对天王星的季节分析

天王星的季节变化

对天王星的观测

天王星的季节变化，至21世纪初还没有完整的资料，因为对天王星大气层的观察数据还不到84年，也就是一个完整的天王星年。但已经有了一些资料，从20世纪50年代起算，光度学的观测已经累积了半个天王星年，在两个光谱带上的光度变化已经呈现了规律性的变化，最大值出现在至点，最小值出现在昼夜平分点。

在2004年秋天的短暂时期，天王星上出现了与海王星相似的一大片云块，观察到229 米/秒（824公里/时）的破表风速和被称为“7月4日烟火”的大风暴。

在2006年8月23日，太空科学学院的研究员和威斯康星大学观察到天王星表面有一个大黑斑，让天文学家对天王星大气层的活动有了更多的了解。虽然还不是完全了解为什么会突然发生活动的高潮，但是它呈现了天王星极度倾斜的自转轴所带来的季节性气候变化。

对天王星的季节分析

从20世纪60年代开始的微波观测，深入对流层的内部，也得到相似的周期变化，最大值也在至点。

从1970年开始对平流层进行的温度测量也显示最大值出现在1986年的至日附近。多数的变化相信与可观察到的几何变化相关，天王星是一个扁圆球体，造成从地理上的极点方向可以看见的区域变得较大，这可以解释在至日的时候亮度较亮的原因。

天王星的反照率在子午圈的附近也比较强。例如，南半球的极区比赤道的带明亮。另一方面，微波的光谱观测显示，也证明两极地区比较明亮，同时也知道平流层在极区的温度比赤道低。

所以，季节性的变化可能是这样发生的：极区，在可见光和微波的光谱下都是明亮的，而在至点接近时看起来更加明亮；黑暗的赤道区，主要是在昼夜平分点附近的时期，看起来更为黑暗。

另外，在至点的掩星观测，得到赤道的平流层温度较高。有相同的理由相信天王星物理性的季节变化也在发生。

当南极区域变得明亮时，北极相对的呈现黑暗，这与上述概要性的季节变化模型是不符合的。

在1944年抵达北半球的至点之前，天王星出现升高的亮度，显示北极不是永远黑暗的。

这个现象暗示可以看见的极区在至日之前开始变亮，并且在昼夜平分点之后开始变暗。显示亮度的变化周期在至点的附近不是完全的对称，这也显示出在子午圈上反照率变化的模式。

另外，一些微波的数据也显示在1986年至日之后，极区和赤道的对比增强了。

对天王星的季节研究

在20世纪90年代，在天王星离开至点的时期，哈勃太空望远镜和地基的望远镜显示南极冠出现可以察觉的变暗。同时，北半球的活动也证实是增强了，例如云彩的形成和更强的风，支持期望的亮度增加应该很快就会开始。异常的极和南半球明亮的“衣领”，被期望在行星的北半球出现。

物理变化的机制还不是很清楚，在接近夏天和冬天的至点，天王星的一个半球沐浴在阳光之下，另一个半球则对向幽暗的深空。照亮半球的阳光，被认为会造成对流层局部的增厚，结果是形成数层的甲烷云和阴霾。

在纬度45度的明亮“衣领”也与甲烷云有所关联。在南半球极区的其他变化，也可以用低层云的变化来解释。来自天王星微波发射谱线上的变化，或许是在对流层深处的循环变化造成的，因为厚实的极区云彩和阴霾可能会阻碍对流。

在线小知识

天王星有个复杂的行星环系统，它是太阳系中继土星环之后发现的第二个环系统。该环由几毫米到几米的极端黑暗粒状物质组成。最外层是明亮的ε环，还可以看见另外的8个环由极端黑暗粒状物质组成。所有天王星行星环除两个以外皆极度狭窄，通常只有几千米宽。