天王星

（英文：Uranus，天文符號：?，占星符號：?），為太陽系八大行星之一，是太陽系由內向外的第七顆行星（18.37~20.08天文單位），其體積在太陽系中排名第三（比海王星大），質量排名第四（小于海王星），幾乎橫躺著圍繞太陽公轉。封面圖為旅行者2號飛掠天王星最近時拍攝的照片。

天王星是第一顆使用望遠鏡發現的行星。威廉·赫歇爾在1781年3月13日于自宅庭院中發現了這顆行星。天王星和海王星的內部和大氣構成和更巨大的氣態巨行星（木星、土星）不同，天文學家設立了冰巨星分類來定義它們。天王星擁有27顆已知天然衛星，其中有5顆規模較大，另外還有13條較為暗弱的行星環。

(資料圖片)

天王星大氣的主要成分是氫、氦、甲烷和氘。據推測，其內部可能含有豐富的重元素。地幔由甲烷和氨的冰組成，可能含有水。內核由冰和巖石組成。天王星是太陽系內大氣層最冷的行星，最低溫度為49K（-224℃）。

中文名

天王星

外文名

英語：Uranus希臘語：Ουραν??俄語：уран

別????名

赫歇爾的行星、喬治之星

分????類

行星、類木行星、遠日行星、冰巨星

發現者

威廉·赫歇爾

發現時間

1781年3月13日

質????量

8.681?1025?kg(±0.0013)

平均密度

1.27 g/cm3

直????徑

50724 km

表面溫度

-226 ℃(47K，0.1巴氣壓云頂)

逃逸速度

21.3 km/s

反照率

0.300(球面，0.488 幾何)

視星等

5.38 至 6.03 等

自轉周期

17時14分24秒

半長軸

19.2184 天文單位

離心率

0.046381

公轉周期

84.0205 年

平近點角

142.238600 度

軌道傾角

0.772556 度

升交點經度

74.006 度

衛星數

27

大氣構成

氫、氦、甲烷、氘

近日點

18.33 天文單位

遠日點

20.11 天文單位

近日點幅角

74.006°

赤道半徑

25559±4 km

極半徑

24973±20 km

表面重力

0.886 g

赤道自轉速度

2.59 km/s

轉軸傾角

97.77°

在古代人們就熟知五顆行星（水星、金星、火星、木星、土星），與它們相比，天王星的亮度也是肉眼可見的。但天王星亮度較暗、繞行速度緩慢，并且由于那時望遠鏡觀測能力不足，被古代的觀測者認定為是一顆恒星。天王星在被發現是行星之前，已經被觀測了很多次，但都把它當作恒星看待。最早的紀錄可以追溯至1690年約翰·佛蘭斯蒂德（John Flamsteed），在星表中將其編為金牛座34（34 Tauri），并且至少觀測了6次。法國天文學家Pierre Charles Le Monnier在1750至1769年也至少觀測了12次，包括一次連續四夜的觀測。

公轉軌道

天王星近紅外光譜假色照片，哈勃NICMOS相機1998年拍攝

天王星每84個地球年環繞太陽公轉一周，與太陽的平均距離大約30億公里，陽光的強度只有地球的1/400。天王星的軌道參數在1783年首度被拉普拉斯計算出來，但隨著時間，預測和觀測的位置開始出現誤差。在1841年，英國天文學家約翰·柯西·亞當斯（John Couch Adams）首先提出誤差也許可以歸結于一顆尚未被看見的行星的擾動。在1845年，法國天文教師勒維耶（Urbain Le Verrier）開始獨立的進行天王星軌道的研究，在1846年9月23日，德國天文學家約翰·格弗里恩·伽勒（Johann Gottfried Galle）在勒維耶預測位置的附近發現了一顆新行星，稍后被命名為海王星。天王星內部的自轉周期是17小時又14分，但和所有巨行星一樣，天王星上部的大氣層朝自轉的方向可以體驗到非常強的風。實際上，在有些緯度，像是從赤道到南極的2/3緯度上，可以看見移動得非常迅速的大氣，只要14個小時就能完整的環繞行星自轉一周。?[5]?

從1995至2006年，天王星的視星等在+5.6至+5.9等之間，勉強在肉眼可見的+6.0等之上，它的角直徑在3.4至3.7弧秒；比較土星是16至20弧秒，木星則是32至45弧秒。在沖的時候，天王星可以用肉眼在黑暗、無光污染的天空直接看見，即使在城市中也能輕易的使用雙筒望遠鏡看見。使用物鏡的口徑在15至25厘米的大型業余天文望遠鏡，天王星將呈現蒼白的深藍色盤狀與明顯的周邊昏暗；口徑25厘米或更大的，云的型態和一些大的衛星，像是天衛三和天衛四，都有可能看見。?[6]?

自轉軸

模擬1986年到2030年從地球上看到的天王星

天王星的自轉軸可以說是躺在軌道平面上的，傾斜的角度高達97.77°，這使得它的季節變化完全不同于其他的行星。其它行星的自轉軸相對于太陽系的軌道平面都是朝上的，天王星的轉動則像球一樣側著滾動。當天王星在至日前后時，一個極點會持續的指向太陽，另一個極點則背向太陽。只有在赤道附近狹窄的區域內可以體會到迅速的日夜交替，但太陽的位置非常的低，有如在地球的極區；其余地區則是長晝或長夜，沒有日夜交替。運行到軌道的另一側時，換成軸的另一極指向太陽；每一個極都會有被太陽持續的照射42年的極晝，而在另外42年則處于極夜。在接近晝夜平分點（分點）時，太陽正對著天王星的赤道，天王星的日夜交替會和其他的行星相似，在2007年12月7日，天王星經過分點。

天王星有一個暗淡的行星環系統，由直徑約十米的黑暗粒狀物組成。這是繼土星環之后，在太陽系內發現的第二個環系統。天王星環包含13個已命名的小環，其中最明亮的是ε環（Epsilon），其他的環都非常黯淡。天王星的光環像木星的光環一樣暗，但又像土星的光環那樣有相當大的直徑。天王星環被認為是相當年輕的，在圓環周圍的空隙和不透明部分的區別，暗示她們不是與天王星同時形成的，環中的物質可能來自被高速撞擊或潮汐力粉碎的衛星。而最外面的第5個環的成分大部分是直徑為幾米到幾十米的冰塊。除此之外，天王星可能還存在著大量的窄環，寬度僅有50米，單環的環反射率非常低。

1977年天王星掩恒星光度變化曲線，顯示行星環

天王星環的發現日期是1977年3月10日，在James L. Elliot、Edward W. Dunham、和Douglas J. Mink使用柯伊伯機載天文臺觀測時。這個發現是很意外的，他們原本的計劃是觀測天王星掩蔽SAO 158687以研究天王星的大氣層。然而，當他們分析觀測的資料時，發現行星遮掩的前后，這顆恒星都曾經短暫的消失了五次。他們認為，必須有個環系統圍繞著行星才能解釋。后來他們又偵測到四個額外的環。旅行者2號在1986年飛掠過天王星時，直接看見了這些環。旅行者2號也發現了兩圈新的光環，使環的數量增加到11圈（不包括2003年發現的）。

天王星環和衛星示意圖

在2005年12月，哈勃太空望遠鏡偵測到一對早先未曾發現的藍色圓環。最外圍的一圈與天王星的距離比早先知道的環遠了兩倍，因此新發現的環被稱為環系統的外環，使天王星環的數量增加到13圈。哈柏同時也發現了兩顆新的小衛星，其中的天衛二十六還與最外面的μ環共享軌道。在2006年4月，凱克天文臺公布的新環影像中，外環的一圈是藍色的，另一圈則是紅色的。關于外環顏色是藍色的一個假說是，它由來自天衛二十六的細小冰微粒組成，因此能散射足夠多的藍光。天王星的內環看起來是呈灰色的。

天王星有27顆已知天然的衛星，這些衛星的名稱都出自威廉·莎士比亞和亞歷山大·波普的歌劇中的人物。五顆主要衛星的名稱是天衛五（Miranda）、天衛一（Ariel）、天衛二（Umbriel）、天衛三（Tatania）和天衛四（Oberon）。天衛三和天衛四是威廉·赫歇爾在1787年3月13日發現的第一顆和第二顆天王星衛星，天衛一和天衛二是在1851年被威廉·拉塞爾發現的。但直到1852年，威廉·赫歇爾的兒子約翰·赫歇爾才為這四顆衛星命名。1948年，杰拉德·柯伊伯發現第五顆衛星天衛五。天王星衛星系統的質量是氣態巨星中最少的，五顆主要衛星的總質量還不到海衛一質量的一半。最大的衛星天衛三半徑只有788.9公里，還不到月球的一半，但是比土星第二大的衛星土衛五（Rhea）稍大些。這些衛星的反照率相對也較低，天衛二約為0.2，天衛一約為0.35（在綠色光譜上）。這些衛星由冰和巖石組成，大約是50%的冰和50%的巖石，冰也許包含氨和二氧化碳。?[12]?

天王星主要衛星的拼合照片

天王星與衛星照片（甚大望遠鏡自適應光學系統拍攝）