如果你真的想惹惱一位天文學家，那就讓他們算出天王星上的一天有多長。在地球或火星這樣的行星上，計算它們繞軸自轉的時間相對容易。它們是固體，表面特征清晰可見，即使在望遠鏡的距離也能輕易看到，因此仔細觀察并稍加計算就能得到準確的答案。即使像金星一樣看不到表面，你仍然可以使用雷達追蹤表面的旋轉。即使是被廣闊大氣層包裹的木星，也存在巨大的風暴可以作為標記。

天王星的一日時長很難計算

地球和天王星的大小比較

天王星則完全是另一回事。這顆行星的體積約為地球的63倍，密度僅略高于水。這是因為它是一顆氣態巨行星，主要由氫和氦組成，并混雜著水冰、氨冰和甲烷冰。在可見光下，它的上層大氣是一片毫無特色的淡藍色。在這之下，沒有任何類似固體表面的東西。相反，大氣會逐漸變得稠密和炎熱，直到模糊成一種液體狀，其中心可能有一個微小的巖石核心，也可能沒有。

這使得計算天王星一天的長度已經夠難的了，更令人費解的是，天王星的軸傾角為98度，它實際上是在側翻，兩極比赤道獲得更多的陽光。這導致大氣模式（可以作為標記）隨季節變化而不穩定。更糟糕的是，赤道大氣的旋轉速度與兩極不同。

現在，哈勃太空望遠鏡的觀測結果顯示，天王星上的一天比之前預想的要長28秒。

為了克服這些問題，由洛朗·拉米領導的科學家團隊利用哈勃太空望遠鏡在 2011 年至 2022 年間收集的紫外線圖像來追蹤天王星上的極光。

美國宇航局/歐空局哈勃太空望遠鏡拍攝的 2022 年 10 月天王星動態極光圖像

與地球一樣，天王星也擁有磁場，可以抵御宇宙輻射。但在磁力線匯聚的磁極，高能粒子可以到達大氣層，形成壯觀的極光。極光不僅能產生炫酷的圖像，還能為科學家提供追蹤天王星自轉的標記，精度提高1000倍。然而，這需要大量的觀測，因為與地球一樣，天王星的磁極也容易漂移。

結果是，我們現在知道天王星上的一天需要 17 小時 14 分 52 秒，比美國宇航局的旅行者 2 號在 1986 年飛越時做出的最佳估計長 28 秒。

“我們的測量不僅為行星科學界提供了重要的參考，還解決了一個長期存在的問題：之前基于過時自轉周期的坐標系很快就變得不準確，使得我們無法追蹤天王星磁極隨時間的變化，”拉米說道。“有了這個新的經度系統，我們現在可以比較近40年來的極光觀測數據，甚至可以為即將到來的天王星探測任務做好規劃。”

該研究發表在《自然》雜志上。