图4 天王星在太阳系中的位置
天王星是怎么被发现的呢?在古代,人们对水星、金星、火星、木星和土星都已非常熟知的时候,而天王星却由于其绕行速度比较缓慢和颜色比较暗淡,一直没有被人们观测到。据记载,人类第一次观测到天王星的人是第一任格林尼治天文台台长,英国人,约翰·弗拉姆斯蒂德。他于1690年观测到天王星,并把它命名为金牛座―34,但是他误认为他观测到这个天体是一颗恒星。1781年3月13日,英国天文学家威廉·赫歇尔用反射式望远镜再次观察到了天王星,但是他竟然认为天王星是一颗彗星,因此他还向英国皇家协会提交了一篇论文,题目是关于新发现一颗彗星。到了1783年,法国科学家拉普拉斯通过论证,确定了威廉·赫歇尔发现的是太阳系的新行星,而不是一颗彗星。随后,天文学家们通过计算,得出了这颗行星的运行轨道。从此,太阳系内的第七颗行星――天王星就被正是发现了,并把它命名为“Uranus”,它也成为人类使用望远镜发现的第一颗星行星。在中国,1859年,清朝天文学家李善兰在翻译威廉·赫歇尔的著作时,把“Uranus”翻译成中文“天王星”。
图6 约翰·弗拉姆斯蒂德
天王星离地球那么远,人们是怎么获得天王星的一些信息呢?最早是美国发射的“旅行者”二号星际探测器给我们带回了它的近距离照片和很多其他的信息。“旅行者”二号于1977年8月20日发射,直到1986年1月24日才到达天王星上空。它是首个飞跃天王星的航天器,也是到目前为止,人类对天王星唯一的一次近距离探测。
图7 “旅行者”二号和天王星
那么天王星为什么是蓝色的呢?这是因为天王星的大气层主要由氢和氦和少量的甲烷组成,而甲烷对太阳光中的红光具有较强的吸收作用,所以天王星反射的太阳光只剩下蓝色的部分,因此我们看到的天王星就变成蓝色的了。这和地球看起来是蓝色的原因完全不同。地球看起来是蓝色是因为地球表面的70.8%是蔚蓝色的海洋。
图8 天王星和地球
太阳系中其他行星都是站在自己的轨道上自转,为什么只有天王星是躺在轨道上自转的呢?目前为止,还没有一个科学的解释。不过,科学家对此做出大胆的推测:在太阳系形成之初,天王星的转轴位置还很正常,后来被一颗地球质量大小的行星撞击,才使得夹角发生偏移,形成现在躺着的状况。