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第25章 天王星冒险传奇（第3页）

天王星是太阳系由内向外的第七颗行星，以下是其相关知识：-基本信息：又名乌拉诺斯，半径在太阳系行星中排第三，质量排第四。

主要由冰（水冰、甲烷冰、氨冰）和岩石组成，内部外冷内热，表面温度约-224°c，内部温度高达几千度。

-发现与命名：1781年由威廉·赫歇尔发现，最初他想以国王乔治三世命名，后约翰·埃勒特·博德以希腊天神乌拉诺斯为其命名。

-物理性质：呈蓝绿色，这是大气中甲烷吸收红光散射蓝光所致。

是冰巨星，质量的至少80是水、甲烷和氨冰的流体混合物，密度是仅次于土星的第二低密度行星。

-自转与公转：自转轴倾斜角度接近98度，几乎“躺着”

绕太阳公转，公转周期为84个地球年，每个极点会经历长达42年的连续白昼或黑夜。

-卫星与环系统：至少有27个卫星，多以莎士比亚和蒲柏的小说人物命名。

有13个已知的环，环系相对较暗且由冰粒构成。

-探索研究：1986年，旅行者2号探测器飞越天王星，研究了其大气等情况。

2023年，詹姆斯·韦布空间望远镜捕捉到了天王星光环图像。

旅行者2号探测器获取了以下关于天王星的信息：大气与外观-发现天王星表面有数千公里厚的大气，表面温度在零下180c以下。

-其大气主要由氢、氮和甲烷组成，甲烷吸收红光，使天王星呈现淡蓝绿色的外观。

内部结构-探测到天王星的内部由水、氨和甲烷冰构成，与木星和土星主要由气体组成的结构不同。

磁场与磁层-发现天王星的磁层极为不对称，似乎缺少等离子体，且具有异常强烈的高能电子带。

-其磁轴与自转轴之间存在59度的倾角，磁场中心也偏离了行星中心，这种现象在太阳系其他行星中前所未见。

卫星与环-发现了11颗新卫星和2个新的环。

-观测到一些卫星表面有峡谷和山脊，暗示着过去可能发生过地质活动。

气候与天气-探测器飞越正值天王星的春分点，太阳直射其赤道，照亮行星两极，为观察其气候和大气状况提供了最佳时机。

-发现了天王星上的极光现象。

旅行者2号探测器收集和传输数据的方式如下：数据收集-科学仪器探测：它搭载了多种科学仪器，如用于观测行星大气成分、温度、压力等的大气探测器，测量行星磁场强度、方向和变化的磁强计，探测行星及其卫星表面地形、地貌和地质结构的成像设备，以及分析宇宙射线、太阳风粒子等的粒子探测器等，这些仪器可将探测到的物理量转换为电信号或数字信号进行收集。

-遥感观测：通过搭载的遥感设备，对天王星及其卫星进行远距离观测，收集它们反射或发射的电磁波信息，包括可见光、红外线、紫外线等波段的数据，以了解其表面特征、大气状况等。

数据传输-高增益天线定向传输：旅行者2号装备了直径达37米的抛物面高增益天线，利用电磁波中的s波段和x波段与地球上的巨型抛物面天线进行定向通信。

-编码与调制：对收集到的数据进行编码和调制，将数字信号转换为适合在无线电信道中传输的形式，然后通过高增益天线向地球发送。

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-地面深空网络接收：地球上的美国国家航空航天局（nasa）深空网络发挥着关键作用，它由分布在全球不同地点的大型射电望远镜组成，包括美国、西班牙和澳大利亚的天文台，这些望远镜协同工作，能够实时跟踪旅行者2号的位置，接收其发送的数据信号，并将数据传输到地面控制中心。

天王星卫星的部分发现如下：数量与命名发现-数量增加：随着观测技术的不断进步，天王星已知卫星的数量在不断增加。

1787年，威廉·赫歇尔发现了天王星的前两颗卫星——奥伯龙和泰坦尼亚；1851年，威廉·拉塞尔发现了天卫一和天卫二；1948年，杰拉德·kuiper发现了天卫五；1986年，旅行者2号探测器发现了10颗新卫星；之后，通过哈勃空间望远镜和地面望远镜又陆续发现了一些卫星，截至2024年，已知天王星有28颗卫星。

-命名规律：天王星的卫星大多以莎士比亚作品中的角色命名，只有少数几颗卫星的名字取自亚历山大·蒲柏的作品。

物理特征发现-地表特征多样：通过探测器观测，发现天王星卫星的地表特征丰富多样。

如天卫一艾瑞尔表面布满了峡谷、山脊、断层和山谷，是天王星所有卫星中最亮的一个；天卫五米兰达有巨大的断层峡谷，其深度可达大峡谷的12倍，还有梯田状的地层和看起来非常古老或年轻的表面；天卫四奥伯龙古老且表面布满了撞击坑。

-内部结构特殊：有研究表明，一些卫星可能存在特殊的内部结构。

如天卫一艾瑞尔和天卫五米兰达可能拥有地下海洋，天卫一表面覆盖着大量二氧化碳冰，其来源可能与内部液态海洋有关。

轨道特性发现-轨道倾斜与行星相似：天王星卫星的轨道与天王星的自转轴倾斜角度接近，都接近98度，这在太阳系中是非常独特的，表明卫星可能是在天王星形成后，因一次巨大碰撞被撞歪后形成的。

-存在牧羊卫星：如天卫六和天卫七是牧羊卫星，它们对天王星的薄而外的“epsilon”

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