daomasih台中無極靈修道場的部落格

航海家2號所發現的海王星

海王星是太陽系從內至外的第八顆，體積是太陽系第四大，但質量排名是第三。海王星的質量大約是地球的17倍，而類似雙胞胎的天王星因密度較低，質量大約是地球的14倍。海王星以羅馬神話中的尼普頓（Neptunus），因為尼普頓是海神，所以中文譯為海王星。天文學的符號，是希臘神話的海神波塞頓使用的三叉戟。

海王星的大氣層以氫和氦為主，還有微量的甲烷。在大氣層中的甲烷，只是使行星呈現藍色的一部分原因。因為海王星的藍色比有同樣份量的天王星更為鮮豔，因此應該還有其他的成分對海王星明顯的顏色有所貢獻。^[8]海王星有太陽系最強烈的風，測量到的時速高達2,100公里。^[9]1989年航海家2號飛掠過海王星，對南半球的大黑斑和木星的大紅斑做了比較。海王星雲頂的溫度是－218 °C（55K），因為距離太陽系最遠，是太陽系最冷的地區之一。海王星核心的溫度約為7,000 °C，可以和太陽的表面比較，也和大多數已知的行星相似。

海王星在1846年9月23日被發現，^[1]是唯一利用數學預測而非有計畫的觀測發現的行星。天文學家利用天王星軌道的攝動推測出海王星的存在與可能的位置。迄今只有航海家2號曾經在1989年8月25日拜訪過海王星。在2003年，美國國家航空暨太空總署提出有如卡西尼-惠更斯號科學水準的海王星軌道探測計畫，但不使用熱滋生反應提供電力的推進裝置；這項計畫由噴射推進實驗室和加州理工學院一起完成。^[10]

伽利略在1612年12月28日首度觀測並描繪出海王星，1613年1月27日又再次觀測，但因為觀測的位置在夜空中都靠近木星（在合的位置），這兩次機會伽利略都誤認海王星是一顆恆星。^[11]相信是恆星，而不相信自己的發現，是因為1612年12月第一次觀測的，海王星在留轉向退行的位置，因為剛開始退行時的運動還十分微小，以至於伽利略的小望遠鏡查覺不出位置的改變。^[12]

在1821年，亞歷斯·布瓦（Alexis Bouvard）出版了天王星的軌道表，^[13]隨後的觀測顯示出與表中的位置有越來越大的偏差，使得布瓦假設有一個攝動體存在。在1843年約翰·柯西·亞當斯計算出會影響天王星運動的第八顆行星軌道，並將計算結果皇家天文學家喬治·艾里，他問了亞當斯一些計算上的問題，亞當斯雖然草擬了答案但未曾回覆。

勒維耶，用數學發現海王星的人。

在1846年，法國工藝學院的天文學教師勒維耶，在得不到同袍的支持下，以自己的熱誠獨立完成了海王星位置的推算。但是，在同一年，約翰·赫歇耳也開始擁護以數學的方法去搜尋行星，並說服詹姆斯·查理士著手進行。

在多次躭擱之後，查理士在1846年7月勉強開始了搜尋的工作；而在同時，勒維耶也說服了柏林天文台的約翰·格弗里恩·伽勒搜尋行星。當時仍是柏林天文台的學生達赫斯特（Heinrich d'Arrest）表示正好完成了勒維耶預測天區的最新星圖，可以做為尋找新行星時與恆星比對的參考圖。在1846年9月23日晚間，海王星被發現了，與勒維耶預測的位置相距不到1°，但與亞當斯預測的位置相差10°。事後，查理士發現他在8月時已經兩度觀測到海王星，但因為對這件工作漫不經心而未曾進一步的核對。

由於有民族優越感和民族主義的作祟，使得這項發現在英法兩國餘波盪漾，國際間的與論最終迫使勒維耶接受亞當斯也是共同的發現者。然而，在1998年，史學家才得以重新檢視天文學家艾根（Olin Eggen）遺產中的海王星文件（來自格林威治天文臺的歷史文件，明顯是被艾根竊取近卅年，在他逝世之後才得重見天日。），^[14]在檢視過這些文件之後，有些史學家認為亞當斯不應該得到如同勒維耶的殊榮。

[編輯]命名

發現之後的一段時間，海王星不是被稱為天王星外的行星就是勒維耶的行星。伽雷是第一位建議取名的人，他建議的名稱是Janus（羅馬神話中看守門戶的雙面神）。在英國，查理士將之命名為Oceanus；在法國，Arago建議稱為勒維耶，以回應法國之外強烈的抗議聲浪。法國天文年曆當時以赫歇耳稱呼天王星，相對於以勒維耶稱呼這顆新發現的行星。同時，在分開和獨立的場合，亞當斯建議修改天王星的名稱為喬治，而勒維耶經由經度委員會建議以Neptune（海王星）作為新行星的名字。Struve 在1846年12月29日於聖彼得堡科學院挺身而出支持勒維耶建議的名稱。^[16]很快的，海王星成為國際上被接受的新名稱。在羅馬神話中的Neptune等同於希臘神話的Poseidon，都是海神，因此中文翻譯成海王星。新發現的行星遵循了行星以神話中的眾神為名的原則，而除了天王星之外，都是在遠古時代就被命名的^[17]。

在中文、韓文、日文和越南文，該行星名稱的漢字寫法都是海王星。在印度，這顆行星的名稱是Varuna（Devanāgarī），也是印度神話中的海神，與希臘-羅馬神話中的Poseidon/Neptune意義是相同的。

[編輯]結構

[編輯]質量和成分

海王星外觀為藍色，原由是其大氣層中的甲烷。海王星大氣層85%是氫氣，13%是氦氣，2%是甲烷，除此之外還有少量氨氣。

海王星可能有一個固態的核，其表面可能覆蓋有一層冰。外面的大氣層可能分層。海王星表面溫度為攝氏-218度，表面風速可達每小時2000公里。

此外，海王星有磁場和極光。還有因甲烷受太陽照射而產生的煙霧。

[編輯]磁層

海王星有著與天王星類似的磁層，它的磁場相對自轉軸有著高達47°的傾斜，並且偏離核心至少0.55 半徑，或是偏離物理上的中心13,500 公里。在航海家2號抵達海王星之前，天王星的磁層傾斜假設是因為它躺著自轉的結果，但是，比較這兩顆行星的磁場，科學家現在認為這種極端的指向是行星內部流體的特徵。這個區域也許是一層導電體液體（可能是氨、甲烷和水的混合體）形成的對流層流體運動^[18]，造成發電機的活動^[19]。

磁場的偶極成分在海王星的磁赤道大約是14 microteslas（0.14 G）^[20]。海王星的偶磁矩大約是2.2 × 10¹⁷ T•m³（14 μT•R_N³，此處R_N是海王星的半徑）。海王星的磁場因為非偶極成分，包括強度可能超過磁偶極矩的強大四極矩，組合有很大的貢獻，因此在幾何結構上非常的複雜。相較之下，地球、木星和土星的四極矩都非常小，並且相對於自轉軸的傾角也都不大。海王星巨大的四極矩也許是發電機偏離行星的中心和幾何強制性的結果 .^[21][22]。

海王星內部結構

海王星內部結構和天王星相似。行星核是一個質量大概不超過一個地球質量的由岩石和冰構成的混合體。海王星地幔總質量相當於10到15個地球質量，富含水、氨、甲烷和其它成份。^[1]作為行星學慣例，這種混合物被叫作冰，雖然其實是高度壓縮的過熱流體。這種高電導的流體通常也被叫作水－氨大洋。^[28]大氣層包括大約從頂端向中心的10％到20％，高層大氣主由80％氫和19％氦組成。甲烷，氨和水的含量隨高度降低而增加。更內部大氣底端溫度更高，密度更大，進而逐漸和行星地幔的過熱液體混為一體。海王星核心的壓力是地球表面大氣壓的數百萬倍。通過比較轉速和扁率可知海王星的質量分佈不如天王星集中。