科技版~超遜偵探~UOD之61~太陽系之海王星
海王星是遠日行星之一，按照同太陽的平均距離由近及遠排列，為太陽系最邊緣的行星。
海王星是人們計算出來的行星。天王星發現後，人們發現它的預報位置和實際總不相符，1845年亞當斯和勒威耶分別計算除了天王星外還有一顆行星，並計算出了軌道和品質。 1846年9月，終於在預報位置“捉住”了它。海王星通過望遠鏡觀察到是一顆淡綠色的行星。
海王星和太陽的距離大約44.95億千米，是地球到太陽距離的30倍。它表面單位面積受到的太陽光只有地球上的1/900，表面溫度很低，達-230。那兒的冰層厚達8000米，在冰層下面是由岩石構成的核心，核心品質和地球差不多。核心的溫度高達2000-3000。冰層外面是濃密的大氣層。大氣的主要成分是氫，還有甲烷和氨。海王星的內部結構與天王星差不多，但岩石核心比天王星要大。海王星赤道半徑為24750千米，是地球赤道半徑的3.9倍。海王星品質為地球品質的17.22倍。海王星上的1年比地球上的1年長得多，它繞太陽公轉一周需要164.8年。海王星上四季的變化，冬季和夏季溫差不大，每一季節長達 41年以上。
由於看不到海王星表面的特徵，所以確定它的自轉週期是很困難的。海王星上1晝夜約為17小時50分鐘。海王星和天王星在體積、品質方面都非常相似，它們的化學組成、內部結構也大同小異，因而人們常把它們看作是一對“孿生姐妹”。除了海衛1和海衛2這兩顆人們熟悉的衛星外，海王星還有另外6顆衛星，它們是“旅行者”2號發現的。1989年8月，“旅行者”2號飛躍海王星時，證實海王星周圍存在著至少5條完整和比較完整的環，從最裏面的環到海王星之間，還有一個很寬的主要由塵埃物質組成的殼層，其中兩條雙帶比較明亮。
天文學家借助于“哈勃”太空望遠鏡對海王星進行為期6年的觀察表明，海王星這幾年開始明顯變亮，最明顯的變化發生在海王星的南半球：雲帶變得非常清晰，雲帶也變得更寬和更亮(見圖片)。科學家認為，這說明海王星在發生季節性氣候變化，就像我們在地球上觀察到的季節性氣候變化一樣。
海王星是太陽系第8顆行星，其軌道半徑比地球到太陽的距離大30.1倍。地球上每年的季節性變化是由於地球旋轉軸向軌道平面傾斜而發生，旋轉軸與軌道平面法線之間的角度為23.5°，而海王星的旋轉軸也存在傾斜，只是與軌道平面法線的夾角稍大些——29°。
海王星上的氣候十分惡劣，經常刮強烈風暴和颶風，颶風速度有時可達到1500千米/小時。雖然海王星雲帶亮度的增強早在20世紀80年代就已發現，但是海王星的季節性變化只是借助于“哈勃”太空望遠鏡在最近才被證實的。
雖然海王星像地球一樣也有一年四季，但是在地球上每季只有3個月，而海王星每季超過40年，因為它圍繞太陽運轉一周需要約165地球年，因此海王星南半球亮度增強將還可以觀察20年。
確實天文學家沒有指望在海王星上發現季節性變化，因為海王星遠離太陽，所以照在海王星上的太陽光亮度比照在地球上的太陽光亮度弱900多倍。但是即使是太陽光這樣“弱”的亮度變化也會引起海王星大氣中的一定變化，從而會引起氣候的改變。不過，海王星內部熱源也會影響這一作用過程。總之，海王星由於遠離太陽而輻射很弱。對於太陽系中最遙遠的冥王星，美國宇航局仍然準備在2006年向它發射探測器，而海王星目前尚未列入計畫中。
據悉海王星南極的溫度要比其他地方高出約10攝氏度。根據目前掌握的科學資料，海王星的平均溫度大約為攝氏零下200度。之所以出現這一現象，其表面的原因是海王星的夏季非常漫長，長達40年之久。
*海王星南極夏季長達40年*
海王星距離太陽約28億英里，一海王年（繞太陽公轉一圈的時間）相當於165個地球年。海王星上同樣也存在著四季交替的現象，但與地球不同的是，海王星南極的夏季要持續40年之久。海王星與太陽的平均距離是日地平均距離的30倍，因此到達其表面的陽光和熱能只有到達地球表面的8％～10％，但這些持續照射的陽光無疑會造成海王星各個部分出現溫度差異。
*目前面向太陽傾斜*
海王星的南極目前正面向太陽傾斜，就像地球的南極在南半球達到夏季的時候面向太陽傾斜一樣。與地球南極的夏季只有短短幾個月不同，海王星南極的夏季會持續40年之久。在此期間，海王星南極會吸收大量的太陽能，這使得持續得到太陽照射的海王星南極與晝夜變化大的海王星其他部分之間形成較大的溫度差別。
*大氣層甲烷含量高*
由於海王星南極地區吸收了大量的太陽能，其溫度顯得比其他地區要高，這足以使冷凍在大氣層深處的甲烷融化，並釋放出氣態的甲烷。與海王星其他地區的大氣層相比，海王星南極地區上空的甲烷氣體含量是它們的8倍。目前還無法確切地解釋海王星同溫層為何存在大量的氣態甲烷。儘管海王星距離太陽非常遙遠，但海王星大氣層卻呈現出極度活躍的狀態，雖然木星和土星距離太陽相對較近，但海王星大氣層的活躍程度遠遠超過了木星和土星大氣層。
海王星與太陽系中的其他巨型行星（包括木星、土星、天王星）一樣，也沒有固態的表面，在測量其體積時，科學家們選取其上空大氣壓為1帕的區域作為測量的基準。依此測算，海王星赤道處的直徑約為49528公里，而極地處的直徑為48680公里。海王星的品質約為地球的17倍。在海王星的大氣成分中，有大約98％為氫和氦，而甲烷的比例則在2.5％～3％之間。科學家最近宣佈，作為太陽系最“冷”行星之一的海王星竟然也有一個令人驚奇的相對溫暖的地方。一個由天文學家組成的國際研究小組發現，海王星的南極比它的其他部分要“熱”得多。海王星南極上空的甲烷氣體含量是其他地方的8倍，科學家推斷這可能是因為海王星溫暖的南極為處於凍結狀態的甲烷從大氣層深處逃逸出來提供了通道。
海王星是遠日行星之一，按照同太陽的平均距離由近及遠排列，為太陽系最邊緣的行星。它的亮度僅為7.85等，只有在天文望遠鏡裏才能看到它。由於它那熒熒的淡藍色光，西方人用羅馬神話中的海神——“尼普頓”的名字來稱呼它。在中文裏，把它譯為海王星。海王星的赤道半徑為24750公里，是地球赤道半徑的3.88倍，海王星呈扁球形，它的體積是地球體積的57倍，品質是地球品質的17.22倍， 平均密度為每立方釐米1.66克。海王星在太陽系中，僅比木星和土星小，是太陽系的第三大行星。
現在認為，海王星內部有一個品質和地球差不多的核，核是由岩石構成的，溫度約為2000到3000攝氏度，核外面是品質較大的冰包層，再外面是濃密的大氣層，大氣中主要含有氫，還有甲烷和氨等氣體。海王星是一個狂風呼嘯、亂雲飛渡的世界，在大氣中有許多湍急紊亂的氣旋在翻滾。
海王星的自轉週期為22小時左右，它的赤道面和軌道面的交角是28度48分，海王星繞太陽公轉的軌道很接近正圓形，軌道面和黃道面的夾角很小，只有1度8分，它以平均每秒5.43公里的速度公轉，大約要164.8年才能繞太陽一周，從1846年發現到現在，它還沒走完一個全程呢。
在海王星的四季中，冬季、夏季溫差很小，不像地球這麼顯著。 由於海王星離太陽太遠（約為4.5億公里，是地球與太陽距離的30倍），在它表面每單位面積受到的日光輻射只有地球上的1/900，日光強度僅僅相當於一個不到一米遠的百瓦燈泡所發光線的強度，因此它表面溫度很低，通常在零下200攝氏度以下。
*筆尖下發現的行星*
1781年天王星被發現以後，天文學家又發現其理論計算軌道與實際觀測結果不相符合。當時，有人懷疑建立在牛頓力學基礎上的攝動理論計算不可靠，有人認為是天王星外還存在一個大行星使其受到攝動而改變了運動位置。英國的亞當斯1845年就計算出了這個攝動行星的軌道和品質，並于同年9～10月分別向兩個不同的天文臺台長報告了計算結果，但未受到重視。法國的勒威耶于1845年夏也開始研究這個問題，並於1846年6月1日和8月31日發表了兩個報告。同年9月18日他把研究結果寄給柏林天文臺的伽利。勒威耶說："請你將望遠鏡指向黃經326度寶瓶座內的一點上，在1度的區域內，你將會看到1顆新行星!" 果然，伽利在這個位置上立即找到了這顆新星，並命名為海王星。此時，人們才想起亞當斯的工作。
經過長期爭論，兩發現海王星時，亞當斯27歲，勒威耶35歲。兩位元年輕的學者在互不知曉的情況下，分別用理論計算做出了這一重大發現。此一成就不僅使他們兩人揚名於世，而且激勵他倆在後來的天文學上都繼續做出了貢獻。海王星的發現在科學史上具有重要意義。它一方面使太陽系的疆界又一次向外大大延伸，達到了45億千米的遙遠區域；一方面為哥白尼學說和牛頓力學提供了最好的佐證，使創立了300年之久的日心說從假說成為公認的真理。1846年9月23日德國的伽利找到海王星的事實，既驗證了英法兩位學者理論計算的正確性，成為實踐是檢驗真理標準的典型範例，又說明了科學理論對實踐具有能動地指導作用，人們應該努力學習和掌握理論知識，以增強工作的預見性。人被公認為是海王星的共同發現者。
*海王星的物理狀況*
海王星赤道半徑為24766千米，是地球赤道半徑的3.883倍，其體積約為地球體積的58倍，其品質為地球品質的17.135倍，平均密度為1.64 克／釐米3。按個兒大小來說，它在太陽系9大行星中僅次於木星、土星、天王星而排行第四，但由於其密度大於天王星，按品質大小來說，它僅次於木星和土星而排行第三。海王星的表面重力加速度為11米／秒2，赤道逃逸速度為23.3千米／秒，均比地球相應數值為大。
這顆遙遠的行星，繞太陽公轉的軌道平面與黃道面即地球公轉軌道平面之間的夾角很小，只有1°46′22″。它的橢圓軌道很接近正圓形，其平均半徑即到太陽的平均距離為44.97億千米，相當於30.06個天文單位。海王星在軌道上的平均運動速度為5.43千米／秒，需要164.79個地球年才能繞太陽公轉1周。它從被發現以來，至今還沒有走完1圈的路程。海王星與地球的會合週期即兩者最近距離的時間間隔為367.48個地球日。
幽靜的海王星和其他行星一樣，除繞太陽公轉外，本身也在自轉。它是自西向東順行自轉的，自轉週期為19.2個小時。其赤道面與軌道面的交角為 29.6°，比地球的黃赤交角大出4°多一點，因此它也有一年四季的變化，只是每季持續的時間特別長，可達41年之久，不過冬季和夏季的溫差遠不如地球顯著。
在海王星周圍也有濃密的大氣層，其中含有甲烷、氫、氦、氨等氣體。由於它離太陽很遠，其表面上每單位面積受到的太陽光只有地球上的900分之一，因此表面溫度很低，有效溫度只有－227℃。儘管海王星表面溫度很低，但其最高層大氣的溫度可達－73℃。它的大氣層光譜中表現出很強的甲烷吸收帶，致使其溫度高於星面溫度。有些科學家認為，遠日行星大氣中豐富的甲烷猶如地球大氣中臭氧的作用，能夠吸收太陽的紫外線輻射，從而使周圍大氣變暖，形成同溫層，結果導致了相對星面來說較高的溫度。目前認為海王星中心有個與地球大小相當的內核，核由岩石構成，其溫度約為1700℃～2700℃。核的外面是品質更大的冰包層，其星面是冰結構。
至今只有旅行者2號航天器探測過海王星。旅行者2號在依次飛經木星、土星、天王星之後，於1989年8月24日從海王星旁邊掠過，對後者進行了探測，兩者最近時只有4827千米。從地面收到的照片上可以清楚地看出，海王星表面存在一些亮斑和暗斑，還有類似於木星大紅斑的大黑斑。由於缺乏後續的探測資料，大黑斑的神秘直到現在尚未揭曉。
旅行者2號探得海王星也有磁場，且其磁場與天王星相似，磁軸與自轉軸夾角約50°，也比地球的相應夾角大。該航天器發回的照片還揭示出，海王星有5道光環，其中有的較為完整，有的則殘缺不全。這是首次發現海王星也具有光環，從而使其成為繼土星、天王星、木星之後第四個擁有光環的行星。
*已知擁有8顆衛星*
和土星、木星、天王星一樣，海王星也是擁有眾多衛星的行星。現在已知海王星有8顆衛星，其中體積較大的海衛一和海衛二兩顆是用地面望遠鏡發現的，其他6顆都是旅行者2號探測海王星時發現的。由於海王星距離地球太遠，加之後6顆衛星個兒又都較小，如果不是航天器就近探測，恐怕至今它們也難以被人類發現。
海衛一於1846年被英國的拉塞爾所發現。它離海王星中心為354700千米，其半徑為2700千米，比月球還大，是太陽系中較大的1顆天然衛星，密度和品質亦較大，表面可能有大氣，只是尚未測出。它在離海王星35.4萬千米的圓形軌道上運行。其軌道面與海王星赤道面的交角為160°。由此可見，海衛一的運動很特殊，其環繞運行方向與海王星的自轉方向相反，是1顆逆行衛星。它以每秒4.4千米的速度繞海王星運行，週期為5.877個地球日。由於海衛一離海王星較近，品質又大，故而自身軌道要素變化較快，正慢慢地接近海王星，以至有的科學家估計 10億年後，它將墜落到海王星的表面。
1949年，美國的柯伊伯發現了海衛二。它的半徑約為120千米，是1顆較小的天然衛星。海衛二在一條很扁的橢圓軌道上圍繞海王星運行，其軌道面與海王星赤道面的交角為27.6℃，故而是順行衛星。它到海王星的平均距離為551萬千米。該衛星的不同尋常之處，就在於其軌道偏心率約為0.75，在太陽系所有天然衛星中首屈一指。(續)
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