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天衛三

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中文名 ：天衛三 發現者 ：威廉·皮克林 公轉周期 ：550.48天

天衛三（Titania/tɪˈtɑːniə/），也稱為天王星III，是天王星最大的衛星和太陽系第八大衛星。直徑為1,578千米（981英里）。1787年被威廉·赫歇爾發現，天衛三以莎士比亞《仲夏夜之夢》仙女皇后命名。它的軌道在天王星磁層內。

天衛三由大約等量的冰和岩構成，並可能分化為岩石核心和冰質地幔，核心-地幔邊界可能會有一層液態水海洋存在。天衛三的表面相對較暗，略帶紅色，看起來由撞擊和內源性構造過程所塑造。它覆蓋着無數撞擊坑，直徑可達326千米（203英里），但撞擊坑不如天王星五個大衛星中最外層的天衛四嚴重。天衛三可能經歷了早期的內源性表面重生事件，覆蓋了其較老的坑坑窪窪的表面。巨大的峽谷和懸崖系統切割了天衛三的表面，這是其內部在後期發展中擴張的結果。像天王星的所有主要衛星一樣，天衛三可能是由天王星形成之後的吸積盤積聚的。

2001年至2005年進行的紅外線光譜研究，揭示了天衛三表面上存在水冰和二氧化碳乾冰，可能含有微弱的二氧化碳大氣層，表面壓力約為10納帕（10−13 bar）。天衛三掩星期間的測量值星在1–2 mPa（10–20 nbar）下，將任何可能的大氣的表面壓力設置為上限。

僅有旅行者2號於1986年1月對天王星系統進行了近距離的研究，它拍攝了多張天衛三的圖像，繪製了約40％的表面。

發現

1787年1月11日，威廉·赫歇爾（William Herschel）發現了天衛三，同一天他還發現天王星第二大衛星天衛四。他在不久之後宣稱又發現了四顆天王星衛星，但是後來天文學家發現該聲明是錯誤的。雖然人們使用現代業餘望遠鏡就能在地球上觀測到天衛四和天衛三，但是在威廉·赫歇爾宣稱發現這兩顆衛星之後的五十年間，地球上的任何天文觀測儀器都沒能再觀測到它們。

命名

天王星所有衛星的英文名均以威廉·莎士比亞（William Shakespeare）或亞歷山大·波普（Alexander Pope）創作的人物命名。天衛三的英文名Titania取自《仲夏夜之夢》中的妖精女王。天王星所有四顆衛星的名字，都由威廉·赫歇爾的兒子約翰·赫歇爾的兒子應威廉·拉塞爾的請求在1852年提出，[7]威廉·拉塞爾在之前一年發現了天王星的另外兩個衛星，天衛一（Ariel）和天衛二（Umbriel）。

天衛三最初被稱為「天王星的第一顆衛星」，並於1848年被威廉·拉塞爾命名為「Uranus I」。不過他有時仍然使用威廉·赫歇爾所命名的名稱（他分別稱天衛三和天衛四為「Uranus II」及「UranVus I」）。1851年，拉塞爾按照各衛星距離天王星遠近，採用羅馬數字為當時已知的所有天王星衛星來命名，從此天衛三被稱為「Uranus III」。莎士比亞角色的名字發音為/tɪˈteɪnjə/，但天衛三通常發音為/taɪˈteɪniə/，類似於熟悉的化學元素鈦。形容詞形式與土衛六同音。Titania的名字起源於古希臘，意為泰坦的女兒。

軌道

天衛三環繞天王星的軌道約436,000千米（271,000英里），是天王星五顆大衛星中距離天王星第二遠的一顆。天衛四軌道的離心率和軌道傾角（相對於天王星赤道）比較小。天衛三軌道公轉周期是大約8.7天，恰好與其自轉周期相同。換句話說，天衛三是同步自轉衛星或潮汐鎖定衛星，一面始終朝向天王星。

天衛三的軌道完全位於天王星磁層內部。這很重要，因為在磁層內部運行的衛星背同軌道半球受到與行星共同旋轉的磁層等離子體的轟擊。[16]這種轟擊可能導致背面半球暗化，實際上已經在除天衛四以外的所有天王星衛星上均已觀測到。

由於天王星幾乎躺着繞太陽公轉，並且其衛星在行星的赤道平面內公轉，因此它們（包括天衛三）要經歷一個極端的季節性周期。北極和南極會在完全的黑暗中度過42年，在持續的陽光下度過42年，每個冬至日，太陽都在接近極點的地方升起。旅行者2號飛掠時正好與南半球的1986年夏至相吻合，幾乎照亮了整個南半球。天王星每隔42年出現一次春分，那時其赤道平面與地球相交，天王星的衛星可能出現相互掩食。在2007–2008年，許多此類事件被觀察到，包括天衛二在2007年8月15日和12月8日兩次掩食了天衛三。

物質構成和內部結構

天衛三是天王星體積和質量最大的衛星，也是太陽系中質量第八大的衛星。天衛三的密度為1.71g/cm³，遠高於土星衛星的典型密度，表明它由大致相等的比例的水冰和緻密的非冰成分組成；後者可以是岩石和包括較重有機化合物的碳基物質。2001年至2005年紅外光譜的觀察表明有結晶的水冰在其衛星表面存在。天衛三同軌道半球的水冰吸收帶比逆軌道半球稍強。這與在天衛四觀察到的結果相反，其逆軌道半球表現出更強的水冰特徵。這種不對稱性的原因尚不清楚，但可能與來自天王星的磁層中帶電粒子的轟擊有關，在逆軌道半球更強（由於等離子體的同向旋轉）。高能粒子傾向於升華水冰，分解被困在冰中形成水合物的甲烷並使其他有機物變暗，留下深色的富碳殘渣表面。