海王星，奇妙的外太阳系天体，自转、公转、轨道共振都别具一格不敢公布的秘密是什么？

这是我们地球的公转周期，自转周期和轴向倾斜角度所共同决定的。

当这三个要素应用于其他星球上时，大部分原理也是相同的。

考虑一下海王星。

作为第八颗也是距离太阳最远的一颗行星，海王星拥有一个非常宽广的公转轨道和相对而言较低的转速。

由于这个原因，在海王星上的一天很长，相当于165个地球年。

同时加上海王星较极端的轴向倾斜角度，这也意味着海王星会经历一下相当极端的季节变化。

图解: 海王星和地球大小比较。

公转周期

海王星在距我们的太阳平均4504450000千米（2798656000英里；30.11个天文单位）上环绕太阳。

由于它的轨道偏心值（0.009456），这个距离在不断变化，范围由位于近日点处的4460000000千米（2771000000英里；29.81个天文单位）到它位于元日点出的454000000千米（2821000000英里；30.33个 天文单位）。

图解:海王星以及其他远日行星的绕日运行轨道，以及太阳系外围的富含冰的开普勒小行星带。

NASA

以平均5.43千米/秒的公转速度，海王星需要164.8地球年（60182地球天）来完成一次公转。

这意味着，实际上，海王星上的一年相当于地球上的165年。

然而，由于海王星的自转周期是0.6713地球日（16小时6分钟36秒），海王星上的一年相当于89666个海王星太阳日。

鉴于海王星在1846年被发现，人类对于他的存在只有171年的了解（在这篇文章被写出来的时候）。

这意味着从它被发现开始计算，这颗星球只完成了一个公转周期（这个周期结束于2010年）加上七年的零头。

这个新的公转周期将会结束于2179年。

由于它位于我们的外太阳系，海王星的而公转对于临近的柯伊伯带有着深远的影响。

这个与小行星主带相似（不过比它大了很多）的区域由许多位于海王星公转轨道（据太阳30个天文单位）和距太阳约55个天文单位的地区内的微小的冰球和冰体组成。

图解:展示太阳系星体间的间距，六个遥远的柯伊伯带天体之间的不同寻常的近距离，以及可能存在的第九大行星的动态图解。

Caltech/nagualdesign

正如同木星的引力主宰小行星主带，影响它的形状并偶尔使一些小行星和微型行星进入内太阳系一样，海王星的引力主宰了柯伊伯带（Kuiper Belt）。

这造成了柯伊伯带中的间隔（由于会受到海王星的轨道共振而产生的空白区域）。

在这些间隔区域，物体对于海王星拥有一个1：2，2：3或3：4的共振比，意味着每当海王星完成两次公转时，这些天体会完成一次公转，或当海王星完成三次公转的时候，它们会完成两次，依此类推。

由于冥王星是其中最大的星体，超过两百个已知存在的位于2：3共振比地带的小行星被成为冥族小行星。

尽管冥王星经常穿越海王星的公转轨道，他们2：3的共振比保证了他们永远不会相撞。

偶尔海王星的重力也会导致冰星体被踢出柯伊伯带。

许多这样的冰星体最终去向了内太阳系，在那里它们成为了拥有极长公转周期的彗星。

海王星的最大卫星，海卫一，过去曾被认为是一颗被花王星的引力捕获的柯伊伯带天体（Kuiper Belt Object）以及海外天体（Trans-Neptunian Object 。

它的与其他卫星不同的逆行运转（retrograde motion）为这个猜测提供了证据。

与此同时，海王星也拥有一定数目的位于它的第四和第五拉格朗日点（Lagrange points）的特洛伊族天体（Trojan Objects）。

这些海王星特洛伊族天体可以被认为是与海王星又有着1：1的轨道共振比。

与太阳系中的其他行星很相似，海王星的轴是相对太阳的黄道面倾斜的。

对于海王星而言，它的轴相对于其运行轨道的夹角约为28.32°（地球的黄赤交角为23.5°）。

由于这一点，海王星在一年的时间里不同的一半球将会接收到比另外一个半球更多的阳光，从而导致它将会经历季节变化。

不过对于海王星而言，一个季节将会持续极长的四十年，使得见证一个完整的季节循环十分困难。

图解: 大黑斑（上面），滑行车（中间白色云彩）和小黑斑（底部）。

尽管大多数加热海王星大气的热量都来源海王星内部不知名的热源，一个由威斯康星大学麦迪逊分校和NASA的喷气推进实验室的研究者们共同完成的研究指出海王星的季节变化与太阳辐射也有关系。

这个结果是基于在1996年和2002年之间哈勃望远镜提供的海王星检验图像。

图解: 海王星高层的云带在较低层云顶形成阴影。

这些图像展示了海王星的巨大南部云带在过去六年的时间里正在逐步变得越来越宽和亮——这段时期与南半球开始了它长达四十年的夏季的时间恰巧吻合。

这片正在变大的云层被归因于逐渐增大的太阳辐射，由于它在南半球不断聚集但在赤道上相当有限。

图解:哈勃望远镜拍摄的照片，展示了海王星南半球的季节变化。

NASA, L. Sromovsky, and P. Fry University of Wisconsin-Madison

海王星在许多方面仍是一个神秘的星球。

然而，正在进行的关于它的观测揭示了许多相似的行为模式，例如，尽管它的成分与地球大相径庭，运转轨道相较地球离太阳也远得多，它的黄赤交角以及公转周期仍然造成了它不同半球上的季节变化。

能够知道无论我们冒险进入太阳系内多远的地方进行探索，无论看上去这些星球与地球有多么不同，这里仍然有着许多不变的准则，这一点是极好的。

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. universetoday-Matt Williams-伊泽理