冰巨行星

冰巨行星（英语：，又称类海行星），是一种主要由比氢和氦更重的气体组成的巨行星，例如氧、碳、氮和硫等。在太阳系中，天王星和海王星均是典型的冰巨行星[1]。在它们的质量大约只有20%是氢和氦，而气态巨行星（木星和土星）的质量中通常主要是含有90%以上的氢和氦。在1990年代，人们意识到天王星和海王星是另一类独特的巨行星，独立于其他的巨行星。

天王星
海王星

结构
木星、土星、天王星和海王星的内部结构。木星和土星均有着氢气外层和金属氢内层，而天王星和海王星则有着氢气与氦气外层和「冰」内层。
天王星（左上）、海王星（右上）和太阳系类地行星（下）的大小比较

于1990年代，天文学家发现天王星和海王星其实与气态巨行星不同，因为它们只有20%的成份是氢气，而木星和土星等气态巨行星却有高达90%的成份都是氢气。[1]这些冰巨行星的主要成份为「冰」，即比氢和氦更重的元素。[1]这些材料在冰巨行星的形成过程中是以固体的状态存在，但现在只存在于某特定情况，如超临界流体。[1]尽管冰巨行星的表层仍然是以氢气为主，但在这范围之下的内部区域则大致呈现「冰冻」状态。[1]这些「冰」主要由水、氨与甲烷组成，因此水的状态方程对冰巨行星的形成占有非常重要的地位。[2]与气态巨行星不同的是，这些冰巨行星的内核缺乏金属氢。[1][3]

气候

冰巨行星有着变化极大的大气模式，其中包括极地涡旋、强烈的纬向风，和大尺度环流。[1]现在还没有任何模型能够准确解释这些气候系统。[1]因为它们的巨大规模和低热导率，行星内部的压力可达数百GPa，而温度则可达数千K。[4][2]于2012年3月，天文学家们发现，冰巨行星中的水的可压缩性可能少于正常的三分之一。[5]这个数据有助于为冰巨行星建模，并能有助天文学家们对它们的理解。[5]除了天王星和海王星外，太阳系外也有冰巨行星的存在。[5]

形成

冰巨行星的大小比气态巨行星小，但仍然比类地行星大。[6]冰巨行星大小受到约束，源于一个重要因素：气态巨行星的形成必须比类地行星快，因为它们要防止原行星盘中的气体消散。[6]根据观测年轻星团中的原行星盘，冰巨行星必须在3-10万年之内形成，之后原行星盘就会开始消散。[6][7]

磁场

天王星和海王星的磁场均异常地移位和倾斜。[8]这些冰巨行星的磁场强度介乎于气态巨行星和类地行星之间，即地球磁场强度的数十倍。天王星和海王星的磁场强度分别是地球的50倍和25倍。[8]这些冰巨行星的磁场是来自其电离对流熔融冰幔。[8]

比较
类木行星（上）、冰巨行星（中）和类地行星（下）的大小比较

冰巨行星的大小明显比气态巨行星小得多：木星和土星的赤道半径分别是71492公里和60268公里，但天王星和海王星仅有25559公里和24764公里。尽管如此，冰巨行星仍然比类地行星大得多（地球的赤道半径仅为6378公里）。[9]而它们的质量、自转周期、卫星数量等亦介乎于气态巨行星与类地行星之间。[10]

比较表

 亮灰色为冰巨行星
 淡棕色为类木行星
 水蓝色为类地行星

比较表
天体赤道半径
（km）		赤道重力
地球=1		体积
地球=1		质量
地球=1		平均密度
（g/cm）		轨道半径
（AU）		赤道倾角
（度）		公转周期
（地球年）		自转周期
（地球日）		已发现卫星数
天王星255590.896314.541.2719.218497.984.01年17小时14分钟27
海王星247641.115817.151.6430.110427.8164.82年16小时06分钟14
木星714922.481321317.8321.335.20263.0811.86年9小时50分钟95
土星602680.9475595.160.699.554926.729.46年10小时39分钟83
地球63781.001.001.0005.521.000023.441年23小时56分钟1

参考文献
  1. (PDF). [2013-12-01]. （原始内容存档 (PDF)于2016-05-14）.
  2. Seeing Deep Inside Icy Giant Planets
  3. Seeing Deep Inside Icy Giant Planets
  4. . [2013-12-01]. （原始内容存档于2013-11-06）.
  5. . [2013-12-01]. （原始内容存档于2013-12-13）.
  6. . [2013-12-01]. （原始内容存档于2013-11-15）.
  7. . [2013-12-01]. （原始内容存档于2013-11-15）.
  8. NATURE AND ORIGIN OF PLANETARY MAGNETIC FIELDS
  9. Jack J. Lissauer, David J. Stevenson. (PDF). NASA Ames Research Center; California Institute of Technology. 2006 [2006-01-16]. （原始内容 (PDF)存档于2009-03-26）.
  10. Podolak, M.; Reynolds, R. T.; Young, R. . Geophysical Research Letters. 1990, 17 (10): 1737. Bibcode:1990GeoRL..17.1737P. doi:10.1029/GL017i010p01737.

外部链接
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