黄飞鸿henry叫什么名字:天文常识1001条 第六章

天文常识1001条

第六章 外太阳系：巨型行星的世界

Jupiter 木星篇

328 木星是很巨大的行星。木星是太阳系中最大的行星。举例来说：如果木星是个金鱼缸，它将盛下1200颗地球大小的玻璃球。另一种说法是，把太阳系中的其他行星全塞到木星里，还会有剩余的空间。

329 木星和土星，天王星，海王星同属于巨行星行列。除去冥王星外，木星和土星，天王星，海王星这四颗行星与水星，金星，地球，火星有显著的区别。它们的质量更大，大气层也厚达几千公里，区别于水星等的几十公里厚大气。

330 木星上一直是多云的天气。当我们用望远镜观测木星时会发现木星上有稠密活跃的云系。各种颜色的云曾像波浪一样在激烈翻腾着。由于木星有快速的自转，因此能在它的大气中观测到与赤道平行的，明暗交替的带纹，其中的亮带是向上运动的区域，暗带是向下运动的区域。

331 从化学组成上来讲，木星更像太阳。虽然木星也和地球一样有铁核，可是它的85%是氢元素，其余15%主要是氦元素。其它元素只占1%。这是因为木星有强重力场，它保持了太阳系刚形成时期的大气组成。而地球的较弱的重力让它失去了大多数的原初元素。

332 木星上的云五彩斑斓。和地球上只有白色的云不一样，木星上的云五颜六色。这主要是因为木星大气中复杂的化合物造成的。

333 木星上的日子过得比太阳系中的任何行星都快。尽管木星是太阳系中块头最大的一个，可这并没有阻止它成为太阳系中自转得最快的行星。一个木星日只有不到地球上的10个小时。像太阳一样，木星表面不是固体，在不同的纬度，木星的自转速度不一样（较差自转），一天的长短也就不同。在赤道附近，一天有9小时50分（地球时），在极地附近，一天有9小时56分（地球时）。

334 木星有“大红斑”。大红斑于1665年被法国的天文学家卡西尼发现。它位于南纬23°处，东西长4万公里，南北宽1.3万公里，可以和整个地球的大小相比。探测器发现大红斑是一团激烈上升的气流，呈褐红色。

335 木星有太阳系中最狂野的天气。由于温度太低，木星上会下氨雪。大气中会结成比整个地球还大的冰雹。在巨大的暴风雨中的闪电的能量足以把一个地球上的城市气化掉。

336 木星和地球的天气是由不同的能源驱动的。地球上的天气主要是由太阳辐射的能量驱动的，太阳照射造成大气不同地方的温差从而形成风，太阳能把海水气化形成雨。而木星天气动力的来源则在它的内部，木星大气顶端的温度为零下150度，在核心处温度可高达上千度，这是因为木星有内部热源。

337木星没有固体表面。和地球不同，木星没有固体表面。从木星的大气层顶部下降到几千公里以下的地方，你会发现一个巨大的海洋。与地球上看得到的海洋不同，这个海洋不是由水组成的，而是由可以导电的液态金属氢组成的。它是氢在相当于几百万个地球大气压下形成的液体。在这个太阳系中最奇异的海洋下是由熔融状的铁和硅酸盐组成的木星幔和木星核。

338 木星的内部能源来自于塌缩。太阳系中所有的行星都起源于46亿年前的一团炙热的的气体和尘埃。木星的表面能有那么高的温度，是因为它有内部能源在释放能量。科学家推测是木星的内部仍然在塌缩，在塌缩过程中，引力能转化为热能释放出来。

339不需要太大的塌缩就会释放出足够大的能量。火星巨大质量的核每年几厘米的下沉就会释放出足够多的能量维持木星表面难以置信的高温。结果是，木星每年辐射向太空的能量相当于它从太阳接受辐射能的2.5倍。

340 木星会变成恒星吗？木星如果想变成一颗恒星，它的核心温度必须达到100万度，这才足以点燃热核反应（氢聚变成氦的反应），释放出巨大的能量。而要达到那么高的核心温度，木星的质量至少要比现在大100倍，而它没法从其他地方获得这么大的质量，所以它不可能成为一颗恒星。

341 木星有尘埃环围绕。过去有人猜测，在木星附近有一个尘埃层或环，一直未能得到证实。直到1979年3月，“旅行者1号”考察木星时拍摄到了木星环的照片。木星光环的形状象个薄圆盘，厚度约为30公里，宽度约为6500公里，离木星12.8万公里。它也围绕木星运行，每七小时绕木星转一周。它主要由许多黑色碎石构成，不反射太阳光，所以长久以来未被发现。

342 木星有强大的磁场。木星有铁核存在，使得那里好像有个条形磁铁埋在木星表层下。木星的磁场强度达3~14高斯（地磁场表面强度只有0.3~0.8高斯）。木星的磁场也束缚了许多太阳风中的带电粒子，形成了类似地球周围的范艾伦带的带状物。那些被束缚的粒子如果打到人身上会使人丧命，所以无人飞船仍将是今后探索木星的主力。

343 在1994年7月，木星受到重大撞击。当时电视台直播了整个撞击过程：20多块山一样大小的彗星碎片以13万公里每秒的速度撞击了木星，释放出的能量相当于几百万吨的TNT炸药爆炸释放的能量。撞击激起的激波有整个地球大小，由激波掀起的物质所组成的暗云在空中持续了长达一年的时间。

344 在1995年末，木星探索进入新的篇章。在1995年12月7日，经过六年的长途旅行，“伽利略”号飞船到达并进入了木星的轨道（它以前的“先驱者”和“旅行者”都只是从木星旁经过）。“伽利略”将发挥至少两年的珍贵木星资料，并放出第一个人造机器人进入木星大气层探索。“伽利略”号的照片比“旅行者”有更好的地面分辨率，会提供更还得资料给我们。

345 “伽利略”发现木星上的风速比科学家预期的要大。“伽利略”放出的进入木星大气层的机器人在受到木星上高温高压环境影响前发挥了一个小时的资料。结果分析发现，木星上的风速达到了335公里/秒，比科学家预期的200公里/秒要大。

346 “伽利略”还发现木星上的化学成分很少。“伽利略”放出的机器人还发现了木星上没有科学家预言造成木星五颜六色云的多种化合物，如乙烷，磷化氢等。它还发现木星上的氦要比预想的少一些。不过，这还不足以否定科学家们以前的推测，因为这个机器人探测器只对木星大气的顶端进行了一个小时的探测，而不是全面的探测。

347 木星最大的四颗卫星由伽利略于1610年发现。当伽利略观测木星时，发现了木星两旁直线排列着四个亮点，连续的观测发现这四个亮点虽然会互换位置，可是它们一直在木星周围。伽利略正确的判定它们是木星的卫星，并以他的研究资助方富有麦迪斯家族的人命名这四颗卫星。可是，后人均称这四颗卫星为伽利略卫星。

348 伽利略卫星亮到我们可以用肉眼看到。这四颗卫星实际上比我们可以用肉眼看到的最暗的星要亮。可是直到望远镜发明我们才发现那四颗卫星是因为木星的光辉遮盖住了它们。

349 伽利略卫星也有希腊名。 在希腊神话中，宙斯是统领众神的上帝，木星代表着宙斯。所以，人们就形象地把那四颗卫星以宙斯的仆人和情人命名：卡利斯托，甘米迪，欧罗，爱莪。

350 木星有一大群“随从”。自从伽利略发现木星的卫星以来，一共有60多颗卫星被发现。其中伽利略卫星是最大的四颗。它们围绕着木星以不同的方向运行，就像是一个迷你太阳系。其中有一些卫星已经被飞船近距离观测过，结果发现这些卫星之间的差异很大。最小的只有一般岩石大小，最大的比地球还大。

351 木卫四是一个“脏雪球”。木卫四直径为3000公里，比月球要大。它是水冰占一半以上的冰卫星，表面很暗，陨击坑累累。木卫四最让人印象深刻的地质构造是被陨石撞击的瓦尔哈拉中央区，那下面可能可以开采出清洁水。

352 木卫三是太阳系中最大的卫星。木卫三直径5262公里，成为太阳系中最大的卫星，比水星还大。它是由冰雪层包围着岩石核组成的。木卫三有很多陨击坑，也有“海”，高地和冰峰，暗地貌区更多。

353 木卫二有台球般的地形。从木卫三向内继续航行就到达了木卫二。木卫二有2千公里宽，光谱显示其表面为较纯的水冰，地质上较年轻。它就像个台球，表面异常平坦，整个卫星的表面海拔相差也超不过几十米。

354 科学家最终在木卫二上发现了他们想在火星找到的河流。木卫二的表面有纵横交错，绵延上百公里的条纹结构。这让科学家们联想起了地球上的海洋部分结成冰，然后融化过程中所形成的海洋冰的结构。所以有人相信在木卫二的表面下有海洋存在。

355 木卫二上可能有生命。由于可能存在水，木卫二也是太阳系中生命可能存在的候选天体之一。不久，飞船可能会把木卫二的一片冰带回地球进行研究。

356 木卫一看上去五彩缤纷。它以活火山和不断更新的彩色表面成为太阳系最美丽的天体。在旅行者1号飞船看到的8个火山喷发羽中，有7个又被四个月后的旅行者2号看到，像巨大的喷泉，升腾高大300多千米，宽达1000多千米。木卫1频繁的火山喷发可能原因是木卫一与木星和木卫二的潮汐作用。木卫一表面几乎没有陨击坑，其外壳也不存在冰。

357“伊娥”（木卫一）的这种奇特的外貌是由一个特别的现象引起的。为什么“伊娥”看上去如此奇怪？在旅行者号传回的“伊娥”的阴暗地区的深度曝光（为了显现出星星进而确认旅行者号是朝着正确的方向前进）的图象中，科学家们找到了答案。在那里，卫星边缘升起的是来自活火山的被喷到接近200英里高空的熔岩物质。很快的，又找到了其它超过六座的活火山，全部都在喷发大量的熔岩状硫磺。每一座火山都有法国大小。由于“伊娥”表面经常被其喷发出来的内部物质重新覆盖，所以它没有环形山。伊娥是太阳系中活动最剧烈的地方——一个几乎要把它自己翻出来的世界。

358“伊娥”的火山作用要归功于木星。“伊娥”离大质量的木星很近是它有那令人难以置信的火山的原因。正像月球对地球施加潮汐力一样，木星也对“伊娥”施加这种作用。但木星是十分巨大的以至于它的潮汐影响是极端强的。就如一个网球在一个有力的夹子里会持续变形一样，在轨道上“伊娥”的表面也被迫的突出和凹进去300英尺左右。它就跟装在一个很薄的球壳里的巨大熔化状硫磺一样，冲破外壳的洞和裂缝，内部物质全爆发到附近真空中，产生了巨大的羽毛状火山烟尘。处于不同化学状态和不同温度的硫磺构成了“伊娥”表面的种种颜色。

359“伊娥”持续地剧烈活动。70年代末，当旅行者号太空船在“伊娥”背面发现火山时，哈勃空间望远镜已经可以让我们持续地密切关注这个不平凡的世界。在1995年7月，一个新的黄白斑点在“伊娥”上出现了。接近200英里宽，几乎可以认为是另一个巨大火山的喷发物

360“伊娥”有一个很大的铁核。在1996年5月，伽利略号空间船发现木星磁场的变化可归因于“伊娥”那大概1000英里宽的铁核——几乎有这个卫星它自己直径的一半。因此“伊娥”成为第一个被我们所知的有自身磁场的卫星。

361“伊娥”是个“有点喜欢乱扔垃圾的人”。在“伊娥”围绕着木星运行并同时喷出它的硫磺烟雾时，它靠着在所过之处留下的硫分子云“弄脏”轨道。随着时间慢慢过去，这已经形成了一个完整的环绕着木星并描绘出“伊娥”整个轨道的圆环状云。

362 木星的潮汐力在它的最大的卫星们之间引起了显著的结构的不同。在我们逐渐接近木星时它四个最大的卫星的密度会依次增加，内部温度也会依次逐渐上升。“卡利斯托”（木卫四）和“盖尼米得”（木卫三）差不多是一个“脏雪球”，与此同时“欧罗巴”（木卫二）在它薄薄的冰质外壳下基本上是海的世界。“伊娥”则几乎完全是由熔融态的硫和铁构成，表面根本没有环形山和一点水和冰。类似地，“卡利斯托”的表面完全是十分古老的，事实上没有迹象显示它有内部活动。对比之下，“盖尼米得”弯曲的山脉则证明一些地质活动正在那里进行。“欧罗巴”上的交叉的冰样也许说明了甚至可能一直到现在的重复的溶化和结冰过程，还有它的薄的或半溶状的冰质外壳在过去已经湮没了许多环形山的痕迹。最后，“伊娥”，由它那些喷发的火山，正持续地让它的表面“再铺”。事实上，“伊娥”有全太阳系“最年轻的面孔”。

363 木星是导致它的大卫星们之间的主要不同的原因。简单的说，一个卫星越接近木星，它所受的潮汐力越强，潮汐能越大。因此，远一点的地方（比如说“卡利斯托”和“盖尼米得”）是冰冻的固体，同时更接近木星的则比较温暖。这说明了一个卫星是固态、液态或者是熔融态，决定了卫星最初的水是在一个地方保持结冰状态还是很久以前就蒸发跑进太空了，留下重物质让卫星又更大的密度。

Saturn 土星

364 土星是戒指中的王者。二十年前，天文学家想知道为什么在所有行星中仅仅只有木星有环。今天，我们知道四个大行星（木星、土星、天王星、海王星）都有一些类型的环，但没有一个可以跟土星壮丽的环相比。华丽而灿烂地，土星的光环跨越了超过200000英里（几乎是地球到月球的距离），甚至还可以在一个小孔径的业余爱好者的天文望远镜里被看见。

365 土星的环首先是被伽利略看见的，不过那时他也不知道他看见的是什么。当伽利略通过一架天文望远镜第一次看见土星时，他注意到这个行星有些不一般。他宣称说“这第六个行星是三个”（即是说是一个三星）并且形容说“萨杜恩”（罗马神话里的一个老人）显然需要两个仆人在左右帮他在天堂之间来来去去。伽利略知道他在天文望远镜里所看到的不是像木星一样的球状物，但对他来说它看上去好像一个行星一边有一个小行星。在其它场合他也把这个物体描述成一个茶杯的把手或者是一对“耳朵”。

366 克里斯丁·惠更斯解答了第六颗行星的这个谜团。数年以后，另一个天文学家，克里斯丁·惠更斯，意识到伽利略所看到的其实是一个完全围绕这颗行星的独立的环。事实上伽利略没有成功的辨别这个环也许是由于他早期望远镜较差的光学成像质量，也有可能是由于之前从没人看到过在行星周围有环，所以伽利略的头脑无法向他解释他所看到的是什么。

367 在地球上通过望远镜观察时，土星的环是一个三层的环。从地球上看，土星显现出有三个环。它们被简称为A环（外层）、B环（中间）和C环（内层）。最宽的B环和A环被一个称为“卡西尼环缝”（来自发现它的天文学家）的缝隙所隔开。它宽得足够放下月球，并且可以在中口径的业余爱好者的望远镜里被看见。C环由于它那纱状的、半透明的外貌，因而也被称为“纱环”。

368 当我们谈及土星环时，会有比我看见的多得多的东西。在1980到1981年间，旅行者号到达土星后，土星环更完整的结构开始展示在我们面前。在地球上看见的三个环变成了成百上千个小环。接近看，土星的环像一个留声机唱片。另外，旅行者号还发现了地球上从没见过的新环，包括一个像散开的女孩头发的神秘发辫状物体。

369 虽然土星的环看上去像一条跑道或一张CD，但它不是固体整盘。很早我们就知道这些大大小小的环不是固体的盘，而是由上百万的脏冰块构成。它们中有沙粒般大小的颗粒，还有小房子般大小的冰山。每一个物体在这暴风雪中运行就好像一个微小的行星在它自己的轨道上运行。与行星绕着太阳运转一样，离土星越近的环里的小颗粒或大石头运动速度越快。有的环绕速度可以高达50000英里/小时。对于我们的眼睛来说，所有的迷你卫星像风扇扇叶一样快速旋转而模糊，形成了我们所谓“环”的美丽装饰品。

370 土星的B环有轮辐。在土星宽广的中层环上飞行，旅行者1号发现显现出来的有暗的轮辐状的条纹。科学家们认为这些轮辐可能是被土星磁场俘获并被迫在自旋的同时绕着这颗行星运行的带静电的尘埃悬浮在环上面造成的。

371 环缝也是土星的卫星们激烈竞争的结果。除了3000英里宽的卡西尼环缝外，其它在环内部的缝也是可见的。同时，天文学家意识到这种分离不仅仅是环系统的暂时特征，而是土星几个卫星的引力牵引的直接结果。某几个卫星间的作用力担当看不见的行动者，清理掉离土星某些距离的某些区域的环物质，于是产生了环缝。

372 其它的几颗土星卫星扮演“牧羊犬”的角色来防止环消失。旅行者1号在A环的外侧较远处发现了一个很薄的环，科学家们对于它能存在感到十分惊奇。理论上组成它的岩石块和冰块应该在很早以前就散开，消失在太空中了。然而当太空船近距离看时竟发现了两个很小的卫星，环的一边一个。被形象地叫为“牧羊卫星”的两颗卫星扮演着牧羊犬的角色，用它们的引力把成群的开始向外逸散的环中的粒子物质拉回环中。

373 偶尔土星的环也会“消失”。在伽利略第一次发现土星那令人迷惑的外形后两年，他更加迷惑了，因为他发现这个行星的“仆人”或“附属物”完全消失了，在望远镜里仅留下一个圆圆的行星。今天，我们知道每过15到17年当环的边缘朝向地球时，这环看上去就像是消失了一样。这上天的魔法骗局是可能实现的，因为这个环虽然有200000英里宽，但是仅仅只有不到100英尺的厚度！在地球上去试着看环的边缘就好像在20英里外看唱片的边缘一样！最近一次环的边缘朝向地球是在1995年。

374 土星环处于一个强潮汐力的区域。每一个物体都有一个假象的表面叫“洛希极限”。在这个表面内，中心物体产生的潮汐力大于其它物体自身的引力。因此，在土星的洛希极限内任何进入的物质都不可能聚集成卫星，一定只会保持独立的小块。在某些情况下，冒昧地进入洛希极限的物体甚至会被潮汐力撕成碎片的，于是环产生了。

375 土星是由极轻的原料构成，以至于如果你能找到一个能放下土星的浴缸的话，土星可以在里面浮起来。跟木星一样，土星也是一个被云覆盖的大行星，有上千英里厚的大气。同时，跟木星一样，土星几乎全是由自然界两种最轻的元素构成：氢和氦。土星也含有少量的重元素和较多的复杂化合物，但它的实际总密度还是比水小。这意味着，找一个足够大的浴缸，土星会像放在一杯热可可里的软糖一样上下沉浮。

376 虽然木星是五彩缤纷的，但土星更像一大块白色的糖果奶油布丁。从“大红斑”到它橙色和棕色的带纹，木星的大气呈现出生动的颜色的旋涡和斑点。对比之下，土星是十分柔和的。它的柔和的黄棕色云带点缀在白背景上。这种原因看上去似乎是两种因素共同作用的结果。首先，在土星大气高空有一薄雾层，它使得我们看这颗行星时好像透过了起霜的玻璃。第二，土星有更彻底的混合气候系统，所以大片的单色云很罕见。

377 旅行者号在土星上发现了奇怪的飓风。旅行者号的照相机侦察到了旋转火焰状的漩涡云，很可能是下着氨水的有亚洲大的飓风。但是这种现象与土星上每三十土星年才会发生的令人不可思议的事情相比是不算什么的。

378 土星也许有太阳系内最大的暴风雪。每次土星位于近日点时，它所接收到的更多的热会引发一个极大的上升气流。当大量的氨气飞快地上升到土星大气最高层时，它们就变成了数以万亿计的雪花。被超过1000英里每小时的快速的气流俘获，雪花气流很快地爆发式增长为暴风雪，能包围好几倍地球面积的一个区域。看上去像一片巨大的覆盖上百万平方英里的白云，在衰减慢下来之前，这个暴风雪持续横行了几周。

379 跟木星的“卡利斯托”和“盖尼米得”一样，土星的许多卫星也是由冰构成的。就像土星自己的环，它许多的卫星是由冰构成的。然而，在距太阳10亿英里的地方，冰的温度是十分低的，所以这土星卫星上的冰性质跟地球上的很不一样。事实上，完全失去了它的弹性后，土星卫星上的冰像钢铁一样坚硬但也像玻璃一样脆。

380 卫星“特提斯”（土卫三）上有一个巨大的峡谷。在“特提斯”上，有一个叫“伊萨卡峡谷”的地方，它延伸出这颗卫星三分之二周长的长度。“伊萨卡峡谷”也许是“特提斯”内部冷却、冻结而膨胀时裂开的一条裂缝（跟你向你的汽车的冷却系统中的水箱放了太少的防冻液所发生的一样）。

381 土卫一看上去像达斯·维达（星球大战里的黑暗君主）的死亡之星。小小的土卫一是一个仅仅三百英里宽的小冰球，然而它有一个突出的超过65英里宽的被命名为“赫歇尔”的冲击坑，在坑中心还有一个三英里高的山峰。不仅仅是这个特征让土卫一看上去像星战里的死亡之星，它还显示了在这样大一个卫星上可以有多大的陨石坑。如果狠狠砸上土卫一的物体再稍稍大一点，它就会把这颗卫星撞成碎片。

382 土卫一同样展示了刚好多么小的一个星体可以是并一直是圆形。太阳系里的比土卫一大的卫星全是跟行星一样是球形的。但比土卫一小的卫星在形状上就是典型的不规则了。土卫一大小和更大的物体有足够的质量让它们在刚形成时保持熔化状态一段时间。在熔化状态时，引力自然的把它自身塑造成一个球形。更小的卫星（比如小行星和彗星）决不会经过一个熔化阶段，所以形状不规则。

383 我们已经找到了在土星轨道上的亚瑟王的宫殿。土卫一的许多地表特征已经被天文学家根据亚瑟王的传说而稀奇古怪地命名了，包括“圭尼维娅”、“兰斯洛特”、“梅林”，当然还有亚瑟王自己。

384 “恩克拉多斯”（土卫二）是巨人的冰淇凌勺子。“恩克拉多斯”是土星的另一个有陨石坑的冰卫星。它上面也有一个又长又宽的条状区域，看上去就像是一个巨大的舌头伸出来把这部分舔干净了，除去了所有细节一样。这个区域的边缘甚至分布着一些一半完整一半消失的陨石坑。特大的地外宇宙尺度的雪可能不是假设了，科学家们认为在这里，这颗卫星的冰在过去至少溶化过一次，爆发式的涌出来冲过这片地形。热源来自哪里呢？也许是来自土星潮汐地拉扯。

385 土卫八是一个两面的世界。在太阳系里土卫八是最奇怪的地方之一。它有大约900英里宽的一面半球是覆盖着冰，像新下的雪一样亮；然而反面半球的很大一部分币沥青还暗。天文学家推测这种很暗的物质可能是某些有机物质（就像焦油），受土卫八和土星之间的潮汐热的影响，不知何故从这卫星内部深处涌出。

386 在土卫七上，没有两天是一样的。土卫七大约有160英里宽，看上去像一个汉堡包和一个冰球的交叉部分。它的完全不像球形的形状可能是因为远古时的一次撞击撞掉了它一块或者更多部分，并把剩下的炸进一个蛋形轨道里。它不对称的形状和奇怪的轨道造成土卫七十分混乱的旋转速率以至于在它上面每一天的长度都在变。如果较长的天都是周六和周日，那这也许不是一个很糟的住处。

387 “泰坦”（土卫六）是笼罩在天然气里的世界。“泰坦”，土星最大的卫星，是太阳系里第二大的卫星（仅次于“盖尼米得”）。直径3200英里，“泰坦”比水星和冥王星大。她不仅仅是一个只有行星般大小的星体，它也有一个行星的典型特征：大气。事实上，“泰坦”大气的厚度是地球大气厚度的2.5倍。当旅行者号飞过“泰坦”时，科学家们希望能看到它的深藏不露的奇异外貌，但他们所能看见的只是隐藏在一层毫无特色的橙色雾里的球。有丰富的甲烷（就是我们通常所知的天然气），“泰坦”的大气受太阳光推动，制造碳氢化合物的烟雾。一些科学家推测再过几年有机化合物的雾会通过大气渗透下去，并在“泰坦”的地面聚积形成橙色的泥状堆积物。其他人则假设乙烷云会降落到液态甲烷形成的海或者湖。

388 在1994年，科学家们终于能看透“泰坦”的遮挡云雾了。最近，天文学家已经用哈勃空间望远镜来透过“泰坦”的遮挡烟雾看内部。在特殊的红外波段，大气变得稍微有点透明，能瞥见地表了。迄今为止，明暗特征已经描绘出来了，但对于10亿英里远的东西，即使是哈勃也无法把细节处理得足够好让我们能判断出我们看见的是什么。

389 下一波的土星探测将会在进入21世纪后不久。21世纪早期，“卡西尼”号太空船预定将航向土星。主航空器将进入沿着巨大环的轨道。惠更斯号探测器将脱离母船，借助降落伞进入“泰坦”的神奇的大气里。然而探测器上不会携带相机（由于预算原因而减掉了），其它的仪器将会告诉我们这个不一般的卫星的更多的气候和化学组成信息。

390 在遥远的未来，“泰坦”会成为一个有趣的居住地。离太阳几乎有10亿英里远，“泰坦”的温度不会很温和一点也不让人奇怪。观测者和电脑模型假设地表温度读数大约在华氏零下250度左右。然而在过40到50亿年前事情也许完全不一样。随着我们的太阳变老，它某一天会变成红巨星，吞没并烧焦水星和金星、蒸发掉地球上的水。这种让地球不再适合生存的变化也许会促使“泰坦”变得“繁盛”。“泰坦”的组成在科学上是令人着迷的，因为“泰坦”是真正的有机化合物实验室，含有大量的科学家们坚信的地球生命开始出现时存在的分子。如果“泰坦”的温度能有效地上升，一些有趣的进化（先化学后生物）就可能发生。这样当我们古老的居住地不再适合居住时我们遥远的祖先就能在土星轨道上找到一个新家。

391 天文学家很早就知道了太阳系里土星有最多的卫星，但也许这个家族比推测的还要大。最近天文学家们利用一个特殊事件来找土星周围更多的卫星。每15到17年，地球都会指向能同时看见土星环顶部和底部的方向。然后，接下来的十五年我们能看见环的背面。但在这两段时间之间，有一个几周的时间，环是边缘指向地球的。在那段时间里，因为环很薄所以会消失。随着环明显的消失，它们眩目的太阳反射光也减弱了。这就允许天文学家去找原来没发现的微小卫星。在1995年的夏天，天文学家利用环平面转换的时机，用哈勃最新的锐利的眼睛去搜索出能被证明是家族新成员的物体。未来的观测被要求确定这些。

Uranus 天王星

392 天王星是望远镜发现的第一个行星。1781，天文学家威廉·赫歇尔（顺便说他不是那个半吊子音乐家）在他的望远镜里发现了天王星。跟恒星不一样，天王星有一个小的圆盘，赫歇尔起初以为他发现的是彗星。然而经过仔细记录它位置的变化，赫歇尔能绘出天王星的轨道，并且发现它不是依循彗星的长椭圆路径而是行星的近圆路径——根据这个，天王星成为继土星后又一个行星。

393 在良好的情况下，你可以用裸眼看见天王星。在最亮时，天王星的亮度实际上在干净、黑暗、无月的晚上足够被裸眼看见。毫无疑问，好几个世纪以来，很多的人都看到过，但他们没有能成功地注意到这个行星在众多恒星间一晚接着一晚的缓慢运动，所以也就没意识到它是行星。

394 如果赫歇尔坚持他自己的做法，这第七行星就不会有一个无论你怎么念都会让初中生发笑的名字了。赫歇尔，第一个正式发现一颗行星的人，觉得他应该有权利给行星命名。如果坚持他的做法，行星（由内向外）就会是“墨丘利”（水星），“维纳斯”（金星），地球，“玛尔斯”（火星），“朱庇特”（木星），“萨杜恩”（土星）和……“乔治”（天王星）。虽然是在德国出生的，但赫歇尔发现天王星时是在英国生活，并且，作为王的忠诚的子民，他认为把他的发现根据最近的君王—乔治三世—命名为“乔治王之星”是一个英明的决定。在赫歇尔的努力下，他试图成功地让这个几年前丢掉美洲殖民地的人获得了一个完整的新行星（虽然不能否认那是一个很难收税的地方）。其他的天文学家（特别是法国天文学家）不知何故反对英格兰国王得到这个行星，所以，最终这个新地方被命名为“优利纳斯”，罗马神话里“萨杜恩”的父亲。

395 天王星大概是最乏味的行星。即使在地球上最大的天文望远镜里，天王星看上去就跟一个蓝色的小点一样。其实不是这个行星真的小（实际上它的直径大约是地球的四倍），只是因为在18亿英里的平均距离下，任何东西看上去都很小。当旅行者2号1986年靠近天王星时，科学家们希望能看见细节。但是虽然天王星在旅行者2号的相机里变大了，它仍然是一个毫无特色的圆盘。

396 旅行者2号给了我们天王星的第一眼的细节。在离天王星最近的时候，旅行者2号终于能看见类似于地球上的雷暴的复杂的巨大云状物体的顶部（但可能没有雷和闪电）。每一个都差不多有美国这么大。近几年，哈勃有时观察到了类似结构的云，但更多的时候，天王星在视觉仍是很平静的。土星的云上有高空雾层的存在给了它一个比木星更平静的外貌。然而在天王星的情况下，情况更极端。事实上，除了薄雾外，太阳的紫外射线在天王星云上创造了一层厚的乙烷雾，通过这个我们看不见什么细节。

397 天王星是“躺着”绕太阳转的。虽然地球转动轴的倾角有23.5度但天王星的轴是令人难以置信的超过了97.9度。这意味着这颗行星的轴几乎是躺在轨道平面上的。结果，天王星绕太阳运动时就是侧对着太阳的。许多天文学家猜测天王星奇特的倾斜性是大质量物体在太阳系早期碰撞的结果——把天王星撞得“躺”下了的碰撞。

398 天王星有奇怪的白天，奇怪的晚上和奇怪的季节。天王星的轴倾斜97.9度导致每42年指向太阳的磁极会交换。换句话来说，在天王星两个磁极附近的地方，极夜和极昼会分别持续42年。同样的，夏季和冬季会持续等长的时间。然而，由于大气循环的急转，冬天比夏天要稍微暖和一点，虽然两个季节在云顶层温度都是很少超过华氏零下300度的。

399 天王星由于它大气里的甲烷气体而显蓝色。像木星和土星一样，天王星是另一个被由氢和氦组成的运所包围的世界。然而，它的大气也有微量的甲烷气体。甲烷吸收红、橙、黄光同时散射蓝光到我们眼里，因此这让这个行星显现出蓝色。

400 1977年，围绕天王星的环在没有人真正看见的情况下被发现了。1977年，天文学家正在观测天王星，等它从一个遥远的恒星前通过。在这个过程中当恒星被天王星挡住后它的光会变暗，科学家可以趁机推断出一些关于天王星外部大气的结构的结论。然而，在行星和恒星成一条直线之前，恒星的光闪耀了几次。天文学家们恰当地推断出这个现象是因为围绕在行星附近的很薄很暗的环状系统引起的恒星光的“蚀”。这个过程就像期望的一样在恒星通过行星后面时又重复了一次。从闪耀的次数和持续时间，天文学家估计天王星被九个很薄的环围绕。

401 1986年，我们才第一次真正地看见了天王星的环。旅行者2号接近到足够距离去高清晰地绘出天王星的环。在为了能首先看见这个的目的而特别制定的计划下，科学家们仔细地决定旅行者2号的位置让它能看见另一颗恒星从天王星环后面掠过。旅行者2号的照相机确定了蜘蛛网般的很薄的环，并且增加了地球上没发现的特别模糊的第十号环。旅行者2号同时也证实了一个很好的关于为什么这些环在地球上从没被真正观测到过的假设。不仅仅是因为它们很薄，而且它们全跟木炭一样黑。一个可能的假设解释说这些组成环的粒子也许涂上了一层当太阳光照射时就会变暗的甲烷冰外衣。跟木星和土星的环一样，天王星的环被束缚在行星的赤道面上，所以它们跟天王星一样，以一边绕着太阳旋转。

402 天王星有一个我们已经知道怎么摇摆的磁场。地球、木星和土星，它们的磁极非常接近行星的转动轴。但是天王星给我们证明了不是所有都是这样的。天王星的磁极与它的转动轴有59度的夹角，只要天王星转动下去，我们就能重复看到两个磁极。

403 对于天王星，它转动得有多快是根据你所谈论的东西而定的。像木星和土星，天王星上不同纬度的地方旋转速度不一样，所以仅仅是一天有多长就决定于你在哪里。但天王星是完全没有特色以至于科学家们经常用磁极的转动速度当它的转动速度。实际上这也从一个方面说明了这个行星的核转动得有多快，磁极也被这熔融的铁芯所束缚。然而我们不能直接看见内部的核，旅行者2号上叫磁力计的仪器能感应出天王星的磁场并绘出磁场图。

404 一个太空船在几天里发现了是地球上所发现的这颗行星的卫星两倍数量的卫星。1787到1948年，天王星五个最大的卫星在地球上被发现了。1986年，旅行者2号在这个行星的飞越点上发现了十多个以70到不足20英里的距离排列的卫星。

405 “米兰达”（距离天王星最近的天王星卫星）是一个“拼凑的棉被”般的地质奇迹。在太阳系所有的卫星之中，天王星的“米兰达”是最大的无主珍宝。然而“米兰达”直径仅仅大约300英里，在这个微小的地方的边界到处是悬崖、绝壁、峡谷和只能被描述为混乱的地形。科学家们相信在早期“米兰达”至少被一个质量大到可以把它撞成碎片的物体撞过一次。在碎片间的引力作用下它们有重新合在一起了，但不是依照他们原来的排列，因此产生了一个类似于三维七巧板的卫星。

406 “米兰达”的冰的悬崖不仅是地质奇迹，有一天它们也会成为一个巨大的骑车的主题公园。几乎没有地质特征能与“米兰达”上的垂直冰的悬崖相匹敌，其中最高的一个，维罗纳·鲁比，高9英里，并且宣称是太阳系里最峻峭的落差。如果你在山顶跨一步到太空中，你会发现这个小星球的引力是如此的小以至于你得花接近半个小时才能到达谷底。

Neptune 海王星

407 海王星被发现是因为天王星脱离了推算的轨道。在天王星发现后一个世纪里，当这个行星绕太阳运行足够远的距离后，天文学家发现它没有按他们所预计的那个轨道运行。一个叫J·C·亚当斯的刚从剑桥大学毕业的英国天文学家，计算出这颗行星不正常的行为可以解释为在天王星更远处有另外一个行星在用它的引力牵引着天王星。亚当斯甚至算出这个未知的行星可能出现的位置，但是在英格兰没人愿意去找它。一年以后，一个叫U·李维尔的法国天文学家独立地做了同样的计算得出了同样的结果，但是也没有一个法国天文台为他找这个行星。失望之余，李维尔把他的计算结果在1846年秋天带给德国柏林天文台的天文学家J·G·加勒。加勒把他的望远镜指向那片天区，在第一晚就找到了这颗星。

408 海王星是一个深蓝色的奇观。海王星是深蓝色的，所以用海神的名字命名。像天王星一样，它的大气包含了甲烷气体，这种气体吸收太阳光谱中的红光并把其它的反射到我们这里，让海王星成为了深蓝色世界。然而，与天王星不一样的是海王星的大气不是被一层厚厚的雾挡住的，有时会显示出一种难以置信的动态排列特征。

409 1989年，旅行者2号飞过了海王星并拍到了一个巨大的盯着右后方的黑蓝色“眼睛”。被称为“大黑斑”的这个东西足足有太平洋般大，并且已经确定它是一个巨大的暴风系统，在海王星顶部的云盘弄了一个很深的“井”，让我们能通过这里窥探到更下面的更暗的深蓝色云层。旅行者号单独成像的大黑斑的定式影像显示了它的流动性。实际上，随着时间的流逝，它也会改变形状，时而长时而短，时而圆时而扁，总之，看上去像一条“巨大的蛞蝓”。

410 巫师之眼和海王星风暴是海王星上更有意思的两个特征。除了大黑斑，旅行者2号也发现了一个被科学家们称为“小黑斑”的一个比较小的黑斑。更进一步地受海王星大气上白色的云一直聚集在这深蓝色“井”中间的启发，科学家们给这个现象取了一个“巫师之眼”的绰号。由甲烷冰晶体构成的白色的云跟地球大气上部的卷云（就是所谓的马尾云）很相似。另一个突出的白色云因为它绕着海王星跑得比其它的云都快，被取了“海王星风暴”的绰号。

411 海王星有甲烷冰风暴。旅行者号拍到了投影在深蓝色云层顶部的白色条纹。它们是可以从纽约延伸到巴黎的由甲烷冰晶体构成的巨大云层。

412 海王星上还发现了太阳系里最快的风。木星上的急流速度在每小时300英里以上，在土星上的则超过了每小时1000英里，然而海王星的喷流最高速达到了令人惊骇的每小时1400英里——太阳系里最快的风。如果地球上有这么强的急流，它会在仅仅两个小时内横扫美国，但商业喷气式飞机可以在更短的时间横跨两边海岸。

413 哈勃最近记录到了一个海王星天气系统值得注意的改变。1994年，维修过的哈勃提供了自从1989年旅行者2号飞过海王星以后的第一张海王星的特写图案。这幅图显示了很多戏剧性的变化，包括海王星北半球完全消失的大黑斑和南半球突然出现的一个同等大小的黑暗风暴！一同消失的还有巫师之眼和海王星风暴。哈勃所得到的更多的最近的照片暗示海王星不知为什么可以在几周这么短的时间里经受如此猛烈的变化。

414 但是最新的图片显示海王星在变得更安静更温和。哈勃1995到1996年的照片显示所有的，大的小的暗斑全消失了，海王星大气里只有那些很亮的云还在。

415 云层可能是海王星的气候和太阳黑子周期之间的联系。当1989年旅行者号到达海王星发现非常活跃、有好几个黑暗风暴的大气层时，太阳正处于太阳黑子周期的极大年。到九十年代中期，海王星的大气已经没有风暴时，太阳黑子周期也正处于极小年。这之间有联系吗？接下来这几年哈勃更多的观测会告诉我们答案的。

416 伽利略事实上也许已经观测到海王星了，不过他不知道那是行星。从1612年12月开始，在伽利略的笔记本里有一幅木星和它四个最大的卫星的素描图。同样包括了一个他认为是恒星的物体。如果他更仔细地观测一下，他会发现这个物体每晚上在缓慢移动进而意识到这是一个行星。如果这一切发生了，这个太阳系第八号行星就会在第七号行星之前被发现了。

417 “特赖登”（海卫一）是处于太阳系边缘的令人吃惊的一个卫星。在海王星和它的卫星所处的离太阳30亿英里的没有太阳温暖刺激的地方，科学家们几乎不期望能找到有活动迹象的地方。然而，海王星和它最大的卫星“特赖登”没有让科学家们失望。旅行者2号和“特赖登”相遇后，喷射推进实验室的地质学家Larry Soderblum 在记者招待会上以“太阳系尽头是多么遥远啊！”作为开场白。这个直径1700英里的粉红和灰白的世界有变化多样的地形。在几处有宽300英里的的交叉过陨石坑地形的冰封谷，并且整个半球看上去是被一种像哈密瓜外皮一样的地形所覆盖。它的形成原因仍然困惑着科学家们。

418 “特赖登”也有一个不受控制的“油田”。在“特赖登”背面半球上，有一个很大的几十英里长的暗条纹群。在一些条纹内部的运动被看见以前，这些奇怪的特征一直令科学家们困惑。旅行者2号发现了大量的喷出8或者更高的氮烟雾的活动喷泉。这些烟雾被风吹着形成了很长的暗条纹外貌。

419 “特赖登”，太阳系最冷的地方，同时也是最亮的地方。在华氏零下400度左右，“特赖登”的表面是到现在为止太阳系里最冷的地方。表面覆盖着冰的地表也反射90%多的照射到这上面的微弱太阳光，使“特赖登”成了太阳系里最亮的地方。

420 科学家们再次让旅行者2号去获取关于海王星和“特赖登”的更多图片。当旅行者2号最初于1977年从地球发射时，它的主要目标是木星和土星。科学家们知道可以利用非常难得的行星相对位置的机会把旅行者号送到天王星和海王星那里去，但他们不相信用60年代末的技术在70年代初建造的太空船到了这些行星附近时还可以工作。然而，到1986年为止，当它到海王星时，旅行者号工作状态仍然良好。然而，在旅行者号从天王星传回有用的信息以前，有一个需要解决的问题：由于离太阳太遥远，在海王星上的光强仅仅是地球的0.025倍。为了得到效果较好的照片，必须进行长时间曝光，照相机必须要在太空船运动时对行星进行跟踪。

421 在旅行者2号到达海王星时奇特的照相是可靠的。当旅行者号离开地球时，它仅仅带了刚好够它这漫长旅行的燃料。但科学家们利用170年以上才会出现一次的巨行星罕见的位置排列和重力援助技术。重力援助是在太空船以恰当的距离和角度经过行星时起作用的，让太空船改变航线，到通往下一颗行星的航向上。
旅行者号经过木星时恰好以一个特殊的航向，可以让这颗巨行星的引力改变它的轨道，把它送上当它到土星轨道时正好遇到土星的轨道。轮到土星时，土星也扮演同样的角色，把它送到五年后几十亿英里远与天王星相遇的航道。天王星也同样如此让太空船和海王星相遇。所有这一切仅仅需要一点点的火箭助推来微微调整飞行方向就可以实现了。在电脑精确导航的情况下根本不需要发动机来进行调整。在这样精确的设计下，天文学家看见了四颗行星和更多的卫星，而不是两颗。做到这一切的技术相当于在22英里长的台球桌上打台球。

Pluto 冥王星

422 冥王星发现的过程跟海王星一样。19世纪40年代中期，天王星奇怪的偏离正常轨道的行为导致了海王星的发现。然而到了20世纪早期，天文学家们测量出海王星的轨道也偏离了正常轨道，所以大家自然就假设在海王星外还有一个行星。经过长时间系统地寻找，小小的冥王星被美国亚利桑那州弗拉格斯塔夫市的罗尼尔观察站的天文学家Clyde Tombaugh找到。起初，Tombaugh简单的把它叫做X行星。全世界的人们给它提了很多正式的名称，但国际天文联合会最后把它正式定为“普路托”（冥王星）。“普路托”事实上是英格兰的一个小女孩起的，不是来自米老鼠里那只狗的名字。但因为“普路托”是希腊神话里地狱的神，因此看上去很适合作在如此遥远如此黑暗的地方的行星的名字。

423 冥王星是最小的行星。半径仅仅略多于1400英里（比纽约到丹佛的距离还要短），冥王星成立太阳系里最小的行星。事实上，冥王星比月球、伊娥、欧罗巴、盖尼米得、卡利斯托、泰坦和特赖登这七颗卫星还要小。

424 到现在为止，哈勃只给了我们很少的关于冥王星的细节。冥王星实在是太远太小了，以至于在地球上最大的望远镜里看上去跟一个斑点差不多。在我们地球纷乱的大气层外的哈勃最近能分辨出冥王星地表的一些细节。在这里，地表上最大的特征也被描述为明暗的光斑。它们真正的地质特点要等某一天太空船去观测。

425 在太空船还没去访问冥王星时，科学家们认为可以从“特赖登”身上获得冥王星的概况。在1989年“特赖登”的大量数据开始从旅行者号传回来时，科学家很快注意到了“特赖登”和冥王星之间的一些基本的相似之处。“特赖登”直径大约1700英里，同时冥王星半径是1400英里多一点。它们的密度也十分接近（都是水的两倍）。另外，这两个天体大部分的轨道上离太阳的平均距离差不多。所有的这些导致的结论是如果有一天我们我们发射一个太空船到冥王星去，我们会发现一个跟“特赖登”差不多的天体。讽刺的是，当旅行者号和“特赖登”相遇后，科学家们多多少少开始认识到冥王星的不同。现在“特赖登”已经证明它自己有迷人的，多种多样的地形和活跃的地质与气候。冥王星也开始被很多人认为是潜在的更有趣的地方。几个发射小型太空船到冥王星去的计划已经提到议事日程上了。在21世纪前20年里，我们也许可以与这个遥远的天体作第一次亲密接触。

426 有时从太阳开始由远及近的说出全部行星的名字需要你改换一下思维。如果你叫70年代入学的人一次说出全部行星的名字，他们很可能会说：“水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星”。然而，这个答案彻彻底底是错的。还有一种情况。冥王星的轨道是十分扁的椭圆以至于这颗小卫星会周期性的比海王星离太阳还近。从1977年开始，冥王星已经比海王星更接近于太阳了，直到1999年海王星再次处于第二远的地位。所以在1999年，小记忆术“My Very Educate Mother Just Send Us Nine Pizzas”将再次帮助你以正确的顺序记住九大行星的名字。（然而应该注意的一点是，海王星和冥王星的轨道并不交叉。因此，说近期它们会相碰是不可能的）

427 冥王星既不像原来认为的那样大，也不像原来认为的那样亮。70年代以前印刷的天文教科书都把水星列为最小的行星。但这是建立在对冥王星不正确的假设上的。天文学家假设冥王星没有卫星，所以把来自天空中那个斑点的所有光线都认为是来自冥王星的。然而在1978年，一颗围绕着冥王星旋转的卫星被发现了。科学家们意识到以往部分归于冥王星的光线和体积现在必须轨道它的卫星身上。冥王星“普路托”是以地狱的神来命名的，所以它的卫星当然就命名为“卡戎”—把死去的灵魂摆渡过冥河的艄公。

428 冥王星和“卡戎”看上去更像小型的双行星系统而不是一个行星和它的卫星。直径分别为1430和745英里，冥王星和“卡戎”在体积上比太阳系里其它行星和它们的卫星都接近。此外，它们间的距离只有12000英里，使它们看上去向一个由一个无形的轴连接着在太空里翻滚的小杠铃。

429 在冥王星外有第十行星吗？在发现冥王星后不久，一些科学家们提出疑问说冥王星的质量太小了，不足以解释天王星和海王星所有的轨道偏移。他们猜测冥王星外还有一颗第十行星。既然九号行星现在有了名字，在第十颗行星就应该被称为X行星，并开始搜索。几十年间，世界各地的天文学家们仔细的搜索了天空来找这个难以捉摸的物体，但都失败了。最终，在1992年他们知道原因了。加利福利亚喷射推动实验室的一个科学家复查了一下旧的天王星和海王星的资料，发现它们没有被正确分析。修正这个错误后，他发现天王星、海王星和冥王星的存在恰好解释外层行星的轨道偏移。再也没有人有好的理由去找第十号行星了，因为它根本就没存在过。

430 然而，一些科学家仍然相信在冥王星外有被冰覆盖的物体。那些物体直径不是几十就是上百英里，就像冥王星和“卡戎”一样。你可以叫它们小行星、“冰侏儒”或者其它的更带有口头语言的名字。如果它们存在，冥王星也许某一天会被看作这些太阳系里的流浪者里的最大和最近的一个而已。1996年，一个被命名为1996TL66的这样的物体被发现了。它的直径300英里。更多的发现很可能接踵而来。