聊聊天王星，这颗躺平的星球到底有多奇葩

说来好笑,我第一次在望远镜里找到天王星时，差点把它当作一颗普通的暗星给略过去了，它不像木星那样张扬，也没有土星环那么招摇，就那么安安静静地待在那里，泛着淡淡的青绿色光芒，后来我才知道，这颗星球上有太多让人目瞪口呆的怪事。

天王星是咱们太阳系里的第七颗行星,往太阳那边数，水金地火木土，然后才轮到它，它跟太阳之间的平均距离大约是29亿公里，这个数字大到有点抽象了，这么说吧，你从地球打个电话给太阳，光速跑过去大概要8分钟，而太阳光跑到天王星那里，得花将近2小时40分钟。

一颗“躺着”自转的冰巨星

天王星最让人津津乐道的,就是它的自转姿态，大多数行星的自转轴跟轨道面大致垂直，稍微有点倾斜，比如地球斜了约23.4度，这就给我们带来了四季，天王星倒好，它的自转轴几乎完全躺在公转轨道面上，倾斜角高达约98度，你可以想象一个篮球在地上滚，别人都是竖着转，唯独天王星是横着滚，科学家们猜测，这很可能是远古时期被一个地球大小的天体给撞歪了。

这种极端的倾斜带来了一种非常诡异的季节变化,天王星绕太阳一圈要84个地球年，所以它的南北极会轮流正对太阳，享受长达21年的持续日照，然后再经历21年的漫漫长夜，你要是站在那时的北极点上，会看到太阳在天顶附近一圈圈地画圆，几十年都不落下去，想想都觉得很魔幻。

冻到你怀疑人生的冰壳下面藏着什么

别被“天王”这个名字唬住，它其实是一个彻头彻尾的“冰巨人”，这里的“冰”不是我们冰箱里那种冰，天文学上指的是水、甲烷和氨这些挥发性物质，天王星的大气层最上层温度能降到-224摄氏度，这是太阳系里记录到的最冷行星大气温度，比离太阳更远的海王星还要冷，原因至今还是个谜。

它的内部结构大概是这样分层的：

• 大气外层：主要由氢和氦组成，大约占了行星半径的前20%
• 中间地幔层：这是一个巨大的、稠密的“冰”幔，主要成分是水、甲烷和氨的混合物，但这可不是液态的，在巨大压力下更像一种高温高压的离子流体
• 岩石内核：中心可能有一个由硅酸盐、铁镍组成的岩质核心，大小跟地球差不多

更有意思的是,科学家根据压力模拟推测，在天王星的地幔深处，高温高压可能把甲烷中的碳原子挤压出来形成钻石，然后像下雨一样往核心飘落，就像科幻作家阿瑟·克拉克在某部作品里描述的那种景象，只不过这次它是实实在在的科学假说。

（抱歉，这张图是个占位示意，实际选图可以找一张展示天王星暗弱光环和卫星的艺术图或者哈勃望远镜的实拍照片——天王星那淡淡的环肉眼根本看不见，都是用红外波段才拍得比较清楚。）

天王星的卫星和那个黯淡的环

很多人只知道土星有环,其实天王星也是一位“带环的绅士”，1977年天文学家在一次掩星观测中意外发现了天王星环系统，目前确认的有13条，这些环非常窄、非常暗，反光率极低，像是煤灰做成的，跟土星那种亮闪闪的冰质环完全不是一回事。

特性	描述
环的数量	13条已知的暗弱环带
组成物质	暗色岩石碎片、有机化合物，几乎不含冰
发现方式	1977年通过掩星意外发现
外观	极其暗弱，近乎煤黑色，肉眼无法看见

卫星方面,天王星目前已知有27颗卫星，每一个都是用莎士比亚戏剧或亚历山大·蒲柏作品中的角色命名的，最出名的五颗大卫星是米兰达、艾莉尔、乌姆柏里厄尔、泰坦尼亚和奥伯龙，其中泰坦尼亚是最大的，直径约1578公里，差不多是地球直径的八分之一。

这里不得不提一下米兰达，这颗直径只有470公里的小卫星长得像被摔碎过又重新粘起来似的，它表面有巨大的峡谷、梯田状的层状地貌和古老的撞击坑杂乱地拼在一起，裂缝深达20公里，这在这么小的天体上太不正常了，主要假说认为是多次大规模撞击碎裂后又重新聚合，或者是内部潮汐加热导致的地质活动造成，天王星系统的卫星轨道很紧凑，彼此之间的引力互动相当复杂，时不时还会产生轨道共振。

人类是怎么发现它的

天王星的发现改变了人类对太阳系边界认知,1781年3月13日晚上，业余天文学家威廉·赫歇尔在自家花园用自制的反射望远镜巡天时，注意到一个“模糊的恒星”看起来不太对劲，起初他以为是一颗彗星，但经过连续几夜的观测，这个东西的轨道几乎是正圆形，完全没有彗星那种明显的慧发，数学家们一算轨道，好家伙，这根本就是一颗行星，这是人类历史上第一颗用望远镜发现的行星，一下子把太阳系的版图扩大了一倍。

命名上还闹过一段小插曲,赫歇尔想把它命名为“乔治之星”献给当时的英国国王乔治三世，但欧洲大陆的天文学家们不买账，最后还是沿用了神话命名的传统，取名为乌拉诺斯——希腊神话中的天空之神，中文翻译成“天王星”，跟“天王”这个概念倒也很搭。

目前人类唯一一次近距离拜访天王星,是“旅行者2号”探测器在1986年1月24日的飞掠，它离天王星云顶最近时只有81500公里，传回了大量照片和数据，我们关于天王星的大部分详细知识都来自这次短暂的相遇，从那以后，再也没有探测器去过，最近NASA和ESA都在论证一个叫做“天王星轨道器和探测器”的任务，如果真的能成行，估计要到2040年代才能抵达。

夏夜怎么找到它

在观测条件好的夜晚,天王星的亮度接近肉眼可见的边缘，视星等大约在5.7左右，如果你手头有一台小型双筒望远镜或者入门级天文望远镜，完全可以在夜空中把它揪出来，它在天球上的运行速度很慢，常常在一片星区里待上好几年，每年天文爱好者社群都会分享它的实时坐标和寻星图，找一个光污染少的地方，对着鲸鱼座或白羊座方向慢慢扫过去，那颗带着淡淡青绿色、不闪烁的小光点就是它了，第一次找到的时候，那种感觉真的很难形容——你知道那个小光点是远在几十亿公里外的一个巨行星，上面刮着时速900公里的风暴，下着钻石雨，安安静静地躺在望远镜的视场里。

天王星科学文献里有一本很经典的综述叫《冰巨星系统的科学》（Ice Giant Systems，NASA行星科学十年调查报告相关），里面把这些年关于大气动力学、内部结构和环系统的研究都讲得很透，不过对我们这些普通爱好者来说，能在夜空中认出它，就已经够开心的了。