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太阳的家族:太阳系
1.3.7.9 9.天王星的气候

9.天王星的气候

据科学观测,与其他的气体巨星,甚至是与相似的海王星比较,天王星的大气层是非常平静的。当“旅行者2号”于1986年飞掠过天王星时,总共观察到了10个横跨整个行星的云带特征。有人提出解释,认为这种特征是天王星的内热低于其他巨大行星的结果。在天王星记录到的最低温度是49K,比海王星还要冷,使天王星成为太阳系温度最低的行星。

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天王星

1986年,“旅行者2号”发现,可见的天王星南半球,可以细分成两个区域:明亮的极区和暗淡的赤道带状区。两个区的分界大约在纬度-45°的附近。一条跨越在-45°~-50°之间的狭窄带状物,是在行星表面能够看见的最亮的大特征,被称为南半球的“衣领”。极冠和衣领被认为是甲烷云密集的区域,位置在大气压力1.3~2帕的高度。很不幸的是,“旅行者2号”抵达时正是盛夏,观察不到北半球。不过,21世纪开始之际,北半球的“衣领”和极区,可以通过哈勃太空望远镜和凯克望远镜观测到。结果,天王星看起来是不对称的:靠近南极明亮,从南半球的“衣领”以北,都是一样的黑暗。天王星可以观察到的纬度结构,展现出许多条狭窄但色彩丰富的带状结构。

除了大规模的带状结构,“旅行者2号”观察到了10朵小块的亮云,多数都躺在“衣领”的北方数度。1986年看到的天王星,在其他的区域,都像是毫无生气的死寂行星。但是,20世纪90年代的观测显示出,亮云彩特征的数量有明显的增长,它们多数都出现在北半球,开始成为可以看见的区域。一般的解释认为,是明亮的云彩在行星黑暗的部分,比较容易被分辨出来,而在南半球则被明亮的“衣领”掩盖掉了。 然而,两个半球的云彩是有区别的,北半球的云彩较小、较尖锐和较明亮。它们看上去都躺在较高的高度,直到2004年南极区使用2.2微米观测到这些都是事实。这是对甲烷吸收带敏感的波段,而北半球的云彩都是用这种光谱的波段来观测的。云彩的生命期有着极大的差异,一些小的只有4小时,而南半球至少有一个,从“旅行者2号”飞掠过后,仍一直存在着。最近的观察也发现,虽然天王星的气候较为平静,但天王星的云彩有许多特性与海王星相同。但有一种特殊的影像,海王星上有很普通的大暗斑,2006年之前从未在天王星上观测到。

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天王星

追踪这些有特征的云彩,可以测量出天王星对流层上方的风如何在极区咆哮。在赤道的风是退行的,意味着它们吹的方向与自转的方向相反。风速随着远离赤道的距离而增加,大约在纬度±20°静止不动,这儿也是对流层温度最低之处。再往极区移动,风向也转成与行星自转的方向一致,风速则持续增加,在纬度±60°处达到最大值,然后下降至极区减弱为0。在纬度-40°附近,事实上,在天王星北半球的风速是随着纬度一度一度地在缓缓递减,特别是在中纬度的±20°~40°的纬度上。目前还无法认定从1986年迄今,天王星的风速是否发生了改变,而且对较慢的子午圈风依然是一无所知。