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“旅行者 2 号”对天王星的发现

时间:2019-10-01    点击: 次    来源:网络    作者:佚名 - 小 + 大

   

旅行者  对天王星的发现

  

1986 年,对美国的航天事业来说,是灾难性的一年,包括“挑战者号”

航天飞机在内的许多航天器的发射均告失败,给人类太空事业的未来蒙上了

一层久久不能消散的阴云,然而,“旅行者 2 号”对天王星的探测获得的巨

大成功,却与前面的失败形成了鲜明的对比。人类对自然界的探索正是在失

败的悲痛与成功的喜悦中勇敢地往前走。

20 世纪 70 年代末,美国宇航局利用一次几百年一遇的罕见的行星排列

机会“二箭四雕”,发射了“旅行者 1 号”、“旅行者 2 号”两颗外行星探

测器。“旅行者 1 号”在飞过木星和土星后,完成了自己的绝大部分使命。

而“旅行者 2 号”,则利用土星的引力,改变航向并加速飞往天王星,然后

再飞往海王星。为此,设在南加州的帕萨迪纳美国宇航局喷气推进实验室的

科学家,克服了许多困难。可以说,科学家们通过遥控技术,重新“组装”

了一台探测器,调整了包括摄像机、动力系统和控制计算机,还有通信装置

在内的大部分机载设备,并启动了设在美国、西班牙、澳大利亚的射电望远

镜收发信号,这本身就是一个奇迹。1986 年 1 月,“旅行者 2 号”飞到了天

王星,在会合的 24 小时内探测器收集的资料,是自天王星发现以来人类获得


的有关天王星的资料的好几倍。在此之前,我们仅知道,它是太阳系的第 7

颗行星,距太阳 29 亿公里,直径 48000 公里,主要由气体组成,自转轴倾倒

于公转轨道面上,并且有 6 颗卫星。1977 年发现了围绕天王星的几个光环。

而现在,我们发现了天王星的 10 颗新卫星,新的环带和其他许许多多令我们

惊奇的东西。首先,旅行者对天王星的近距离观测,显示天王星与地面观测

相同,是淡蓝色的,这与木星和其他许许多多令我们惊奇的观测相同,是淡

蓝色的,这与木星和土星是非常不同的,只是在其南极区略红一些,这是由

于天王星大气的光化学烟雾效应造成的。另外,发现在天王星大气中各处的

温度大致相同,为零下 208℃,而在纬度 30°的地方有一个神秘的冷圈,这

使科学家们大为迷惑,他们原以为天王星的赤道应比极区冷 8℃。因为,决

定其气象过程的温度梯度应与“直立”行星相反。有关天王星大气的照片,

经过电子处理,科学家们找到了 4 块云,并考察了它的流动速度,云的跟踪

表明,天王星上的风全都沿着行星旋转方向流动,风速为 161 公里/小时,这

明显违反大气中的一个基本定律——热风方程。

当行星的极区比赤道冷时,与行星旋转方向相通的正向风随高度的增加

而加快。在天王星上,极区应比赤道热,风应当是反向即风的流速应比行星

的旋转速度低,而这种情况并未发生,天王星上各处温度又几乎相同,所以,

科学家们不得不重新构造天王星的大气模型。天王星的磁场观测显示,磁轴

的取向与其自转有很大的夹角,大约为 60℃左右,这与太阳系中人类已经探

测过的行星是不同的。科学家们猜想,可能是天王星的卫星和磁层的相互作

用导致了天王星磁轴“奇怪”的取向。磁场非常重要,因为要想了解掩藏在

天王星云雾之下的天王星非气体部分的情况,磁场是唯一可以利用的信息。

科学家们测定了天王星的自转周期,大约为 17.3 小时。

另外,对天王星卫星的探测也取得了许多重要的数据。最初收到的信号

清楚地显示出了许多火山口。从天卫四往内,卫星离天王星越近,地质活动

就越强烈;天卫三上有一条长长的沟槽;天卫一上则有很多仿佛刚结霜的浅

色带状区域;而在天卫五上有奇特的明亮特征,形状与火山相似。只有在天

卫二上没有地质活动的迹象,它一直保持着漆黑和呆滞的样子。后来,在发

回的卫星拼图中,科学家们得以更仔细地研究天王星的卫星。天卫五好像流

行歌曲的精华集,而不是专集,它集中了几乎太阳系中所有的地质特征!长

长峡谷仿佛火星表面的大峡谷,一排排沟槽与木卫三表面相似,下陷的岩石

又像水星压力断层,但最突出的 3 种特征以前从未见过,在卫星的边缘上有

一系列的暗线,看起来仿佛是从侧面观看一堆薄饼,在其右侧有一个山形结

构,它被狭长曲折的同心裂缝包围。更往右边,接近卫星的日照一侧的边缘,

有一系列互相平行的沟槽,在一端一起垂直地拐弯,仿佛长方形赛马场。沿

赛马场的一侧,有一个深深的狭谷,显露出高达数公里的一排悬崖峭壁。实

际上,“旅行者 2 号”对天卫五提出的问题比其揭示的问题要多得多。有关

天王星环的探测也获得了重大的收获。

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