教你怎么分辨天上的天王星（一年到底多长昼夜如何交替）

天王星是最不同寻常的一颗行星。它除了是我们太阳系的第七颗行星以及第三颗气态巨行星外，有时还被归为“冰巨星”（和海王星一起）。这是因为它独特的化学成分，天王星大气中的水和其他挥发物(如氨、甲烷和其他碳氢化合物)被压缩到了可以形成固体的程度。

图解: 旅行者2号于1986年拍摄的天王星

除此之外，天王星还拥有一个相当长的轨道周期。基本上，天王星完成一个绕日轨道需要稍长于84个地球年的时间。这意味着天王星上的一年几乎和地球上的一个世纪一样长。另外，由于其轴倾角，天王星又在一年的时间里经历着昼夜循环的极端现象和一些相当有趣的季节变化。

天王星环绕太阳的平均距离(半长轴)为28.75亿公里(17.86亿英里)，近日点为27.42亿公里(1.7英里)，远日点为30亿公里(18.6亿英里)。从另一方面看，它绕太阳公转的平均距离为19.2184个天文单位(比地球到太阳距离的19倍还远)，范围为18.33个天文单位到20.11个天文单位。

图解:哈勃天文望远镜历时四年拍摄的天王星图像。图片来源：NASA/ESA/HST

天王星距太阳的最小距离和最大距离之差为2.693亿公里（167.335英里）或1.8 个天文单位，是所有太阳系行星中最明显的(冥王星可能除外)。并且天王星的平均轨道速度为6.8千米/秒(4.225英里/秒)，其轨道周期相当于84.0205个地球年。这意味着天王星上的一年和30688.5个地球日一样长。

然而，由于天王星自转一周需要17小时14分24秒(恒星日)，且因为它与太阳之间遥远的距离，在天王星上的一个太阳日是大致相同的。这意味着天王星上一年持续42718个天王星的太阳日。并且像金星一样，天王星自转方向和绕太阳公转的方向相反（逆向自转现象）

图解: 哈勃空间望远镜的天王星影像，可以看见云带、环和一些卫星。

另一个关于天王星的趣事是其自转轴极端的倾斜（97.7°)。虽然太阳系所有行星的自转轴都有一定程度的倾斜，但天王星的极端倾斜意味着该行星的旋转轴与太阳系的平面近似平行。这个现象的原因未知，但据推测，在太阳系形成的过程中，一颗地球大小的原行星曾与天王星相撞，并使天王星倾斜到了一边。

这个现象的后果是，当天王星接近至点时，一极持续地正对太阳而另一极朝外——导致了行星上非常不同寻常的昼夜循环。在极地，一边将接连经历42个地球年的白昼和42年的黑夜。

这与北极圈和南极圈的体验相似。在极地的冬季，一晚将持续超过24小时（又称“极夜”）而在夏天，一天将长于24小时（又称“极昼”或“子夜太阳”）

同时，接近昼夜平分点时，太阳正对天王星赤道，并使其昼夜循环周期和在其他大多数行星上看到的相似。2017年12月7日，天王星到达了最近的分点。1986年，旅行者2号历史性飞掠过程中，天王星的南极几乎直接指向太阳。

图解: 地球和天王星大小的比较。

天王星漫长的轨道周期和极度的轴倾角也导致了气候上一些极端的季节变化。确定这些变化的全部范围十分困难，因为天文学家对天王星的观察还没有持续整个天王星年。然而，二十世纪中期获得的数据已经显示出了亮度、温度和微波辐射方面规律性的变化。

这些变化被认为和大气可视性有关，阳光照射的半球的大气中，局部甲烷云增厚，产生了强烈的雾。云形成的增加已经被观测到，1999年、2004年和2005年均发现了鲜明的云特征。风速的改变也已被注意，这似乎和温度的季节性上升有关。

图解:天王星黑斑特写，哈勃望远镜拍摄。图片来源：NASA/ESA/HST

天王星的“大黑斑”和它较小的黑斑也被认为和季节变化有关。就像木星的大红斑，这个特征是一个由风产生的巨大的云漩涡——在这种情况下，风速估计可达到900千米/时(560英里/时)。2006年，太空科学研究所和威斯康辛大学（the Space Science Institute and the University of Wisconsin）的研究人员观测到了一场1700 公里乘3000公里(1100英里乘1900英里)的风暴。

有趣的是，虽然天王星的极地区域在一年时间里平均接收的能量比赤道区域要多，但赤道区域比两极更热。这一现象的确切原因尚不清楚，但肯定是由于某种内生因素。

图解: 旅行者2号航向海王星时拍摄的天王星。

是的，天王星是一个非常不可思议的地方！在这个星球上，一年长达一个世纪，季节以极夜和子夜太阳的极端版本为特征。当然，平均每年都会有各种各样的季节变化，包括强风、大规模的风暴和渐厚的甲烷云。

1.WJ百科全书

2.天文学名词

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