与类木行星等气态巨行星相比,冰巨星是由大量比氢氦重的气体成分(甲烷、氨、硫化氢等)组成的气体行星,天王星和海王星便是典型的冰巨星。研究天王星和海王星将有助于研究太阳系和行星的形成演化,以及冰巨星大气的内部结构、热源驱动机制等问题。本篇论文集中探究了天王星和海王星大气中甲烷和氢的变化情况。我们在2016年8月18日和19日使用中国科学院云南天文台丽江天文观测站的2.4m望远镜,对天王星和海王星进行了可见光和近红外波段的光谱观测,使用终端为YFOSC(云南暗天体分光成像仪),波长覆盖范围为320～983nm;在2016年8月26日使用中国科学院国家天文台兴隆观测站的2.16m望远镜,对天王星和海王星进行了可见光和近红外波段的光谱观测,使用的终端是BFOSC(北京暗天体分光成像仪),波长覆盖范围为385～900nm。使用IRAF对光谱进行了初步的处理,又使用太阳辐射光谱ASTM G173-03得到了天王星的光谱反照率。由于18日和19 日两天拍摄天王星的间隔时间为23小时左右,海王星的间隔时间为25小时左右,因此在两次观测之间天王星和海王星都经过了大约一个半自转周期。我们使用丽江天文观测站2.4m望远镜拍摄到的光谱数据进行对比,可以得出两颗冰巨星的大气成分在不同经度上的变化。通过对比得出,由于天王星和海王星大气中的纬向风较为剧烈,物质交换比较充分,因此甲烷和氢在经度上的是均匀分布的。我们将2016年在兴隆观测站使用2.16m望远镜拍摄到的天王星光谱,与1994年、1995年在智利拉西拉天文台1.5m望远镜拍摄的天王星光谱和2002年、2012年由哈勃空间望远镜拍摄到的天王星光谱相结合,借用模型进行对比,得出天王星大气中甲烷和氢的混合比在2002年之前是逐年下降的,而在其后则是逐年上升,但是由于缺少2007年天王星过春分点时的光谱数据,目前无法确认甲烷和氢混合比的年际变化的拐点的具体年份。同时根据混合比变化曲线,可以推测天王星大气存在一个时标长于二十年的变化周期。