藍色的星球海王星
氣體行星海王星
海王星是距離太陽由近及遠順序的第八顆行星,於1846年9月23日被發現,計算者為英國劍橋大學的大學生亞當斯,德國天文學家伽雷是按計算位置觀測到該行星的第一個人。這一發現被看成是行星運動理論精確性的一個範例。
海王星由於距離地球遙遠,光度暗淡,即使用大型望遠鏡也難看清其表麵細節,因而不能依靠觀測表麵標誌的移動來測定出自轉周期。作為典型的氣體行星,海王星上呼嘯著按帶狀分布的大風暴或旋風,海王星上的風暴是太陽係中最快的,時速達到2000千米。
海王星的藍色是大氣中甲烷吸收了日光中的紅光造成的。盡管海王星是一個寒冷而荒涼的星球,不過科學家們推測它的內部有熱源。和土星、木星一樣,海王星內部輻射出的能量是它吸收的太陽能的兩倍多。由於海王星是一顆淡藍色的行星,人們根據傳統的行星命名法,稱其為涅普頓。涅普頓是羅馬神話中統治大海的海神,掌握著1/3的宇宙,頗有神通。
海王星的發現
1612年12月28日,意大利物理學家、天文學家伽利略首度觀測並描繪出海王星,1613年1月27日又再次觀測,但因為觀測的位置在夜空中都靠近木星,導致伽利略誤認為海王星是一顆恒星。
當時海王星在轉向退行的位置,由於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出位置的改變。
1843年,英國數學家、天文學家約翰·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·艾裏,喬治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複。
1846年,法國工藝學院的天文學教師勒維耶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,英國科學家約翰·赫歇爾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;而在同時,勒維耶也說服了柏林天文台的約翰·格弗裏恩·伽勒搜尋行星。當時仍是柏林天文台的學生達赫斯特表示正好完成了勒維耶預測天區的最新星圖,可以作為尋找新行星時與恒星比對的參考圖。
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度,但與亞當斯預測的位置相差10度。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地核對。
海王星的結構
海王星外觀為藍色,原因是其大氣層中的甲烷吸收了太陽的紅光造成的。海王星大氣層85%是氫氣,13%是氦氣,2%是甲烷,除此之外還有少量氨氣。
海王星可能有一個固態的核,其表麵可能覆蓋有一層冰,外麵的大氣層可能分層。海王星表麵溫度為零下218攝氏度,表麵風速可達每小時2000千米。
此外,海王星有磁場和極光,還有因甲烷受太陽照射而產生的煙霧。
海王星的赤道半徑為24750千米,是地球赤道半徑的3.88倍,海王星呈扁球形,它的體積是地球體積的57倍,質量是地球質量的17.22倍,平均密度為每立方厘米1.66克。海王星在太陽係中,僅比木星和土星小,是太陽係的第三大行星。
因為其質量較典型類木行星小,而且密度、組成成分、內部結構也與類木行星有顯著差別,海王星和天王星常常一起被歸為類木行星的一個子類:遠日行星。
在尋找太陽係外行星領域時,海王星被用作一個通用代號,指所發現的有著類似海王星質量的係外行星,就如同天文學家們常常說的那些係外“木星”。
海王星大氣的主要成分是氫和占較小比例的氦,此外還含有恒量的甲烷。甲烷分子光譜的主吸收帶位於可見光譜紅色端的600納米波長,大氣中甲烷對紅色端光的吸收使得海王星呈現藍色色調。
因為軌道距離太陽很遠,海王星從太陽處得到的熱量很少,所以海王星大氣層頂端溫度隻有零下218攝氏度。由大氣層頂端向內溫度穩步上升。和天王星類似,星球內部熱量的來源仍然是未知的,而結果卻是顯著的。