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天衛二

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中文名 ：天衛二 發現者 ：威廉·拉塞爾 直徑 ：1169.4 km

天衛二（英語：Umbriel，國際音標：[ˈʌmbɹiəl]，常譯為烏姆柏里厄爾）是天王星的衛星，以亞歷山大·蒲柏的作品《奪發記》里的角色烏姆柏里厄爾（Umbriel）命名。1851年10月24號，天衛二與天衛一同時被威廉·拉塞爾發現。天衛二的直徑比天衛一大10千米，但密度相同。天衛二主要由冰和岩石組成，其中冰占天衛二表面的多數，而它的地幔和核心可能分別由冰和岩石組成。天衛二的構造與天衛四類似，但天衛四的體積比天衛二大35％。天衛二是天王星所有衛星中最暗的，反射率只有18％。

天衛二在早期常常被隕石撞擊，因此表面上有大大小小的撞擊坑，在天王星所有衛星里隕石撞擊坑數量僅次於天衛四。最大的撞擊坑直徑至少有210千米。天衛二其中一個表面特徵是在旺達撞擊坑（Wunda crater）底部的一圈明亮圓環。旅行者2號飛掠天王星時深入研究過天衛二，也是對其僅有的一次深入研究。旅行者2號拍下的照片可以讓天文學家繪製天衛二40％的表面。

發現與命名

天衛二與另外一顆天王星衛星天衛一，由英國天文學家威廉·拉塞爾在1851年10月24號同時發現。雖然天衛三和天衛四的發現人威廉·赫歇爾聲稱他在18世紀末曾經發現4顆未被發現天王星衛星，但他的觀測沒有被加以證實而不被承認。

天王星所有的衛星都是以威廉·莎士比亞或亞歷山大·蒲柏作品中的角色來命名的。天衛二的英文名Umbriel是由威廉·赫歇爾的兒子約翰·赫歇爾經威廉·拉塞爾的請求而推薦的。烏姆柏里厄爾（Umbriel）在亞歷山大·蒲柏的《奪發記》中被形容成是一隻「昏暗的憂鬱精靈」。拉丁語中的umbra指的是陰影、影子的意思。

軌道

天衛二環繞天王星的平均距離為266000千米，在天王星五大衛星中距天王星第三遠。天衛二環繞天王星的離心率和軌道傾角都很小，分別只有0.0039和0.128。天衛二的軌道周期約為4.1個地球日，正好與它的自轉周期相同。也就是說，天衛二有同步軌道和潮汐鎖定的特性，使天衛二永遠只有一面面向天王星。天衛二的軌道完全在天王星的磁層里。如果天衛二的逆軌道半球（與天衛二公轉軌道方向相反的半球）完全在天王星的磁層里，天衛二會被環繞天王星的磁層等離子體擊中，並使天衛二的逆軌道半球呈一片黑暗。除了天衛四以外，所有的天王星衛星都有這種特性。旅行者2號在1977年經過天衛二時，衛星上的磁層等離子體遠比預測數量多，顯示出天衛二可能會吸收天王星磁層里的等離子體。

因為天王星是側着繞行太陽的，而天王星的衛星（包括天衛二）是在天王星的赤道面上運轉的。因此天衛二有很極端的季節周期。天衛二的兩極，都會有連續42年的黑暗。黑暗過後，會有連續42年的陽光照射。在至日時，太陽會在其中一極的天頂。在旅行者2號經過天衛二時，正好遇到1986年南半球的夏至。因此旅行者2號拍下的照片，每一張照片的北半球都是暗的。每隔42年，當天王星的赤道面與地球相交，且太陽照射到天王星的晝夜平分點時，便有可能發生衛星掩星的現象。在2007年，這種情況發生過3次。第一次是2007年8月15日天衛二掩食天衛三。第二次是8月19日天衛二掩食天衛一。而第三次是12月8日天衛二掩食天衛三。

天衛二尚未與其他天王星的衛星發生過軌道共振。但在早期可能與天衛五呈1:3的共振。軌道共振可能會增加天衛五的離心率，並促進天衛五的內熱與地質活動，而天衛二受到的影響較小。基於天王星扁率較低的形狀和與衛星相比相對較小的體積，平均運動共振，天王星的衛星會比木星或土星的衛星更容易的脫離平均運動共振。當天衛五不再與天衛二產生共振後，它的離心率會減振，並不再運用它的熱源。

構造

天衛二是天王星的衛星中直徑第三和質量第四的衛星。它的密度為1.39克/立方厘米。天衛二主要由水冰所組成，與另一種高密度的成分構成天衛二40％的質量。有專家推測後這可能為岩石、碳和其他有機化合物所組成的的一種物質。利用紅外光譜多次的分析後，發現天衛二表面上存在結晶狀態的冰。天衛二同軌道半球的冰吸收帶比逆軌道半球的還要強。這種吸收帶的強度不一致的原因不明，但可能與天王星磁層里的帶電粒子相關（因逆軌道半球的帶電粒子比同軌道半球多）。這些粒子會濺射冰，將冰里的甲烷分解成水合物，並使其它有機物變暗，最後只剩一些黑暗並含碳豐富的殘基存在。

科學家利用紅外光譜術分析天衛二後，偵測到的化合物除了冰以外，還有主要分布於天衛二的逆軌道半球的二氧化碳，不過其來源不明。一個理論認為碳酸鹽受到天王星磁層里的高能粒子的影響，進而產生二氧化碳。這個假說能解釋為什麼天衛二的二氧化碳的分布不均勻（因逆軌道半球受到磁層的影響較大）。另一理論認為天衛二內部的冰里的二氧化碳因天衛二的地質活動而突然釋氣。

科學家推測天衛二的內部的岩石核心被一層冰質地幔環繞。如果這是真的，天衛二內核（314千米）的半徑約為月球的54％，而質量則是月球的40％。天衛二的壓強為0.24 GPa。天衛二的地幔結構尚不清楚，但天衛二底下似乎不存在地下海洋。

表面特徵

天衛二是所有天王星衛星中最暗的。它反射的光是只有其大小相當的天衛一的一半。與天衛一（23％）相比，天衛二的光譜反照率很低（10％）。當天衛二的相位角改變，它的幾何反照率會減小。當天衛二的相位角為0度時，反射率是26％。當其相位角為1度時，反射率會減至19％。這種情況是一種叫相對效應的光學現象。天衛二的表面是微藍色的，但撞擊坑等地方較藍。天衛二的同軌道半球和逆軌道半球甚至可能顏色不同（前者比後者紅）。天衛二紅色表面的原因有很多說法，其中一個理論是天衛二紅色的表面可能是由帶電粒子和微流星體造成的轟炸並使天衛二太空風化的結果。但較有可能是因為早期天衛二形成時，吸積盤裡含一種紅色的物質所造成的結果。

科學家只承認天衛二上的一種地質特徵——撞擊坑。天衛二的撞擊坑比天衛一和天衛四的撞擊坑更大更多。在所有天王星的衛星中，只有天衛三的撞擊坑比天衛二的多。天衛二的撞擊坑最小只有幾千米，但最大的撞擊坑——沃科洛隕石坑直徑卻有210千米。天衛二所有被命名的撞擊坑都有中央峰，但都沒有射紋系統。