第12章 第十章
天王星，海王星，冥王星
在上一章的一开始，我们就已经提到了，自数个世纪以来，土星一直被认为是我们太空旅行最后一站的标志，但现在我们被带到了更远的地方，人类过去对太阳系边界的认知便显得尤为狭隘。与过去天文学家所持观点不同的是，土星虽然对我们来说也是一种边界，但它意味着某些精确认知的边界，要在以下行星的所在之地进行调查研究，必定会遭遇无数障碍，有关以下星球的已知数据只供我们对这些如此疏远的世界有一番笼统的了解。
我们也找不到能让我们对这些行星展开详细论述的材料，因此我们仅在同一章中对它们的基本概念扼要重述，以此帮我们更好地形成认知。
当用较小的望远镜观测太阳系中最后几颗行星时，会发现它们只是几乎消失在繁星里的微亮光点而已。
天王星 天王星的轨道、运动和要素
在土星和天王星之间横卧着一片巨大空间，甚至迄今为止这仍然是行星轨道之间最大的空隙。天王星轨道的平均半径为28.68亿千米，其轨道偏心率使近日点与远日点相距近2.65亿千米。
由于天王星离中心十分遥远，因而它的运行速度很慢，加上轨道又如此庞大，公转一周至少需要84年7天(1)。若某位天文学家在某一时刻看到天王星处在某一位置上，他实际上不可能在有生之年在同一位置上再看到它……这已经能让我们对天王星所处的偏远地带以及它与地球的不同之处有了一定概念。
天王星几乎隐没于天空的深处，唯有借助性能强大的观测设备才能辨认甚至瞥见其特征。1781年3月13日，威廉·赫歇尔发现了天王星，需注意的是，当时赫歇尔认为这是一颗彗星——天王星一开始呈现出的样子只是一个暗淡模糊的光点，通过对天王星的运动进行细致分析，它属于行星的性质才被确定了下来。由此我们就能看到在辨别这颗星球时会遇到的麻烦。我们也注意到了，在历史上，天王星早就被赫歇尔之前的一众天文学家观测到了，但在当时它只被当成一颗普通星球而被归入众多恒星中：弗拉姆斯蒂德是第一位观测到天王星的天文学家，他在1690年至1715年间共观测到了6次；布拉德雷于1748年至1753年间观测到3次……
天王星离我们的眼睛那么遥远，最大时也只是一个张角在3角秒到4角秒之间的小型圆盘，用一架超大口径的望远镜对它进行放大才能得到令人满意的清晰度。根据这一视大小，人们计算得出，天王星直径长达50 000千米(2)，是地球的4倍，体积是地球的63倍，因而这又是一颗相对于地球来说的巨行星；天王星在木星和土星面前可能是微不足道的，但它们属于同一类天体——体积硕大但密度极小：天王星的密度不超过1.27(3)（水的密度=1）。我们对这一特殊形态的判断就如我们对木星和土星形态的一样，都停留在不确定的地带。
天王星与地球的大小对比
天王星概貌
天王星自转轴与轨道平面的倾角 Plan de l’orbite：轨道平面； Equateur：赤道； Axe：自转轴； Rayons solaires：太阳光
除了这一相似之处，还有另一个证据可证明天王星与木星和土星在本质上同属一类星球，即它们的外部结构是相同的。天王星的中部比边缘更加明亮，所以用光学性能不够强大的仪器观测到的是面目模糊的天王星。上世纪就不断有天文学家隐约观测到了天王星表面各种形状的明亮斑点，尤其是那些灰色区域，让人联想到小型望远镜观测下的木星也有类似的斑纹。借助现代大型仪器来观测，我们证实了二者的相似性，但由于天王星微弱的亮度以及望远镜下过小的图像，要想观测到上述特征的细节仍困难重重，似乎超出我们的目力极限。尽管天王星表面的一些细小特征仍不得见，但基于已知事实，我们可以推断，天王星大体上与木星和土星之间确实存在相似之处。
同样地，我们发现天王星的自转轴几乎完全躺倒在轨道平面上。还必须承认的是，由于与木星和土星之间的相似性，天王星表面的带纹也与赤道平行。关于天王星轴倾角的确切数值众说纷纭，因为细节的可见度问题仍非常棘手，但目前可以确定的是，天王星的赤道平面与我们下文将论及的天王星卫星的公转轨道平面相重合。
天王星的自转轴与垂直线呈82度夹角，它的自转速度高于木星和土星。虽然还没有给出天王星自转周期的精确定值，但已知其大致介于10到11小时之间(4)。在我们眼中，天王星的自转轴方向使其在与其他同类行星的对比之下做的似乎是逆向运动。
正是因为天王星在轨道上近乎横躺的姿势，我们才会看到天王星星系在不同视角下呈现出的不同样貌：有时从侧面望去，天王星的球体几乎和土星一样扁平，此时它的椭圆率会非常明显；当它的一颗卫星几乎完全对着太阳和地球时，我们见到的天王星轮廓是沿着赤道的一圈圆周。
这样的轴倾角导致天王星上夸张的季节变化，我们将在下文有所涉及。
(1) 现测定天王星公转周期为30 687天。（NASA）
(2) 现测定天王星的直径约为50 724千米。（NASA）
(3) 现测定天王星的平均密度为1.270克/立方厘米。（NASA）
(4) 现测定天王星自转周期约为17小时。（NASA）
天王星的卫星
目前已知天王星有4颗卫星相伴(1)，但它们都很难辨认，因为它们与我们的距离太过遥远，且这些星体的亮度甚微，因此要想对它们进行观测，只能依靠性能强大的天文望远镜。
天王星最重要的两颗卫星，同时也是离主星最远的两颗卫星是由威廉·赫歇尔在1787年发现的，后来他认为自己又发现了另外4颗天王星卫星，所以当1851年拉塞尔发现了离天王星最近的两颗卫星后，诸多天文学论文中都提及天王星拥有8颗卫星，但迄今为止被论证其真实存在的只有4颗。下面是天王星卫星系统的基本情况：
表中给出的天卫尺寸只是近似值，但我们已能发现它们的体积并不大，我们暂时没有办法对它们的其他情况多做解释。
天王星卫星的特点也非常鲜明，它们运行的平面几乎与天王星轨道平面垂直，和主星一样，它们相对于其他同类星球做的也是反向运动。在太阳的光照方面，天王星空中的这些“月亮”的位移似乎与我们的月球不同，在每个天王星年的不同时期所看到的相位接替都有着深刻的不同。
Uranus：天王星天王星各卫星的轨道距离
orbite d’Uranus：天王星轨道 天王星各卫星的轨道垂直于天王星的轨道平面。在二至点（S）与二分点（E）的朝向使它们的光照情况差异非常大。
(1) 天王星目前已发现拥有27颗卫星。（NASA）
天王星世界的景观
正如我们在前几章持不确定态度，对于天王星世界的物理特征，我们同样不能妄下定论。此外，我们也无法凭我们的经验想象天王星上的任何地貌。那么我们可以描述它的哪一部分呢？一切迹象都表明，天王星是不稳定的星球，它呈现出的外貌似乎与浓厚的大气层的波动有关；天王星大气的化学成分与木星和土星的相同。
无论如何，遥远的太阳难以照亮天王星。首先，在天王星上太阳的视直径几乎不在目力可及的范围内，天王星的日射只有地球上日射的1/400，且这些微弱的太阳辐射在天王星的不同季节里又差异极大，可以说是完全颠倒的。在二至点时，由于天王星的自转轴方位，太阳就悬于两极的天顶，赤道区域反而成了极地气候！相较于地球上的四季，天王星的每一季都持久得惊人，两极交替享受日光的时间分别等于地球上的42年。在长达21年的夏季里，天王星上与巴黎同一纬度的区域会看到太阳都不曾落下。要是假设天王星可能孕育着某种生命，这个物种需要具备什么样的与地球物种截然不同的适应能力呢？
同样神奇的是在天王星上空运转的卫星。首先，这些卫星都是亮度极弱的光源，它们微弱的反光只能驱散主星夜间非常有限的黑暗，且在天王星不同纬度以及不同时期看到的卫星样貌都有所不同。有时它们在垂直于太阳光线的轨道平面运转，只有1/4的部分或居于天王星的地平线之上，或高悬于空中；有时它们的相位更迭就和我们在地球上看到的月亮一样。与之相反的是，在卫星上观察到的天王星就像一轮硕大的月亮。无论如何，在我们人类看来，这些天象都太暗淡了，因为这些天体只能从渺小的太阳那里接收到微弱的亮光。
这些卫星天空的其他部分呢？天王卫上空所见的恒星和从其他星球看到的总是一样的，但行星失去了光彩。由于天王星不够亮，所以它只能在深夜被看到；木星和土星在夜间或日间都能看到，但视面积并不大；而地球就不再能用肉眼见到了，若借助性能非常强大的观测仪器，也许能够在太阳旁边发现沦为微型光点的地球。
天王星的轴倾角使得“极地”环境可以一直延伸至赤道周围的区域；在漫长的岁月里，天王星的黑夜只有靠那些暗淡的“月亮”驱散，正午的景象仍是一派苍白的暮色。
海王星 轨道与运行——海王星的发现
我们正在越来越深入宇宙空间，因为离开天王星去海王星所要跨越的路程相当漫长。海王星的庞大轨道接近圆形，离太阳足足44.94亿千米，以至于海王星的运行异常缓慢，绕轨道走完一圈需要164年280天(1)。比天王星更甚的是，我们在地球上几乎看不到海王星在天空中的位移。
海王星直到上世纪才为世人所知，尽管在此之前已有人预测了它的存在；海王星的发现过程值得我们留点时间讨论一番。海王星是最能彰显人类数学天才的丰碑之一，它的发现成就了法国天文学大师勒维耶。
天王星被发现后，人们发现它的运行呈现出明显的不规律性；通过数学计算得出的天王星在轨道上的连续位置并不与它实际被观测到的位置相吻合。在行星运行的过程中，距日远近不是决定轨道运动的唯一因素；其他行星的引力也会使它的轨道运动受到干扰。然而，木星和土星的影响不足以解释天王星所受的这种摄动，因此人们将这一现象归因为一颗尚不为人所知的行星的存在，这颗行星就是勒维耶着手研究的对象。
确定这颗行星的各要素所需的计算量是惊人的，计算工作实际持续了一年多的时间。勒维耶从一个暂时既定的轨道出发——因为在计算之初需要有个定值——一点一点地实现了对未知行星轨道——在这一轨道上，未知行星应该具备可满足摄动条件的位置和质量——更加精准的定位。1846年8月31日，这位天文学大师将计算结果向法国科学院进行了汇报，他甚至精确计算出天文望远镜要朝向天空中的哪一点才能找到这颗行星。接着，伽勒于同年的9月23日在柏林天文台第一次观测到海王星，位置和勒维耶预测的一样。
下面要补充的逸事丝毫无损于勒维耶的荣光：在此之前，一位名叫亚当斯的英国剑桥学生也计算出了近似的结果，并将计算结果提交给格林威治天文台台长，但后者并没有立刻对此给予重视。等到勒维耶公布了其计算结果，人们才想起被人遗忘的亚当斯，并发现二人都推算出了同一个位置！
T . J . See于1919年用天文望远镜观测到的海王星
(1) 现测定海王星的距日距离为4 504 300 000千米，公转周期约为165年。（《基础天文学》）
海王星的要素和构成
海王星的直径为53 000千米，是地球直径的4.3倍，因而它的体积是地球的78倍(1)。海王星的密度很小，只有1.20(2)（水=1），这多少与我们前面介绍过的三颗巨行星相似。
其实它们之间的相似不止于此，尽管我们观测到的图像还不能令人满意，但呈现出的海王星外观与前面的三颗巨行星的也很相像。由于海王星十分遥远，所以它的视直径缩小到了2角秒6，想在如此微型的圆面上捕捉到任何明显的特征都是不可能的。最多只能像美国天文学家T. J. See那样，在1919年到1920年间观测到海王星表面有一些模糊的灰色条痕，这不由让人想起巨行星的表面也有类似的带纹。
相似之处还表现在这些星球的构成方面。光谱分析揭示出海王星上存在着甲烷与氨，但含量似乎比木星上的要少。
不过，由于观测没能提供足够的要素，有关海王星自转速度和轴倾角的数据仍然是粗略估计出来的。根据一些确定的数据，我们倾向于认为，海王星的自转周期为15小时左右，且轴倾角非常倾斜(3)。
海王星与地球的大小比较
(1) 现测定海王星的直径为49 492千米，是地球直径的3.9倍，其体积是地球体积的57倍。（同上）
(2) 现测定海王星的平均密度为1.6克/立方厘米。（同上）
(3) 现测定海王星的平均自转周期约为16小时，自转轴倾角为28.33度。
海王星的世界
我们在此只能再重复一遍我们对前面几颗行星的所有描述。我们只有在为了推测可能主宰海王星的环境时，才会讨论海王星上的风光。人们推测海王星的温度低至-200摄氏度左右(1)，从海王星上看到的太阳最多只能算作一颗明亮的恒星，海王星受到的辐射微乎其微，只有我们在地球上享有的1/900。这颗星球上所谓的正午在我们看来就是清朗的夜晚，如果它的天空足够干净，那么我们瞥见太阳的同时还能再看到几颗明亮的恒星。我们很容易发现这颗星球上的环境与地球上的有天壤之别，以至于我们无法想象海王星的真实面目。
所以我们只试着通过海王星上能见到的天象来想象这颗星球忧郁的环境氛围。除了恒星世界给它带来的不变天象，剩下的天象都乏善可陈。在海王星上空，所有行星似乎汇集在太阳周围，只有我们之前造访的那些最大的星球才离太阳稍远一些，它们运行缓慢，周期漫长，难以引人注意。那些离太阳更近的星球，比如地球，在海王星上都是见不着的。假设海王星上生活着居民，他们不会知道我们星球的存在！
对海王星来说，唯一看上去有一定大小的星球是它的卫星，其视圆面比我们的月亮还要大，但亮度是月亮的1/900：在海王星上还能有“月光”这一说法吗？
从这颗卫星上望去，海王星呈现为众多恒星之中的一个失去光辉的巨大圆盘，此情此景应该十分奇特。
Triton：海卫一崔顿；Neptune：海王星海王星与其卫星之间的轨道距离
海王星几乎难以靠它的卫星驱散黑夜，因为尽管海卫的视圆面比我们的月亮大，但它们过于暗淡。
(1) 1989年，旅行者2号飞掠过海王星时，测定海王星云顶的温度为-218摄氏度。
冥王星 冥王星的发现及其要素
若是几年前，我们纵贯太阳系的星际航行可能就得到此为止了。并不是因为过去人们认为海王星的轨道终于能够标志由太阳统治的帝国的边界，而是因为在这一边界之外再没有发现其他任何行星，但是各种推论都让人猜测还有其他星体的存在。
由此可以将话题不断延伸出去，但我们此处只进行概括总结。受到勒维耶启发的天文学家们开始像前者当初寻找海王星那样，通过数学计算提前推导出这颗行星的确定位置。尤其是美国的天文学家洛厄尔，他全身心投入这一使命中去，并在弗拉格斯塔夫（美国亚利桑那州）建立了天文台。洛厄尔逝世以后，他所做的工作激励后继者们在洛厄尔天文台通过拍摄照片进行系统性研究，1930年1月13日，克莱德·汤博所摄的夜空的底片中出现了一个微型光点，至此，人类终于在太阳系中找到了新的行星，并冠之以冥王普鲁托的名字。
由于冥王星的运行速度很慢，冥王星轨道的确定工作漫长而艰苦。幸而有前人留下的数据，才使得这项工作得到了助力；正如天王星的发现过程，冥王星也早就被前人记录在案，只不过那时它被看作众多恒星中十分不起眼的一员。我们只有通过冥王星的位移才能揭示它的属性。1919年在威尔逊天文台、1921年和1927年在叶凯士天文台、1927年在于克勒天文台（比利时）所拍摄的冥王星的连续位置这些收集到的要素信息有助于进一步确定冥王星的分类。
Orbite de Pluton：冥王星轨道；Neptune： 海王星；Uranus；天王星；Saturne：土星； Jupiter：木星 远观下的冥王星轨道。相较于其他行星的轨道所在平面，冥王星的轨道平面非常倾斜，NN为交点线，或者说是两平面的相交处，由两平面的夹角a（点线）可见冥王星轨道的倾斜程度非常明显。P为近日点，A为远日点。
过去海王星的轨道几乎就标志着太阳系的边界，现在冥王星的轨道大大将这一公认的界限拓宽了。冥王星轨道的偏心率极大，且它与太阳系其他行星的轨道所在平面成17度夹角。冥王星到达近日点时，距日约45亿千米——比海王星离太阳还要更近一些；在远日点时，冥王星与太阳之间的距离长达74亿千米。从这些数值中可以发现，这颗行星距日最近和距日最远之间的差值达30亿千米。
消失于宇宙空间深处的冥王星呈现在我们眼前的样子极其渺小，它属于十五等星，只有在超大型的观测设备下才能看到。人们对冥王星的精确尺寸一无所知，由于它离我们太过遥远，因此迄今为止任何直接测算都是不可能的。只有通过迂回的方式——计算海王星运动时可能受到的摄动影响或比较亮度——才能得出接近的数值。尽管这些数据具有不确定性，但它们能指出冥王星尺寸的上下限，我们可暂时根据其平均值对冥王星的大小有一定概念。据此，冥王星直径最大是地球直径的4/5，最小则接近月球的直径，平均值和水星直径相当。另外，这一天体的密度接近地球密度，但根据上面假设的尺寸大小，冥王星的质量最多是我们星球的1/50(1)。
因此，冥王星不算大，其特征和构成显然与巨行星不同，反而与那些靠近太阳运行的星球类似。不过，尽管存在相似之处，冥王星上的环境却是如此特殊，以至于我们不可能把这些星球上的任何生命形式拿来对比。
la Terre：地球；Mercure：水星；Pluton：冥王星 冥王星与地球和水星的尺寸比较。根据对冥王星表面不同的反射能力的测定，推演出冥王星可能的大小：A的表面最亮，直径最小；C的表面最暗，直径最大；B介于中间。
冥王星与太阳之间的距离不断变化且差异极大，从冥王星上望到的太阳只是一颗亮度会出现明显波动的恒星，但太阳无法施与冥王星任何真实可感的热量——冥王星在近日点时，所受太阳辐射最多和海王星享有的一样多；在远日点时，太阳辐射降至不超过地球享受到的1/2000。有人计算认为，冥王星理论上的温度应该非常低，接近绝对零度，该星球上的氮和氧可能会因此变成固态。
但我们要重申的是，与其说以上这些是真实数据，不如说是人类的想象。到目前为止，除了冥王星的相对大小以及它在宇宙中的位置，对于其他方面我们一无所知。
至此我们可以止步了，因为我们到达了太阳系目前已知的边界。这趟旅程会让我们对各个星球的无限性和多样性有一定认知，而这些星球也在这一过程当中完成了各自的使命。
从地球和冥王星上看到的日面对比。P为冥王星在近日点时看到的太阳大小，A为它在远日点时看到的太阳大小。
(1) 现代探测表明，冥王星直径约2320千米，其质量为地球质量的0.24%。（《基础天文学》）
在上一章的一开始，我们就已经提到了，自数个世纪以来，土星一直被认为是我们太空旅行最后一站的标志，但现在我们被带到了更远的地方，人类过去对太阳系边界的认知便显得尤为狭隘。与过去天文学家所持观点不同的是，土星虽然对我们来说也是一种边界，但它意味着某些精确认知的边界，要在以下行星的所在之地进行调查研究，必定会遭遇无数障碍，有关以下星球的已知数据只供我们对这些如此疏远的世界有一番笼统的了解。
我们也找不到能让我们对这些行星展开详细论述的材料，因此我们仅在同一章中对它们的基本概念扼要重述，以此帮我们更好地形成认知。
当用较小的望远镜观测太阳系中最后几颗行星时，会发现它们只是几乎消失在繁星里的微亮光点而已。
天王星 天王星的轨道、运动和要素
在土星和天王星之间横卧着一片巨大空间，甚至迄今为止这仍然是行星轨道之间最大的空隙。天王星轨道的平均半径为28.68亿千米，其轨道偏心率使近日点与远日点相距近2.65亿千米。
由于天王星离中心十分遥远，因而它的运行速度很慢，加上轨道又如此庞大，公转一周至少需要84年7天(1)。若某位天文学家在某一时刻看到天王星处在某一位置上，他实际上不可能在有生之年在同一位置上再看到它……这已经能让我们对天王星所处的偏远地带以及它与地球的不同之处有了一定概念。
天王星几乎隐没于天空的深处，唯有借助性能强大的观测设备才能辨认甚至瞥见其特征。1781年3月13日，威廉·赫歇尔发现了天王星，需注意的是，当时赫歇尔认为这是一颗彗星——天王星一开始呈现出的样子只是一个暗淡模糊的光点，通过对天王星的运动进行细致分析，它属于行星的性质才被确定了下来。由此我们就能看到在辨别这颗星球时会遇到的麻烦。我们也注意到了，在历史上，天王星早就被赫歇尔之前的一众天文学家观测到了，但在当时它只被当成一颗普通星球而被归入众多恒星中：弗拉姆斯蒂德是第一位观测到天王星的天文学家，他在1690年至1715年间共观测到了6次；布拉德雷于1748年至1753年间观测到3次……
天王星离我们的眼睛那么遥远，最大时也只是一个张角在3角秒到4角秒之间的小型圆盘，用一架超大口径的望远镜对它进行放大才能得到令人满意的清晰度。根据这一视大小，人们计算得出，天王星直径长达50 000千米(2)，是地球的4倍，体积是地球的63倍，因而这又是一颗相对于地球来说的巨行星；天王星在木星和土星面前可能是微不足道的，但它们属于同一类天体——体积硕大但密度极小：天王星的密度不超过1.27(3)（水的密度=1）。我们对这一特殊形态的判断就如我们对木星和土星形态的一样，都停留在不确定的地带。
天王星与地球的大小对比
天王星概貌
天王星自转轴与轨道平面的倾角 Plan de l’orbite：轨道平面； Equateur：赤道； Axe：自转轴； Rayons solaires：太阳光
除了这一相似之处，还有另一个证据可证明天王星与木星和土星在本质上同属一类星球，即它们的外部结构是相同的。天王星的中部比边缘更加明亮，所以用光学性能不够强大的仪器观测到的是面目模糊的天王星。上世纪就不断有天文学家隐约观测到了天王星表面各种形状的明亮斑点，尤其是那些灰色区域，让人联想到小型望远镜观测下的木星也有类似的斑纹。借助现代大型仪器来观测，我们证实了二者的相似性，但由于天王星微弱的亮度以及望远镜下过小的图像，要想观测到上述特征的细节仍困难重重，似乎超出我们的目力极限。尽管天王星表面的一些细小特征仍不得见，但基于已知事实，我们可以推断，天王星大体上与木星和土星之间确实存在相似之处。
同样地，我们发现天王星的自转轴几乎完全躺倒在轨道平面上。还必须承认的是，由于与木星和土星之间的相似性，天王星表面的带纹也与赤道平行。关于天王星轴倾角的确切数值众说纷纭，因为细节的可见度问题仍非常棘手，但目前可以确定的是，天王星的赤道平面与我们下文将论及的天王星卫星的公转轨道平面相重合。
天王星的自转轴与垂直线呈82度夹角，它的自转速度高于木星和土星。虽然还没有给出天王星自转周期的精确定值，但已知其大致介于10到11小时之间(4)。在我们眼中，天王星的自转轴方向使其在与其他同类行星的对比之下做的似乎是逆向运动。
正是因为天王星在轨道上近乎横躺的姿势，我们才会看到天王星星系在不同视角下呈现出的不同样貌：有时从侧面望去，天王星的球体几乎和土星一样扁平，此时它的椭圆率会非常明显；当它的一颗卫星几乎完全对着太阳和地球时，我们见到的天王星轮廓是沿着赤道的一圈圆周。
这样的轴倾角导致天王星上夸张的季节变化，我们将在下文有所涉及。
(1) 现测定天王星公转周期为30 687天。（NASA）
(2) 现测定天王星的直径约为50 724千米。（NASA）
(3) 现测定天王星的平均密度为1.270克/立方厘米。（NASA）
(4) 现测定天王星自转周期约为17小时。（NASA）
天王星的卫星
目前已知天王星有4颗卫星相伴(1)，但它们都很难辨认，因为它们与我们的距离太过遥远，且这些星体的亮度甚微，因此要想对它们进行观测，只能依靠性能强大的天文望远镜。
天王星最重要的两颗卫星，同时也是离主星最远的两颗卫星是由威廉·赫歇尔在1787年发现的，后来他认为自己又发现了另外4颗天王星卫星，所以当1851年拉塞尔发现了离天王星最近的两颗卫星后，诸多天文学论文中都提及天王星拥有8颗卫星，但迄今为止被论证其真实存在的只有4颗。下面是天王星卫星系统的基本情况：
表中给出的天卫尺寸只是近似值，但我们已能发现它们的体积并不大，我们暂时没有办法对它们的其他情况多做解释。
天王星卫星的特点也非常鲜明，它们运行的平面几乎与天王星轨道平面垂直，和主星一样，它们相对于其他同类星球做的也是反向运动。在太阳的光照方面，天王星空中的这些“月亮”的位移似乎与我们的月球不同，在每个天王星年的不同时期所看到的相位接替都有着深刻的不同。
Uranus：天王星天王星各卫星的轨道距离
orbite d’Uranus：天王星轨道 天王星各卫星的轨道垂直于天王星的轨道平面。在二至点（S）与二分点（E）的朝向使它们的光照情况差异非常大。
(1) 天王星目前已发现拥有27颗卫星。（NASA）
天王星世界的景观
正如我们在前几章持不确定态度，对于天王星世界的物理特征，我们同样不能妄下定论。此外，我们也无法凭我们的经验想象天王星上的任何地貌。那么我们可以描述它的哪一部分呢？一切迹象都表明，天王星是不稳定的星球，它呈现出的外貌似乎与浓厚的大气层的波动有关；天王星大气的化学成分与木星和土星的相同。
无论如何，遥远的太阳难以照亮天王星。首先，在天王星上太阳的视直径几乎不在目力可及的范围内，天王星的日射只有地球上日射的1/400，且这些微弱的太阳辐射在天王星的不同季节里又差异极大，可以说是完全颠倒的。在二至点时，由于天王星的自转轴方位，太阳就悬于两极的天顶，赤道区域反而成了极地气候！相较于地球上的四季，天王星的每一季都持久得惊人，两极交替享受日光的时间分别等于地球上的42年。在长达21年的夏季里，天王星上与巴黎同一纬度的区域会看到太阳都不曾落下。要是假设天王星可能孕育着某种生命，这个物种需要具备什么样的与地球物种截然不同的适应能力呢？
同样神奇的是在天王星上空运转的卫星。首先，这些卫星都是亮度极弱的光源，它们微弱的反光只能驱散主星夜间非常有限的黑暗，且在天王星不同纬度以及不同时期看到的卫星样貌都有所不同。有时它们在垂直于太阳光线的轨道平面运转，只有1/4的部分或居于天王星的地平线之上，或高悬于空中；有时它们的相位更迭就和我们在地球上看到的月亮一样。与之相反的是，在卫星上观察到的天王星就像一轮硕大的月亮。无论如何，在我们人类看来，这些天象都太暗淡了，因为这些天体只能从渺小的太阳那里接收到微弱的亮光。
这些卫星天空的其他部分呢？天王卫上空所见的恒星和从其他星球看到的总是一样的，但行星失去了光彩。由于天王星不够亮，所以它只能在深夜被看到；木星和土星在夜间或日间都能看到，但视面积并不大；而地球就不再能用肉眼见到了，若借助性能非常强大的观测仪器，也许能够在太阳旁边发现沦为微型光点的地球。
天王星的轴倾角使得“极地”环境可以一直延伸至赤道周围的区域；在漫长的岁月里，天王星的黑夜只有靠那些暗淡的“月亮”驱散，正午的景象仍是一派苍白的暮色。
海王星 轨道与运行——海王星的发现
我们正在越来越深入宇宙空间，因为离开天王星去海王星所要跨越的路程相当漫长。海王星的庞大轨道接近圆形，离太阳足足44.94亿千米，以至于海王星的运行异常缓慢，绕轨道走完一圈需要164年280天(1)。比天王星更甚的是，我们在地球上几乎看不到海王星在天空中的位移。
海王星直到上世纪才为世人所知，尽管在此之前已有人预测了它的存在；海王星的发现过程值得我们留点时间讨论一番。海王星是最能彰显人类数学天才的丰碑之一，它的发现成就了法国天文学大师勒维耶。
天王星被发现后，人们发现它的运行呈现出明显的不规律性；通过数学计算得出的天王星在轨道上的连续位置并不与它实际被观测到的位置相吻合。在行星运行的过程中，距日远近不是决定轨道运动的唯一因素；其他行星的引力也会使它的轨道运动受到干扰。然而，木星和土星的影响不足以解释天王星所受的这种摄动，因此人们将这一现象归因为一颗尚不为人所知的行星的存在，这颗行星就是勒维耶着手研究的对象。
确定这颗行星的各要素所需的计算量是惊人的，计算工作实际持续了一年多的时间。勒维耶从一个暂时既定的轨道出发——因为在计算之初需要有个定值——一点一点地实现了对未知行星轨道——在这一轨道上，未知行星应该具备可满足摄动条件的位置和质量——更加精准的定位。1846年8月31日，这位天文学大师将计算结果向法国科学院进行了汇报，他甚至精确计算出天文望远镜要朝向天空中的哪一点才能找到这颗行星。接着，伽勒于同年的9月23日在柏林天文台第一次观测到海王星，位置和勒维耶预测的一样。
下面要补充的逸事丝毫无损于勒维耶的荣光：在此之前，一位名叫亚当斯的英国剑桥学生也计算出了近似的结果，并将计算结果提交给格林威治天文台台长，但后者并没有立刻对此给予重视。等到勒维耶公布了其计算结果，人们才想起被人遗忘的亚当斯，并发现二人都推算出了同一个位置！
T . J . See于1919年用天文望远镜观测到的海王星
(1) 现测定海王星的距日距离为4 504 300 000千米，公转周期约为165年。（《基础天文学》）
海王星的要素和构成
海王星的直径为53 000千米，是地球直径的4.3倍，因而它的体积是地球的78倍(1)。海王星的密度很小，只有1.20(2)（水=1），这多少与我们前面介绍过的三颗巨行星相似。
其实它们之间的相似不止于此，尽管我们观测到的图像还不能令人满意，但呈现出的海王星外观与前面的三颗巨行星的也很相像。由于海王星十分遥远，所以它的视直径缩小到了2角秒6，想在如此微型的圆面上捕捉到任何明显的特征都是不可能的。最多只能像美国天文学家T. J. See那样，在1919年到1920年间观测到海王星表面有一些模糊的灰色条痕，这不由让人想起巨行星的表面也有类似的带纹。
相似之处还表现在这些星球的构成方面。光谱分析揭示出海王星上存在着甲烷与氨，但含量似乎比木星上的要少。
不过，由于观测没能提供足够的要素，有关海王星自转速度和轴倾角的数据仍然是粗略估计出来的。根据一些确定的数据，我们倾向于认为，海王星的自转周期为15小时左右，且轴倾角非常倾斜(3)。
海王星与地球的大小比较
(1) 现测定海王星的直径为49 492千米，是地球直径的3.9倍，其体积是地球体积的57倍。（同上）
(2) 现测定海王星的平均密度为1.6克/立方厘米。（同上）
(3) 现测定海王星的平均自转周期约为16小时，自转轴倾角为28.33度。
海王星的世界
我们在此只能再重复一遍我们对前面几颗行星的所有描述。我们只有在为了推测可能主宰海王星的环境时，才会讨论海王星上的风光。人们推测海王星的温度低至-200摄氏度左右(1)，从海王星上看到的太阳最多只能算作一颗明亮的恒星，海王星受到的辐射微乎其微，只有我们在地球上享有的1/900。这颗星球上所谓的正午在我们看来就是清朗的夜晚，如果它的天空足够干净，那么我们瞥见太阳的同时还能再看到几颗明亮的恒星。我们很容易发现这颗星球上的环境与地球上的有天壤之别，以至于我们无法想象海王星的真实面目。
所以我们只试着通过海王星上能见到的天象来想象这颗星球忧郁的环境氛围。除了恒星世界给它带来的不变天象，剩下的天象都乏善可陈。在海王星上空，所有行星似乎汇集在太阳周围，只有我们之前造访的那些最大的星球才离太阳稍远一些，它们运行缓慢，周期漫长，难以引人注意。那些离太阳更近的星球，比如地球，在海王星上都是见不着的。假设海王星上生活着居民，他们不会知道我们星球的存在！
对海王星来说，唯一看上去有一定大小的星球是它的卫星，其视圆面比我们的月亮还要大，但亮度是月亮的1/900：在海王星上还能有“月光”这一说法吗？
从这颗卫星上望去，海王星呈现为众多恒星之中的一个失去光辉的巨大圆盘，此情此景应该十分奇特。
Triton：海卫一崔顿；Neptune：海王星海王星与其卫星之间的轨道距离
海王星几乎难以靠它的卫星驱散黑夜，因为尽管海卫的视圆面比我们的月亮大，但它们过于暗淡。
(1) 1989年，旅行者2号飞掠过海王星时，测定海王星云顶的温度为-218摄氏度。
冥王星 冥王星的发现及其要素
若是几年前，我们纵贯太阳系的星际航行可能就得到此为止了。并不是因为过去人们认为海王星的轨道终于能够标志由太阳统治的帝国的边界，而是因为在这一边界之外再没有发现其他任何行星，但是各种推论都让人猜测还有其他星体的存在。
由此可以将话题不断延伸出去，但我们此处只进行概括总结。受到勒维耶启发的天文学家们开始像前者当初寻找海王星那样，通过数学计算提前推导出这颗行星的确定位置。尤其是美国的天文学家洛厄尔，他全身心投入这一使命中去，并在弗拉格斯塔夫（美国亚利桑那州）建立了天文台。洛厄尔逝世以后，他所做的工作激励后继者们在洛厄尔天文台通过拍摄照片进行系统性研究，1930年1月13日，克莱德·汤博所摄的夜空的底片中出现了一个微型光点，至此，人类终于在太阳系中找到了新的行星，并冠之以冥王普鲁托的名字。
由于冥王星的运行速度很慢，冥王星轨道的确定工作漫长而艰苦。幸而有前人留下的数据，才使得这项工作得到了助力；正如天王星的发现过程，冥王星也早就被前人记录在案，只不过那时它被看作众多恒星中十分不起眼的一员。我们只有通过冥王星的位移才能揭示它的属性。1919年在威尔逊天文台、1921年和1927年在叶凯士天文台、1927年在于克勒天文台（比利时）所拍摄的冥王星的连续位置这些收集到的要素信息有助于进一步确定冥王星的分类。
Orbite de Pluton：冥王星轨道；Neptune： 海王星；Uranus；天王星；Saturne：土星； Jupiter：木星 远观下的冥王星轨道。相较于其他行星的轨道所在平面，冥王星的轨道平面非常倾斜，NN为交点线，或者说是两平面的相交处，由两平面的夹角a（点线）可见冥王星轨道的倾斜程度非常明显。P为近日点，A为远日点。
过去海王星的轨道几乎就标志着太阳系的边界，现在冥王星的轨道大大将这一公认的界限拓宽了。冥王星轨道的偏心率极大，且它与太阳系其他行星的轨道所在平面成17度夹角。冥王星到达近日点时，距日约45亿千米——比海王星离太阳还要更近一些；在远日点时，冥王星与太阳之间的距离长达74亿千米。从这些数值中可以发现，这颗行星距日最近和距日最远之间的差值达30亿千米。
消失于宇宙空间深处的冥王星呈现在我们眼前的样子极其渺小，它属于十五等星，只有在超大型的观测设备下才能看到。人们对冥王星的精确尺寸一无所知，由于它离我们太过遥远，因此迄今为止任何直接测算都是不可能的。只有通过迂回的方式——计算海王星运动时可能受到的摄动影响或比较亮度——才能得出接近的数值。尽管这些数据具有不确定性，但它们能指出冥王星尺寸的上下限，我们可暂时根据其平均值对冥王星的大小有一定概念。据此，冥王星直径最大是地球直径的4/5，最小则接近月球的直径，平均值和水星直径相当。另外，这一天体的密度接近地球密度，但根据上面假设的尺寸大小，冥王星的质量最多是我们星球的1/50(1)。
因此，冥王星不算大，其特征和构成显然与巨行星不同，反而与那些靠近太阳运行的星球类似。不过，尽管存在相似之处，冥王星上的环境却是如此特殊，以至于我们不可能把这些星球上的任何生命形式拿来对比。
la Terre：地球；Mercure：水星；Pluton：冥王星 冥王星与地球和水星的尺寸比较。根据对冥王星表面不同的反射能力的测定，推演出冥王星可能的大小：A的表面最亮，直径最小；C的表面最暗，直径最大；B介于中间。
冥王星与太阳之间的距离不断变化且差异极大，从冥王星上望到的太阳只是一颗亮度会出现明显波动的恒星，但太阳无法施与冥王星任何真实可感的热量——冥王星在近日点时，所受太阳辐射最多和海王星享有的一样多；在远日点时，太阳辐射降至不超过地球享受到的1/2000。有人计算认为，冥王星理论上的温度应该非常低，接近绝对零度，该星球上的氮和氧可能会因此变成固态。
但我们要重申的是，与其说以上这些是真实数据，不如说是人类的想象。到目前为止，除了冥王星的相对大小以及它在宇宙中的位置，对于其他方面我们一无所知。
至此我们可以止步了，因为我们到达了太阳系目前已知的边界。这趟旅程会让我们对各个星球的无限性和多样性有一定认知，而这些星球也在这一过程当中完成了各自的使命。
从地球和冥王星上看到的日面对比。P为冥王星在近日点时看到的太阳大小，A为它在远日点时看到的太阳大小。
(1) 现代探测表明，冥王星直径约2320千米，其质量为地球质量的0.24%。（《基础天文学》）