首先,天王星是一个绝美无比的蓝绿色星球。

与地球的实际大小对比

天王星是在土星外面绕太阳公转的,84.01个地球年公转1周。天王星自转方式非常奇特,就像一个耍赖的小孩,躺在地上打滚似的。天王星横躺在轨道上一边打着滚,一边绕太阳转圈。天王星如此运动的结果是天王星上的春秋两季,有快速的昼夜交替,约每隔16.8小时太阳就升起一次。而冬夏两季和春秋两季则截然不同,当天王星的南半球对着太阳时,南半球处于夏季,这时期的太阳总是在南半球上空转圈子,永不落幕。整个夏季南半球始终是白昼这时背向太阳的北半球则处于冬季,整个冬季要度过长达21个地球年的漫长黑夜,难怪有人把天王星称作为“一个颠倒的行星世界”。

成分

天王星的表面具有发白的蓝绿色光彩和与赤道不平行的条纹,这大概是由于自转速度很快而导致的大气流动。 天王星赤道半径约为25900公里,体积是地球的65倍。天王星的质量大约是地球的14.5倍,是类木行星中质量最小的,他的密度是1.29公克/厘米只比土星高一些。直径虽然与海王星相似(大约是地球的4倍),但质量较低。这些数值显示他主要由各种各样挥发性物质,例如水、氨和甲烷组成。天王星内部冰的总含量还不能精确的知道,根据选择的模型不同有不同的含量,但是总在地球质量的9.3 至13.5倍之间。氢和氦在全体中只占很小的部分,大约在0.5至1.5地球质量。剩余的质量(0.5至3.7地球质量)才是岩石物质。

天王星的标准模型结构包括三个层面:中心是岩石的核,中间是冰的地函,最外面是氢/氦组成的外壳。相较之下核非常小,只有0.55地球质量,半径不到天王星的20%;地函则是个庞然大物,质量大约是地球的13.4倍;而最外层的大气层则相对上是不明确的,大约扩展占有剩余20%的半径,但质量大约只有地球的0.5倍。天王星核的密度大约是9g/cm,在核和地函交界处的压力是800万巴和大约5,000K的温度。地函实际上并不是由一般意义上所谓的冰组成,而是由水、氨和其他挥发性物质组成的热且稠密的流体。这些流体有高导电性,有时被称为水/氨海洋。

天王星和海王星的大块结构与木星和土星相当的不同,冰的成分超越气体,因此有理由将它们分成一类巨星——冰巨星。

无比奇葩的自转轴

轨道

天王星的公转轨道是一个椭圆轨道半径长为29亿公里它以平均每秒6.81公里的速度绕太阳公转,公转一周要84年,自转周期短得多,仅为15.5小时。在太阳系中,所有的行星基本上都遵循自转轴与公转轨道面接近垂直的运动,只有天王星例外,它的自转轴几乎与公转轨道面平行,赤道面与公转轨道面的交角达97度55分,也就是说它差不多是“躺”着绕太阳运动的。于是有些人把天王星称做“一个颠倒的行星世界”。天王星上的昼夜交替和四季变化也十分奇特和复杂,太阳轮流照射着北极、赤道、南极、赤道。因此,天王星上大部分地区的每一昼和每一夜,都要持续42年才能变换一次。太阳照到哪一极,哪一极就是夏季,太阳总不下落,没有黑夜;而背对着太阳的那一极,则处于漫长黑夜笼罩的严寒之中。只有在天王星赤道附近的南北纬8度之间,才有因为自转周期而引起的昼夜变化。

天王星及部分卫星群

内热

天王星的内热看上去明显的比其他的类木行星低,但天文学家们仍是不解天王星内部温度为何如此之低。天王星几乎没有多余热量被放出,天王星在远红外(也就是热辐射)的部分释出的总能量是大气层吸收自太阳能的1.06±0.08倍。事实上,天王星的热流量只有 0.042 ±0.047w/m,远低于地球内的热流量0.075w/m。天王星对流层顶的温度最低温度纪录只有49K,这使得天王星成为太阳系温度中最低的行星,比海王星还冷。

海洋

根据旅行者2号的探测结果,天文学家推测天王星上可能有个深达一万公里、温度高达6650℃,由水、硅、镁、含氮分子、碳氢化合物及离子化物质组成的液态海洋。由于天王星上巨大而沉重的大气压力,令分子紧靠在一起,使得高温海洋未能沸腾及蒸发。相反,正由于海洋的高温,恰好阻挡了高压的大气将海洋压成固态。海洋从天王星高温内核一直延伸到大气层的底部,覆盖整个天王星。必须强调的是,这个海洋与我们所理解的、地球上的大海完全不同,而是一种介乎液态和固态之间的粘稠状物质,气味刺鼻。

光环

天王星显蓝色是其外层大气层中的甲烷吸收了红光的结果。那儿或许有像木星那样的彩带,但它们被覆盖着的甲烷层遮住了。和其他所有气态行星一样,天王星也有光环。它们像木星的光环一样暗,但又像土星的光环那样由相当大的直径达到10米的粒子和细小的尘土组成。天王星有11层已知的光环,但都无比暗淡;最亮的环被称为Epsilon光环。

在人类航天探测史中,一次次的尝试和最终的实现都在推动着我们探测外太空的步伐,随着技术、能耗以及人们关注度的日益提升,我们有理由相信人类探测外太空的进阶之路无比光明。

一千年, 这是我们使用当前技术到达距离最近的太阳系外恒星——比邻星的最短时间。然而,由于近来发现这颗恒星可能拥有宜居的行星,所以科学家比以往任何时候都更热衷于星际旅行,这能吸引科学家提出更有创造力的方案。

然而,距离我们4.2光年的比邻星仍然是遥不可及的目标。我们还要一些时间才能想出解决方案,那么,人类究竟要到什么时候才能第一次离开太阳系呢?

有些科学家对于人类的星际旅行持乐观的态度,如果我们努力推进太空项目的话,我们可以在2100年左右前往比邻星。但其他科学家对这种可能性持消极的看法,例如,美国空军研究实验室的研究员Marcus Young坦言,他的研究团队没有找到任何可行的星际旅行方案。很多方案都是看上去很好,但经过一番研究之后,很快就会发现行不通。

但Young也认为,科学家应该继续研究实现星际旅行的方法。目前,离开太阳系的设想很多,其中包括核火箭——由美国宇航局(NASA)资助的公司正在进行论证。然而,核火箭存在辐射问题,可能无法携带人类。当然,这个问题最终也可能会得到解决。

此外,科学家还提出了太阳帆,通过地球上的激光阵列给它提供动力。这正是霍金公布的“突破摄星”计划所采取的方法,但其目标只是向比邻星发射小型探测器,而非载人飞船。

即使未来能造出高速星际飞船——速度达到光速的10%甚至20%,还要考虑到太空物体对船体的破坏。一旦飞船进入比邻星系统,它将需要减速,这也需要很大的能量。此外,最重要的是还要配备生命保障系统。不过,科学家相信,星际旅行最终是可行的,但在现阶段是不切实际的目标。

目前,离开地球最远的人造物体是旅行者1号。经过40年的飞行,它已经进入太阳系的最外层边界,到达太阳系与星际物质之间的终端激波区域。它距离我们大约139天文单位(0.0022光年),信号传回信号大约需要17个小时。

科技狂人埃隆·马斯克表示:“如果我们要想飞向其他恒星系统,我们就需要先努力成为一种多星球文明。下一步,先去火星。”