天王星卫星

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已确认天王星卫星有29颗。1948年前发现的5颗天卫星均属规则卫星。1986年旅行者2号在天卫五轨道内又发现了10颗黝黑、直径也小得多的天卫。天卫的平均密度介于1.26到1.65克/厘米3之间 。
中文名
天王星卫星

天王星卫星概况

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天王星卫星Uranus,satellites of简介
简称天卫。它们的环形山下常覆盖有一层富碳的有机物,很可能是由岩石与固态的甲烷、氨冰的混合物所构成的。
天王星已确认有29颗卫星

天王星卫星天卫一

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天卫一(Ariel)是环绕天王星运行的一颗卫星。

天王星卫星天卫二

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天卫二(Umbriel英语发单"UM bree el")是天王星第三大卫星,已知卫星中距天王星第十三近它由 William Lassell于1851年发现. 天卫二和天卫四很相似,但后者要比它大35%。天王星的大卫星都是由占40~50%的冰和岩石混合而成,它所含的岩石比土卫五之类所含的要多一些。天卫二的剧烈起伏的火山口地形可能从它形成以来就一直稳定存在。天卫二非常暗,它反射的光大约是天王星最亮的卫星--天卫一的一半. 它的表面布满陨石坑。尽管没有地质活动的迹象,却有着离奇的特征。它有一个明亮的陨石坑,宽约112公里,绰号"萤光杯"。坑表面深色部分可能是有机物质,浅色部分则无人知道是什么。

天王星卫星天卫三

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天卫三(Titania)是环绕天王星运行的一颗卫星。天卫三跟天卫四差不多大小,也复满了火山灰。这表明曾发生过火山活动。那儿有长达数千公里的风力强劲的大峡谷,可能是由于内部的水冻结、膨胀,撑裂了薄弱的外壳而形成的。天卫三直径约为1000公里,是天王星最大的卫星。它的表面也被一种黑色物质重新覆盖过,可能是甲烷或水冰。

天王星卫星天卫四

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天卫四(Oberon)是环绕天王星运行的一颗卫星。最外层的天卫四布满了陨石坑。陨石坑底有许多暗区,可能已经填满冰岩。

天王星卫星天卫五

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天卫五(Miranda)是环绕天王星运行的一颗卫星,距离天王星较近。公转轨道: 距天王星129,850 千米
卫星直径: 472 千米
质量: 6.3e19 千克
Miranda是莎士比亚的作品《暴风雨》中魔术师的一个女儿的名字
它是由Kuiper于1948年发现。
旅行者2号为了继续飞向海王星,不得不飞近天王星以获得推动力,由于整个飞行的方向几乎与黄道面成90度角,所以只与天卫五十分接近。在旅行者2号飞近之前,由于天卫五不是海王星的最大卫星,也没有什么特别之处,因此也不可能被选为主要研究对象,所以当时对于这颗卫星几乎是一无所知的。然而旅行者2号却证明了这是一颗非常有趣的卫星。
天卫五是由冰与岩石各半混合而成。
天卫五的表面是由众多的环形山地形和奇异的凹线、山谷和悬崖组成(其中的一座有5千米高;)。
起先,旅行者2号带来的天卫五图片上的情景使人们困惑不解。每个人过去都认为天王星的卫星的地质内部活动的历史极短(就像木卫四)。对那些进行现场直播的工作人员来说,如何去讲解这至今仍无法解释的古怪地形是一项很大的困难。他们常用的那些深奥难懂的行话也已经无济于事了,他们不得不用一些诸如“^或v的钜齿图”、“跑道”、和“多层蛋糕”之类的术语来措述天卫五的奇异的牲。
后来人们认为天卫五自其产生后经历过多次的粉碎与重新聚合(即原来十分光滑,然后经小行星或彗星撞击后被粉碎,最后靠其自身引力重新组合使表面奇特),并且每次都破坏了一部分的原始表面,露出一些内部物质。然而现在,另一更易被人们接受的理论产生了,那就是这些地形是由于熔化的冰而造成的。
⒎1986年的小卫星(天卫六~十五)由旅行者2号于1986年发现

天王星卫星7.1天卫六

天卫六在已知天王星卫星中距其最近。
Cordelia是莎士比亚作品《李尔王》中李尔的女儿。
它由旅行者2号于1986年发现。
天卫六是Epsilon光环中离主星最近的一颗牧羊卫星。
天卫六与天卫七属于同步轨道半径之内。

天王星卫星7.2天卫七

天卫七在已知天王星卫星中距其第二近。
它由旅行者2号于1986年发现。
天卫六是Epsilon外层光环中的一颗牧羊卫星。
天卫六与天卫七属于同步轨道半径之内。

天王星卫星7.3天卫八

天卫八在已知天王星卫星中距其第三近。
它由旅行者2号于1986年发现。

天王星卫星7.4天卫九

天卫九在已知天王星卫星中距其第四近。
它由旅行者2号于1986年发现。

天王星卫星7.5天卫十

天卫十在已知天王星卫星中距其第五近。
它由旅行者2号于1986年发现。

天王星卫星7.6天卫十一

天卫十一在已知天王星卫星中距其第六近。
它由旅行者2号于1986年发现。

天王星卫星7.7天卫十二

天卫十二在已知天王星卫星中距其第七近。
它由旅行者2号于1986年发现。

天王星卫星7.8天卫十三

天卫十三在已知天王星卫星中距其第八近。
它由旅行者2号于1986年发现。

天王星卫星7.9天卫十四

天卫十四在已知天王星卫星中距其第九近。
它由旅行者2号于1986年发现。

天王星卫星7.10天卫十五

天卫十五在已知天王星卫星中距其第十近:它由旅行者2号于1986年发现。
在旅行者2号发现的十颗卫星中,只有天卫十五发现得太快,使得观察日程表不得不进行调整才得到了图像。
天卫十五及天王星其他小卫星都非常(反照率小于1.0)。

天王星卫星未知之谜

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对于天卫五的奇异地形中熔洞和粉碎说都仅仅是理论上的推测。还需要更多的证据来增强这些理论的说服力。
现在还没有再次探测天王星和海王星的计划。什么时候再去探访这奇异的世界?旅行者2号带回的资料将在很长时间里成为我们拥有的有关它们的唯一的信息源。

天王星卫星新卫星(1997-)

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9.1天卫十六(Caliban)与天卫十七(Sycorax)被临时命名为S/1997 U 1和S/1997 U 2的天王星的两颗新卫星已被发现,发现者所提议的命名Caliban和Sycorax将很有可能为IAU(国际天文联盟)所接受。前者(Caliban,即S/1997 U 1)的运行轨道从天王星算起约有720万千米,它的直径大约为60千米;后者(Sycorax,即S/1997 U 2)的运行轨道从天王星算起约有1220万千米,直径大约为120千米。对这些尺寸的估计是根据其表面亮度及假定的反照率而得出的(大约有7%的误差)。它们的运行轨道为逆向,并且高度倾斜。
Caliban(卡利班)是莎士比亚的剧本The Tempest中的角色,魔法师Prospero的一个丑陋凶残的奴隶,也是女巫Sycorax的儿子,她曾因Ariel的背叛而将其拘禁。在剧本中,Prospero驱散了女巫的咒语、解放了Ariel、并将卡利班收为奴隶。
它们是由Brett Gladman, Phil Nicholson, Joseph Burns,和 JJ Kavelaars用200英寸的海尔望远镜发现的,首批图片是在1997年9月6日和7日拍摄的。
在这个发现之前,天王星是唯一一颗未被找到“不规则”卫星的巨型气体行星。所谓“不规则”卫星是指:它们的轨道面不平行于行星赤道面。
如其他的不规则卫星(诸如木星的外层8颗卫星,土卫九和海卫二)。同样,它们可能是被吸引的小行星。它们不可能是在其现行的轨道上形成的。
它们是用地面望远镜所观察到的最模糊的卫星。
天卫十八(Prospero),天卫十九(Setebos)和天卫二十(Stephano)这些小卫星的名字源于莎士比亚的剧作"暴风雨"(The Tempest):Prosper是神奇的魔法师,作为精灵船上的管家驾驭着Ariel(精灵); Stephano 和Caliban则密谋杀害Prospero; Setebos是Sycorax领地的神.
第一幅照片由Kavelaars,Gladman,Holman et al于1999年7月在Mauna Kea用Canada-France-Hawaii望远镜拍摄. 它们的轨道依然不确定但距离天王星约1000~2500万公里. 它们直径约有30~40公里(假设有.07的星体反照率)

天王星卫星9.2天卫二十一(Trinculo)

Gladman,Holman,Kavelaars,Petit et al共同发现了它.
众多这些最新发现的卫星事实上比旅行者2号所发现的更为暗淡.

天王星卫星9.3天卫二十二(Francisco)

Francisco(天卫二十二)是天王星外部卫星的第一颗卫星,他只有60千米,离天王星48386000千米,他的编号是2001 U 3。
天卫二十三(Margaret)和天卫二十四(Ferdinand)夏威夷大学的Scott S. Sheppard 和 David Jewitt发现了另一对命名为S/2001U2和S/2003U3的天王星卫星,照片是利用位于夏威夷Mauna Kea山顶的Subaru 8.3m望远镜拍摄的.进一步的观测使Minor Planet Center工程中研究人员Brian Marsden将2001年的一次由 Matt Holman与JJ Kavelaars领导的独立观测联系起来.2001年当时的观测并不足以确定观测到的天体是否是天王星的卫星,且没有可靠的轨道被发现.直到2003年才被夏威夷的团队确认.

天王星卫星9.4天卫二十五(Perdita)

这颗小卫星是Perdita(天卫二十五)。
它曾由旅行者2号于1986年拍得照片;在1999年由Tucson的亚利桑那大学月球与行星实验室的by Erich Karkoschka发现。
它的公转轨道与Belinda(天卫十四)近乎一致,距天王星大约75000千米。
它的直径约有100千米。
自发现它后的数年,人们一度认为这刻天体根本不存在,因为它从未再次被地基望远镜观测到.(而且我们任没有飞行器能接近天王星)--但到2003年,它再次被哈勃望远镜的新的照相机所俘获,看来它的确是存在的!
8月在智利对天王星的观测,利用了4米口径的Cerro Tololo Interamerican Observatory Blanco望远镜.观测显示了一颗可能为天王星卫星的天体存在.这颗天体跨度为7~19公里,轨道半长轴有850万公里.Matthew J. Holman(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)领导了三位观测者共同完成了这次发现,这一结果被公布在了 IAU通告 7980.

天王星卫星9.5天卫二十六和天卫二十七

另两颗天王星卫星由Mark Showalter和Jack Lissauer用哈勃望远镜于2003年发现.
它们被临时编号为S/2003 U 1(Mab)
和S/2003 U 2. (Cupid)

天王星卫星9.6天卫二十八

S/2003 U 2是环绕天王星运行的一颗卫星。

天王星卫星9.7天卫二十九

天卫二十九(S/2003U3)是环绕天王星运行的一颗卫星,于2003年被发现。直径约为10千米,密度约为1.3克/立方厘米,质量约为1*10的16次方千克。距离天王星约2100万千米。

天王星卫星特征和卫星群

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天王星的卫星系统在所有气体巨行星中是质量最小的一个,5颗最大行星的质量总和也不到海卫一的一半,而海卫一的质量在太阳系所有卫星中也只能排到第7位。天王星最大的卫星是天卫三,半径约为788.9公里,不到月球的一半,但略大于土星第二大卫星土卫五,因此天卫三也就成为太阳系中的第八大卫星。天王星的质量则相当于其所有卫星总和的1万倍。

天王星卫星内卫星

截至2013年,天王星已知拥有13颗内卫星,这些卫星的轨道都位于天卫五的内侧。所有内卫星都和天王星环有紧密联系,这个环本身可能就是由一或多个内层卫星的碎片组成。天卫六天卫七是最靠近天王星的两颗卫星,并且也是天王星环中ε环的牧羊人卫星,而天卫二十六则是最外侧μ环的来源。
天卫十五的直径有162公里,是天王星最大的内卫星,也是唯一一个由旅行者2号拍下清晰照片的内卫星。天卫十五和天卫二十六是距离天王星最远的内卫星。所有的内卫星都是暗天体,其几何反照率不超过10%。这些卫星是由沾染有黑暗物质的冰组成,这些黑暗物质有可能是经受过辐射的有机物。
质量较小的内卫星之间经常会出现摄动,整个卫星系统情况混乱,并且显然很不稳定。模拟结果表明,这些卫星可能会因彼此间的摄动引起轨道交叉,最终导致卫星相撞。未来1亿年内,天卫十有可能会与天卫九天卫十一相撞。
天王星最大的5颗卫星尺寸和亮度的对比,从左至右(按与天王星的距离从近到远排列)分别为:天卫五、天卫一、天卫二、天卫三和天卫四

天王星卫星主群卫星

天王星拥有5颗主群卫星,按与天王星的距离从近到远排列分别是:天卫五、天卫一、天卫二、天卫三和天卫四。其中天卫五直径最小,为472千米,天卫三最大,有1578公里。这5颗卫星相对而言都是暗天体,其几何反照率范围在30%至50%之间,而球面反照率则在10%到23%之间。天卫二是其中最黑暗的一颗卫星,天卫一则是最亮的一颗。5颗卫星的质量中也是天卫五最小,为6.7×10千克,天卫三则以3.5×10千克再度领跑,作为参照,月亮的质量约为7.5×10千克。现代科学对于天王星五大主群卫星的形成有两种不同看法,一种是在吸积盘中形成,这个吸积盘形成后还在天王星周围存在了一段时间;另一种可能则是天王星存在早期受到过强烈的冲撞,进而形成了这5颗卫星。
天王星某一颗主群卫星夏季天空中太阳移动的路径艺术想像图,假设这颗卫星与天王星的轴线倾角一致。
天卫五主要由冰构成,另外4颗主群卫星中的岩石和冰含量基本相同。冰的成分有可能包括氨和二氧化碳。所有主群卫星的表面都布满了陨石坑,并且除天卫二以外的4颗卫星都表现出因内部力量导致表面地形重塑的迹象,例如天卫五的表面就存在卵形的冕状物结构。这些冕状物很可能是因地表以下的热物质上涌而形成。天卫一表面的陨石坑最少,看起来最为年轻,天卫二上的陨石坑最多。天卫五和天卫二之间存在3:1的轨道共振,天卫一和天卫三之间也有4:1的轨道共振,科学家估计正是这些共振导致天卫五和天卫一的热活动频繁,进而产生大量内源性地质活动。天卫五距离天王星的距离非常近,但其轨道倾角却异常之高,有4.34°,这有可能正是因过去存在的轨道共振导致。天王星最大的卫星内部可能存在差异,其核心可能是由岩石构成,周围由冰质地幔环绕。天卫三和天卫四的核心和地幔边界处可能存在液态水构成的海洋。天王星的主群卫星都是没有空气的天体,例如天卫三所拥有的大气层气压就不超过10至20纳巴
天王星五大主群卫星的运行轨道(绿色)
天王星及其主群卫星夏至时(指相应星球上的夏至日)太阳在天空中的移动路径与太阳系内其他大部分行星和卫星存在很大不同。主群卫星的转轴倾角几乎和天王星完全相同。太阳将在天空中以圆形路径围绕天王星的天级移动,最近时距天极的位置还差7度。接近赤道时,太阳的位置近于正北或正南(视季节而定)。如果所处位置纬度高于7°,那么太阳将在天空中以直径接近15度的圆形轨迹移动,并且永远都不会出现日落。
上图描述的是海王星不规则卫星的轨道。黄色线条是近心点到远心点的位置和距离,线条与Y轴的倾角代表轨道离心率。X轴上方是顺行卫星,下方是逆行卫星,其上的数字单位是Gm,其下的百分数则是占希尔球半径的比例。

天王星卫星不规则卫星

天王星已知拥有9颗不规则卫星,这些卫星距行星的距离要远大于天卫四。所有的不规则卫星都很可能是在天王星形成后不久捕获的天体。左侧的图表标明了已发现不规则卫星的轨道。X轴上方是顺行卫星,下方是逆行卫星。天王星的希尔球约为7300万千米。
天王星的不规则卫星中最小的是天卫二十一,直径仅18千米,最大的天卫十七则有150千米。与木星的不规则卫星不同,天王星不规则卫星的自转轴线和轨道倾角之间没有关联。这些逆行卫星可以根据自转轴或轨道离心率分成两组。比较接近天王星的一组(a<0.15rH)分别是天卫二十二天卫十六天卫二十和天卫二十一,其轨道离心率约在中等水平(约为0.2)。另一组距天王星距离更远(a>0.15rH),轨道离心率也更大(约0.5),分别是天卫十七、天卫十八天卫十九天卫二十四
由于古在机制的影响,60°到140°的中等轨道倾角范围内没有已知卫星的存在。在这个不稳定的区域里,卫星到达远心点时会受太阳摄动的影响形成离心率很大的轨道,导致同其它卫星相撞或是被抛出天王星系。这个区域内如果存在卫星,其寿命大概会在1千万至10亿年之间。
天卫二十三是天王星已知的唯一一颗不规则顺行卫星,目前这颗卫星的轨道离心率之高超过太阳系的其它任何卫星,不过海王星的卫星海卫二拥有更高的平均轨道离心率。2008年时,天卫二十三的轨道离心率为0.7979。

天王星卫星天王星卫星列表

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图例
 内卫星
  
 主群卫星
  
 不规则卫星(逆行) 不规则卫星(顺行)
以下列表中列出了天王星的所有已知卫星,默认按轨道周期从短到长排列。所有质量大到其表面足以坍缩形成类球面的卫星会以浅蓝背景色标出,并且其名称会用加粗字体显示。逆行不规则卫星则用以深灰色显示。天卫二十三是天王星已知唯一拥有顺行轨道的不规则卫星中,在下表中以浅灰色显示。
天王星的卫星
顺序
  
发现顺序
  
名称原名
  (发音)
尺寸
  (km)
质量
  (×10kg)
半长轴
  (km)
轨道周期
  (
轨道倾角
  (°)
离心率
  
发现年份发现者
  
1VI天卫六Cordelia(英语发音:/kɔrˈdiːliə/)40 ± 6
  (50 × 36)
0.04449,7700.3350340.08479°0.000261986特里尔
  (旅行者2号
2VII天卫七Ophelia(英语发音:/ɵˈfiːliə/)43 ± 8
  (54 × 38)
0.05353,7900.3764000.1036°0.009921986特里尔
  (旅行者2号
3VIII天卫八Bianca(英语发音:/biˈɑːŋkə/)51 ± 4
  (64 × 46)
0.09259,1700.4345790.193°0.000921986史密斯
  (旅行者2号
4IX天卫九Cressida(英语发音:/ˈkrɛsɨdə/)80 ± 4
  (92 × 74)
0.3461,7800.4635700.006°0.000361986赛诺特
  (旅行者2号
5X天卫十Desdemona(英语发音:/ˌdɛzdɨˈmoʊnə/)64 ± 8
  (90 × 54)
0.1862,6800.4736500.11125°0.000131986赛诺特
  (旅行者2号
6XI天卫十一Juliet(英语发音:/ˈdʒuːliət/)94 ± 8
  (150 × 74)
0.5664,3500.4930650.065°0.000661986赛诺特
  (旅行者2号
7XII天卫十二Portia(英语发音:/ˈpɔrʃə/)135 ± 8
  (156 × 126)
1.7066,0900.5131960.059°0.000051986赛诺特
  (旅行者2号
8XIII天卫十三Rosalind(英语发音:/ˈrɒzəlɨnd/)72 ± 120.2569,9400.5584600.279°0.000111986赛诺特
  (旅行者2号
9XXVII天卫二十七Cupid(英语发音:/ˈkjuːpɨd/)≈ 180.003874,8000.6180.1°0.00132003肖沃尔特和
  利斯奥尔
10XIV天卫十四Belinda(英语发音:/bɨˈlɪndə/)90 ± 16
  (128 × 64)
0.4975,2600.6235270.031°0.000071986赛诺特
  (旅行者2号
11XXV天卫二十五Perdita(英语发音:/ˈpɜrdɨtə/)30 ± 60.01876,4000.6380.0°0.00121999卡考斯卡
  (旅行者2号)
12XV天卫十五Puck(英语发音:/ˈpʌk/)162 ± 42.9086,0100.7618330.3192°0.000121985赛诺特
  (旅行者2号
13XXVI天卫二十六Mab(英语发音:/ˈmæb/)≈ 250.0197,7000.9230.1335°0.00252003肖沃尔特和
  利斯奥尔
14V天卫五Miranda(英语发音:/mɨˈrændə/)471.6 ± 1.4
  (481 × 468 × 466)
65.9±7.5129,3901.4134794.232°0.00131948柯伊伯
15I天卫一Ariel(英语发音:/ˈɛəriəl/)1,157.8±1.2
  (1162 × 1156 × 1155)
1,353±120191,0202.5203790.260°0.00121851拉塞尔
16II天卫二Umbriel(英语发音:/ˈʌmbriəl/)1,169.4±5.61,172±135266,3004.1441770.205°0.00391851拉塞尔
17III天卫三Titania(英语发音:/tɨˈtɑːnjə/)1,576.8±1.23,527±90435,9108.7058720.340°0.00111787赫歇尔
18IV天卫四Oberon(英语发音:/ˈoʊbərɒn/)1,522.8±5.23,014±75583,52013.4632390.058°0.00141787赫歇尔
19XXII天卫二十二Francisco(英语发音:/frænˈsɪskoʊ/)≈ 220.00724,276,000−266.56147.459°0.14592003霍尔曼等人
20XVI天卫十六Caliban(英语发音:/ˈkæbæn/)≈ 720.257,230,000−579.50139.885°0.15871997格莱德曼等人
21XX天卫二十Stephano(英语发音:/ˈstɛfənoʊ/)≈ 320.0228,002,000−676.50141.873°0.22921999格莱德曼等人
22XXI天卫二十一Trinculo(英语发音:/ˈtrɪŋkjʊloʊ/)≈ 180.00398,571,000−758.10166.252°0.22002001霍尔曼等人
23XVII天卫十七Sycorax(英语发音:/ˈsɪkəræks/)≈ 1502.3012,179,000−1283.4152.456°0.52241997尼科尔森等人
24XXIII天卫二十三Margaret(英语发音:/ˈmɑrɡərɨt/)≈ 200.005414,345,0001694.851.455°0.66082003谢泼德
  朱维特
25XVIII天卫十八Prospero(英语发音:/ˈprɒspəroʊ/)≈ 500.08516,418,000−1992.8146.017°0.44481999霍尔曼等人
26XIX天卫十九Setebos(英语发音:/ˈsɛbʌs/)≈ 480.07517,459,000−2202.3145.883°0.59141999卡沃拉尔斯等人
27XXIV天卫二十四Ferdinand(英语发音:/ˈfɜrdɨnænd/)≈ 200.005420,900,000−2823.4167.346°0.36822003霍尔曼等人
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