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天王星和海王星的真实颜色是什么

2024-01-16科学

天王星和海王星是太阳系中的冰巨行星,它们有许多相似之处。一眼看去,它们的主要区别一直是它们的颜色——当然,它们都是在蓝色光谱上,但海蓝色的天王星明显比深蓝色的海王星苍白。事实证明,这种对比是由图像处理造成的。肉眼看过去,它们看起来并没有那么不同。

如果把天王星和海王星的图像进行重新处理,使其符合我们的眼睛所看到的颜色,那它们之间的差异就不会那么大。照相机的工作原理并不像我们的眼睛。望远镜和宇宙飞船上的成像系统都有滤光片,可以用来突出某些特征。

瞬间的旅行者2号是迄今为止唯一飞越这两颗行星的飞船,它拍摄了单色图像,而后这些图像经过重新处理成为了我们在过去几十年里看到的样子。科学家们知道,处理后的天王星和海王星的图像并不是它们真实的颜色。哈勃望远镜拍摄的这两颗行星的图像(也不是真实的颜色)显示它们之间的色调比瞬间的旅行者2号拍摄的图像更接近。但是创建真实的彩色图像并不是一件简单的事情。

牛津大学的帕特里克·欧文教授在一份声明中表示:「尽管我们熟悉的瞬间的旅行者2号拍摄的天王星图像更接近‘真实’颜色,但实际上海王星的图像经过拉伸和增强,因此被人为地过于蓝色。尽管当时行星科学家知道图像经过人为增强的颜色讯息,也发布了相关说明,但这一区别随着时间的推移而逐渐被人们忽略了。」帕特里克·欧文教授说:「通过将我们的模型应用于原始数据,我们已经能够重塑出迄今为止对海王星和天王星颜色最准确的描述。」

得益于哈勃望远镜和欧洲南方天文台非常大望远镜上的多单元光谱探测器(MUSE)的观测,他们才能够得到真实的颜色。这些仪器收集了来自这些行星的光谱,并用它来使旅行者的图像更贴近我们自己的视觉器官。

海王星的颜色比天王星略微蓝一些,这是由于大气中的雾层较薄。另一方面,天王星的颜色在它独特的季节里从绿色变成了蓝色。这颗行星绕着太阳轨道运行时,因为曾经发生过一次重大碰撞,使得它的轨道大致处于侧倾状态,所以它的季节从一个极点朝向太阳,然后到达赤道区域,最后又转向另一个极点。在至暑点,当太阳位于任一极点上空时,这颗行星会变得略微绿色。

研究团队认为,甲烷冰粒子的一层雾和极点缺乏甲烷可能解释了这种颜色差异。几十年的观测显示出这颗行星围绕太阳84年的运行周期中微妙的变化。

「这是第一项通过将定量模型与成像数据进行匹配,来解释天王星颜色在其轨道运行中变化的研究。」帕特里克·欧文教授补充道,「通过这种方式,我们已经证明天王星在至暑点更绿,是因为极地地区的甲烷含量减少,但同时也增加了明亮的、能够产生散射的甲烷冰粒子的厚度。」

对南旋星协会(AURA)进行研究多年的海蒂·哈默尔博士表示:「人们长期以来误解了海王星的颜色,以及天王星不寻常的颜色变化。这项全面的研究应该最终能够消除这两个问题。」

这项研究发表在【皇家天文学会月报】上。