这有多不寻常
大多数行星的自转轴只有轻微倾斜:地球倾斜23度,这就足以形成四季。天王星的倾角接近98度,也就是说,它的自转轴几乎位于轨道平面内,两极会轮流直面太阳。
98°自转轴倾角
84年绕太阳一周
42年极昼持续时间
这些数字带来了最奇特的一点。在天王星的任一极点,太阳会连续42年不落,然后又连续42年不升起。太阳系其他地方都没有这样的季节变化。
地球
倾角23度。像陀螺:自转轴偏向一侧,季节变化温和
天王星
倾角98度。像轮子:极点朝向太阳,季节持续42年
倾角从何而来
主流理论认为是一次撞击。年轻的太阳系中有许多大型天体,一个地球大小的天体撞上来,可能把天王星撞翻。这个理论有一个弱点:单次撞击本应把卫星撞散,但它们仍在有序运行。
卫星和光环的运行方式提供了主要线索。它们都在赤道平面内运行,也就是说,它们和行星一起发生了倾斜。这说明倾角很早就出现了,当时天王星周围还存在一个物质盘,卫星后来就是从这个物质盘中形成的。
由此产生了更细化的解释:不是一次撞击,而是多次撞击;或者是在后来消失的卫星影响下,天王星缓慢翻倒。计算表明,每种情景都有可能,但根据现有证据无法在它们之间作出判断。
为什么我们知道得这么少
只有一艘航天器曾接近天王星,那是在1986年。它只用了几个小时飞掠而过,只来得及匆匆看上一眼。其他一切信息,都来自远距离观测。
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来源
- 天王星的自转轴倾角和轨道参数都是精确测量值。关于其倾角起源的假说从1990年代起就一直受到讨论;唯一一次飞掠由旅行者2号航天器于1986年完成。