海王星，其实没那么蓝！（微信文章未删减版）

天王星与海王星

天王星和海王星是太阳系的两颗带外行星。20世纪80年代末，旅行者2号在经历了漫长旅途后，先后向地球发送了天王星（1986年）和海王星（1989年）的照片。照片显示，这两颗行星有着明显不同的颜色，海王星看起来都是蓝色的，而天王星则是淡青色的。在大多数天王星和海王星的现代图像中，它们都是以这样的颜色呈现的。

一项发表于《皇家天文学会月报》的新研究却表明，这两颗冰质巨行星实际上有着非常相似的蓝绿色，只是海王星看起来稍微更蓝一点。

旅行者2号于1986年和1989年飞掠天王星和海王星后不久发布的天王星和海王星的图像，与新研究中重新处理过的图像进行比较，确定了这两颗行星的更真实的颜色差异。（图/Patrick Irwin, University of Oxford.）

这种颜色的不同，可归因于这两颗星球的雾霾层和甲烷有着不同的不透明度。海王星的雾霾层更薄，因此可以让更多的阳光照射到大气深处。在这样的深度，阳光可以被甲烷吸收，甲烷吸收红光，使得海王星看起来更偏蓝一点。

重建颜色

难道，天王星和海王星的颜色在20世纪80年代末到21世纪初发生了变化吗？还是说，我们是否需要更仔细地思考如何将对行星的观测转换为普通人类观察者所能观察到的“真实”颜色？答案是两者兼有。

行星的彩色图像是经过高度处理的。红、绿、蓝这三种颜色通常由航天器分别记录，然后它们以黑白图像的形式传回地球，再组合成彩色图像。然而，这样的图像可能与人眼所能看到的真实颜色有出入。

即使是如紫外线等超出了可见光波段的光，在显示时也会变成红色、绿色或蓝色。在这个过程中涉及几个步骤，根据所做的选择，行星图像可以呈现出各种各样的外观。

其实，天文学家早就知道这两颗行星的大多数现代图像，并不能准确地反映它们的真实颜色。因为当旅行者2号在20世纪80年代末拍摄这两颗行星的图像时，就是使用这种不同颜色来记录图像的。

为了确定迄今为止天王星和海王星最真实的颜色，研究人员将来自哈勃空间望远镜的观测数据与智利的甚大望远镜的最新观测数据结合了起来。在这两台望远镜所记录的图像中，每个单独的像素都是一个完整的、连续的光谱，覆盖了人眼可以看到的所有颜色，这使得它们在颜色方面更加准确。

研究人员利用这些数据重新处理了旅行者2号记录的合成彩色图像。当将重新处理过的旅行者2号图像与更早期发布的一些图像进行比较时，可以很清晰地看到，早期的天王星图像与我们现在认为的天王星颜色是基本吻合的；但早期的海王星图像却要比它们的真实颜色深得多。

变色的天王星

将1986年拍摄的天王星的真实颜色与最近的观测结果相比，很明显1986年的天王星实际上比21世纪初的天王星略绿一些。研究人员试图探寻为什么会出现这种情况，因此他们查阅了位于亚利桑那州的洛厄尔天文台在1950年至2016年期间观测的数据，这些数据包含了天王星和海王星几乎每年在绿色和蓝色这两个波长上的总体亮度。

哈勃空间望远镜观测到的天王星的颜色变化。（图/CC BY-SA）

他们发现，天王星的确会改变颜色，它在至点比在分点更绿。这种颜色变化要部分归因于在天王星长达84年的公转周期中，它自旋方向几乎是侧着的。这意味着，在这颗行星的至点，它的北极或南极几乎直接指向太阳和地球。因此，极黄纬主导着总反射率。

为此，研究人员开发了一个模型，将天王星极区的光谱与赤道地区的光谱进行了比较。他们发现，极区对绿色和红色部分的波长的反射要比蓝色的波长更强，部分原因是极区附近的甲烷含量是赤道的一半。

然而，这并不能完全解释颜色的变化。若要与洛厄尔天文台的数据相匹配，研究人员认为还需要在夏季时增加一层额外的冰霾作为修正。修正后的模型可以在很大程度再现洛厄尔的观测结果，从而解释了天王星在绕太阳运行期间的整体颜色是如何变化的。

记住真实

事实上，关于天王星和海王星颜色上的差异，旅行者2号的成像团队在图像发布时就在说明文字中做了注解。然而，由于这些图像的目的是表达天文任务所做出的成就，因此一个“明智之举”，就是用增强版的图像来突显这些发现，而非以星球的一些特征都被淡化了的“真实”彩色示人。

然而，随着时间的推移，处理过程中的这段插曲就渐渐被人遗忘了。现在，大多数人都接受了海王星比天王星蓝得多的设定，而这并非事实。

#创作团队：

编译：不二北斗

排版：雯雯

#参考来源：

https://theconversation.com/how-we-discovered-that-uranus-and-neptune-are-actually-nearly-identical-in-colour-220244

https://www.ox.ac.uk/news/2024-01-05-new-images-reveal-what-neptune-and-uranus-really-look-0

https://www.scientificamerican.com/article/uranus-and-neptune-have-similar-hues-new-study-shows/

#图片来源：

封面图&首图：NASA/JPL-Caltech

本文经授权转载自微信公众号「原理」（ID：principia1687）

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