躺着自转、轨道变形，天王星为啥总是那么特立独行？丨小球大世界

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审核专家：鲁暘筱懿

行星物理学博士

国家遥感中心副研究员

对天文感兴趣的小伙伴一定知道，在太阳系里，天王星是一个特立独行的存在，它是唯一一颗躺着绕太阳公转的行星，自转轴竟偏了将近98度！（地球自转轴大约偏了23度）

你以为这就完了，天王星身上的怪事还多着呢，温度异常的低、公转轨道总发生变化、磁场十分凌乱……就连它的名字Uranus，也和太阳系里其他行星的命名规则不同。

这样一个奇怪的行星到底是怎么被人发现的呢？来了解下吧～

天王星 来源｜北京科学中心小球大世界主题展教区

恒星？彗星？行星？

据记载，人类第一次观测到天王星是在1690年，观测者正是第一任格林尼治天文台台长约翰·弗莱姆斯蒂德。

来源｜维基百科

可惜的是，弗莱姆斯蒂德误认为他观测到的天体是一颗恒星，并将其命名为金牛座34。

时间来到了1781年，威廉·赫歇尔在观测恒星时发现似乎有一颗星星的运动不太寻常，它并没有像其他恒星一样近乎同步地绕着北天极转圈，而是与其他已知的恒星存在相对运动。

（恒星为啥会旋转，赫歇尔是谁？点击这里回顾下我们之前的文章吧）

赫歇尔：我的发现可多着呢 来源｜维基百科

说来也巧，赫歇尔发现的这颗不太寻常的星星正是所谓的金牛座34。

于是，赫歇尔大胆推测，这个天体并不是恒星，而是一颗彗星。

当时的人们已经知道，在万有引力作用下天体的运动轨迹只会是椭圆、双曲线、抛物线三种圆锥曲线，而彗星的轨道一般是非常扁的椭圆或双曲线、抛物线。

于是，赫歇尔开始着手计算这颗彗星的轨道。

不过，人类再一次被打了脸。

赫歇尔发现这颗彗星的轨道是一个十分接近正圆的椭圆，轨道距离太阳大概19个天文单位（1个天文单位是1倍地球到太阳的距离）。

根据当时的观测，太阳系里通常只有像水星、金星、地球、火星、木星、土星这样的行星才会以接近正圆的轨道运动。

难道赫歇尔发现的不是彗星，而是一颗新的行星？如果属实，这可是一个足以轰动当时天文界的大新闻！太阳系的疆域也将从当时人们认为的10个天文单位（大约是土星轨道的位置）拓展到19个天文单位，几乎扩大了1倍！

土星：曾经人们认为我是太阳系的边界 来源｜维基百科

那么，怎么证明一个天体是行星呢？

现代的观点认为，太阳系里如果一个天体能被称为行星，它要满足这三个条件：轨道环绕着太阳；有足够质量能维持流体静力平衡（接近球体的形状）；能清除相似轨道上其它的天体。

不过，18世纪的人们并不这么认为，而是更倾向于用提丢斯-波得定则来验证。

左：戴维·提丢斯 右：约翰·波得 来源｜维基百科

1766年，通过总结前人研究，戴维·提丢斯指出太阳系中各行星到太阳的距离是有规律的，他还用数字把这个规律描述了出来。

之后，约翰·波得归纳并发表了这个规律，这就是前面提到的提丢斯-波得定则（约翰·波得就是后来的柏林天文台台长）。

现在人们常用下面这个经验公式来表示提丢斯-波得定则：

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