當前位置: 華文世界 > 科學

這就是天王星和海王星的真實樣子

2024-01-07科學

新的研究表明,太陽系最遙遠的行星的真實顏色實際上是相似的。

幾十年來,拍攝的 海王星 影像看起來像是深藍色調,而 天王星 看起來更綠色。 然而,這兩個冰巨星實際上看起來可能比天文學家之前認為的更相似。 根據 一項研究 ,我們太陽系最遠的行星的真實顏色可能都是相似的淺綠藍色。

影像與現實

NASA 的航行者 2 號是唯一一次由航天器飛越這兩個冰巨星的任務。 它為我們提供了這些遙遠行星的第一張詳細影像。 航海家二號於 1986 年 飛越天王星 ,影像顯示出一顆行星的顏色更淡青色或藍色。 該船 於 1989 年飛越海王星 ,影像顯示出一顆帶有濃郁藍色的行星。

然而,天文學家早就明白,兩顆行星的大多數現代影像並不能準確地反映它們的真實顏色。 航海家 2 號 以不同的顏色拍攝了每顆行星的影像 ,然後將這些單色影像組合在一起形成合成影像。 這些合成影像並不總是精確平衡,特別是對於海王星來說,它被認為看起來太藍了。 早期航海者號海王星影像的對比度也得到了大幅增強,以更好地揭示這顆行星的雲層和風。

雖然人們熟悉的天王星航海家二號影像以更接近‘真實’顏色的形式釋出,但海王星的影像實際上被拉伸和增強,因此人為地變得太藍了。盡管當時行星科學家已經知道人工飽和的顏色——並且釋出的影像帶有解釋說明——但隨著時間的推移,這種區別已經消失了。

建立更準確的檢視

在這項新 研究 中,研究小組套用了從 哈伯太空望遠鏡的 太空望遠鏡成像光譜儀(STIS)和歐洲南方天文台甚大望遠鏡上的多單位光譜探測器(MUSE)獲取的數據。

對於 STIS 和 MUSE,每個像素都是 連續的顏色光譜 ,因此可以更清晰地處理它們的觀測結果,以確定更準確的行星顏色,而不是使用濾鏡看到的顏色。

該團隊利用這些數據重新平衡旅行者 2 號機載相機和哈伯太空望遠鏡的廣角相機 3 記錄的合成彩色影像。重新平衡顯示天王星和海王星實際上都是類似的淡綠藍色。 海王星有一點點藍色,模型顯示這是 海王星上一層薄薄的霧霾

天王星顏色的變化

這項研究還為天王星在繞太陽執行 84 年的軌域上輕微改變顏色的原因提供了一個可能的答案 研究小組首先將天王星的影像與亞利桑那州洛厄爾天文台 1950 年至 2016 年在藍色和綠色波長下拍攝的亮度測量結果進行了比較。這些測量結果表明,天王星在夏至和冬至期間看起來有點綠,此時它的兩極都指向太陽。 然而,在春分期間——當太陽位於地球赤道上方時——它的色調似乎更加藍色。


天王星兩年內(從 1900 年到 2068 年)天王星顏色季節變化的動畫,從南方夏至之前開始,此時天王星的南極幾乎直接指向太陽。 左邊的圓盤以肉眼的方式展示了天王星的外觀,而右邊的圓盤經過了顏色拉伸和增強,使大氣特征更加清晰。 在這個動畫中,天王星的自轉速度減慢了 3000 多倍,因此可以看到行星的自轉,並且可以看到離散的風暴雲穿過行星的圓盤。 隨著地球向至日移動,可以看到雲層不透明度增加和甲烷豐度減少的蒼白極地「罩」填充了地球圓盤的更多區域,導致地球整體顏色發生季節性變化。 天王星圓盤大小的變化是由於天王星與太陽的距離在其軌域上發生變化所致。

這一變化的一個已經確定的原因是 天王星極不尋常的旋轉 這顆行星在軌域上幾乎側向旋轉,因此在至日期間,它的北極和南極幾乎直接指向太陽和地球。

從地球上觀察時,天王星兩極反射率的任何變化都會對行星的整體亮度產生重大影響。 天文學家不太清楚的是這種反射率如何以及為何不同。

研究人員 開發了一個模型來比較天王星極地區域和赤道區域的色帶。 發現 極地區域對綠色和紅色波長的反射率高 於藍色波長。 天王星在這些波長下的反射率更高,部份原因是甲烷氣體吸收了紅色,而天王星兩極附近的甲烷含量大約是赤道附近的一半。

然而,這還不足以完全解釋顏色的變化,因此研究人員 在模型中添加了一個新變量, 即逐漸增厚的冰霧「罩」的形式,之前在天王星從春分到夏至時觀察到過這種現象。 他們認為,這種霧霾很可能是由甲烷冰顆粒組成的。

在模型中模擬這種極移後,冰粒子進一步增加了地球兩極對綠色和紅色波長的反射,這解釋了天王星在至日時看起來更綠,因為兩極的甲烷較少且甲烷冰粒子的厚度增加。 #科普#