【菜科解读】

这是我们这个系列的第八篇，也就是最后一篇，今天我们来聊聊太阳系八大行星中的第八颗：海王星（Neptune）

海王星是太阳系八大行星中的第八颗，海王星与土星、木星及天王星同属类木行星。

其体积在太阳系中排名第四（比木星、土星、天王星小），质量排名第三（小于木星和土星）。

由于海王星和天王星离太阳都十分遥远，我们称其为远日行星。

海王星

海王星的亮度仅为7.85等，只有在天文望远镜里才能看到它。

由于海王星那荧荧的淡蓝色光，所以西方人用罗马神话中的海神——尼普顿的名字来称呼它，在中文里，把它译为海王星。

海王星内部结构

一、海王星的基本情况

海王星直径4.9万千米，自转周期16小时左右，公转周期164年，距离太阳44.2亿千米，表面温度-214摄氏度。

天王星和海王星对比图

海王星大气层85%是氢气，13%是氦气，2%是甲烷，除此之外还有少量氨气。

在大气层中的甲烷，只是使行星呈现蓝色的一部分原因。

因为海王星的蓝色比有同样份量的天王星更为鲜艳，因此应该还有其他的成分对海王星明显的颜色有所贡献。

海王星小暗斑

海王星可能有一个固态的核，其表面可能覆盖有一层冰。

此外，海王星有磁场和极光。

还有因甲烷受太阳照射而产生的烟雾。

二、海王星的独特之处

1、海王星拥有太阳系最强烈的风暴

海王星表面的云

海王星的大气有太阳系中的最高风速，据推测源于其内部热流的推动，它的天气特征是极为剧烈的风暴系统，其风速达到超音速速度直至大约2100 km/h。

2、太阳系内唯一利用数学预测发现的大行星

法国天文学家勒维烈计算出海王星轨道

海王星在1846年9月23日被发现，是唯一利用数学预测而非有计划的观测发现的行星。

天文学家利用天王星轨道的摄动推测出海王星的存在与可能的位置。

3、海王星也有光环

海王星环

海王星也有光环。

在地球上只能观察到暗淡模糊的圆弧，而非完整的光环。

但旅行者2号的图像显示这些弧完全是由亮块组成的光环。

其中的一个光环看上去似乎有奇特的螺旋形结构。

同天王星和木星一样，海王星的光环十分暗淡，但它们的内部结构仍是未知数。

三、人类对海王星的探测

旅行者2号飞跃海王星

由于海王星距离地球过于遥远，迄今只有美国的旅行者2号探测器曾经在1989年8月25日拜访过海王星。

美科学家精确测量太阳系外星际磁场强度与方向

最新研究显示，这些来自日光层外层的粒子其实最初源自太阳，它们为科学家带来了关于遥远的星际磁场的信息。

　　 北京时间3月3日消息，据国外媒体报道，2008年，美国宇航局"星际边界探测器"发射升空，专门用于探测太阳系与星际空间交界地带。

数年来，"星际边界探测器"帮助科学家不断取得惊人发现，从而让人类更清楚地认识太阳系外的宇宙空间。

近日，美国西南研究院科学家根据"星际边界探测器"的探测数据精确地测量了日光层外的磁场强度和磁场方向，从而发现了一种支配太阳系之外星系的力。

　　在2008年刚刚发射不久，"星际边界探测器"就发现了一小片狭长的宇宙空间的神奇之处，那里比其它区域有更多的粒子在其中流动。

这片狭长的宇宙空间也被称为"星际边界探测器带"。

这个神秘的带状结构帮助科学家打开了窥探太阳系外宇宙空间的大门。

美国宇航局认为，"这就好比根据窗外的雨滴来判断室外的天气情况。

" 　　为了更好地描述太阳系邻近的宇宙空间，美国西南研究院科学家根据"星际边界探测器"的探测数据对星际边界进行模拟分析与研究。

星际边界位于我们太阳系周围的巨型磁场泡泡的最边缘，也被称为日光层。

通过最新的分析结果，科学家精确测量了日光层外的磁场强度和磁场方向。

科学家们的研究成果发表于《天体物理学杂志》上。

　　专家认为，科学家的最新研究成果让我们认识了支配太阳系之外星系的磁场力，从而对我们太阳系周围的宇宙空间有了更清楚的认识。

这一研究成果是基于"星际边界探测器带"的起源理论而形成的。

在"星际边界探测器带"中，流动的粒子其实是太阳粒子经过长途飞行到太阳磁场边界后被反射回来的。

在太阳系的周围，有一个巨型的泡泡，即日光层。

泡泡中充满了所谓的太阳风，即太阳不断喷射出来的电离态气体。

当这些粒子抵达日光层边界时，它们的运动就会变得更为复杂。

美研发革命性“太阳风推进”技术：10年可飞抵太阳系边缘

相反，"静电风帆"将借助太阳风抵达日球层顶，那里可以被视作是太阳系的边界　　 北京时间4月30日消息，美国宇航局(NASA)的工程师们已经开始测试新型空间推进系统，一旦成功，它将有望将人类的探索范围拓展至恒星际空间。

　　这一系统将利用太阳释放出的大量粒子产生的推力，实现史无前例的加速。

研究人员们指出，采用这种推进方式的新型飞船将能够在短短10年内飞抵日球层顶，而采用1970年代技术发射的旅行者号飞船完成这一路程则整整耗费了35年的时间。

日球层顶(heliopause)是太阳风作用逐渐终止，空间环境逐渐向恒星际空间过渡的边界层。

　　这一新型推进概念被称作"日球层顶静电快速推进系统"(HERTS)，或者直接称为"静电风帆"(E-Sail)，其推进不需要任何内部安装的推进系统。

相反，"静电风帆"将借助太阳风抵达日球层顶，那里可以被视作是太阳系的边界。

　　一艘缓慢自转的飞船可以释放10~20根带电铝制导线，形成一个巨大的"静电风帆"。

每条这样的导线厚度仅有一毫米，但长度达到12.5英里(约合20公里)，几乎和219个足球场相当。

　　这款"静电风帆"能够排斥通过的带电荷的质子流，从而产生推力。

HERTS"静电风帆"项目的首席科学家，美国宇航局马歇尔空间飞行中心先进概念办公室的布鲁斯·魏格曼(Bruce Wiegmann)表示："太阳每时每刻都在以极高的速度释放出大量质子和电子，速度可以达到每秒400~750公里。

而静电风帆正是利用这股粒子流实现推进。

" 　　一艘缓慢自转的飞船可以释放10~20根带电铝制导线，形成一个巨大的"静电风帆"。

每条这样的导线厚度仅有一毫米，但长度达到12.5英里(约合20公里)，几乎和219个足球场相当　　在受控等离子体腔室内进行测试工作，"日球层顶静电快速推进系统"(HERTS)将测试在带正电荷的导线作用下质子和电子被吸引和排斥的效率。

工程师们还将开展等离子体测试，并改进未来进一步开发静电风帆所需要模型数据　　目前，位于亚拉巴马州的美国宇航局马歇尔空间飞行中心已经开始了相关技术实验，预计这一研究项目将持续至少两年时间。

在这次实验期间，工程师们将会确定静电风帆在飞行过程中能够排斥开的质子数量以及能够被吸引的电子数量。

工程师们还将开展等离子体测试，并改进未来进一步开发静电风帆所需要模型数据。

　　关于静电风帆推进的最初设想来自芬兰气象研究所(FMI)的裴卡·詹能博士(Dr Pekka Janhunen)，但研究人员表示想要真正将这一设想变为现实仍然有大量的工作需要去做，目前这项技术距离真正实现应用至少还有10年以上的差距。

　　随着飞船逐渐远离太阳，这款风帆的有效作用面积还会进一步增加，在距离太阳一个天文单位(即地球到太阳的平均距离)处，这款风帆的有效作用面积大约是232平方英里(约合600.87平方公里)，但在距离5个天文单位处，其有效面积将增大到大约463平方英里(约合1199.2平方公里)。

　　在一般情况下，太阳光子流的能量随着和太阳之间的距离增加，其能量会减弱，因此一般认为采用太阳光压推进技术的飞船到了太阳系的小行星带范围外侧开始就将很难获得足够的推力继续向外飞行了。

　　但是静电风帆利用的是太阳风粒子流(质子和电子)，因此情况完全不同，在小行星带范围外侧，静电风帆将能够继续向前飞行。

魏格曼表示："我们不必有此担心，伴随稳定的质子流和不断扩大的有效推进面积，甚至在距离太阳远达16~20天文单位的位置上，我们的飞船仍然将能够获得足够的推力而维持飞行，这已经比采用光压技术的太阳帆飞船的飞行距离至少超出3倍以上。

这样漫长的加速过程将产生极高的速度。

" 　　当美国宇航局的旅行者-1号飞船在2012年确认跨越日球层顶的时候，这艘飞船在太空里已经飞行了整整35年之久。

而采用这种新型推进技术的未来飞船达成这一目标预计将只需要大约1/3的时间。

魏格曼表示："我们的研究显示，采用静电风帆技术推进的飞船将能够在不到10年的时间里抵达日球层顶。

这将对此类飞船的科学回报效率产生革命性的影响。

" 　　尽管这项技术的设计初衷是为了让飞船跨越日球层顶，但研究人员们表示其对于太阳系内部的探索同样意义重大。

　　魏格曼表示："随着研究组深入考察这一技术概念，事情已经逐渐变得清晰，那就是这项技术设计是具有灵活性和可调整性的。

未来的任务设计者们可以通过调节导线长度、导线数量以及电压高低来适应不同的任务目的——或许是内太阳系探索、外太阳系探索或者是飞往日球层顶区域。

静电风帆技术的应用范围广阔。

"