哈勃望远镜发现天王星上的一天比之前预想的要长28秒

如果你真的想惹恼一位天文学家，那就让他们算出天王星上的一天有多长。在地球或火星这样的行星上，计算它们绕轴自转的时间相对容易。它们是固体，表面特征清晰可见，即使在望远镜的距离也能轻易看到，因此仔细观察并稍加计算就能得到准确的答案。即使像金星一样看不到表面，你仍然可以使用雷达追踪表面的旋转。即使是被广阔大气层包裹的木星，也存在巨大的风暴可以作为标记。

天王星的一日时长很难计算

地球和天王星的大小比较

天王星则完全是另一回事。这颗行星的体积约为地球的63倍，密度仅略高于水。这是因为它是一颗气态巨行星，主要由氢和氦组成，并混杂着水冰、氨冰和甲烷冰。在可见光下，它的上层大气是一片毫无特色的淡蓝色。在这之下，没有任何类似固体表面的东西。相反，大气会逐渐变得稠密和炎热，直到模糊成一种液体状，其中心可能有一个微小的岩石核心，也可能没有。

这使得计算天王星一天的长度已经够难的了，更令人费解的是，天王星的轴倾角为98度，它实际上是在侧翻，两极比赤道获得更多的阳光。这导致大气模式（可以作为标记）随季节变化而不稳定。更糟糕的是，赤道大气的旋转速度与两极不同。

现在，哈勃太空望远镜的观测结果显示，天王星上的一天比之前预想的要长28秒。

为了克服这些问题，由洛朗·拉米领导的科学家团队利用哈勃太空望远镜在 2011 年至 2022 年间收集的紫外线图像来追踪天王星上的极光。

美国宇航局/欧空局哈勃太空望远镜拍摄的 2022 年 10 月天王星动态极光图像

与地球一样，天王星也拥有磁场，可以抵御宇宙辐射。但在磁力线汇聚的磁极，高能粒子可以到达大气层，形成壮观的极光。极光不仅能产生炫酷的图像，还能为科学家提供追踪天王星自转的标记，精度提高1000倍。然而，这需要大量的观测，因为与地球一样，天王星的磁极也容易漂移。

结果是，我们现在知道天王星上的一天需要 17 小时 14 分 52 秒，比美国宇航局的旅行者 2 号在 1986 年飞越时做出的最佳估计长 28 秒。

“我们的测量不仅为行星科学界提供了重要的参考，还解决了一个长期存在的问题：之前基于过时自转周期的坐标系很快就变得不准确，使得我们无法追踪天王星磁极随时间的变化，”拉米说道。“有了这个新的经度系统，我们现在可以比较近40年来的极光观测数据，甚至可以为即将到来的天王星探测任务做好规划。”

该研究发表在《自然》杂志上。