星辰大海之旅69海王星A


星辰大海之旅69海王星A


現在,要去看海王星了。它在遙遠的地方召喚。這個太陽系八大行星之一的星球,離我們有多遠呢?迄今為止,只有美國發射的旅行者2號探測器曾經在1989年8月25日拜訪過它,它可足足奔跑了整整22年,要知道,飛船的速度快著呢!

海王星是八大行星中的遠日行星,西方人用Neptune稱呼他,尼普頓是羅馬神話中的海神,在中文裡把它譯為海王星。他之所以叫Neptune,是由於它那熒熒的淡藍色光,看起來特別美。它為什麼那麼藍美呢?原來,海王星的大氣層以氫和氦為主,還有微量的甲烷,大氣層中的甲烷,是使行星呈現藍色的原因之一

按照行星與太陽的距離排列,海王星是第八顆行星,直徑上第四大行星,質量上第三大行星。它的亮度僅為7.85等,只有在天文望遠鏡裡才能看到它。這顆行星是個氣態行星、也是個冰巨星,表面重力1.14 g。它太遠了,要發現它可不容易。海王星在

1846年9月23日被發現,是唯一利用數學預測而非有計劃的觀測發現的行星。天文學家利用天王星軌道的攝動來推測出海王星的存在與可能的位置。2018年7月,歐洲航天局的甚大望遠鏡採用新的自適應光學技術拍攝出了一幅清晰銳利的海王星圖像。

海王星的個頭很大,行星直徑是49532 千米,這是它的赤道直徑,為地球的3.88倍,而且赤道半徑比極半徑長約641km,看來,它不是很圓的。

海王星是太陽系八大行星中距離太陽最遠的,體積是太陽系第四大,但質量排名是第三。它有多重呢?它的質量為1.0247乘以10的26次方千克,所以又說質量為1.0247e+26 千克,質量比為1.7135e+01。什麼意思?!就是說,地球 = 1,而海王星的質量是地球的17.135倍,重的嚇人! 這麼大的傢伙,但海王星在直徑和體積上小於天王星,質量卻大於天王星,大約是

地球的17倍,而它的雙胞胎姊妹行星天王星因密度較低,質量大約是地球的14倍。

在海王星上很冷很冷,表面溫度為-214℃,平均溫度是-353℉(-214℃) 。海王星雲頂的溫度是-218 ℃(55K),平均雲層溫度為-193℃至-153℃;因為距離太陽最遠,它是太陽系最冷的地區之一。儘管如此,海王星卻有著一個熾熱的內部,海王星核心的溫度約7000℃,也和大多數已知的行星相似。

海王星有著太陽系最強烈的風暴,測量到的風速高達2100km/h。1989年美國航天局發射的旅行者2號飛掠過海王星,對南半球的大黑斑和木星的大紅斑做了比較。大氣壓力很大,約為地球大氣壓的100倍,大氣壓為1-3B。大氣成份主要是氫,氫佔85%, 其它氦13% ,甲烷2%,還有氘、乙烷以及少量氨氣等。它有14顆衛星、5條光環,特麼神奇了。需要指出的是,在

大氣層中的甲烷,只是使行星呈現藍色的一部分原因。因為海王星的藍色比有同樣份量的天王星更為鮮豔,因此應該還有其他的成分對海王星明顯的顏色有所貢獻。

海王星的平均日距是45,0430,0000 km,相當於30.0611(地球= 1)。公轉軌道距太陽45.04億千米(30.06天文單位),可見它的軌道很大,正因為如此,它的公轉週期為60327.624 天,即164.8個地球年;平均公轉速度是5.43 km/s (5.45 km/秒)。自轉週期為15小時57分59秒,大約是16.11小時。赤道自轉速度為2.68 km/s。軌道傾角為1.769° ,自轉軸傾角為28.32°即29.56度。如此看來,海王星和地球的軌道幾乎在同一平面內。

海王星可能有一個固態核,其表面可能覆蓋有一層冰。此外,海王星有磁場極光。還有因甲烷受太陽照射而產生的煙霧。海王星實在是有趣!


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下面看看海王星名稱的由來。先要弄清楚,究竟是誰發現了海王星的呢?

海王星的發現者有奧本·勒維耶約翰·柯西·亞當斯約翰·格弗裡恩·伽勒 以及伽利略伽利略在1612年12月28日首度觀測並描繪了海王星。1613年1月27日再次觀測,但因為觀測海王星的位置在夜空中都靠近木星,這兩次機會使伽利略都誤認海王星是一顆恆星。相信是恆星,而不相信自己的發現,是因為第一次觀測的海王星在留轉退行的位置,因為剛開始退行時的運動還十分微小,以至於伽利略的小望遠鏡察覺不到位置的改變。

在1821年,布瓦爾

(Alexis Bouvard)出版了天王星的軌道表,隨後的觀測顯示出與表中的位置有越來越大的偏差,使得布瓦爾假設有一個攝動體存在。在1843年,約翰·柯西·亞當斯計算出會影響天王星運動的第八顆行星軌道,並將計算結果告訴了皇家天文學家喬治·艾裡,他問了亞當斯一些計算上的問題,亞當斯雖然草擬了答案但未曾回覆。在1846年,法國工藝學院的天文學教師奧本·勒維耶,在得不到同行的支持下,以自己的熱誠獨立完成了海王星位置的推算。但是,在同一年,約翰·赫歇耳也開始擁護以數學的方法去搜尋行星,並說服詹姆斯·查理士著手進行。

在多次耽擱之後,查理士在1846年7月勉強開始了搜尋的工作;同時,勒維耶也說服了柏林天文臺的約翰·格弗裡恩·伽勒搜尋行星。當時仍是柏林天文臺的學生達赫斯特(Heinrich d'Arrest)表示正好完成了勒維耶預測天區的最新星圖,可以做為尋找新行星時與恆星比對的參考圖。在1846年9月23日晚間,海王星被發現了,與

勒維耶預測的位置相距不到1°,但與亞當斯預測的位置相差10°。事後,查理士發現他在8月時已經兩度觀測到海王星,但因為對這件工作漫不經心而未曾進一步的核對。

由於有民族優越感和民族主義的影響,使得這項發現在英法兩國餘波盪漾,國際間的輿論最終迫使勒維耶接受亞當斯也是共同的發現者。然而,在1998年,史學家才得以重新檢視天文學家奧林·艾根(Olin Eggen)遺產中的海王星文件,該文件是來自格林威治天文臺的歷史文件,明顯是被奧林·艾根竊取近三十年,在他逝世之後才得重見天日;在檢視過這些文件之後,有些史學家認為亞當斯不應該得到如同勒維耶的殊榮 。

發現之後的一段時間,海王星不是被稱為天王星外的行星就是勒維耶的行星。伽雷是第一位建議取名的人,他建議的名稱是Janus(羅馬神話雙面神)。在英國,查理士將之命名為Oceanus;在法國,阿拉貢(Arago)建議稱為勒維耶,以回應法國之外強烈的抗議聲浪。法國天文年曆當時以

赫歇耳稱呼天王星,相對於以勒維耶稱呼這顆新發現的行星。同時,在分開和獨立的場合,亞當斯建議修改天王星的名稱為喬治,而勒維耶經由經度委員會建議以Neptune(海王星)作為新行星的名字。斯特魯維(Struve)在1846年12月29日於聖彼得堡科學院挺身而出支持勒維耶建議的名稱。

很快地,海王星成為國際上被接受的新名稱。羅馬神話中的Neptune(尼普頓)和希臘神話的Poseidon(波塞冬)都是海神,因此中文翻譯成海王星。新發現的行星遵循了行星以神話中的眾神為名的原則,而除了天王星之外,都是在遠古時代就被命名的。在韓文、日文和越南文的漢字表示法都是“海王星”。在印度,這顆行星的名稱是Varuna(Devanāgarī),也是印度神話中的海神,與希臘-羅馬神話中的Poseidon/Neptune意義是相同的。

註釋:

(1)【遠日行星】遠日行星,包括天王星Uranus和海王星Neptune(原來還包括冥王星Pluto,現在冥王星已不算在行星之內),較木星Jupiter和土星Saturn離太陽更遠,其質量體積適中,平均密度適中,表面溫度最低,它們都是在望遠鏡發明以後才被發現的。

(2)【布瓦爾】布瓦爾(Bouvard ,Alexis 1767.6.27-1843.6.7)法國天文學家,巴黎天文臺臺長。

(3)攝動體:其引力使所研究的天體軌道偏離圓錐曲線的天體。

(4)皇家天文學家:(Astronomer Royal):英國一個高級職位,設置兩人。第一位皇家天文學家設置於1675年6月22日,第二位是1834年起的蘇格蘭皇家天文學家。

(5)【約翰·柯西·亞當斯】:英國天文學家。劍橋大學聖約翰學院畢業。

(6)【勒維耶】奧本·尚·約瑟夫·勒維耶(1811年3月11日-1877年9月23日),法國數學家、天文學家。計算出海王星的軌道,根據其計算,柏林天文臺的德國天文學家伽勒觀測到了海王星。

(7)【約翰-赫歇爾】:約翰·弗里德里希·威廉·赫歇爾爵士,第一代從男爵,FRS,KH(1792年3月7日-1871年5月11日)出生於英國白金漢郡的斯勞,著名天文學家、數學家、化學家及攝影師,天文學家威廉·赫歇爾的兒子。

(8)【赫歇耳】弗里德里希·威廉·赫歇爾(Friedrich Wilhelm Herschel,1738年11月15日-1822年8月25日),英國天文學家,古典作曲家,音樂家。恆星天文學的創始人,被譽為恆星天文學之父。英國皇家天文學會第一任會長。法蘭西科學院院士。用自己設計的大型反射望遠鏡發現天王星及其兩顆衛星、土星的兩顆衛星、太陽的空間運動、太陽光中的紅外輻射;編製成第一個雙星和聚星表,出版星團和星雲表;還研究了銀河系結構。

海王星圖片欣賞:


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伽利略·伽利雷


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勒維耶


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約翰•柯西•亞當斯


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