 1989年8 月31日 获取的图像,是一个旅行者号任务结束的礼物(NASA)

13s.gif 这幅图像显示了大暗斑南部的小暗斑。这个小暗斑被认为是海王星大气层的一场风暴,也许和木星的大红斑有些相似
(NASA)


纪录中风速最快、最猛烈的暴风出现在海王星上。风向大多自东向西,并与这颗行星的自转方向相反。在接近大暗斑的区域,风速可达到2,000公里 /时。
海王星有一组狭窄又暗淡的光环。这组光环共包含五个环,其中,四个是环,一个是尘埃壳。在这四个环中,外面两个是较亮的窄环,里面两个则是较暗的弥漫环。尘埃壳位于两个窄环的外侧。从地面望远镜观测,这些光环呈弧形,而从旅行者号观测这些弧形则是光环系统中明亮的斑点和土块。这些明亮土块的真正成因到目前为止还是一个未知的谜。
和天王星相似,海王星也有磁场,其磁场和自转轴之间的角度大约为 50度。海王星亦有辐射带,会产生极光。
从哈勃望远镜 (HST)的最新图像来看,海王星已和当年旅行者号所造访的那颗海王星彻底不同了。其中最重大的变化就是大暗斑和暗斑二 (DS2)消失了,而它的北半球又有一个新的暗斑出现。从这些现象可以看出,海王星的活跃程度确实不同寻常。

14s.gif 这两幅图像是由旅行者2号于1989年 8月26日在距离海王星280,000 公里处曝光591秒所获取的。图上海王星的两个主环可以很清楚地被看见。
主环内侧的暗环距离海王星中心42,000公里。图像中心明亮的光是相机对月牙形的海王星过度曝光造成的。无数明亮的星星在黑色的背景上显得非常引人注目。两个环都是连续环(NASA)

15s.gif 海王星一条光环的某部分呈现出卷曲的特征。科学家们相信之所以会这样是因为环的原始物质团块在围绕海王星运行时呈现的条状轨迹,和探测器的移动同时给图像带来的拖尾效应共同所致(NASA)

16s.gif 海卫一(Triton)是海王星最大的卫星(NASA)

17s.gif 海卫一的外表好似丝瓜(NASA)

18s.gif 海卫三(Protues) 的形状十分不规则,这很可能是由于在形成时遭到了外物的撞击而造成的(NASA)

20s.gif 海卫二(Nereid)(NASA)


质量 (kg)1.024e+26
质量 (地球 = 1)1.7135e+01
赤道半径 (km)24,746
赤道半径 (地球 = 1)3.8799e+00
平均密度 (gm/cm^3)1.64
平均日距 (km)4,504,300,000
平均日距(地球 = 1)30.0611
自转周期 (小时)16.11
公转周期 (年)164.79
平均公转速度 (km/秒)5.45
公转轨道偏心率0.0097
自转轴倾角(度)29.56
公转倾角 (度)1.774
赤道表面重力 (m/秒^2)11.0
赤道逃逸速度 (km/秒)23.50
视觉几何反射率0.41
星等 (Vo)7.84
平均云层温度-193 to -153°C
大气压 (巴)1-3
大气成份氢85% 氦13% 甲烷2%


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