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天王星和海王星的颜色有啥奥秘?

信息来源: 发稿编辑:妇联管理员三 发布时间:2024年01月29日

在太阳系中,有一对色泽美丽的行星,它们的许多数据都十分接近,主要成分基本相同,因此被称为太阳系的“双胞胎”,那就是天王星和海王星。

英国《皇家天文学会月刊》近日发表的一项研究成果向人们揭示了这对行星的“颜色奥秘”。研究发现,天王星随季节变换会呈现不同颜色,它84年围绕太阳公转一圈,夏至和冬至时颜色偏绿,春分和秋分时颜色偏蓝。而其颜色差异与其大气中甲烷的含量相关。

图为美国国家航空和航天局发布的水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星(从上至下)的合成照片。(新华社发)

“这项研究为人们解释了天王星颜色季节性差异的问题。”清华大学天文系光学工程师王卓骁表示,由于天王星是“躺着”自转,“像是在公转轨道上滚着运行”,于是在春分和秋分时段,天王星的赤道会面向地球,而夏至和冬至则是其极区面向地球。天王星的甲烷含量赤道多、极区少,因甲烷吸收红光和绿光,于是赤道偏蓝,而天王星极区被发现存在甲烷冰晶颗粒,能强烈吸收红光和蓝光,因此极区颜色略显绿色。

在太阳系中,天王星和海王星都是典型的“冰巨星”。据介绍,不同于地球等岩质行星,也不同于木星、土星等氢和氦占比超过90%的气态巨行星,冰巨星的成分仅包含20%左右的氢和氦,其余多为甲烷、氨和水等无机小分子。冰巨星的“冰”也不仅指水冰,由于在外太阳系缺少太阳热辐射,冰巨星大气中一定比例的氨、二氧化碳、甲烷在季节性变化中也可由气态变为液态和固态,形成干冰、氨冰和甲烷冰等。

这项研究同时指出,美国“旅行者2号”探测器所拍摄的天王星图像颜色接近“真实”,而海王星的颜色则被“人为地调得太蓝”,其实天王星和海王星的颜色差别不大,均为淡淡的蓝绿色,前者因外层包裹的气雾层更厚而颜色略浅。

“海王星的确比天王星略偏蓝,因为海王星的气溶胶层较薄,光线更易深入海王星大气层内部,使得红光进一步被吸收,偏蓝的光被反射出来。”王卓骁说,这和大海呈现蓝色的基本原理类似,水也能强烈吸收红光。但同时,“人为调色”的情况也确实存在。

据他介绍,“旅行者2号”1989年飞掠海王星时,研究人员发现其南半球有一块大暗斑,但是对比度较弱,为提升海王星图片的展示度,采取了一定的处理,让大暗斑更显著,随后这张色调严重偏蓝的海王星图片便广为传播。

上图是美国“旅行者2号”探测器拍摄的海王星,下图是哈勃太空望远镜拍摄的海王星。(来源:美国国家航空航天局官方网站)

“其实,海王星颜色的误区并非今天才被大家了解。过去十几年来,随着业余望远镜的普及,越来越多的人可以利用望远镜观测,亲眼看到天王星和海王星这对太阳系‘双胞胎’的真实样貌。”王卓骁表示。

此外,天王星为何“躺着”自转,也是个有趣的谜题。王卓骁认为,这可能源于太阳系早期的动力学演化,受大行星之间相互引力拉扯以及受小天体相互碰撞影响所致。

  • 来源:新华网
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