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天衛一(Ariel)是天王星的衛星,它是威廉·拉塞爾(William Lassell)在1851年10月24日發現的,並同時發現了天衛二一。天衛一是天王星的已知衛星中距其第十二近衛星,也是它最明亮的衛星。

1概述

艾瑞爾(Ariel)這個名稱是從英國詩人亞歷山大·蒲柏的詩《秀髮劫》(The Rape of the Lock)中的精靈艾瑞爾而來的。它也是威廉·莎士比亞的作品《暴風雨》中精靈的名稱。天衛一與當時已知的4顆衛星都是由約翰·赫歇爾受到拉塞爾的請託而命名的。拉塞爾在之前曾經稱讚約翰·赫歇爾在1847年所採用的7顆土星衛星命名概念,而且1848年發現的土衛八也是參照這樣的規則命名的。
天衛一的外表與天衛三的十分相似,雖然天衛三要比天衛一大35%,主要成分為水冰,岩石,碳、氮化合物。天王星所有的大衛星都是由佔40~50%的冰及一些岩石組成的,比諸如土衛五之類的土星的衛星所含的岩石稍微多一些。
天衛一的表面是由火山坑地形和連接互通的山谷(有幾百千米長,右圖上部;有10000米深)組成。這與天衛三上的情況十分相似,但卻要比之規模大得多。一些火山坑已被掩沒了一半。天衛一的表面的歷史顯然相當短(雖然要比諸如土衛二的來得長);顯而易見,一些地殼運動已在進行。在谷地中間的一些脊被認為是冰的熔化造成的。或許很久以前,天衛一的內部是相當熱的,但現在卻十分冷。或許谷地是在天衛一結凍時形成的裂縫。

2數據資料

發現

發現者:
威廉·拉塞爾(William Lassell)
發現日期:
24 October 1851
其他名稱:
Uranus I
軌道資料

軌道半長軸:
191,020 km
平均軌道半徑:
190,900 km
軌道離心率:
0.0012
軌道周期:
2.520 d
軌道傾角:
0.260° (與天王星赤道相比)
衛星所屬星球:
天王星
物理特徵

大小:
1162.2 × 1155.8 × 1155.4 km
平均半徑:
578.9 km (0.0908 Earths)
表面積:
4,211,300 km²
體積:
812,600,000 km³
質量:
1.35e21kg (地球的2.26e-4)
平均密度:
1.67 g/cm³
赤道表面重力:
0.27 m/s
宇宙速度:
0.56 km/s
自轉周期:
同步
反照率:
0.39
溫度:
~58 K
星等:
14.16

3天衛一探索

天衛一的首張近距離的詳細照片是"旅行者"二號於1986年飛掠過天王星時所攝得的,也是目前為止唯一的近距離照片。航海家二號在1986年1月24日最接近天衛一,當時距離為127,000公里。因為當時天衛一的南極朝向太陽,所以只有拍攝到北半球的特徵。
天衛一是天王星的5顆大衛星之一。其表面溫度約為-200攝氏度。該衛星組成部分有一半是冰(水冰與二氧化碳冰,可能也有甲烷冰)。其表面有裂谷,冰就是液態物質從內部沿裂縫上升后凍結而成的,因而天衛一的表面為平滑緻密的冰所覆蓋。1988年9月,美國康奈爾大學的幾位科學家宣布,他們分析「旅行者」2號於1986年1月飛越天王星及其衛星時發回的照片后,發現天衛一的幾幅照片顯示出火山流的證據。流的稠厚性和外觀特徵表明它不是液體,而是呈可塑狀態的水冰。水冰從天衛一內部被推向表面的過程就是「冰火山活動」。航海家二號在天衛一上發現的最大坑洞是Yangoor,直徑只有78公里。在天衛一內部,由於熱的作用使水冰軟化,這些冰軟得足以在天衛一表面移動,又表明其中尚含有甲烷或氨之類的少量其他物質。這些事實表明天衛一在地質上曾經是活動的。天衛一曾有過冰火山活動,對於地球上的人類而言,堪稱奇景。遺憾的是,目前尚無辦法對天衛一做進一步的探測。
天衛一過去的地質活動被認為是受到潮汐加熱的影響,當時它的軌道離心率比現在更大。在它的早期,天衛一似乎與天衛四產生4:1的軌道共振,雖然後來就沒有產生這樣的共振。共振也增加了天衛一的軌道離心率,導致天王星對於天衛一的潮汐力並不穩定,也造成它內部的溫度上升。在天王星的系統中,因為天王星的扁率比較小,而且衛星的體積相對較大,所以衛星從軌道共振中逃脫也比木星或土星的衛星要容易。

4相關

哈伯太空望遠鏡在2006年7月26日觀測一次相當罕見的現象:當時天衛一從天王星的盤面穿過,並在天王星的雲層頂端留下影子。這樣的現象僅會發生在晝夜平分點附近,因為衛星的軌道面與天王星的軌道面有97度的傾斜,在2007年12月的晝夜平分點,天衛一再度從天王星的盤面中心穿過。

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