如果你真的想惹惱一位天文學(xué)家，那就讓他們算出天王星上的一天有多長(zhǎng)。在地球或火星這樣的行星上，計(jì)算它們繞軸自轉(zhuǎn)的時(shí)間相對(duì)容易。它們是固體，表面特征清晰可見，即使在望遠(yuǎn)鏡的距離也能輕易看到，因此仔細(xì)觀察并稍加計(jì)算就能得到準(zhǔn)確的答案。即使像金星一樣看不到表面，你仍然可以使用雷達(dá)追蹤表面的旋轉(zhuǎn)。即使是被廣闊大氣層包裹的木星，也存在巨大的風(fēng)暴可以作為標(biāo)記。
天王星的一日時(shí)長(zhǎng)很難計(jì)算
地球和天王星的大小比較
天王星則完全是另一回事。這顆行星的體積約為地球的63倍，密度僅略高于水。這是因?yàn)樗且活w氣態(tài)巨行星，主要由氫和氦組成，并混雜著水冰、氨冰和甲烷冰。在可見光下，它的上層大氣是一片毫無特色的淡藍(lán)色。在這之下，沒有任何類似固體表面的東西。相反，大氣會(huì)逐漸變得稠密和炎熱，直到模糊成一種液體狀，其中心可能有一個(gè)微小的巖石核心，也可能沒有。
這使得計(jì)算天王星一天的長(zhǎng)度已經(jīng)夠難的了，更令人費(fèi)解的是，天王星的軸傾角為98度，它實(shí)際上是在側(cè)翻，兩極比赤道獲得更多的陽光。這導(dǎo)致大氣模式（可以作為標(biāo)記）隨季節(jié)變化而不穩(wěn)定。更糟糕的是，赤道大氣的旋轉(zhuǎn)速度與兩極不同。
現(xiàn)在，哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)結(jié)果顯示，天王星上的一天比之前預(yù)想的要長(zhǎng)28秒。
為了克服這些問題，由洛朗·拉米領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)利用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡在 2011 年至 2022 年間收集的紫外線圖像來追蹤天王星上的極光。
美國(guó)宇航局/歐空局哈勃太空望遠(yuǎn)鏡拍攝的 2022 年 10 月天王星動(dòng)態(tài)極光圖像
與地球一樣，天王星也擁有磁場(chǎng)，可以抵御宇宙輻射。但在磁力線匯聚的磁極，高能粒子可以到達(dá)大氣層，形成壯觀的極光。極光不僅能產(chǎn)生炫酷的圖像，還能為科學(xué)家提供追蹤天王星自轉(zhuǎn)的標(biāo)記，精度提高1000倍。然而，這需要大量的觀測(cè)，因?yàn)榕c地球一樣，天王星的磁極也容易漂移。
結(jié)果是，我們現(xiàn)在知道天王星上的一天需要 17 小時(shí) 14 分 52 秒，比美國(guó)宇航局的旅行者 2 號(hào)在 1986 年飛越時(shí)做出的最佳估計(jì)長(zhǎng) 28 秒。
“我們的測(cè)量不僅為行星科學(xué)界提供了重要的參考，還解決了一個(gè)長(zhǎng)期存在的問題：之前基于過時(shí)自轉(zhuǎn)周期的坐標(biāo)系很快就變得不準(zhǔn)確，使得我們無法追蹤天王星磁極隨時(shí)間的變化，”拉米說道?！坝辛诉@個(gè)新的經(jīng)度系統(tǒng)，我們現(xiàn)在可以比較近40年來的極光觀測(cè)數(shù)據(jù)，甚至可以為即將到來的天王星探測(cè)任務(wù)做好規(guī)劃?！?/p>
該研究發(fā)表在《自然》雜志上。
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