宇宙之旅系列节目，终于到了最后一期，我们从本星系群出发，游览了在银河系之上更大的天体结构，然后回到银河系，又介绍了银河系中著名的景点，最后又回到了太阳系。我个人感觉这个系列节目做得还算是可以的，至少我没去讲那些科普小故事，或是把那些老生常谈的科普话题故弄玄虚地包装一下。我自认为还是挖掘了很多偏冷的内容，以及这些现象这背后的原理，相对来讲，搞得还是比较深入的，很惭愧，一点微小的工作，谢谢大家。
海王星
前面讲过，太阳系最大的风暴是木星的大红斑，那么太阳系最强的风暴在哪呢？这就是海王星的大黑斑。1989年8月25日，旅行者2号从海王星附近飞过，最近时与海王星大气层的距离只有4400千米，然后它就发现在海王星的赤道地区，有一个巨大的椭圆形风暴。这个椭圆的长轴有13000千米，短轴也有6600千米，也就是说它基本可以装下整个地球。因为这个风暴看起来是黑色的，所以人们就把它称为大黑斑。和木星的大红斑一样，大黑斑也是一个反气旋风暴，就是说它的气流旋转方向与所处行星的自转方向相反。
大黑斑
海王星与地球
进一步地旅行者2号发现，大黑斑的强度特别大，地球上的最大风速，最大也不过每秒六七十米，大红斑的风速可以达到每秒180米，但是和大黑斑一比，这就没法比了，大黑斑的风速干到了每秒666米，这是什么概念？这几乎就是两倍音速，相当的666。那么如此巨大的风暴，它的能量来源是什么呢？我们先看地球风暴的情况，哈雷最早提出，地球上之所以会有风暴，归根结底是源于太阳的辐射能量。但是海王星明显不行，海王星和太阳的距离大约是45亿千米，这是日地距离的30倍，也就是说，海王星接收到的太阳辐射能量密度，只有地球的1/900。另外海王星的半径是地球的4倍，它可以接收到太阳辐射的面积，就是地球的16倍。把这两个因素一综合，海王星接收到的太阳辐射能量，大概只有地球的1/56。很明显就靠这么一点能量，是支撑不起太阳系最强风暴的。
所以不同于地球风暴，大黑斑并非源于太阳的辐射能量，而是靠海王星自身的能量维持。事实上旅行者2号的测量结果表明，海王星的内核温度高达8000℃，正是这个强大的内部辐射源，支撑起了太阳系最强的风暴。另外还有两个小因素，一是海王星的自转速度非常快，快速的自转会产生强大的科里奥利力，这种力会使得大气中的气流发生偏转和扭曲，从而促进风暴的形成和维持。再就是海王星大气中存在着复杂的环流，这些气流之间的相互作用、摩擦和剪切，也会产生能量。其实木星大红斑的产生，也是一样的原理。
当然海王星上也不只有大黑斑一个超级风暴，除了大黑斑还有两个，看这张图，上面最大的黑色风暴就是大黑斑，下面那个小了很多的黑色风暴叫小黑斑，中间还有一个白色风暴，它的名字叫滑板车。之前讲过，木星的大红斑正在慢慢变小，也许不远的将来，它就会消失。而这种情况已经在海王星上发生了，其实我们现在看到的绝大多数海王星照片，早就过时了，因为在1994年，哈勃望远镜就发现，大黑斑、小黑斑和滑板车全都消失了，取而代之的是一个位于海王星北半球的全新的黑色风暴，这被叫做北部大黑斑。
海王星上曾经的三大风暴
北部大黑斑
目前已知海王星有14颗卫星，这在太阳系的4颗气态行星中，数量是最少的，而在这14颗卫星中，有一颗相当特殊，就是海王星最大的卫星海卫一。这哥们有四个非常显著的特点，首先就是特别大，当然这个大是相对于海王星其他卫星而言的，要是放到整个太阳系，海卫一的体积和质量也只能排到第七，它要小于木星的四颗伽利略卫星，以及土卫六和月球。不过在海王星的系统内，它确实是当之无愧的老大，海卫一这一颗卫星的质量，就占到了14颗卫星总质量的99.5%。海卫一的第二个特点是，由于表面处于冰封的状态，所以它反射光线的能力特别强，照射到海卫一上的太阳光，至少有60%会被反射，相比之下，月球只能反射11%的太阳光，要是把月球换成海卫一，晚上能省不少电。
海卫一
海卫一与海王星第二大卫星海卫八
另外旅行者2号发现，海卫一上存在着间歇泉，一爆发就是一年，而且威力特别大，可以把地表物质送上8千米的高空，而这些喷泉落地之后，又会重塑海卫一的地形地貌。观测结果表明，这些间歇泉全都集中在海卫一正对着太阳的区域，所以就有人猜想，促使这些间歇泉爆发的源动力，正是太阳的辐射能。最后海卫一还有一个相当独一无二的特征，就是在整个太阳系中，它是唯一一个绕自己母星的公转方向，和它母星的自转方向相反的大型卫星，当然这同时也意味着，海卫一绕海王星的公转方向，和八大行星绕太阳的公转方向也是完全反过来的。另外海卫一的公转轨道，也和海王星的公转轨道有着较大的角度。
海卫一间歇泉
海卫一的公转轨道
这种现象是怎么造成的？要想搞清楚原因，我们需要先回答一个问题：为什么太阳系的八大行星，连同它们几乎全部的卫星，都在同一个平面上绕太阳旋转，并且它们绕太阳旋转的方向也全部相同？现在设想有两个小球A和B，其中A球向左运动，B球向右运动，两者相撞后会粘在一起。那么请问，两球相撞之后会处于怎样的运动状态？解答这个问题的关键是动量，也就是物体的质量与其速度的乘积。可以想见，如果A球的动量更大，那么两颗球相撞之后就会整体向左运动，反过来，如果B球的动量更大，两颗球相撞之后就会整体向右运动。也就是说碰撞可以使不同方向上的动量互相抵消，从而使整个系统的最终运动方向，变成一开始较大的动量所对应的方向，这就是所谓的动量守恒。
除了动量，还有一个描述物体运动状态的关键物理量，就是角动量。角动量描述的是物体旋转时的运动状态，其大小等于物体的质量乘以它旋转半径的平方，再乘以它的角速度。也和动量的情况类似，碰撞也会使得不同方向上的角动量互相抵消，从而使整个系统的最终旋转方向，变成一开始较大的角动量所对应的方向，这就是所谓的角动量守恒。这样一来问题就变得非常简单了，太阳系的前身是一大团旋转的气体，在引力的作用下，这团气体不断地分裂、塌缩，从而形成了太阳和它的八大行星。刚开始的时候，这团气体的旋转也是杂乱无章的，也就是说不同区域的气体，有着不同大小和不同方向的角动量。但发生碰撞之后，所有弱势方向上的角动量就会被抵消掉，最后只剩下一个最强势的角动量方向，这就是我们今天看到的八大行星绕太阳公转所对应的那个角动量方向。
原行星盘
那么再回到海卫一的问题，既然整个太阳系都已经大一统了，为什么它偏要搞特殊呢？唯一的答案就是，海卫一并不是和海王星一起形成的，而是在海王星形成以后，被它的强大引力所捕获，才变成了海王星的一颗卫星。
本系列节目的最后，再唠两个小话题，第一个问题是，冥王星为什么被降级？这是因为在2004年2005年，天文学家相继发现了妊神星、鸟神星和阋神星，前面两个问题倒不大，质量只有冥王星的三分之一，但是阋神星要比冥王星大上了27%，这也让它超越冥王星，成为了直接环绕太阳公转的第九大天体。按照基本法，阋神星应该算是一颗新的行星。但是有人提出反对意见，反对得也很有道理，随着天文观测技术的不断发展，类似的天体会发现得更多，发现一个就算一个行星，这个行星也太廉价吧？就这样在国际天文学联合会第26届代表大会上，天文学家对行星的定义做了修改，按照新的定义，一颗行星必须同时满足三大标准：首先它必须直接围绕太阳旋转，其次它的质量要足够大，让它的外观可以维持球形，最后它必须有能力清除自己轨道上的所有天体。
很明显不论是冥王星，还是妊神星、鸟神星、阋神星，它们都不满足第三个条件，而且冥王星还有一个和自己差不多大、彼此互相潮汐锁定的卫星卡戎，于是做不成行星的冥王星，就和另外三位一道，被划分到了一个全新的分类，这就是矮行星，太阳系也从我们这代人熟悉的九大行星变成了八大行星。当然事情到这里并没有结束，实际上还是有不少人相信，太阳系存在着第九大行星。在柯伊伯带之外，存在着一个区域叫离散盘，传说中的奥尔特云，就位于离散盘之外，当然这个离散盘是确实存在的，阋神星就是在这里被发现的。而进入21世纪以来，天文学家已经在离散盘发现了好几个大号天体，比如说共工星和塞德娜，直径都超过了1000公里，另外还有好几个直径超过500公里的小行星。这些天体有个共同点，就是轨道特别的椭圆，而且全都集中在太阳的同一侧，也就是说，它们几乎都只在太阳的一侧活动，而另一侧则是空空如也，这只是一个巧合吗？
冥王星与卡戎
塞德娜
离散盘中较大天体的公转轨道
天文学家并不相信这样的巧合，于是他们就提出了一个非常大胆的猜想，就是在太阳的另一侧，存在着一个十倍地球质量的巨大天体，该天体的近日点与太阳相距200个天文单位，而它的远日点则与太阳相距1200个天文单位，相比之下，冥王星的远日点也只有49.3个天文单位。由于公转轨道特别长，所以这个未知的天体要花上18000万年，才能绕太阳旋转一圈，这就是所谓的第九行星。如果这颗行星真实存在，那么离散盘上那些天体的公转轨道，也就很好解释了。当然到目前为止，第九行星还只是一个纯粹的猜想，但是据说，现在研究第九行星的天文学家们已经有一个共识了，如果真的发现了第九行星，就会把它命名为冥王星。这个冥王星也是够倒霉了，不仅丢了行星的地位，就连名字也被人惦记上了。
第九行星
不过也不用介意，因为站在更广阔的时间尺度，不论是文明抑或是天体，没有什么是永垂不朽的，恒星终将谢幕，中子星也会冷却，黑洞不是终点、白洞也非彼岸，氢原子云明明灭灭，星云星系浮浮沉沉。时空本无方向，宇宙却有着注定的结局，所有的一切不过都是昙花，只是暂时地绽放在熵增的荒漠。
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