躺著旋轉的天王星天王星距太陽２８.８億公里，距地球２７.３億公里，太Sunny線到達天王星也要２小時３８分鐘。威廉·赫歇耳發現天王星有點事出偶然。１７８１年３月１３日晚，他像往常一樣用他自制的望遠鏡巡視天空，在觀察雙子座的一部分天空時，他看到一顆不平常的星，它完全不像是一顆恆星，因為恆星在望遠鏡中只是一個光點，而這顆星呈現為一隻淡綠色圓盤狀。接連幾個夜晚的繼續觀測，他發現那個天體似乎正在恆星背景下緩慢地移動著。赫歇耳以為他發現了一顆彗星。不久他就發現，這顆星缺少彗星特徵——模糊的邊界，它看上去邊緣總是清晰的。而且它的執行路徑是在土星軌道外面的一條近於圓形的軌道，赫歇耳最後認定，他發現的是一顆新行星。學術界決定新行星的名稱是遵守希臘神話人物命名行星的傳統，把新行星命名為“烏拉諾斯”，他是希臘神話主神宙斯的祖父，翻譯成漢語就是“天王星”。天王星的發現，轟動了世界。天王星一下子把太陽系的疆界開拓了，打開了人類的視野，啟發天文學家繼續在廣袤的星空中探索。天王星也使赫歇耳一舉成名。在此之前，他是位愛好天文學的音樂家，在發現天王星以後，他榮獲了勳章，被選為英國皇家學會會員，從此走上了專業天文學家的道路。直到今天，天文學家依然對他十分尊敬，他在恆星天文學方面有傑出貢獻，贏得了“恆星天文學之父”的美譽。赫歇耳是自學成才的典型。他於１７３８年出生於德國，後移居英國，身為音樂界的赫歇耳卻對數學發生了興趣，繼而又步入光學領域，對光學的興趣又使他產生了用望遠鏡觀察星星的願望。１７７１年，他成了一名天文愛好者，業餘時間幾乎全都用於磨製望遠鏡。他的驚世之作是１７８９年造就的一架口徑１.２２米，鏡洞長達１２米的巨型望遠鏡，在２００年前堪稱奇蹟。在以後長達半個世界的時間裡，這架望遠鏡的大小無人能超越。赫歇耳用他自己磨的望遠鏡研究天空，他最感興趣的是恆星，他最大的成就也在恆星世界中。１７８５年，他繪出了我們置身其中的這個恆星系統的外形，呈透鏡狀——就是今天的銀河系，被後人認為是第一個真正發現了銀河系的人。赫歇耳還發現了太陽的運動。１７８３年，他論證了太陽以每秒１７.５公里的速度向武仙座方向前進，這自然使人們得出結論，太陽也不是宇宙的中心。他於１８２２年去世，享年８４歲，恰好等於他發現的天王星的公轉週期——８４年。在赫歇耳發現天王星後６年，在一次試觀測他自己新制的望遠鏡時，又獲得了一個有趣的發現——天王星有兩顆衛星。它們是天衛三、天衛四，今天，天王星的衛星數已增加到１５顆了。另外，土星的兩顆衛星，土衛一和土衛二也是赫歇耳發現的。天王星有一個與眾不同的性質，就是它的執行姿態十分奇特。一般的行星，都是側著身子繞日運動，它們的自轉軸和公轉軸軌道平面，全都近似垂直，有一點小的傾斜，地球為２３.５°，火星２４°，木星３°，土星２７°，這正是引起季節變化的原因。可是，天王星的自轉情況則與眾不同，天王星的自轉軸的傾斜度達到９８°，它們的自轉軸與公轉軌道平面近乎平行——僅有２°的夾角。實際上天王星是躺在它的軌道面內旋轉的，就跟保齡球滾在球道上的情形差不多。這一事實意味著，天王星的季節也非常奇特。在天王星的一年中（相當於地球上的８４年），太陽輪流照射天王星的南極和北極。當太陽照北極，北半球處於夏季，在北極地區，太陽看起來就像懸掛在頭頂的上方，而且總不下落。而當冬季來臨時，這顆行星一半地方進入漫漫的寒冷冬夜中一直持續幾十年。只有隨著太陽漸漸照射到赤道上，天王星的世界，才有白天到黑夜的交替。即使在夏季，表溫很低，－２１１℃。這樣怪異的氣候型別，無疑是因為這顆行星的大氣層得到奇特的、不均勻加熱的結果。天王星也有光環。天王星曾在１９７７年３月１０日，在一顆微弱的恆星前透過，這種現象叫做掩食，這是對天文學家來說非常難得的觀測時機。因為，天文學家可以趁此機會測量這顆行星的直徑，那就是隻要測出那顆恆星的光亮被遮擋的持續時間，再根據已經知道的天王星在它的軌道上運動的速度，就不難算出天王星的直徑。中國和美國等五個天文臺的天文學家們在預報的時間耐心等待。可是，奇怪的是，在預定開始發行掩食前半小時，那顆暗星竟然連續五次從視野中短暫消失，先被“掩”了，接著才發生掩食現象，這以後，掩食結束後半小時，那顆暗星又連續五次時隱時現又被“掩”了，這出乎意料的發現，使天文學家們驚詫不已，這意味著一個重要事實發現：天王星被五個窄環包圍，１９８６年“旅行者２號”飛越天王星時，又發現新的天王星環，共有１１道環。天王星成為繼土星以後的第二個帶環行星，打破了土星長期獨領風騷的局面。但是，話說回來，天王星光環卻不能與土星美麗的光環相提並論。土星光環又亮又寬，天王星光環又暗又窄。天王星光環由黑黑的岩石塊和小固體塊組成，反照率只有２％，是太陽系裡最黑的物質。天王星每個光環都很細窄，在１０～１００公里之間，彼此間距離比較寬，結構也簡單，１１道窄環很難分辨出細節。天王星是顆藍綠色的星球。這是因為大氣中由氫和氦構成的甲烷雲層吸收紅光的緣故。天王星最大半徑為２.５萬公里，比木星、土星小，比其他行星都大。天王星的體積是地球的６５倍，質量為地球的１４.５倍，密度為１.１９（以水密度為１）。這些似乎都顯示天王星不過是一顆中等地位的行星，給人的印象平平淡淡。哈勃空間望遠鏡一張近紅外波段的照片，改變人們以前的看法。天王星不再平淡無奇，讓人刮目相看。哈勃空間望遠鏡１９９０年４月發射成功，主鏡的直徑為２.４米，它在好幾百公里的高空進行觀測，受大氣干擾很少，它能觀測到很暗的星（最暗的星為２８等星），比地面上最好望遠鏡都更勝一籌，發回的照片質量較高。“哈勃”１９９７年７月２８日，拍攝一張仿彩色照片，不同的顏色表示不同的溫度，即代表不同的雲層，顯出以前從未見過的大氣結構。很明顯，在天王星右邊緣處有幾個橙紅色的亮斑，在中部還可以看見一個綠色的斑，這些是大氣中的雲團，成為天王星上最顯著的特徵，每個雲團的直徑都有幾千千米，幾乎是歐洲面積大小。天王星照片中，藍色代表大氣最深也是最明亮的一層。綠色代表大氣中間一層，這層對甲烷吸收敏感。紅色表示處於高層的大氣，對氫的吸收作用明顯。大氣雲團都隨天王星自轉而轉動。天王星環在近紅外波段也明亮動人。我們看到照片最明亮的環是ε環，ε環在上部的部分最寬而且最亮，寬度也不均勻。ε環內還有兩個較闇弱的環，也能看見。天王星的幾顆衛星也在照片中，這是“旅行家２號”在１９８６年發現的１０顆衛星中的很靠近天王星的２顆。以前人們在地面上還發現了５顆衛星，距離天王星都比較遠，也比較大，從天王衛三的直徑１６１０公里（幾乎是月球的一半），到天王衛五的直徑４８４公里不等，現在的天王星共有１５顆衛星。天王星的衛星，在太陽系裡也異乎尋常，在大衛星上，有眾多的隕星撞擊坑——環形山，還有大量劇烈的複雜的地殼構造痕跡，如斷層。衛星的密度從天王衛五的１.２６（水的密度為１），到天王衛一的１.６５不等，只比天王星稍大。對天王衛星密度的測定結構否定了以前的一種理論，即天王星的傾斜是由於一顆極大的天體與天王星相撞而造成的，撞擊丟擲的碎片逐漸形成了衛星。如果的確是這樣的話，衛星的密度該比實際所測的密度大得多。美國“旅行者２號”在１９８６年首次飛臨天王星，它收穫也很豐富。①天王星也有強大磁場，與土星、木星、地球一樣，磁場扭曲歪斜，磁場強度只有地球１％。②天王星有許多巨大環形山——天王星表面有許多類似月球環形山的巨大環形山，它的大衛星上也有明顯的斷層區和山谷，這說明，天王星曾遭流星強烈襲擊。③天王星有“電輝光”現象——土星也有過，天王星也發現有輝光現象，不過“電輝光”的特徵與地球極光大不相同。④天王星有強烈輻射帶——比土星強烈得多。對天王星的瞭解還遠沒有結束，我們期待對天王星的研究，能幫助我們更好地瞭解太陽系的秘密。“筆尖底下”發現的海王星起初，人們是不知道有海王星的，在天王星被發現後，人們的注意力被吸引到天王星上，全世界都在研究、計算這顆新行星軌道的要素，它卻使天文學家傷透腦筋。人們注意到天王星並不嚴格按照它預期的路徑移動，那時，牛頓力學正被用來計算行星以及它們衛星的軌道和位置，達到了從未有過的精確度。但天王星實際觀測的位置總是同預報的位置不一致，讓興致勃勃研究新行星的人們總是掃興而歸。這就引起了天文學家們的深思。是不是有新的行星不遵從這些規律呢？可能牛頓的經典物理學定律，在遠離太陽的地方根本不適用了？正當有些科學家開始動搖時，有兩位名不見經傳的天文學家，各自證明了天王星的這種反常行為是因為一顆更遠的、尚未發現的行星效應。這兩位天文學家是英華人亞當斯和法華人勒維耶。他們兩人都論證出，天王星偏離它的預期軌道，可能是另一顆更遠的未知行星引力作用的結果。他們透過計算得出了這顆未知行星可能經過的位置。１８４５年，英國劍橋大學學生亞當斯，比勒維耶早幾個月得到正確結果。不幸的是，他僅僅把這個正確結果口頭上通知劍橋天文臺一位天文學家，並且錯過了書面公佈其發現的時間。因此發現這顆新行星的功績反而歸於勒維耶。１８４６年，法國天文學家勒維耶把他的研究結果，寄給了柏林天文臺的加勒。引起加勒的重視，加勒當晚就進行了觀測，在勒維耶預報的位置附近，果然找到了這顆新行星——海王星。發現它的位置同勒維耶指出的位置相差不到１°，海王星是憑藉紙筆計算發現的，經典力學和牛頓力學竟是放之四海而皆準，證明了開普勒定律可以用來預報尚未發現的行星的存在，海王星成為筆尖底下出現的行星。這也說明當時天文計算已達到相當高的精度。海王星和天王星，在許多方面相似，就像是一對孿生子。他們在大小、質量、密度方面都差不多，很可能是化學組成和內部結構基本相同。赤道半徑（萬公里）直徑（地球二1）體積（地球二1）質量（地球二1）密度（水二1）溫度天王星2.543.76514.541.19-211℃海王星2.463.55717.241.66-230℃海王星也有大氣，主要成分是氫、甲烷、氨等氣體。１９８９年８月，“旅行者２號”來到了海王星，帶回給我們的資訊是前所未有的，海王星也是非常美麗的。它有４個光環和１個塵埃殼，周圍有８個衛星環繞，大氣中存在雲和風暴。海王星的大氣中，有三個顯著的亮斑和二個暗斑，一個大黑斑。大圓卵形的暗斑直徑大約１.２８萬公里，類似木星紅斑，看上去尤如黑眼睛，因此相對而言地稱為“大黑斑”。它位於赤道以南２１°，沿逆時針方向自轉，大約每１０天旋轉一週。大黑斑的形狀不斷改變。當經七個週期時，大黑斑在經度方向延伸，丟擲一串暗斑向北擴充套件，然後拉長變薄。這個大黑斑實際上是一個氣旋，是海王星大氣的高壓區。大黑斑的南部是編號為Ｓ１的亮斑，這片亮斑是發光的白雲，它也在不停地增大收縮，東西移動，不過位置始終在大黑斑南部。在大黑斑的南部緯度為５１°是第二個黑斑，不大，但顏色更黑，中心飄著醒目的白雲，白雲對流強烈，可以看到新的物質明顯地從底部往上冒。海王星的大氣中含有高濃度的甲烷和氫硫化物。海王星也有光環。木星、土星、天王星和海王星同屬“類木行星”天體，前三個都已發現有環，所以人們自然就對海王星是否有環產生關注。海王星發現後一個月，美國天文愛好者拉塞爾用望遠鏡觀測海王星，報告說發現海王星環。後來，英國劍橋大學天文臺臺長查理斯，也證實了海王星確有環。但是也有許多天文學家們找不到環，於是開展了爭論，海王星有環無環，光環是否失蹤成了懸案。這個案底還是由１９７７年上天的“旅行者２號”來揭開的，當它１９８９年飛近海王星時，發現海王星共有５個光環，其中有一個是塵埃殼。現在，所有天文學家都相信海王星是帶環行星了。海王星的４個光環中外面２個較亮、較窄，裡面２個較暗。處於兩個窄環外面的塵埃殼既寬又厚，塵埃圓面寬達１萬公里。捉摸不定的冥王星海王星發現後，差不多過了１００年，用發現海王星同樣的方法，又一次取得了轟動世界的成就——發現冥王星。最早在１８７７年，有人就預測海王星外有行星存在，後來至少不下十位天文學家發表過海王星外行星的軌道要素，其中以洛韋爾和皮克林的貢獻最大。洛韋爾從１９０５年開始搜尋直到１９１６年去世均毫無結果。有人甚至說這顆行星只是天文學家的想象。美國的洛韋爾天文臺在洛韋爾去世後，仍然沒有放棄對冥王星的尋找。天文臺２２歲的湯博終於在１９３０年２月的一個晴朗之夜發現了它。一個微弱但卻清晰無誤的亮點，出現在湯博的照相底片上。飄忽不定的冥王星露面了，冥王星出現的位置同洛韋爾預測的位置相差不到５°。這顆新星的發表，同樣引起了轟動效應，尤其是在美國，這可是美國第一次獲得發現新行星的光榮啊。最終，這顆太陽系邊緣的行星被命名為“普魯東”——地獄之神冥王星，在這片遙遠而黑暗的世界由冥王來把守，含義非常貼切。人們同時也迷惑不解，冥王星的質量遠遠小於以前預測的質量，這麼小的質量根本對天王星、海王星的軌道產生不了大的攝動，然而它確實又在預測的軌道位置附近發現的，怎麼來解釋呢？冥王星沿著它漫長的軌道走一圈要２４８年，冥王星發現至今不到７０年，從發現之日起到現在只走了大約１／４的路程，它是如此緩慢地巡視著太陽系的邊界。離太陽平均有４０天文單位，太陽發出的光要經過５個半小時才能達到冥王星，從冥王星上看太陽，太陽就像一顆明亮的星星。這裡的溫度低到零下２４０℃，是太陽系既寒冷又黑暗的角落。冥王星的軌道在所有行星中最奇特。不僅在於它的長，更在於它的扁。冥王星的偏心率大到０.２５６，而其他行星的偏心率平均為０.０６（水星的偏心率０.２１）。這樣扁的軌道致使它有一段時間會跑到海王星的軌道之內，從而失去太陽系中最遠行星的地位。它同太陽的最遠距離是４９天文單位，最近２０.６天文單位，最遠時比最近時大１９天文單位，也就是３０多億公里，這相當於天王星到太陽的距離！冥王星的質量在所有行星中最小。它的質量只是地球的０.００２，而水星為０.０６，火星為０.１１，連月球的質量都差不多是它的５倍。從質量上看，既不像類地行星，又不像類木行星，輕得出奇。冥王星的大小是所有行星中的最末一位。冥王星又暗又遠，發現後很長時間不知道它有多大。用最先進的天文影象處理方法，也測不準這位“小不點”的直徑。利用衛星相互交食的方法，測出了幾組精確資料。這種交食的機會在冥王星２４８年的公轉週期內，每１２４年一遇，幸運的是１９８５年到１９８９年正是交食時間，剛巧，冥王星又在１９８９年９月過近日點，於是，地球上的天文學家們有了絕好的觀測時機。冥王星直徑２２００±１４０公里，冥衛直徑１１６０±１００公里。可以肯定的是，冥王星成為了太陽系中直徑最小，體積最小的行星（水星４８８０公里，月球３４７６公里）。冥王星的亮度變化很奇怪。自發現後的冥王星一直朝著近日點運動，按理說亮度該越來越亮，可是它恰恰相反，平均每１０年變暗０.１星等。
躺著旋轉的天王星天王星距太陽２８.８億公里，距地球２７.３億公里，太Sunny線到達天王星也要２小時３８分鐘。威廉·赫歇耳發現天王星有點事出偶然。１７８１年３月１３日晚，他像往常一樣用他自制的望遠鏡巡視天空，在觀察雙子座的一部分天空時，他看到一顆不平常的星，它完全不像是一顆恆星，因為恆星在望遠鏡中只是一個光點，而這顆星呈現為一隻淡綠色圓盤狀。接連幾個夜晚的繼續觀測，他發現那個天體似乎正在恆星背景下緩慢地移動著。赫歇耳以為他發現了一顆彗星。不久他就發現，這顆星缺少彗星特徵——模糊的邊界，它看上去邊緣總是清晰的。而且它的執行路徑是在土星軌道外面的一條近於圓形的軌道，赫歇耳最後認定，他發現的是一顆新行星。學術界決定新行星的名稱是遵守希臘神話人物命名行星的傳統，把新行星命名為“烏拉諾斯”，他是希臘神話主神宙斯的祖父，翻譯成漢語就是“天王星”。天王星的發現，轟動了世界。天王星一下子把太陽系的疆界開拓了，打開了人類的視野，啟發天文學家繼續在廣袤的星空中探索。天王星也使赫歇耳一舉成名。在此之前，他是位愛好天文學的音樂家，在發現天王星以後，他榮獲了勳章，被選為英國皇家學會會員，從此走上了專業天文學家的道路。直到今天，天文學家依然對他十分尊敬，他在恆星天文學方面有傑出貢獻，贏得了“恆星天文學之父”的美譽。赫歇耳是自學成才的典型。他於１７３８年出生於德國，後移居英國，身為音樂界的赫歇耳卻對數學發生了興趣，繼而又步入光學領域，對光學的興趣又使他產生了用望遠鏡觀察星星的願望。１７７１年，他成了一名天文愛好者，業餘時間幾乎全都用於磨製望遠鏡。他的驚世之作是１７８９年造就的一架口徑１.２２米，鏡洞長達１２米的巨型望遠鏡，在２００年前堪稱奇蹟。在以後長達半個世界的時間裡，這架望遠鏡的大小無人能超越。赫歇耳用他自己磨的望遠鏡研究天空，他最感興趣的是恆星，他最大的成就也在恆星世界中。１７８５年，他繪出了我們置身其中的這個恆星系統的外形，呈透鏡狀——就是今天的銀河系，被後人認為是第一個真正發現了銀河系的人。赫歇耳還發現了太陽的運動。１７８３年，他論證了太陽以每秒１７.５公里的速度向武仙座方向前進，這自然使人們得出結論，太陽也不是宇宙的中心。他於１８２２年去世，享年８４歲，恰好等於他發現的天王星的公轉週期——８４年。在赫歇耳發現天王星後６年，在一次試觀測他自己新制的望遠鏡時，又獲得了一個有趣的發現——天王星有兩顆衛星。它們是天衛三、天衛四，今天，天王星的衛星數已增加到１５顆了。另外，土星的兩顆衛星，土衛一和土衛二也是赫歇耳發現的。天王星有一個與眾不同的性質，就是它的執行姿態十分奇特。一般的行星，都是側著身子繞日運動，它們的自轉軸和公轉軸軌道平面，全都近似垂直，有一點小的傾斜，地球為２３.５°，火星２４°，木星３°，土星２７°，這正是引起季節變化的原因。可是，天王星的自轉情況則與眾不同，天王星的自轉軸的傾斜度達到９８°，它們的自轉軸與公轉軌道平面近乎平行——僅有２°的夾角。實際上天王星是躺在它的軌道面內旋轉的，就跟保齡球滾在球道上的情形差不多。這一事實意味著，天王星的季節也非常奇特。在天王星的一年中（相當於地球上的８４年），太陽輪流照射天王星的南極和北極。當太陽照北極，北半球處於夏季，在北極地區，太陽看起來就像懸掛在頭頂的上方，而且總不下落。而當冬季來臨時，這顆行星一半地方進入漫漫的寒冷冬夜中一直持續幾十年。只有隨著太陽漸漸照射到赤道上，天王星的世界，才有白天到黑夜的交替。即使在夏季，表溫很低，－２１１℃。這樣怪異的氣候型別，無疑是因為這顆行星的大氣層得到奇特的、不均勻加熱的結果。天王星也有光環。天王星曾在１９７７年３月１０日，在一顆微弱的恆星前透過，這種現象叫做掩食，這是對天文學家來說非常難得的觀測時機。因為，天文學家可以趁此機會測量這顆行星的直徑，那就是隻要測出那顆恆星的光亮被遮擋的持續時間，再根據已經知道的天王星在它的軌道上運動的速度，就不難算出天王星的直徑。中國和美國等五個天文臺的天文學家們在預報的時間耐心等待。可是，奇怪的是，在預定開始發行掩食前半小時，那顆暗星竟然連續五次從視野中短暫消失，先被“掩”了，接著才發生掩食現象，這以後，掩食結束後半小時，那顆暗星又連續五次時隱時現又被“掩”了，這出乎意料的發現，使天文學家們驚詫不已，這意味著一個重要事實發現：天王星被五個窄環包圍，１９８６年“旅行者２號”飛越天王星時，又發現新的天王星環，共有１１道環。天王星成為繼土星以後的第二個帶環行星，打破了土星長期獨領風騷的局面。但是，話說回來，天王星光環卻不能與土星美麗的光環相提並論。土星光環又亮又寬，天王星光環又暗又窄。天王星光環由黑黑的岩石塊和小固體塊組成，反照率只有２％，是太陽系裡最黑的物質。天王星每個光環都很細窄，在１０～１００公里之間，彼此間距離比較寬，結構也簡單，１１道窄環很難分辨出細節。天王星是顆藍綠色的星球。這是因為大氣中由氫和氦構成的甲烷雲層吸收紅光的緣故。天王星最大半徑為２.５萬公里，比木星、土星小，比其他行星都大。天王星的體積是地球的６５倍，質量為地球的１４.５倍，密度為１.１９（以水密度為１）。這些似乎都顯示天王星不過是一顆中等地位的行星，給人的印象平平淡淡。哈勃空間望遠鏡一張近紅外波段的照片，改變人們以前的看法。天王星不再平淡無奇，讓人刮目相看。哈勃空間望遠鏡１９９０年４月發射成功，主鏡的直徑為２.４米，它在好幾百公里的高空進行觀測，受大氣干擾很少，它能觀測到很暗的星（最暗的星為２８等星），比地面上最好望遠鏡都更勝一籌，發回的照片質量較高。“哈勃”１９９７年７月２８日，拍攝一張仿彩色照片，不同的顏色表示不同的溫度，即代表不同的雲層，顯出以前從未見過的大氣結構。很明顯，在天王星右邊緣處有幾個橙紅色的亮斑，在中部還可以看見一個綠色的斑，這些是大氣中的雲團，成為天王星上最顯著的特徵，每個雲團的直徑都有幾千千米，幾乎是歐洲面積大小。天王星照片中，藍色代表大氣最深也是最明亮的一層。綠色代表大氣中間一層，這層對甲烷吸收敏感。紅色表示處於高層的大氣，對氫的吸收作用明顯。大氣雲團都隨天王星自轉而轉動。天王星環在近紅外波段也明亮動人。我們看到照片最明亮的環是ε環，ε環在上部的部分最寬而且最亮，寬度也不均勻。ε環內還有兩個較闇弱的環，也能看見。天王星的幾顆衛星也在照片中，這是“旅行家２號”在１９８６年發現的１０顆衛星中的很靠近天王星的２顆。以前人們在地面上還發現了５顆衛星，距離天王星都比較遠，也比較大，從天王衛三的直徑１６１０公里（幾乎是月球的一半），到天王衛五的直徑４８４公里不等，現在的天王星共有１５顆衛星。天王星的衛星，在太陽系裡也異乎尋常，在大衛星上，有眾多的隕星撞擊坑——環形山，還有大量劇烈的複雜的地殼構造痕跡，如斷層。衛星的密度從天王衛五的１.２６（水的密度為１），到天王衛一的１.６５不等，只比天王星稍大。對天王衛星密度的測定結構否定了以前的一種理論，即天王星的傾斜是由於一顆極大的天體與天王星相撞而造成的，撞擊丟擲的碎片逐漸形成了衛星。如果的確是這樣的話，衛星的密度該比實際所測的密度大得多。美國“旅行者２號”在１９８６年首次飛臨天王星，它收穫也很豐富。①天王星也有強大磁場，與土星、木星、地球一樣，磁場扭曲歪斜，磁場強度只有地球１％。②天王星有許多巨大環形山——天王星表面有許多類似月球環形山的巨大環形山，它的大衛星上也有明顯的斷層區和山谷，這說明，天王星曾遭流星強烈襲擊。③天王星有“電輝光”現象——土星也有過，天王星也發現有輝光現象，不過“電輝光”的特徵與地球極光大不相同。④天王星有強烈輻射帶——比土星強烈得多。對天王星的瞭解還遠沒有結束，我們期待對天王星的研究，能幫助我們更好地瞭解太陽系的秘密。“筆尖底下”發現的海王星起初，人們是不知道有海王星的，在天王星被發現後，人們的注意力被吸引到天王星上，全世界都在研究、計算這顆新行星軌道的要素，它卻使天文學家傷透腦筋。人們注意到天王星並不嚴格按照它預期的路徑移動，那時，牛頓力學正被用來計算行星以及它們衛星的軌道和位置，達到了從未有過的精確度。但天王星實際觀測的位置總是同預報的位置不一致，讓興致勃勃研究新行星的人們總是掃興而歸。這就引起了天文學家們的深思。是不是有新的行星不遵從這些規律呢？可能牛頓的經典物理學定律，在遠離太陽的地方根本不適用了？正當有些科學家開始動搖時，有兩位名不見經傳的天文學家，各自證明了天王星的這種反常行為是因為一顆更遠的、尚未發現的行星效應。這兩位天文學家是英華人亞當斯和法華人勒維耶。他們兩人都論證出，天王星偏離它的預期軌道，可能是另一顆更遠的未知行星引力作用的結果。他們透過計算得出了這顆未知行星可能經過的位置。１８４５年，英國劍橋大學學生亞當斯，比勒維耶早幾個月得到正確結果。不幸的是，他僅僅把這個正確結果口頭上通知劍橋天文臺一位天文學家，並且錯過了書面公佈其發現的時間。因此發現這顆新行星的功績反而歸於勒維耶。１８４６年，法國天文學家勒維耶把他的研究結果，寄給了柏林天文臺的加勒。引起加勒的重視，加勒當晚就進行了觀測，在勒維耶預報的位置附近，果然找到了這顆新行星——海王星。發現它的位置同勒維耶指出的位置相差不到１°，海王星是憑藉紙筆計算發現的，經典力學和牛頓力學竟是放之四海而皆準，證明了開普勒定律可以用來預報尚未發現的行星的存在，海王星成為筆尖底下出現的行星。這也說明當時天文計算已達到相當高的精度。海王星和天王星，在許多方面相似，就像是一對孿生子。他們在大小、質量、密度方面都差不多，很可能是化學組成和內部結構基本相同。赤道半徑（萬公里）直徑（地球二1）體積（地球二1）質量（地球二1）密度（水二1）溫度天王星2.543.76514.541.19-211℃海王星2.463.55717.241.66-230℃海王星也有大氣，主要成分是氫、甲烷、氨等氣體。１９８９年８月，“旅行者２號”來到了海王星，帶回給我們的資訊是前所未有的，海王星也是非常美麗的。它有４個光環和１個塵埃殼，周圍有８個衛星環繞，大氣中存在雲和風暴。海王星的大氣中，有三個顯著的亮斑和二個暗斑，一個大黑斑。大圓卵形的暗斑直徑大約１.２８萬公里，類似木星紅斑，看上去尤如黑眼睛，因此相對而言地稱為“大黑斑”。它位於赤道以南２１°，沿逆時針方向自轉，大約每１０天旋轉一週。大黑斑的形狀不斷改變。當經七個週期時，大黑斑在經度方向延伸，丟擲一串暗斑向北擴充套件，然後拉長變薄。這個大黑斑實際上是一個氣旋，是海王星大氣的高壓區。大黑斑的南部是編號為Ｓ１的亮斑，這片亮斑是發光的白雲，它也在不停地增大收縮，東西移動，不過位置始終在大黑斑南部。在大黑斑的南部緯度為５１°是第二個黑斑，不大，但顏色更黑，中心飄著醒目的白雲，白雲對流強烈，可以看到新的物質明顯地從底部往上冒。海王星的大氣中含有高濃度的甲烷和氫硫化物。海王星也有光環。木星、土星、天王星和海王星同屬“類木行星”天體，前三個都已發現有環，所以人們自然就對海王星是否有環產生關注。海王星發現後一個月，美國天文愛好者拉塞爾用望遠鏡觀測海王星，報告說發現海王星環。後來，英國劍橋大學天文臺臺長查理斯，也證實了海王星確有環。但是也有許多天文學家們找不到環，於是開展了爭論，海王星有環無環，光環是否失蹤成了懸案。這個案底還是由１９７７年上天的“旅行者２號”來揭開的，當它１９８９年飛近海王星時，發現海王星共有５個光環，其中有一個是塵埃殼。現在，所有天文學家都相信海王星是帶環行星了。海王星的４個光環中外面２個較亮、較窄，裡面２個較暗。處於兩個窄環外面的塵埃殼既寬又厚，塵埃圓面寬達１萬公里。捉摸不定的冥王星海王星發現後，差不多過了１００年，用發現海王星同樣的方法，又一次取得了轟動世界的成就——發現冥王星。最早在１８７７年，有人就預測海王星外有行星存在，後來至少不下十位天文學家發表過海王星外行星的軌道要素，其中以洛韋爾和皮克林的貢獻最大。洛韋爾從１９０５年開始搜尋直到１９１６年去世均毫無結果。有人甚至說這顆行星只是天文學家的想象。美國的洛韋爾天文臺在洛韋爾去世後，仍然沒有放棄對冥王星的尋找。天文臺２２歲的湯博終於在１９３０年２月的一個晴朗之夜發現了它。一個微弱但卻清晰無誤的亮點，出現在湯博的照相底片上。飄忽不定的冥王星露面了，冥王星出現的位置同洛韋爾預測的位置相差不到５°。這顆新星的發表，同樣引起了轟動效應，尤其是在美國，這可是美國第一次獲得發現新行星的光榮啊。最終，這顆太陽系邊緣的行星被命名為“普魯東”——地獄之神冥王星，在這片遙遠而黑暗的世界由冥王來把守，含義非常貼切。人們同時也迷惑不解，冥王星的質量遠遠小於以前預測的質量，這麼小的質量根本對天王星、海王星的軌道產生不了大的攝動，然而它確實又在預測的軌道位置附近發現的，怎麼來解釋呢？冥王星沿著它漫長的軌道走一圈要２４８年，冥王星發現至今不到７０年，從發現之日起到現在只走了大約１／４的路程，它是如此緩慢地巡視著太陽系的邊界。離太陽平均有４０天文單位，太陽發出的光要經過５個半小時才能達到冥王星，從冥王星上看太陽，太陽就像一顆明亮的星星。這裡的溫度低到零下２４０℃，是太陽系既寒冷又黑暗的角落。冥王星的軌道在所有行星中最奇特。不僅在於它的長，更在於它的扁。冥王星的偏心率大到０.２５６，而其他行星的偏心率平均為０.０６（水星的偏心率０.２１）。這樣扁的軌道致使它有一段時間會跑到海王星的軌道之內，從而失去太陽系中最遠行星的地位。它同太陽的最遠距離是４９天文單位，最近２０.６天文單位，最遠時比最近時大１９天文單位，也就是３０多億公里，這相當於天王星到太陽的距離！冥王星的質量在所有行星中最小。它的質量只是地球的０.００２，而水星為０.０６，火星為０.１１，連月球的質量都差不多是它的５倍。從質量上看，既不像類地行星，又不像類木行星，輕得出奇。冥王星的大小是所有行星中的最末一位。冥王星又暗又遠，發現後很長時間不知道它有多大。用最先進的天文影象處理方法，也測不準這位“小不點”的直徑。利用衛星相互交食的方法，測出了幾組精確資料。這種交食的機會在冥王星２４８年的公轉週期內，每１２４年一遇，幸運的是１９８５年到１９８９年正是交食時間，剛巧，冥王星又在１９８９年９月過近日點，於是，地球上的天文學家們有了絕好的觀測時機。冥王星直徑２２００±１４０公里，冥衛直徑１１６０±１００公里。可以肯定的是，冥王星成為了太陽系中直徑最小，體積最小的行星（水星４８８０公里，月球３４７６公里）。冥王星的亮度變化很奇怪。自發現後的冥王星一直朝著近日點運動，按理說亮度該越來越亮，可是它恰恰相反，平均每１０年變暗０.１星等。