研究表明:海王星離太陽比天王星要遠的多,但是海王星卻更熱!

2024年02月07日13:35:12 科學 1991

在這個浩瀚無垠的太陽系中,海王星這顆與眾不同的冰巨星卻以其獨特的溫度現象成為了一個困擾天文學界的未解之謎,海王星是太陽系中的第八顆行星,位於太陽系的邊緣,它應該是最為寒冷的。

但令人驚奇的是,海王星的溫度卻比鄰近的天王星還要高,這引發了對太陽系行星溫度分布的傳統認知的質疑,海王星的內部究竟發生了什麼,使得它的溫度異常地高出天王星呢?這個問題一直是科學家們苦苦思索的難題。

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海王星是一顆巨大的氣體行星,科學家無法直接測量其表面溫度,科學家們也只能從某個特定的高度進行溫度測量,通過使用智利甚大望遠鏡(VLT)拍攝的熱圖像,科學家們發現海王星的南極區域有一個異常炎熱的地方。

來自加州大學伯克利分校的行星科學家邁克爾·王解釋了他們的測量方法,他們實際上只是測量到了海王星外層的溫度而已,結果表明海王星的實際溫度與天王星並沒有太大區別,但稍微高一點。

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這種溫度的相似性表明,與接受到的太陽輻射相比,海王星釋放的熱量更多,根據旅行者號的測量數據,海王星釋放的熱量是太陽所輻射熱量的兩倍多,而天王星卻沒有表現出這樣的特點。

這種差異再次引起了科學家們的興趣,但與科學家們期望的不同的是,他們更感興趣的焦點不是海王星本身,而是鄰近的天王星。

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由於海王星的釋放熱量現象在其他行星中也出現過,例如,木星土星的熱量釋放幾乎是其吸收熱量的兩倍,這使得天王星的特殊之處更加突出。

海王星如此神秘的高溫現象以及天王星的特殊特徵,挑戰了我們對太陽系行星溫度分布的傳統認知,這一奇異現象引發了對海王星內部熱源的好奇。

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內熱源

所謂的內部熱源,是指行星在形成過程中保留的熱量,這些熱量源自於太陽系誕生之初的星雲物質,在引力作用下星雲物質逐漸收縮,將勢能轉化為熱能從而形成了行星。

這個過程稱為開爾文-亥姆霍茲收縮,類似於恆星的形成過程,木星、土星和海王星內部的熱量就主要來源於此。

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海王星作為一顆氣態巨星,其核心溫度高達7000攝氏度,與其他已知行星類似,這個熾熱的內熱源使得海王星即使在遠離太陽的情況下,也能夠保持相對較高的溫度,然而,天王星的情況則完全不同,它幾乎沒有內部熱源。

關於天王星缺乏強烈內部熱源的原因,目前尚無定論,不過有科學家推測,在早期歷史中,天王星遭受了一次巨大的撞擊,導致其內部結構發生了翻轉,從而失去了大部分內部熱量。另一種觀點認為,天王星可能天生就缺乏產生內部熱量的條件。

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相比之下,天王星的內部溫度遠低于海王星等其他氣態巨星,據觀測,天王星的總輻射功率僅為其吸收太陽能的1.06±0.08倍,遠低于海王星的2.61倍,這意味著天王星幾乎沒有多餘的熱量可以輻射出去。

事實上,天王星的最低溫度位於其對流層頂部,達到49K(−224.2°C),使其成為太陽系中最寒冷的行星之一,天王星和海王星在許多方面都極為相似,在內部熱源問題上卻表現出極大的差異。

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海王星的大氣層更為複雜多變,這可能是其內部溫度較高的原因之一,而且海王星內部的熱量來源仍然是個謎團,目前科學家也只能觀察到它在太陽系中保持著最快的行星風速。

天王星缺乏內部熱源的現象引發了許多科學家的興趣,他們正致力於揭示這一奇特現象背後的原因。

未來對天王星的研究有望為我們提供更多關於這顆神秘行星的信息,以及推測出熱量的排放。

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間接熱量的排放?

行星們各自散發著獨特的溫度信號,其中天王星和海王星這兩顆遙遠而又神秘的冰巨人尤其引人注目,它們在溫度上的顯著差異一直是天文學家研究的熱點,特別是關於行星內部熱能的來源和分布問題。

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宇宙的誕生源於一場壯觀的大爆炸,緊接著無數恆星在星雲中孕育而生,在這些恆星中氣態巨星以其巨大的體積和複雜的內部結構格外引人注目,這些龐大的行星主要由氫和氦構成,它們在引力作用下聚集在一起,經過長時間的演化形成了今天我們所看到的氣態巨星

行星內部的放射性能量是其維持生命活動的重要源泉,這種能量的產生和釋放受到多種因素的影響,其中包括行星的年齡、內部結構的複雜性、雲層的覆蓋程度以及對流活動的強度等。

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一般來說,年齡較大的行星由於長期的冷卻過程,其內部放射性能量的釋放速度會相對較慢,因此表面溫度較低,而對於像天王星和海王星這樣的冰巨星,它們的內部結構、雲層和對流活動等因素都會對其內部熱能的釋放產生影響。

天王星和海王星在年齡上的差異可能導致它們內部熱量的釋放速度有所不同,海王星可能比天王星年輕一些,其內部熱量釋放速度更快,使其表面溫度較高。

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有科學家推測,天王星可能經歷過一次重大的內部結構重組事件,例如,行星翻轉,可能會導致其內部熱量的釋放速度加快,從而使得海王星的表面溫度逐漸接近天王星。

科學家還提出了「星球打嗝」的理論來解釋行星內部熱量的非連續性釋放,他們認為,行星內部的熱量可能並非以穩定的速度釋放,而是像打嗝一樣斷斷續續地噴發,如果我們恰好觀察到天王星處於靜息期,而海王星正處於「打嗝」狀態,那麼這兩顆行星的表面溫度差異就會變得顯而易見。

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天王星和海王星之間熱度差異的原因多種多樣,涉及到行星的年齡、內部結構、雲層以及對流活動等複雜因素,對這些問題的深入研究不僅能夠幫助我們更好地理解這兩顆冰巨星,而且對於揭示整個太陽系的起源和演化過程具有重要意義。

在未來,隨著科學技術的發展,我們有理由相信人類對宇宙奧秘的探索將會更加深入,為我們帶來更多令人振奮的發現。

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