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第1章 太阳系及八大行星(第5页)

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土星拥有146颗已知卫星(截至2024年),最着名的是土卫六(泰坦)。

作为太阳系第二大卫星(直径5151公里),土卫六是唯一拥有浓厚大气的卫星(表面气压15巴,相当于地球的15倍),大气98为氮气,2为甲烷,表面存在甲烷乙烷湖泊(如克拉肯海,面积40万平方公里)和河流网络。

土卫六的季节循环长达30年(土星公转周期):南半球夏季时,甲烷蒸发形成云层,降下“甲烷雨”

;冬季则相反。

其表面由水冰岩石构成,可能具备“烃类生命”

的化学基础(如复杂有机分子在液态甲烷中的反应)。

土星大气以缓慢的风暴着称,最着名的是“六边形风暴”

(北极点持续存在的六边形云系,边长约13万公里),其形成与大气环流和自转耦合有关,至今仍是流体力学的研究难题。

六、外太阳系:冰巨星的“寒冷秘境”

与遥远世界海王星轨道(30au)之外,太阳系的主角变为两颗冰巨星——天王星与海王星。

它们与木星、土星的核心相似,但因距离太阳更远,挥发性物质(水、氨、甲烷)在原行星盘中保留更多,形成“冰”

(非固态冰,而是高压下的超临界流体)占主导的内部结构。

61天王星:“躺着旋转”

的蓝绿色冰球611基本参数与自转:极端的轴向倾角天王星轨道半长轴192au(约287亿公里),公转周期84年,直径507万公里(地球的4倍),质量868x102?kg(地球的145倍)。

其最显着的特征是自转轴倾角9777°——几乎“躺”

在轨道平面上旋转,导致极端的季节变化(每个极点经历42年连续日照和42年黑暗)。

这种倾角可能源于早期与大质量天体的碰撞(如地球大小的“天王星杀手”

),或原行星盘的引力扭矩使其自转轴翻转。

612结构与大气:甲烷染就的蓝色天王星的结构分为:核心:约地球质量的10-15倍,由岩石与冰组成;冰幔:核心外是水、氨、甲烷的超临界流体层(兼具液体与气体性质),厚度达80行星半径,产生微弱的磁场(表面强度02高斯,且偏移核心50半径,因冰幔导电层的不对称流动);大气层:主要成分为氢(83)、氦(15)、甲烷(23)。

甲烷吸收红光,反射蓝绿光,使天王星呈现独特的蓝绿色。

大气中可见稀疏的带纹(比木星、土星暗淡),风速可达2500kh(太阳系最快),但无显着风暴(可能因内部热量释放少,仅地球的110)。

613卫星与环:暗淡的“冰质家族”

天王星拥有27颗已知卫星(截至2024年),均以莎士比亚戏剧人物命名(如奥菲莉亚、朱丽叶)。

最大的5颗卫星(天卫一至天卫五)表面布满撞击坑与裂谷,暗示早期地质活动(如天卫五的“歪斜山脉”

可能由撞击后地壳断裂形成)。

天王星环系统包含13条主环(如e环最明亮),由冰颗粒与尘埃组成,颜色偏暗(含碳颗粒),可能形成于卫星碰撞后的碎片。

环的存在限制了天王星卫星的轨道稳定性,导致其卫星多为不规则形状。

62海王星:“蓝色风暴”

的狂暴世界621基本参数与发现:数学预测的奇迹,!

海王星轨道半长轴301au(约45亿公里),公转周期165年,直径492万公里(略小于天王星),质量102x102?kg(比天王星重17,因密度更高)。

它是唯一通过数学预测(亚当斯、勒维耶计算天王星轨道异常后)发现的行星——1846年伽勒据此定位并确认。

622结构与大气:狂暴的风暴与云层海王星的结构与天王星类似,但内部热量释放更剧烈(地球的26倍),驱动更强烈的天气系统:大气:氢(80)、氦(19)、甲烷(15),甲烷吸收红光,使其呈现更深的蓝色(比天王星更鲜艳)。

大气中可见“大黑斑”

(类似木星大红斑的反气旋,直径约13万公里,1994年哈勃望远镜观测到其消失,新的风暴“小黑斑”

出现)、“滑行车”

(高速移动的亮云,速度达2000kh);内部:核心质量约地球的12倍,冰幔更厚(含更多氨和硫化氢冰),磁场强度27高斯(地球的5倍),但偏移核心47半径,与天王星类似。

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