太阳系拥有八大行星,我们对它们的关注程度却各不相同,除了地球以外,我们更加关注火星和木星,因为火星有可能成为人类的第二家园,而木星却是八大行星中的老大,太阳系中其他行星的质量全部加起来,还不到木星质量的一半。相对而言,位于太阳系外围的海王星的存在感就比较低了,基本上只有在说起整个太阳系的时候,我们才会提起这颗星球的名字。

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其实早在1612年12月28日,著名的物理学家伽利略就已经观测到了海王星,但因为当时的观测条件有限,所以他将其误认为是木星的一颗卫星,直到1846年9月23日,这颗星球才被天文学家正式确认为太阳系的第八大行星,而由于它呈现出独特的淡蓝色,因此人们将其命名为尼普顿(Neptune,西方神话中海神的名字),而我们则是根据这种意思将其称为海王星

海王星与太阳之间的平均距离高达30.06天文单位(约45.04亿公里),在这里太阳发出的光和热已经很弱了,因此我们很容易认为,由于得不到足够的能量,这颗星球应该是非常宁静的,而我们看到的一些有关海王星的图片似乎也印证了这种观点,比如说下面这张图就是“旅行者2号”探测器在1989年8月25日飞越海王星时拍摄到的图像,看上去这颗星球就像是风平浪静的海洋一样。

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然而这只是假象,我们不要被海王星迷惑了,其实太阳系中最厉害的风暴就隐藏在这里,图像中的白色部分其实是海王星大气层里极为强烈的风暴系统。根据科学家的测算,海王星上的风速可以达到惊人的每小时2100公里(音速也才每小时1224公里),这是太阳系中的其他行星无法与其相提并论的。

那么问题就来了,太阳系中最厉害的风暴为什么会出现在海王星上?能量是哪来的?下面我们就来讲一下。

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海王星的大致结构如上图所示,它拥有一个较小的行星核,其质量大约与地球相当,温度大约为7000摄氏度,关于海王星内核的高温来源,目前还没有确切的结论,认同度较高的观点认为,这是来自于形成海王星的原始物质在互相撞击时释放的动能,以及行星核内的放射性元素衰变所产生的能量。

在行星核之外是由水、甲烷、氨以及其他一些具有挥发性的物质所组成的地幔结构,由于这里的具有高温高压的环境,所以这些物质表现为稠密的流体,在此之外就是海王星浓密的大气层了。

海王星高层大气主要由氢和氦组成,其顶端温度低至零下218摄氏度,而随着高度的降低,大气的温度和压强就会不断升高,同时大气内的水、甲烷、氨等挥发性物质的含量也会随之增加,进而逐渐与海王星的地幔结构混为一体,简单地讲就是,海王星的大气层与其地幔结构是没有明显的分界线的。

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海王星的这种结构会导致其大气层里存在着强烈的热对流现象,所以在海王星的大气层里很容易形成强大的风暴。而由于海王星没有固体表面,这就会造成其大气层里的风暴几乎不会受到任何的阻力,这就意味着,海王星大气层里的风暴可以持续地壮大,从而形成太阳系中最厉害的风暴。我们可以看到,海王星的风暴能量并不是来自太阳,而是来自于它炽热的行星核。

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顺便讲一下,很多人都认为海王星和木星是同一种类型的气态巨行星,其实这是不正确的。研究表明木星的主要化学成分是氢和氦,而海王星的主要化学成分则是水、甲烷、氨,这就造成了它们的很多物理特征(如磁场结构、有效温度、大气纬向环流等等)都存在着巨大的差异,因此可以说,海王星和木星不应该被归类为同一种类型的气态巨行星。

而因为在海王星形成之初,甲烷、水、氨这些物质都是以冰晶的形式存在,所以天文学家们把像海王星这类的行星称为“冰巨星”,比如说太阳系中的天王星也是冰巨星。

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好了,今天我们就先讲到这里,欢迎大家关注我们,我们下次再见`

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