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太阳系探索——淡蓝色的海王星

（2006年02月11日 13:09） 来源：《太空探索》

□作者: 尹怀勤

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　　按距离太阳由近及远排列，海王星是位居第八的行星。用天文望远镜观测，海王星是个浅蓝色的圆球。这使人们联想到蔚蓝色的大海，故而西方人用罗马神话中的海神尼普顿的名字来叫它，中文就译为海王星。
　　
　　笔尖下发现的行星

　　1781年天王星被发现以后，天文学家又发现其理论计算轨道与实际观测结果不相符合。当时，有人怀疑建立在牛顿力学基础上的摄动理论计算不可靠，有人认为是天王星外还存在一个大行星使其受到摄动而改变了运动位置。英国的亚当斯1845年就计算出了这个摄动行星的轨道和质量，并于同年9～10月分别向两个不同的天文台台长报告了计算结果，但未受到重视。法国的勒威耶于1845年夏也开始研究这个问题，并于1846年6月1日和8月31日发表了两个报告。同年9月18日他把研究结果寄给柏林天文台的伽利。勒威耶说：“请你将望远镜指向黄经326度宝瓶座内的一点上，在1度的区域内，你将会看到1颗新行星!” 果然，伽利在这个位置上立即找到了这颗新星，并命名为海王星。此时，人们才想起亚当斯的工作。经过长期争论，两人被公认为是海王星的共同发现者。

　　发现海王星时，亚当斯27岁，勒威耶35岁。两位年轻的学者在互不知晓的情况下，分别用理论计算做出了这一重大发现。此一成就不仅使他们两人扬名于世，而且激励他俩在后来的天文学上都继续做出了贡献。海王星的发现在科学史上具有重要意义。它一方面使太阳系的疆界又一次向外大大延伸，达到了45亿千米的遥远区域；一方面为哥白尼学说和牛顿力学提供了最好的佐证，使创立了300年之久的日心说从假说成为公认的真理。
　　1846年9月23日德国的伽利找到海王星的事实，既验证了英法两位学者理论计算的正确性，成为实践是检验真理标准的典型范例，又说明了科学理论对实践具有能动地指导作用，人们应该努力学习和掌握理论知识，以增强工作的预见性。

　　
　　海王星的物理状况
　　海王星赤道半径为24766千米，是地球赤道半径的3.883倍，其体积约为地球体积的58倍，其质量为地球质量的17.135倍，平均密度为1.64 克／厘米3。按个儿大小来说，它在太阳系9大行星中仅次于木星、土星、天王星而排行第四，但由于其密度大于天王星，按质量大小来说，它仅次于木星和土星而排行第三。海王星的表面重力加速度为11米／秒2，赤道逃逸速度为23.3千米／秒，均比地球相应数值为大。
　　这颗遥远的行星，绕太阳公转的轨道平面与黄道面即地球公转轨道平面之间的夹角很小，只有1°46′22″。它的椭圆轨道很接近正圆形，其平均半径即到太阳的平均距离为44.97亿千米，相当于30.06个天文单位。海王星在轨道上的平均运动速度为5.43千米／秒，需要164.79个地球年才能绕太阳公转1周。它从被发现以来，至今还没有走完1圈的路程。海王星与地球的会合周期即两者最近距离的时间间隔为367.48个地球日。

　　幽静的海王星和其它行星一样，除绕太阳公转外，本身也在自转。它是自西向东顺行自转的，自转周期为19.2个小时。其赤道面与轨道面的交角为 29.6°，比地球的黄赤交角大出4°多一点，因此它也有一年四季的变化，只是每季持续的时间特别长，可达41年之久，不过冬季和夏季的温差远不如地球显著。
　　在海王星周围也有浓密的大气层，其中含有甲烷、氢、氦、氨等气体。由于它离太阳很远，其表面上每单位面积受到的太阳光只有地球上的900分之一，因此表面温度很低，有效温度只有－227℃。尽管海王星表面温度很低，但其最高层大气的温度可达－73℃。它的大气层光谱中表现出很强的甲烷吸收带，致使其温度高于星面温度。有些科学家认为，远日行星大气中丰富的甲烷犹如地球大气中臭氧的作用，能够吸收太阳的紫外线辐射，从而使周围大气变暖，形成同温层，结果导致了相对星面来说较高的温度。目前认为海王星中心有个与地球大小相当的内核，核由岩石构成，其温度约为1700℃～2700℃。核的外面是质量更大的冰包层，其星面是冰结构。

　　至今只有旅行者2号航天器探测过海王星。旅行者2号在依次飞经木星、土星、天王星之后，于1989年8月24日从海王星旁边掠过，对后者进行了探测，两者最近时只有4827千米。从地面收到的照片上可以清楚地看出，海王星表面存在一些亮斑和暗斑，还有类似于木星大红斑的大黑斑。由于缺乏后续的探测资料，大黑斑的神秘直到现在尚未揭晓。
　　旅行者2号探得海王星也有磁场，且其磁场与天王星相似，磁轴与自转轴夹角约50°，也比地球的相应夹角大。该航天器发回的照片还揭示出，海王星有5道光环，其中有的较为完整，有的则残缺不全。这是首次发现海王星也具有光环，从而使其成为继土星、天王星、木星之后第四个拥有光环的行星。

　　
　　已知拥有8颗卫星
　　和土星、木星、天王星一样，海王星也是拥有众多卫星的行星。现在已知海王星有8颗卫星，其中体积较大的海卫一和海卫二两颗是用地面望远镜发现的，其它6颗都是旅行者2号探测海王星时发现的。由于海王星距离地球太远，加之后6颗卫星个儿又都较小，如果不是航天器就近探测，恐怕至今它们也难以被人类发现。
　　海卫一于1846年被英国的拉塞尔所发现。它离海王星中心为354700千米，其半径为2700千米，比月球还大，是太阳系中较大的1颗天然卫星，密度和质量亦较大，表面可能有大气，只是尚未测出。它在离海王星35.4万千米的圆形轨道上运行。其轨道面与海王星赤道面的交角为160°。由此可见，海卫一的运动很特殊，其环绕运行方向与海王星的自转方向相反，是1颗逆行卫星。它以每秒4.4千米的速度绕海王星运行，周期为5.877个地球日。由于海卫一离海王星较近，质量又大，故而自身轨道要素变化较快，正慢慢地接近海王星，以至有的科学家估计 10亿年后，它将坠落到海王星的表面。

　　1949年，美国的柯伊伯发现了海卫二。它的半径约为120千米，是1颗较小的天然卫星。海卫二在一条很扁的椭圆轨道上围绕海王星运行，其轨道面与海王星赤道面的交角为27.6℃，故而是顺行卫星。它到海王星的平均距离为551万千米。该卫星的不同寻常之处，就在于其轨道偏心率约为0.75，在太阳系所有天然卫星中首屈一指。　

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文章作者:尹怀勤
责任编辑:skylook

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