天王星的科学研究
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发布时间：2023-06-30 19:57
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热心网友
时间：2024-11-22 18:19
主条目：天王星探测
在1986年，NASA的航海家2号拜访了天王星。这次的拜访是唯一的一次近距离的探测，并也还没有新的探测计划。航海家2号在1977年发射。航海家2号研究了天王星大气层的结构和化学组成，发现了10颗新卫星，还研究了天王星因为自转轴倾斜97.77°所造成的独特气候，并观察了天王星的环系统。 他也研究了天王星的磁场。 他对最大的五颗卫星做了首度的详细调查，并研究当时已知的九圈光环，也新发现了两道光环。 据英国《每日邮报》报道，也许让一众富豪和名人的注意力从星光熠熠的顶级宴会转移到科学界很困难，但也并非完全不能实现。日前，科学家们在海王星和天王星研究方面取得的最新进展就有可能会吸引他们的注意——海王星和天王星上或覆盖有大片液态钻石海，海面上还漂浮着类似于冰山的、体积庞大的固体钻石。
在进行了一系列实验之后，科学家得出上述结论，并认为这一发现可能有助于解释这两个星球的一些奇怪特性。
在其中一项实验中，研究人员把钻石放在与海王星上一样的高温高压环境之下，检测钻石的变化。海王星的压力为地球零海拔的1100万倍，温度为5万摄氏度。
实验结果显示，在压力提高至零海拔1100万倍时，钻石变成液态；之后再把温度提高至5万摄氏度后，部分液态钻石会再次变成固体。但奇怪的是，这些固态钻石会漂浮在液态钻石之上，就像是“钻石冰山”一样。
科学家们认为，钻石海洋的说法解释了海王星和天王星磁极倾斜之谜，这两个星球的磁极偏离地理极60度左右。此外，这也解释了为什么海王星和天王星10%的表面成分为碳元素。
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时间：2024-11-22 18:19
20世纪80年代，“旅行者2号”开始对天王星、海王星进行考察，使得人们有可能将这两个行星的磁场绘制成图。结果是出人意料的。大多数行星都有南极和北极两极磁场。地球的磁极位于极地附近，与地球的南北极存在一个偏角，称为磁偏角，目前二者交角为11. 5°。其他许多行星，包括木星、土星和木星的卫星“伽里米德”都与地球类似。比如木星的磁偏角是10°，与地球相近。然而海王星和天王星的磁场与其他行星的情况大相径庭，它们的磁场有多个极，而且磁偏角很大，分别是47°和59°。科学家曾提出若干机制来解释这些异常的磁场，但都没有达成共识。八大行星中地球等6个行星是两个磁极，可天王星和海王星却有多个磁极，这是为什么呢?
要想搞请这一问题，必须首先搞清行星为什么都有磁偏角，行星为什么都有磁偏角呢？科学家们始终没有一个准确答案。地球膨裂说认为，46亿年前太阳因内部的核聚变而发生爆炸，飞出许多熔融的火球，地球就是其中之一。到40亿年前，由于地球气温的不断下降，地球的岩石圈形成。岩石圈的温度低于居里温度（400-700摄氏度），岩石圈又含有铁磁性物质，具有磁性，在太阳磁场的磁化下形成了地球的磁场。岩石圈下部是熔融的物质，温度高于居里温度，因此不具有磁性。因此说地球的磁场是岩石圈形成的，行星的磁场是岩石圈形成的。
为了验证地球发生东西向膨裂，是地球磁极倒转的真正原因，我用空心铁球进行了模拟实验。结果表明，磁化后的空心铁球东西向的锯口处，产生了新的北南极，部分地区磁极发生了倒转。这充分说明地球发生东西向膨裂（洋脊和山脉都是地球膨裂形成的），是地球磁极倒转的真正原因。同时也证明了地球的磁场起源于岩石圈。太阳的磁S极在太阳的地理南极，有的行星的磁N极在地理北极，可是地球的磁极N极在地理南极，这是为什么呢？因为太阳的磁场遍布整个太阳系，太阳的磁S极位于太阳的地理南极，地球又是由铁磁性物质形成的，所以地球岩石圈在太阳磁场的磁化下，在地球的地理南极，形成了和太阳磁S极相反的磁N极。这说明地球的磁极位置是由太阳和形成地球的物质决定的、行星的磁极位置是由太阳和形成行星的物质决定的。
行星的磁偏角与行星自转倾角的关系 根据天文学的观测结果，太阳系7大行星的自转倾角与磁偏角如表1所示。
表1太阳系7大行星的自转倾角与磁偏角
水星
地球
火星
木星
土星
天王星
海王星
自转倾角
11°
23°
24°
21°
1°
98°
59°
磁偏角
1°
11°
10°
10°
0°
59°
47°
从表1可以看出，太阳系7大行星磁偏角大小与其自转倾角的大小成正比。当行星的自转倾角较大时，行星的磁偏角就大。反之，亦然。地球膨裂说认为，行星的磁极位置是由太阳和形成行星的物质决定的。太阳的磁场方向垂直于黄道面，所以各行星的磁轴都应该垂直于黄道面。但因为各行星都有自转，并且其自转轴都存在倾角，因此，行星的赤道地区转速太快，太阳无法在转速较快的赤道地区形成磁极，而只能在转速较慢的高纬度地区形成磁极。因此行星都有磁偏角，自转倾角越大，磁偏角也越大。
因为天王星和海王星自转倾角大，所以磁偏角就大，磁极处（靠近赤道）的线速度就大。因为天王星和海王星磁极处线速度大，所以太阳的磁场不能长时间固定在天王星和海王星的磁极处对天王星和海王星进行磁化。太阳的磁场使天王星和海王星磁极处刚形成一个磁极，天王星和海王星马上转过去，太阳磁场又使天王星和海王星的磁极西面新的地点形成一个新的磁极，所以天王星和海王星形成了多个磁极，并且磁极在不断的快速变动。其它行星因为磁极位于地理极附近，线速度很慢，所以太阳的磁场能固定在一点对其它行星进行磁化，所以其它行星一个地理极只有一个磁极。
作者：赖柏林
