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第25章 天王星冒险传奇（第2页）

-发现天王星表面有数千公里厚的大气，表面温度在零下180℃以下。

-其大气主要由氢、氮和甲烷组成，甲烷吸收红光，使天王星呈现淡蓝绿色的外观。

内部结构

-探测到天王星的内部由水、氨和甲烷冰构成，与木星和土星主要由气体组成的结构不同。

磁场与磁层

-发现天王星的磁层极为不对称，似乎缺少等离子体，且具有异常强烈的高能电子带。

-其磁轴与自转轴之间存在59度的倾角，磁场中心也偏离了行星中心，这种现象在太阳系其他行星中前所未见。

卫星与环

-发现了11颗新卫星和2个新的环。

-观测到一些卫星表面有峡谷和山脊，暗示着过去可能发生过地质活动。

气候与天气

-探测器飞越正值天王星的春分点，太阳直射其赤道，照亮行星两极，为观察其气候和大气状况提供了最佳时机。

-发现了天王星上的极光现象。

旅行者2号探测器收集和传输数据的方式如下：

数据收集

-科学仪器探测：它搭载了多种科学仪器，如用于观测行星大气成分、温度、压力等的大气探测器，测量行星磁场强度、方向和变化的磁强计，探测行星及其卫星表面地形、地貌和地质结构的成像设备，以及分析宇宙射线、太阳风粒子等的粒子探测器等，这些仪器可将探测到的物理量转换为电信号或数字信号进行收集。

-遥感观测：通过搭载的遥感设备，对天王星及其卫星进行远距离观测，收集它们反射或发射的电磁波信息，包括可见光、红外线、紫外线等波段的数据，以了解其表面特征、大气状况等。

数据传输

-高增益天线定向传输：旅行者2号装备了直径达3。7米的抛物面高增益天线，利用电磁波中的S波段和X波段与地球上的巨型抛物面天线进行定向通信。

-编码与调制：对收集到的数据进行编码和调制，将数字信号转换为适合在无线电信道中传输的形式，然后通过高增益天线向地球发送。

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-地面深空网络接收：地球上的美国国家航空航天局（NASA）深空网络发挥着关键作用，它由分布在全球不同地点的大型射电望远镜组成，包括美国、西班牙和澳大利亚的天文台，这些望远镜协同工作，能够实时跟踪旅行者2号的位置，接收其发送的数据信号，并将数据传输到地面控制中心。

天王星卫星的部分发现如下：

数量与命名发现

-数量增加：随着观测技术的不断进步，天王星已知卫星的数量在不断增加。1787年，威廉·赫歇尔发现了天王星的前两颗卫星——奥伯龙和泰坦尼亚；1851年，威廉·拉塞尔发现了天卫一和天卫二；1948年，杰拉德·Kuiper发现了天卫五；1986年，旅行者2号探测器发现了10颗新卫星；之后，通过哈勃空间望远镜和地面望远镜又陆续发现了一些卫星，截至2024年，已知天王星有28颗卫星。

-命名规律：天王星的卫星大多以莎士比亚作品中的角色命名，只有少数几颗卫星的名字取自亚历山大·蒲柏的作品。

物理特征发现

-地表特征多样：通过探测器观测，发现天王星卫星的地表特征丰富多样。如天卫一艾瑞尔表面布满了峡谷、山脊、断层和山谷，是天王星所有卫星中最亮的一个；天卫五米兰达有巨大的断层峡谷，其深度可达大峡谷的12倍，还有梯田状的地层和看起来非常古老或年轻的表面；天卫四奥伯龙古老且表面布满了撞击坑。

-内部结构特殊：有研究表明，一些卫星可能存在特殊的内部结构。如天卫一艾瑞尔和天卫五米兰达可能拥有地下海洋，天卫一表面覆盖着大量二氧化碳冰，其来源可能与内部液态海洋有关。

轨道特性发现

-轨道倾斜与行星相似：天王星卫星的轨道与天王星的自转轴倾斜角度接近，都接近98度，这在太阳系中是非常独特的，表明卫星可能是在天王星形成后，因一次巨大碰撞被撞歪后形成的。

-存在牧羊卫星：如天卫六和天卫七是牧羊卫星，它们对天王星的薄而外的“epsilon”环起到了限定和维持其形状的作用。

天王星卫星的轨道特点对其环境和地质特征有诸多影响，具体如下：

轨道倾斜角度大

-环境方面：由于天王星卫星的轨道面与天王星公转轨道面交角接近98°，卫星在运行过程中会经历极端的光照条件变化。比如在天王星的极昼和极夜期间，其卫星也会受到类似影响，导致卫星表面温度差异极大，进而影响卫星表面物质的状态和大气的分布与运动。

-地质方面：这种极端的轨道倾斜使得卫星受到的潮汐力方向和大小在不同时期变化明显，可能引发卫星内部的物质发生大规模的迁移和重新分布，从而促使地质活动的发生，如天卫五表面复杂的峡谷和悬崖地形，可能就是在这种长期的潮汐作用下形成的。

轨道面与赤道面交角小

-环境方面：卫星轨道面与天王星赤道面交角小，使得卫星大部分时间处于天王星赤道附近的区域，这里的引力场相对较为稳定，卫星受到的引力干扰相对较小，有利于卫星保持相对稳定的环境。

-地质方面：稳定的轨道环境使得卫星的地质结构受外力干扰较小，地质演化过程相对较为缓慢和稳定，一些古老的地质特征得以较好地保存下来，如天卫四布满陨石坑的古老表面。

轨道形状接近圆形