Планета Уран - седьмая по удалённости от Солнца, третья по диаметру и четвёртая по массе планета Солнечной системы. Была открыта в 1781 году английским астрономом Уильямом Гершелем и названа в честь греческого бога неба Урана, отца Кроноса и, соответственно, деда Зевса. Планета Уран - единственная планета, название которой происходит не из римской, а греческой мифологии. Люди наблюдали Уран ещё и до Уильяма Гершеля, но обычно принимали его за звезду. В отличие от газовых гигантов - Сатурна и Юпитера, состоящих в основном из водорода и гелия, в недрах Урана и схожего с ним Нептуна отсутствует металлический водород, но зато много высокотемпературных модификаций льда - по этой причине специалисты выделили эти две планеты в отдельную категорию «ледяных гигантов». Основу атмосферы Урана составляют водород и гелий. Кроме того, в ней обнаружены следы метана и других углеводородов, а также облака изо льда, твёрдого аммиака и водорода. Это самая холодная планетарная атмосфера Солнечной системы с минимальной температурой в 49 К (-224 °C). Полагают, что Уран имеет сложную слоистую структуру облаков, где вода составляет нижний слой, а метан - верхний. В отличие от Нептуна, поверхность Урана состоит в основном изо льдов и скал.
Планета Уран стал первой планетой, обнаруженной в Новое время и при помощи телескопа. Об открытии Урана Уильям Гершель объявил 13 марта 1781 года, тем самым впервые со времён античности расширив границы Солнечной системы в глазах человека. Несмотря на то, что порой Уран различим невооружённым глазом, ранние наблюдатели никогда не признавали Уран за планету из-за его тусклости и медленного движения по орбите. Так же, как и у других газовых гигантов Солнечной системы, у Урана имеется система колец и магнитосфера. Ориентация Урана в пространстве отличается от остальных планет Солнечной системы - его ось вращения лежит как бы «на боку» относительно плоскости обращения этой планеты вокруг Солнца. Вследствие этого планета бывает обращена к Солнцу попеременно то северным полюсом, то южным, то экватором, то средними широтами. В системе Урана открыто 27 естественных спутников. Названия для них выбраны по именам персонажей произведений Уильяма Шекспира и Александра Поупа. Можно выделить пять основных самых крупных спутников: это Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титания и Оберон. Спутниковая система Урана наименее массивна среди спутниковых систем газовых гигантов. Даже объединённая масса всех этих пяти спутников не составит и половины массы Тритона, спутника Нептуна.
В 1986 году американский космический аппарат «Вояджер-2» передал на Землю снимки Урана с близкого расстояния. На них видна «невыразительная» в видимом спектре планета без облачных полос и атмосферных штормов, характерных для других планет-гигантов. Однако в настоящее время наземными наблюдениями удалось различить признаки сезонных изменений и увеличения погодной активности на планете, вызванных приближением Урана к точке своего равноденствия. Атмосфера планеты Уран - необычно спокойная по сравнению с атмосферами других планет-гигантов, даже по сравнению с Нептуном, который схож с Ураном и по составу, и по размерам. Планета Уран тяжелее Земли в 14,5 раз, что делает его наименее массивной из планет-гигантов . Плотность Урана, равная 1,270 г/см³, ставит его на второе место после Сатурна по наименьшей плотности среди планет Солнечной системы. Несмотря на то, что радиус Урана немного больше радиуса Нептуна, его масса несколько меньше, что свидетельствует в пользу гипотезы, согласно которой он состоит в основном из различных льдов - водного, аммиачного и метанового. Их масса, по разным оценкам, составляет от 9,3 до 13,5 земных масс. Водород и гелий составляют лишь малую часть от общей массы, оставшаяся доля приходится на горные породы, которые, как полагают, составляют ядро планеты.
Период полного обращения Урана вокруг Солнца составляет 84 земных года. Большая полуось орбиты равна 19,229 а.е., или около 3 млрд км. Интенсивность солнечного излучения на таком расстоянии составляет 1/400 от значения на орбите Земли. Впервые орбитальные элементы Урана были вычислены в 1783 году французским астрономом Пьером Симоном Лапласом, однако со временем у них были выявлены несоответствия с наблюдаемым движением планеты. В 1841 году британец Джон Кауч Адамс первым предположил, что ошибки в расчётах вызваны гравитационным воздействием ещё не открытой планеты. А 23 сентября 1846 года Иоганн Готфрид Галле обнаружил новую планету, позже названную . Период вращения планеты Уран вокруг своей оси составляет 17 часов 24 минуты. Однако, как и на других планетах-гигантах, в верхних слоях атмосферы Урана дуют очень сильные ветры в направлении вращения, достигающие скорости 240 м/c. Таким образом, вблизи 30 градусов южной широты некоторые части атмосферы делают оборот вокруг планеты всего за 14 часов.
Хотя планета Уран и не имеет твёрдой поверхности в привычном понимании этого слова, наиболее удалённую часть газообразной оболочки принято называть его атмосферой. Полагают, что атмосфера Урана начинается на расстоянии в 300 км от внешнего слоя при давлении в 100 бар и температуре в 320 K. «Атмосферная корона» простирается на расстояние, в 2 раза превышающее радиус от «поверхности» с давлением в 1 бар. Атмосферу условно можно разделить на 3 части: тропосфера, стратосфера и термосфера/атмосферная корона (4000 - 50000 км от поверхности). Мезосфера у Урана отсутствует. У Урана есть слабо выраженная система колец, состоящая из частиц диаметром от нескольких миллиметров до 10 метров. Это - вторая кольцевая система, обнаруженная в Солнечной системе. На данный момент у Урана известно 13 колец, самым ярким из которых является кольцо эпсилон. Кольца планеты Уран, вероятно, весьма молоды - на это указывают промежутки между ними, а также различия в их прозрачности. Это говорит о том, что кольца не были сформированы вместе с планетой. Возможно, ранее кольца были одним из спутников Урана, который разрушился либо при столкновении с неким небесным телом, либо под действием приливообразующих сил.
Имеется много аргументов в пользу того, что отличия между ледяными и газовыми гигантами зародились ещё при формировании Солнечной системы. Как полагают, Солнечная система сформировалась из гигантского вращающегося шара, состоящего из газа и пыли, и известного как Протосолнечная туманность. Потом шар уплотнился, и сформировался диск с Солнцем в центре. Большая часть водорода с гелием пошла на формирование Солнца. А частицы пыли стали собираться вместе, чтобы впоследствии сформировать протопланеты. Поскольку планеты увеличивались в размерах, некоторые из них обзавелись достаточно сильным магнитным полем, позволившим им сконцентрировать вокруг себя остаточный газ. Они продолжали набирать газ до тех пор, пока не достигали предела, и дальше их размеры увеличивались по экспоненте. Ледяным же гигантам удалось «получить» значительно меньше газа - по массе полученный ими газ только в несколько раз превосходил массу
Уран — седьмая планета от Солнца и первая планета в Солнечной системе которую открыли ученые. Хоть Уран и виден на ночном небе невооруженным взглядом, из-за своего медленного движения по орбите его легко можно принять за обычную звезду. Также планета известна своим экстремальным наклоном оси вращения который больше 90 градусов.
История открытия планеты.
Уран — это первая планета о существовании которой мы узнали благодаря наблюдениям астрономов. Британский астроном Уильям Гершель открыл совершенно случайно 13 марта 1781 года. Объектом его наблюдений были звезды, яркость которых очень мала. Однако одна звезда разительно отличалась от остальных, меняя свое положение в течении года. Как показали дальнейшие исследования, звезда находилась на планетарной орбите вокруг Солнца.
10 вещей которые необходимо знать о Уране!
- Уран расположен на седьмой орбите от Солнца;
- Первым кто узнал о существовании Урана стал Уильям Гершель в 1781 году;
- Уран посетил только один космический аппарат — Voyager 2 в 1982 году;
- Уран является самой холодной планетой в Солнечной системе;
- Плоскость экватора Урана наклонена к плоскости его орбиты практически под прямым углом — то есть планета вращается ретроградно, «лёжа на боку слегка вниз головой»;
- Луны Урана носят названия взятые из произведений Уильяма Шекспира и Александра Поупа, а не греческой или римской мифологии;
- Сутки на Уране длятся около 17 земных часов;
- Вокруг Урана расположено 13 известных колец;
- Один год на Уране длится 84 земных года;
- Вокруг Урана вращается 27 известных естественных спутника;
Астрономические характеристики
Значение имени планеты Уран
Уран получил свое название в честь греческого божества неба. Это единственная планета которая получила свое название из греческой а не римской мифологии.
Выбор имени планеты был очень непростым. В научных работах планета могла носить название Миневры, Кибела и даже Гершель. Сам же первооткрыватель планеты предлагал назвать ее “Georgium Sidus” в честь короля Георга III. Однако все эти идеи не были популярны в научных кругах, хотя название “Georgium Sidus” применялось в Англии около 70 лет после открытия планеты.
Точку в этой запутанной истории поставил немецкий астроном Йохан Боде, который детализировал орбиту новой планеты и дал ей окончательное название — Уран.
Физические характеристики Урана
Кольца и спутники
Уран на орбите вокруг себя содержит как кольца так и спутники.
Кольца вокруг Урана стали первыми космическими структурами обнаруженными не только рядом с Сатурном. Данное открытие стало очень важным для астрономов, которые узнали что кольца вокруг планет являются общей чертой для газовых гигантов, а не просто особенностью Сатурна.
Уран имеет два набора колец. Внутренняя система колец состоит в основном из узких темных полос, в то время как внешняя часть системы ярко окрашена в синий и красный цвет. В настоящее время космическим телескопом Hubble и другими научными инструментами были обнаружены 13 колец вокруг Урана.
Вокруг Урана, кроме колец, вращается 27 известных естественных спутника. Свое название они получили не из греческой или римской мифологии Первые четыре луны были названы в честь магических духов из английской литературы. С тех пор, астрономы продолжают эту традицию и опираются на произведения Уильяма Шексипра и Александра Поупа, в процессе выбора имен для вновь открытых спутников.
Оберон и Титания являются крупнейшими спутниками Урана и являются первыми лунами обнаруженными Уильямом Гершелем в 1787 году. Уильям Лассел нашел следующие две луны, которые получили название Ариэль и Умбриэль. остальные луны настолько малы что пятый космический объект на орбите Урана удалось найти только в 1948 году.
Спутниковая система Урана наименее массивна среди остальных систем газовых гигантов. Суммарная масса всех крупных спутников Урана будет меньше половины массы Тритона, спутника Нептуна.
Особенности планеты
Если бы мы имели возможность пролетать рядом с Ураном, то мы бы увидели шар сине — зеленого цвета. Такое цвет образуется из-за большого количества метана в водородно-гелиевой атмосфере планеты. Уран также часто называют ледяным гигантом, так как большую часть его массы создает жидкая смесь льдов воды, метана и аммиака.
Ось вращения Урана располагается практически паралельно относительно плоскости эклиптики. Столь необычная ориентация, может быть результатом столкновения планеты с другим массивным объектом в начале истории планеты. Кроме того, магнитное поле планеты расположено не совсем обычно. Его ось наклонена на 59 градусов, то есть на Уране истинный и магнитный север не совпадают.
Необычное наклонение орбиты планеты создает очень экстремальные по длительности времена года. Один год на планете длиться 84 земных года. Значит примерно 20 лет Солнце светит практически над одним из полярных полюсов планеты. Но ввиду большой удаленности Урана от Солнца, дневная и ночная сторона планеты мало отличается по температуре. Верхние слои облачного покрова планеты прогреваются только до — 216 градусов по Цельсию.
Атмосфера планеты
Атмосфера планеты как и у других газовых гигантов, в основном состоит из водорода и гелия. Также присутствуют незначительные примеси метана, воды и аммиака.
Полезные статьи которые ответят на большинство интересных вопросов о Сатурне.
Объекты глубокого космоса
Седьмую планету солнечной системы – Уран – открыли лишь в 1781 году и назвали в честь древнегреческого бога, который был отцом Кроноса. Эту планету классифицируют, как одну из газообразных планет-гигантов, наряду с Юпитером, Сатурном и Нептуном.
Ульям Гершель, открывший Уран, сначала принял его за комету. Он наблюдал за созвездием Тельца, и обратил внимание на небесное тело, находившееся в том месте, которое должно было пустовать, судя по звездным картам того времени. Объект был достаточно четким и медленно двигался относительно звезд.
Он рассказал о своем наблюдении коллегам астрономам, математикам и другим ученым. Европейские астрономы принялись изучать объект, его расстояние, массу, орбиту и прочие характеристики. Российский ученый Андрей Лексель, определил расстояние между Солнцем и Ураном, оно составляло, целых 18 а. е. (2,8 млрд. км). Так, через 2 месяца, после ежедневных многочасовых наблюдений, ученые были убеждены, что Гершель открыл не комету, а далекую седьмую планету. За свое открытие, он был удостоен пожизненной денежной королевской выплаты в 200 фунтов стерлингов и награжден орденом. Эта была первая планета, открытая в Новое время. Уран расширил границы солнечной системы в глазах человека, со времен Античности.
Строение Урана
Как показывают наблюдения со спутников, железно-каменное ядро с температурой около 7000 K, на Уране присутствует, а вот рек и океанов, наблюдать не приходится. Отсутствие металлического водорода, уменьшает количество тепла, выделяемое планетой до 30%, поэтому 70% тепловой энергии Уран получает от Солнца. За ядром сразу начинается плотная очень плотная атмосфера, толщиной около 8 тыс. км. Химический состав атмосферы Урана таков: 83% водорода (H2), 15% гелия (Не) и около 2% метан (CH4). Метан, так же как и водород, принимают активное участие в поглощении солнечной радиации, и, следовательно, инфракрасного и красного спектров. Этим объясняется сине-зеленый цвет планеты. Ветры в средних слоях, движутся со скоростью 250м/с.
Наклон оси Урана
Уран – уникальная планета солнечной системы. Наклон оси вращения составляет около 98°, это значит, что планета практически завалена набок. Для наглядности: если все планеты похожи на вращающуюся юлу, то Уран, скорее похож, на катящийся шар для боулинга. Из-за такого необычного положения, смены дня и ночи и времен года на планете, протекают, мягко говоря, нестандартно. Получается, что 42 года, один полюс находится в темноте, на другой светит Солнце, а потом они меняются. Ученые объясняют такое странное положение планеты, столкновением с другим небесным телом (возможно с другой планетой), которое произошло миллионы лет назад.
Спутники Урана
В начале третьего тысячелетия открыто и исследовано 27 спутников планеты Уран. Основными, являются 5 самых крупных спутников. Самый большой спутник – Титания – имеет диаметр всего 1570 км, это очень немного, по сравнению со спутниками остальных планет. Оберон – второй по величине спутник Урана. Он и Титания, были открыты все тем же Гершелем, обнаружившим саму планету. Далее идут еще меньшие по размерам спутники: Умбриэль, Ариель и Миранда. Интересен тот факт, что имена всем спутникам Урана, давали в честь героев бессмертных произведений Уильяма Шекспира.
Характеристики Урана
Масса: 8,69*1025 кг (в 14 раз больше Земли)
Диаметр на экваторе: 51118 км (в 4 раз больше Земли)
Диаметр на полюсе: 49946 км
Наклон оси: 98°
Плотность: 1,27 г/см³
Температура верхних слоев: около –220 °C
Период обращения вокруг оси (сутки): 17 часов 15 минут
Расстояние от Солнца (среднее): 19 а. е. или 2,87 млрд. км
Период обращения вокруг Солнца по орбите (год): 84,5 года
Скорость вращения по орбите: 6,8 км/с
Эксцентриситет орбиты: e = 0,044
Наклон орбиты к эклиптике: i = 0,773°
Ускорение свободного падения: около 9 м/с²
Спутники: есть 27 шт.
Уран - седьмая планета Солнечной системы, третья по диаметру и четвёртая по массе. Была открыта в 1781 году английским астрономом
Уильямом Гершелем и названа в честь греческого бога неба Урана, отца Кроноса (в римской мифологии Сатурна) и, соответственно, деда Зевса (у римлян - Юпитер).
В отличие от газовых гигантов - Сатурна и Юпитера, состоящих в основном из водорода и гелия, в недрах Урана и схожего с ним Нептуна отсутствует
металлический водород, но зато много льда в его высокотемпературных модификациях. По этой причине специалисты выделили эти две планеты в отдельную категорию «ледяных гигантов».
Основу атмосферы Урана составляют водород и гелий. Кроме того, в ней обнаружены следы метана и других углеводородов, а также облака изо льда, твёрдого аммиака и водорода.
Это самая холодная планетарная атмосфера Солнечной системы с минимальной температурой в 49 К (-224 °C). Полагают, что Уран имеет сложную слоистую структуру облаков, где
вода составляет нижний слой, а метан - верхний. В отличие от Нептуна, недра Урана состоят в основном изо льдов и горных пород.
| ПЛАНЕТА УРАН | |
| Первооткрыватель | Уильям Гершель |
| Место открытия | Бат, Великобритания |
| Дата открытия | 13 марта 1781 |
| Способ обнаружения | прямое наблюдени |
| Орбитальные характеристики: | |
| Перигелий | 2 748 938 461 км (18,375 а. е.) |
| Афелий | 3 004 419 704 км (20,083 а. е.) |
| Большая полуось | 2 876 679 082 км (19,229 а. е.) |
| Эксцентриситет орбиты | 0,044 405 586 |
| Сидерический период обращения | 30 685,4 дней (84.01 года) |
| Синодический период обращения | 369,66 дней |
| Орбитальная скорость | 6,81 км/с |
| Средняя аномалия (Mo) | 142,955717° |
| Наклонение | 0,772556° (6,48° относительно солнечного экватора) |
| Долгота восходящего узла | 73,989821° |
| Аргумент перицентра | 96,541318° |
| Физические характеристики: | |
| Полярное сжатие | 0,02293 |
| Экваториальный радиус | 25 559 км |
| Полярный радиус | 24 973 км |
| Объём | 6,833*10 13 км 3 |
| Масса | 8,6832*10 25 кг (14,6 земных) |
| Средняя плотность | 1,27 г/см 3 |
| Ускорение свободного падения на экваторе | 8,87 м/с 2 |
| Вторая космическая скорость | 21,3 км/c |
| Экваториальная скорость вращения | 2,59 км/с (9 324 км/ч) |
| Период вращения | 0,71833 дней (17 ч 14 мин 24 с) |
| Наклон оси | 97,77° |
| Прямое восхождение северного полюса | 17 ч 9 мин 15 с (257,311°) |
| Склонение северного полюса | -15,175° |
| Видимая звёздная величина | 5,9 - 5,32 |
| Угловой диаметр | 3,3" - 4,1" |
| Температура: | |
| уровень 1 бара | 76 K |
| 0,1 бара (тропопауза) | мин. 49 К (-224 °C), сред. 53 К (-220 °C), макс. 57 К (-216 °C) |
| Атмосфера: | |
| Состав: |
83±3% Водород
15±3% Гелий 2,3% Метан Лёд : - аммиачный, - водяной, - гидросульфидно-аммиачный, - метановый |
| ПЛАНЕТА УРАН | |
Так же, как и у других газовых гигантов Солнечной системы, у Урана имеется система колец, магнитосфера и 27 спутников. Ориентация Урана в пространстве отличается от остальных планет Солнечной системы - его ось вращения лежит как бы «на боку» относительно плоскости обращения этой планеты вокруг Солнца. Вследствие этого планета бывает обращена к Солнцу попеременно то северным полюсом, то южным, то экватором, то средними широтами.
В 1986 году американский космический аппарат «Вояджер-2» передал на Землю снимки Урана с близкого расстояния. На них видна «невыразительная» в видимом спектре планета без облачных полос и атмосферных штормов, характерных для других планет-гигантов. Однако в настоящее время наземными наблюдениями удалось различить признаки сезонных изменений и увеличения погодной активности на планете, вызванных приближением Урана к точке своего равноденствия. Скорость ветров на Уране может достигать 250 м/с (900 км/ч).
Орбита и вращение:
Средняя удалённость планеты от Солнца составляет 19,1914 а. е. (2,8 млрд км). Период полного обращения Урана вокруг Солнца составляет 84 земных года.
Расстояние между Ураном и Землёй меняется от 2,7 до 2,85 млрд км. Большая полуось орбиты равна 19,229 а. е., или около 3 млрд км. Интенсивность солнечного излучения на таком
расстоянии составляет 1/400 от значения на орбите Земли. Впервые элементы орбиты Урана были вычислены в 1783 году французским астрономом Пьером-Симоном Лапласом, однако со временем
были выявлены несоответствия расчётных и наблюдаемых положений планеты. В 1841 году британец Джон Кауч Адамс первым предположил, что ошибки в расчётах вызваны гравитационным воздействием
ещё не открытой планеты. В 1845 году французский математик Урбен Леверье начал независимую работу по вычислению элементов орбиты Урана, а 23 сентября 1846 года Иоганн Готфрид Галле
обнаружил новую планету, позже названную Нептуном, почти на том же месте, которое предсказал Леверье. Период вращения Урана вокруг своей оси составляет 17 часов 14 минут. Однако, как
и на других планетах-гигантах, в верхних слоях атмосферы Урана дуют очень сильные ветры в направлении вращения, достигающие скорости 240 м/c. Таким образом, вблизи 60 градусов южной
широты некоторые видимые атмосферные детали делают оборот вокруг планеты всего за 14 часов.
Плоскость экватора Урана наклонена к плоскости его орбиты под углом 97,86° - то есть планета вращается ретроградно, «лёжа на боку слегка вниз головой». Это
приводит к тому, что смена времён года происходит совсем не так, как на других планетах Солнечной системы. Если другие планеты можно сравнить с вращающимися волчками, то Уран больше похож на
катящийся шар. Такое аномальное вращение обычно объясняют столкновением Урана с большой планетезималью на раннем этапе его формирования. В моменты солнцестояний один из полюсов планеты оказывается
направленным на Солнце. Только узкая полоска около экватора испытывает быструю смену дня и ночи; при этом Солнце там расположено очень низко над горизонтом - как в земных полярных широтах. Через
полгода (уранианского) ситуация меняется на противоположную: «полярный день» наступает в другом полушарии. Каждый полюс 42 земных года находится в темноте - и ещё 42 года под светом Солнца.
В моменты равноденствия Солнце стоит «перед» экватором Урана, что даёт такую же смену дня и ночи, как на других планетах. Очередное равноденствие на Уране наступило 7 декабря 2007 года.
| ПЛАНЕТА УРАН | ||
| Северное полушарие | Год | Южное полушарие |
| Зимнее солнцестояние | 1902, 1986 | Летнее солнцестояние |
| Весеннее равноденствие | 1923, 2007 | Осеннее равноденствие |
| Летнее солнцестояние | 1944, 2028 | Зимнее солнцестояние |
| Осеннее равноденствие | 1965, 2049 | Весеннее равноденствие |
| ПЛАНЕТА УРАН | ||
Благодаря такому наклону оси полярные области Урана получают в течение года больше энергии от Солнца, чем экваториальные. Однако Уран теплее в экваториальных районах, чем в полярных. Механизм, вызывающий такое перераспределение энергии, пока остаётся неизвестным.
Объяснения необычного положения оси вращения Урана также пока остаются в области гипотез, хотя обычно считается, что во время формирования Солнечной системы протопланета размером примерно с Землю врезалась в Уран и изменила его ось вращения. Многие учёные не согласны с данной гипотезой, так как она не может объяснить, почему ни одна из лун Урана не обладает такой же наклонной орбитой. Была предложена гипотеза, что ось вращения планеты за миллионы лет раскачал крупный спутник, впоследствии утерянный.
 |
|
|
Ось вращения Урана
Самая необычная черта Урана - это его странное положение. Меркурий и Юпитер вращаются вокруг Солнца строго вертикально, Земля и Марс имеют умеренный наклон относительно своей оси примерно на 20-30°, а Уран, как выяснилось, отклонен на 98° - другими словами, его Северный полюс располагается чуть ниже относительно орбиты планеты. Если другие планеты вращаются, как юла, Уран, видимо, крутится по своей орбите подобно шарику. На планете сформировалась самая странная система сезонов года: в полярных регионах по 40 лет тянется зима вечной ночью, вслед за которой наступает лето бесконечного солнечного света, которое также длится 40 лет, а в экваториальных областях смена дня и ночи происходит в соответствии с ежедневным вращением Урана (планета совершает виток вокруг своей оси за 17 часов 14 минут). В течение года на ледяном гиганте, по-видимому, относительно равномерная температура на всей поверхности, и этот фактор, предположительно, связан с погодой на планете. |
|
| ПЛАНЕТА УРАН | |
Во время первого посещения Урана «Вояджером-2» в 1986 году южный полюс Урана был обращён к Солнцу. Этот полюс называется «южным». Согласно определению, одобренному Международным астрономическим союзом южный полюс - тот, который находится с определённой стороны плоскости Солнечной системы (независимо от направления вращения планеты). Иногда используют другое соглашение, согласно которому направление на север определяется исходя из направления вращения по правилу правой руки. По такому определению полюс, который был освещённым в 1986 году, не южный, а северный. Астроном Патрик Мур прокомментировал эту проблему следующим лаконичным образом: «Выбирайте любой».
Физические характеристики
Внутренняя структура
Уран тяжелее Земли в 14,5 раз, что делает его наименее массивной из планет-гигантов Солнечной системы. Плотность Урана, равная 1,270 г/см 3 , ставит
его на второе после Сатурна место среди наименее плотных планет Солнечной системы. Несмотря на то, что радиус Урана немного больше радиуса Нептуна, его масса несколько меньше, что свидетельствует
в пользу гипотезы, согласно которой он состоит в основном из различных льдов - водного, аммиачного и метанового. Их масса, по разным оценкам, составляет от 9,3 до 13,5 земных масс. Водород и
гелий составляют лишь малую часть от общей массы (между 0,5 и 1,5 земных масс); оставшаяся доля (0,5 - 3,7 земных масс) приходится на горные породы (которые, как полагают, составляют ядро планеты).
Стандартная модель Урана предполагает, что Уран состоит из трёх частей: в центре - каменное ядро, в середине - ледяная оболочка, снаружи -
водородно-гелиевая атмосфера. Ядро является относительно маленьким, с массой приблизительно от 0,55 до 3,7 земных масс и с радиусом в 20% от радиуса всей планеты. Мантия (льды) составляет
большую часть планеты (60% от общего радиуса, до 13,5 земных масс). Атмосфера при массе, составляющей всего 0,5 земных масс (или, по другим оценкам, 1,5 земной массы), простирается на 20%
радиуса Урана. В центре Урана плотность должна повышаться до 9 г/см 3 , давление должно достигать 8 млн бар (800 ГПа) при температуре в 5000 К. Ледяная оболочка фактически не
является ледяной в общепринятом смысле этого слова, так как состоит из горячей и плотной жидкости, являющейся смесью воды, аммиака и метана. Эту жидкость, обладающую высокой
электропроводностью, иногда называют «океаном водного аммиака». Состав Урана и Нептуна сильно отличается от состава Юпитера и Сатурна благодаря «льдам», преобладающим над газами,
оправдывая помещение Урана и Нептуна в категорию ледяных гигантов.
 |
|
|
Строение Урана
В его холодной верхней атмосфере доминируют водород и гелий, к которым также подмешано где-то 2,3% метана. Слабая гравитация позволяет Урану формировать огромную корону из водорода, которая простирается на расстояние, вдвое превышающее радиус самой планеты. Над поверхностью лежат слои облаков, состоящие из различных химических элементов, включая воду. Примерно на 5000 км ниже видимой поверхности находится слой «хлюпающей» мантии, богатой водой и аммиаком. Хотя эти слои называют «льдами», они больше похожи на жидкую слякоть, смешанную с неизвестным количеством водорода и гелия. Каменистое ядро Урана размером, вероятно, с Землю. |
|
| ПЛАНЕТА УРАН | |
Несмотря на то, что описанная выше модель наиболее распространена, она не является единственной. На основании наблюдений можно также построить и другие модели - например, в случае если существенное количество водородного и скального материала смешивается в ледяной мантии, то общая масса льдов будет ниже, и соответственно, полная масса водорода и скального материала - выше. В настоящее время доступные данные не позволяют определить, какая модель правильней. Жидкая внутренняя структура означает, что у Урана нет никакой твёрдой поверхности, так как газообразная атмосфера плавно переходит в жидкие слои. Однако, ради удобства за «поверхность» было решено условно принять сплющенный сфероид вращения, где давление равно 1 бару. Экваториальный и полярный радиус этого сплющенного сфероида составляют 25 559 ± 4 и 24 973 ± 20 км. Далее в статье эта величина и будет приниматься за нулевой отсчёт для шкалы высот Урана.
Внутреннее тепло Урана значительно меньше, чем у других планет-гигантов Солнечной системы. Тепловой поток планеты очень низкий, и причина этого сейчас неизвестна. Нептун, схожий с Ураном размерами и составом, излучает в космос в 2,61 раза больше тепловой энергии, чем получает от Солнца. У Урана же избыток теплового излучения очень мал, если вообще есть. Тепловой поток от Урана равен 0,042 - 0,047 Вт/м 2 , и эта величина меньше, чем у Земли (примерно 0,075 Вт/м 2). Измерения в дальней инфракрасной части спектра показали, что Уран излучает лишь 1,06 ± 0,08% энергии от той, что получает от Солнца. Самая низкая температура, зарегистрированная в тропопаузе Урана, составляет 49 К, что делает планету самой холодной из всех планет Солнечной системы - даже более холодной, чем Нептун.
Существуют две гипотезы, пытающиеся объяснить этот феномен. Первая из них утверждает, что предположительное столкновение протопланеты с Ураном во время формирования Солнечной системы, которое вызвало большой наклон его оси вращения, привело к рассеянию исходно имевшегося тепла. Вторая гипотеза гласит, что в верхних слоях Урана есть некая прослойка, препятствующая тому, чтобы тепло от ядра достигало верхних слоёв. Например, если соседние слои имеют различный состав, конвективный перенос тепла от ядра вверх может быть затруднён.
Отсутствие избыточного теплового излучения планеты значительно затрудняет определение температуры её недр, однако если предположить, что температурные условия внутри Урана близки к характерным для других планет-гигантов, то там возможно существование жидкой воды и, следовательно, Уран может входить в число планет Солнечной системы, где возможно существование жизни.
Уран является планетой, которая входит в состав Солнечной системы. Он занимает седьмую позицию от Солнца и имеет третий размер по радиусу среди планет Солнечной системы. По массе этот объект занимает четвертое место.
Впервые зафиксирована планета была в 1781 году астрономом с Англии Уильямом Гершелем. Название получила в честь бога неба в древней Греции Урана, который был сыном Кроноса и внуком самого Зевса.
Нужно отметить, что Уран является первой планетой, которую открыли в новое время с применением телескопа. Это открытие было первым открытием планеты с античных времен, что позволило расширить известные границы Солнечной системы. Несмотря на то что планета имеет достаточно большие размеры, ее ранее видели с Земли, но воспринимали как звезду со слабым свечением.
Сравнивая Уран с такими газовыми гигантами, как Юпитер и Сатурн, которые состоят из гелия и водорода, можно отметить, что в нем отсутствует водород в металлической форме. В составе планеты находится много льда в различных модификациях. В этом Уран очень схож с Нептуном, эти планеты ученые относят в отдельные категории под названием «ледяные гиганты». Все же атмосфера урана состоит из гелия и водорода, не так давно в атмосфере планеты был найден метан и добавки углеводородов. Атмосфера имеет ледяные облака, которые состоят из водорода и аммиака в твердой форме.
Необходимо отметить, что Уран является планетой с самой холодной атмосферой во всей Солнечной системе. Самые низкие зафиксированные данные температуры равны −224 °C. За счет этого ученые полагают, что атмосфера планеты состоит из нескольких слоев облаков, в которых водный горизонт занимает нижние слои, а верхний слой представлен метаном. Что касается недр планеты, то они состоят из горных пород и льда.
Как и все гиганты Солнечной системы, Уран также имеет магнитосферу и систему колец вокруг планеты. Этот объект имеет 27 постоянных спутников, которые отличаются диаметром и орбитами движения. Особенностью планеты является горизонтальное положение оси вращения, за счет этого планета лежит сбоку относительно Солнца.
Первые качественные снимки Урана человечество получило в 1986 году с применением аппарата «Вояжер-2». Снимки были сделаны с достаточно близкого расстояния, на них изображена невыразительная планета, на которой не видно облачных полос или штормов. Современные исследования доводят, что планета имеет сезонные изменения в атмосфере, также часто бывают штормы со скоростью движения ветра до 900 км/ч.
Открытие планеты
Наблюдение за Ураном было начато задолго до открытия У. Гершеля, поскольку наблюдатели думали, что это звезда. Первые документальные данные наблюдения за объектом датируются 1660 годом, их проводил Джон Флемстид. После этого в 1781 году изучением объекта занимался Пьер Моньер, который наблюдал планету более 12 раз.
Гершель является ученым, который впервые сделал вывод, что это планета, а не звезда. Свои наблюдения ученый начинал, изучая параллакс звезд, при этом он использовал телескоп собственного изготовления. Первое наблюдение за ураном Гершель осуществил 13.03.1781 года в саду возле собственного дома в городе Бат, который находится в Великобритании. При этом ученый в журнале сделал такую запись: «рядом со звездой ζ созвездия тельца находится туманная звезда или комета». Через 4 дня ученый сделал еще одну заметку: «при поиске наблюдаемой звезды или кометы оказалось, что объект поменял положение, а этого говорит, что это комета».
Дальнейшие наблюдения объекта при большом увеличении на телескопе показывали комету как размытое пятно, которое было слабо различимо, хотя при этом окружающие звезды были выразительными и яркими. Повторные исследования говорили, что это комета. В апреле этого же года ученый получил исследования коллеги с Королевского сообщества астрономов Н. Маскелайна, который говорил, что им не было найдено ни головы, ни хвоста в этой комете. За счет этого можно сделать вывод, что это либо комета с очень вытянутой орбитой, либо же еще одна планета.
Гершель продолжал описание как кометы, но в то же время большинство исследователей подозревали о другой природе объекта. Таким образом, Российским астрономом А.И. Лекселем было рассчитано расстояние к объекту, которое превышало расстояние от Земли к Солнцу и равно 4 астрономическим единицам. Также немецкий астроном И. Боде предположил, что открытый Гершелем объект может быть звездой, которая двигается далее орбиты Сатурна, кроме того, ученый отметил, что орбита движения очень схожа с планетарными орбитами. Окончательное подтверждение планетарной природы объекта сделал Гершель в 1783 году.
За это открытие Гершель был удостоен пожизненной стипендии от короля Георга III в размере 200 фунтов, с одним условием, что ученый переедет ближе к королю, чтобы он и его семья имели возможность наблюдать космические объекты в телескоп ученого.
Название планеты
За счет того, что Гершель является первооткрывателем планеты, он был удостоен чести от королевского сообщества астрономов назвать планету. Первоначально ученый хотел назвать планету в честь короля Георга III как «Звезда Георга», на латыни это «GeorgiumSidus». Данное название объяснялось тем, что в то время не было актуально называть планету в честь древнего бога, кроме того, это даст ответ на вопрос о том, когда была открыта планета, на который можно было ответить, что открытие выпадает на время правительства короля Георга III.
Также было предложение от французского ученого Ж. Ланда назвать планету в честь открывателя. Поступали предложения назвать в честь мифологической жены Сатурна, а именно Кибелой. Название Уран предложил немецкий астроном Боде, который мотивировал название тем, что этот бог был отцом Сатурна. Уже через год после смерти Гершеля первоначальное название «Георг» практически нигде не встречалось, хотя в Великобритании планету называли так порядка 70 лет.
Окончательно название Уран за планетой закрепилось с 1850 года, когда оно было закреплено в альманахе Его Величества. Нужно отметить, что Уран - единственная планета, название которой взято с римской мифологии, а не с греческой.
Вращение планеты и ее орбита
Планета Уран удалена от Солнца на расстояние в 2,8 миллиардов километров. Планета делает полный оборот вокруг Солнца за 84 земных года. Уран и Землю разделяют от 2,7 и до 2,85 миллиардов лет. Полуось орбиты планеты составляет 19,2 а.е. что равно почти 3 миллиардам километров. На таком расстоянии солнечное излучение равно 1/400 от Земной орбиты. Элементы орбиты Урана впервые были исследованы Пьером Лапласом. Дополнительные уточнения в расчеты внес Джон Адамс в 1841 году, он также уточнил гравитационное воздействие.
Период, за который Уран делает оборот вокруг собственной оси, равен 17 часам и 14 минутам. Как на всех планетах-гигантах, на Уране образуются мощные ветра, которые дуют параллельно вращению планеты. Данные ветра достигают скорости в 240 м/c. В силу этого некоторые детали атмосферы, расположенные в южных широтах, делают полный оборот вокруг планеты за 14 часов.
Наклон оси
Особенностью планеты является наклон оси вращения к плоскости орбиты, этот наклон равен углу в 97,86°. За счет этого планета при вращении лежит на боку и вращается ретроградно. Это положение отличает планету от других, времена года здесь наступают совсем иным образом. Вращение всех планет Солнечной системы можно сравнить с движением волчка, а вращение Урана больше схоже с катящимся шаром. Ученые предполагают, что подобный наклон планеты был за счет столкновения планеты с планетозималью еще во время формирования Урана.
При солнцестоянии на Уране один из полюсов повернут полностью к Солнцу, при этом на экваторе происходит очень быстрая смена дня и ночи, а противоположного полюса не достигают солнечные лучи. Через половину уранского года наступает противоположная ситуация, поскольку планета поворачивается к Солнцу другим полюсом. Интересным фактом является то, что каждый из полюсов Урана по 42 земных года находится в полной темноте, а потом 42 года освещен Солнцем.
Несмотря на то что полюса планеты получают максимальное количество тепла, все же на экваторе температура постоянно выше. Почему так происходит, до сих пор ученым не известно. Также положение оси остается загадкой, учеными выдвинуты только несколько гипотез, которые так и не подтверждены научными фактами. Наиболее популярной гипотезой наклона оси Урана является то, что во время формирования планет Солнечной системы в Уран врезалась так называемая протопланета, которая имела размер приблизительно такой же, как и Земля. Но это не объясняет, почему ни один спутник планеты не имеет такого наклона оси. Также существует теория, по которой планета имела большой спутник, раскачавший ось планеты, а в дальнейшем он был утерян.
Видимость планеты
На протяжении более десяти лет, с 1995 года по 2006 год, визуальная звездная величина планеты Уран колебалась от +5,6m и до +5,9 m, это позволяло созерцать планету с Земли без применения оптических приборов. В это время угловой радиус планеты колебался от 8 и до 10 угловых секунд. При чистом ночном небе Уран можно обнаружить невооруженным глазом, при использовании бинокля планета видна даже с городских условий. Наблюдая за объектом с применением любительского телескопа, можно рассмотреть диск бледно-голубого цвета, который имеет потемнение по краям. Используя мощные телескопы с объективом в 25 сантиметров, можно разглядеть даже самый большой спутник планеты под названием Титан.
Физические характеристики Урана
Планета в 14,5 раза тяжелее Земли, при этом Уран является наименее массивным среди всех планет-гигантов, которые входят в Солнечную систему. Но плотность планеты незначительна и равна 1,270 г/см³, что позволяет занять второе место среди планет с наименьшей плотностью после Сатурна. Несмотря на то что диаметр планеты больше чем у Нептуна, масса Урана все же меньше. Это в свою очередь подтверждает выдвинутую учеными гипотезу, что Уран состоит изо льдов метана, аммиака и воды. Гелий и водород в составе планеты занимают незначительную часть от основной массы. По гипотезам ученых горные породы составляют ядро планеты.
Говоря о строении Урана, принято разделять его на три основные составляющие части: внутренняя часть (ядро) представлено каменными породами, средняя состоит из нескольких ледяных оболочек, а наружная представлена гелиево-водородной атмосферой. На ядро планеты выпадает приблизительно 20% радиуса Урана, на ледяную мантию – 60%, остальные 20% занимает атмосфера. Наибольшую плотность имеет ядро планеты, где она достигает показателя в 9 г/см³, кроме того, эта область имеет большое давление, доходящее до отметки в 800 Гпа.
Необходимо уточнить, что ледяные оболочки не имеют общепринятой физической формы льда, они состоят из плотной жидкости, которая имеет очень высокую температуру. Это вещество является смесью метана, воды и аммиака, оно обладает отличными электропроводными качествами. Описанная схема строения не является однозначно принятой и доказанной на 100%, в силу этого выдвигаются и другие варианты строения Урана. Современная техника и методы изучения не могут однозначно дать ответ на все интересующие человечество вопросы.
Все же планету принято воспринимать как сфероид сплющенной формы, который имеет радиус у полюсов около 24,55 и 24,97 тысяч километров.
Особенностью Урана также являются значительно меньшие показатели внутреннего тепла, чем у других планет-гигантов. Ученым еще не удалось выяснить причину низкого теплового потока этой планеты. Даже во многом схожий и меньший Нептун излучает в 2,6 раза больше тепла в космическое пространство, чем поступает от Солнца. Тепловое излучение Урана очень слабое и достигает показателя в 0,047 Вт/м², это в 0,075 Вт/м² меньше, чем излучает Земля. Более детальные исследования показали, что планета излучает около 1% тепла, которое получает от Солнца. Самые низкие температуры на Уране были зафиксированы в тропопаузе и равны 49 К, данный показатель делает планету самой холодной во всей Солнечной системе.
В силу отсутствия большого теплового излучения ученым очень сложно высчитать температуру недр планеты. Все же выдвигаются гипотезы о подобности Урана к другим гигантам Солнечной системы, в недрах этой планеты может быть вода в жидком агрегатном состоянии. За счет этого можно делать выводы, что на Уране возможно существование живых организмов.
Атмосфера Урана
Несмотря на то что планета не имеет привычной твердой поверхности, достаточно сложно говорить о распределении на поверхность и атмосферу. Все же наиболее удаленную часть от планеты считают атмосферой. По предварительным подсчетам ученых следует полагать, что атмосфера удалена от основной части планеты на расстояние в 300 километров. Температура данного слоя равна 320 К при давлении в 100 бар.
Корона атмосферы Урана в два раза превышает диаметр планеты от поверхности. Атмосфера планеты разделена на три слоя:
- Тропосфера с давлением около 100 бар, занимает промежуток от -300 и до 50 километров.
- Стратосфера имеет давление от 0,1 до 10−10 бар.
- Термосфера, или корона, удалена от поверхности планеты на 4-50 тысяч километров.
В составе атмосферы Урана находятся такие вещества, как водород в молекулярном состоянии и гелий. Нужно отметить, что гелий находится не в середине планеты, как у других гигантов, а в атмосфере. Третьей основной составляющей атмосферы планеты является метан, который можно увидеть в инфракрасном спектре, но с высотой его доля значительно снижается. Верхние слои также имеют такие вещества, как этан, диацетилен, углекислый и угарный газ, частицы водяной пары.
Кольца Урана
Эта планета имеет целую систему колец, которые слабо выражены. Они состоят из темных частиц очень малого диаметра. Современные технологии позволили ученым более детально ознакомиться с планетой и ее структурой, при этом было зафиксировано 13 колец. Наиболее ярким является кольцо ε. Кольца планеты относительно молоды, данный вывод можно сделать за счет малого расстояния между ними. Формирование колец проходило параллельно с формированием самой планеты. Существуют предположения, что кольца могли быть сформированы из частиц спутников Урана, которые были разрушены при столкновении между собой.
Первые упоминания о кольцах были сделаны Гершелем, но это вызывает сомнения, поскольку на протяжении двух веков никто не видел колец вокруг планеты. Официальное подтверждение присутствия колец в Уране было сделано только 10.03.1977 года.
Спутники Урана
Уран имеет 27 постоянных естественных спутников, которые отличаются меду собой диаметром, составом и орбитами вращения вокруг планеты.
Самые крупные естественные спутники Урана:
Умбриэль;
Названия спутников планеты были подобраны из произведений А. Поупа и У. Шекспира. Несмотря на большое количество спутников, их общая масса очень мала. Масса всех спутников Урана наполовину меньше массы Тритона - спутника Нептуна. Самый большой спутник Урана под названием Титания имеет радиус всего в 788,9 километров, а это половина радиуса нашей Луны. Большинство спутников имеют низкое альбедо, за счет того, что они состоят изо льдов и горных пород в соотношении 1:1.
Среди всех спутников самым молодым считают Ариэль, поскольку его поверхность имеет наименьшее количество ударных кратеров от метеоритов. А самым старым спутником считают Умбриэль. Интересным спутником является Миранда из-за большого количества каньонов глубиной до 20 километров, которые меняются хаотическими террасами.
Современные технологии не позволяют человечеству обрести ответы на все вопросы, касающиеся Урана, но все же нам уже много известно, и на этом исследования не заканчиваются. В ближайшем будущем планируется запуск космических аппаратов к планете. В планах НАСА существует проект запуска в 2020 году под названием Uranusorbiter.