阿西莫夫最新科学指南·太阳系

　　　　　　　　[美]I. 阿西莫夫　著　　朱　岚　译

最外围的行星

　　在望远镜尚未诞生的年代里，土星是人类所知道的最远而且
移动最慢的一颗行星。它也是最暗的一颗行星，但它仍然是一星
等的星。在人们知道行星存在以后的几千年中，似乎从来没有人
想到，可能会有些行星离我们太远，因而太暗，我们无法看到。

天王星

　　虽然伽利略曾经指出，天上还有数以万计的星星亮度太小，
不使用望远镜就看不到、但是可能存在着暗行星这件事并未引起
人们的关注。
　　后来1781年3月13日，W.赫歇耳在测量恒星的位置时， 在双
子星座中看到了一个天体，不是一个光点，而是一个小光盘。起
初他以为那是一颗遥远的彗星，因为在用望远镜观察时，除了行
星之外只有彗星才会像圆盘。然而彗星是模糊的，而这颗星的轮
廓非常清晰，而且，它在天空中相对于恒星背景的移动速度比土
星还要慢，因此，这颗行星必定比土星更遥远更暗淡。这颗新的
行星最终被命名为乌剌诺斯（中文定名为天王星，乌剌诺斯是古
希腊神话中的天神，即萨图耳努斯之父）。


　　　　　　　　　　图：天王星

　　天王星与太阳的平均距离为2.9×109公里，差不多正好是土
星到太阳平均距离的2倍。天王星比土星小，直径为51,800公里，
是地球直径的4倍。天王星的质量是地球的14.5倍，但只是土星质
量的1/6.6，木星质量的1/22。
　　因为它距离遥远，体积也比较小，所以看上去比土星、木星
暗得多。但是肉眼也不是完全不能看到。只要我们在黑暗的夜晚
找一个适当的方位观察，即使不用望远镜也可以看到这颗微亮的
星。难道古代的天文学家们从来没发现过它吗？当然不是，只不
过当时大家都认为行星应该是很亮的，因而对这样一颗非常暗的
星没有在意罢了。即使人们连夜地观看它，也不会看到它的位置
变化，因为它的移动太小了。再者，早期的望远镜也不太好，即
使瞄准了正确的方向，也不会将天王星显现成一个清楚的小圆盘。
　　早在1690年时，英国的科学家弗拉姆斯蒂德在金牛座中列出
了一颗星，还命名为金牛座34。以后天文学家们却找不到这颗星。
天王星被发现后，它的轨道也被计算了出来、按今天已知的天王
星轨道逆推回去，在弗拉姆斯蒂德时代，天王星确实在他所报告
的金牛座34的位置上。半个世纪之后，法国的天文学家勒莫尼埃
也曾在13个不同的时刻观察到天王星，并把它记在了13个不同的
位置上，他误以为看到的是13颗不同的恒星！
　　对于天王星的自转周期，现在有两个相冲突的说法。通常都
认为是10.82小时；但是，1977年有人提出是25小时。我们大概要
等收到探测器的资料后才能确定（根据1986年旅行者 2 号发回的
资料，初步确定为16.8小时±18分 ——译注）关于天王星的自转
有一点是可以肯定的，就是它的自转轴倾斜。倾斜角为98°，略
大于直角。因此，在天王星每84年绕太阳公转一周的过程中，它
看上去好像是在沿着自己的一侧滚动一样：它的两极每个极都是
42年的连续光照，跟着是42年的连续黑夜。
　　天王星距离太阳遥远，这种情形对它并没有什么影响。如果
地球这样自转的话，四季将会发生剧烈的变化，地球上能否出现
生命就大可怀疑了。
　　W·赫歇耳在发现天王星之后，每隔一段时间都要观察它。
1787年，他又发现了两颗命名为蒂但尼亚（中文名天卫三）和奥
伯龙（中文名天卫四）的卫星。1851年，英国的拉塞尔又发现了
两颗更内层的卫星，分别起名为阿里尔（中文名天卫一）和昂布
里尔（中文名天卫二）。最后，柯伊伯于1948年发现了第五颗卫
星米兰达（中文名天卫五） （1986年旅行者2号飞临天王星，又
发现10颗天王星卫星——译注）。
　　这些卫星全都在天王星的赤道面上绕天王星公转，所以不仅
天王星，而且它的卫星系统，也像是在沿着自己的一侧滚动。它
们绕天王星南北运行，而不像通常那样东西运行。（因为天王星
的赤道面几乎和黄道面垂直，所以，这里的南北东西是对黄道面
而言的。如果像地球那样，站在天王星上，以天王星自转轴方向
为南北，顺天王星赤道方向为东西，则天王星卫星仍是绕天王星
东西运行，而非南北运行。——译注）
　　天王星的卫星离天王星都很近，至少，我们所能看到的卫星
中没有一个远的。５颗当中最远的是天卫四，它距离天王星中心
586,000公里（364,000英里），仅是地球到月球距离的一半，天卫
五距离天王星中心仅130,000公里（80,800英里）。
　　这些卫星的体积也都很小，没有一颗可以和伽利略卫星、土
卫六或月球相提并论。最大的天卫四直径也不过1600公里（1000
英里），而最小的天卫五直径只有240公里（150英里）。
　　在很长一段时间里，天王星的卫星系统似乎没有什么特别激
动人心的东西；但是后来1973年，英国的天文学家G.泰勒计算出，
天王星将通过一颗九等恒星SA0158687的前方。这一事件使得天
文学家们兴奋不已，因为在天王星从这颗恒星前面通过的过程中，
就在这颗恒星消失之前，恒星星光将会在一段时间里，穿过天王
星的高层大气。同样，当这颗恒星从天王星后面出现时，恒星星
光也将穿过天王星的高层大气。星光在穿透大气过程中的变化，
可以清楚地告诉天文学家关于天王星大气的温度、压力和成分。
这次掩星过程预计发生在1977年的3月10日。为了观察这次掩星，
那天晚上，美国的天文学家埃利奥特和他的几位同事，乘飞机升
上高空，以避开低空大气的畸变及遮掩效应。
　　在天王星到达这颗恒星之前，星光突然变暗大约 7 秒钟，随
后又变亮了。在天王星继续接近恒星的过程中，又有 4 次变暗，
每次都为1秒钟。 在恒星从天王星的另一侧出现时，也发生了同
样变暗的情况，只是顺序相反。解释这个现象的惟一方法，就是
假设天王星也是被一些稀薄的光环围绕着，这些光环太薄、太疏、
太暗，在地球上一般是看不到的。
　　在掩星期间对天王星的仔细观察， 如1978年4月10日的一次
观察，发现天王星共有9个光环，最里面的环和天王星中心相距
40,500公里（25,200英里），最外面的环距离天王星中心49,100公
里（30,500英里））整个环系都完全在洛希极限之内。

　　　
　　　　　　　　　　图：天王星与其暗淡的环

　　天王星的光环非常薄，非常疏，非常暗，我们可以计算出，
天王星光环的亮度仅为土星环的1/3,000,000。无怪乎除了这种间
接的方法外，用任何方法都看不到天王星的环。
　　后来，在木星的光环被发现以后，人们开始认为光环根本不
是一种特殊的现象，大概所有的气体巨行星除了有很多颗卫星外，
都有自己的环系。土星之所以特殊，并不是因为它具有环系，而
是因为它的环系分布广泛而又非常明亮。