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筆尖算出海王星

圖/樹下繪本

圖/樹下繪本

文/山羊

終於談到距離太陽最遙遠,跟天王星同屬「冰巨星」(ice giant)的海王星(有人把它們歸納在「類木行星」裡面,即類似木星的氣體行星)。

不像天王星名稱取自希臘神話,海王星(Neptune)的命名又跟前面說過的水星、金星、火星、木星與土星一樣,以羅馬神話中的海神「尼普頓」(Neptunus)為名,原因是海王星藍色的面貌讓人聯想到浩瀚的海洋。

中文將它譯成「海王星」,在韓文與日文中的漢字寫法也都一樣。

令小明較好奇的是,為何海王星被稱為「筆尖上算出來的行星」?

算出位置  再行觀測

早在1840年代,法國數學家,也是天文學家的勒維耶(Urbain Le Verrier)利用牛頓力學分析天王星軌道的擾動之後,就已預測出當時尚未發現的海王星的位置。

1846年9月,德國天文學家約翰.伽勒(Johann Galle)根據勒維耶計算出的軌道位置,在柏林天文台第一個觀測並發現了海王星。這是唯一一顆透過數學定位而非直接觀測發現的行星,因而有「筆尖上算出來的行星」之稱。

跟其他行星差不多,海王星約形成於45億年前,是太陽系第四大行星,比天王星略小,赤道直徑4萬9528公里,約地球4倍。如果地球是寬2.05公分的美金5分鎳幣,海王星就有棒球那麼大。

還記得原本是太陽系最遠行星,後來被降為矮行星的冥王星嗎?由於冥王星高度偏離中心的橢圓形軌道,每248年會有20年進入海王星軌道內,這段期間,海王星就會比冥王星距離太陽還遠。這種現象最近一次發生的期間是在1979~1999年。

另外,海王星自轉一周比天王星還快,只需16小時,公轉一周卻是天王星近兩倍時間,約達165年。也就是說,在不久前的2011年,它才剛完成從被發現以來首次環繞太陽之旅。

海王星的自轉軸傾斜28度,與火星及地球類似,所以會像我們在地球上一樣經歷季節;然而,它的4個季節的時間都長達40多年。

黑暗寒冷  風速超強

海王星的固體核心也是岩石構成,體積與地球相當,上面包覆著水、氨與甲烷等組成的高熱且稠密的流體,沒有固體表面。科學家認為它的冷雲下可能存在著超級熱水海洋,難以置信的高壓將其鎖在裡面,所以不會蒸發。

它跟太陽平均距離約45億公里,距太陽30個天文單位(AU,即太陽到地球距離),陽光從太陽到海王星需4小時。因為距離太陽如此遙遠,海王星的中午就像我們昏暗的黃昏,陽光強度只有地球的1/900。

至於大氣層,也是由氫、氦與少量甲烷組成,非常活躍,擁有太陽系中最快的超強風速,時速可達2100公里,頂部溫度約-214℃,非常寒冷。

這樣的極端風速形成了壯觀的風暴與大氣運動,最著名的是1989年旅行者2號拍到的「大黑斑」(Great Dark Spot)。這是發生在南半球的巨大橢圓形風暴,大小足以容納整個地球,類似木星的「大紅斑」。不過,這場風暴現已消失,但新的風暴又出現在其他不同地方。

海王星的藍一樣來自大氣中能吸收紅光,將藍光反射回太空的甲烷。以前以為它是深藍色的,但2024年科學家重新處理海王星的影像後,顯示它跟天王星呈現類似的淡藍色澤。

海王星至少擁有5個主環與4個突出的環弧,主環非常暗淡、窄小,主要是由微小的冰與塵埃顆粒組成。

海王星也擁有微弱,複雜與獨特的極光,與天王星清晰的極光形成鮮明對比。

另外,海王星有16顆衛星,最大的海衛一「特里頓」(Triton),發現的時間只比海王星晚17天。

造訪天王星3年後的1989年,旅行者2號(Voyager 2)近距離飛掠過海王星,也是唯一一艘造訪海王星的探測器。

從上述各種現象、數據與事實來看,小明做了個結論:天王星與海王星真像是一對雙胞胎!

18 12 2024

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