Планета Уран

Загальні відомості

Уран - сьома планета від Сонця і третя за розміром. Цікаво, що Уран хоч і більше в діаметрі, але менше масою, ніж Нептун. Уран іноді ледь бачимо неозброєним оком у дуже ясні ночі; його неважко ототожнити в бінокль (якщо Ви знаєте точно, куди дивитися). Невеликий астрономічний телескоп покаже невеликий диск.

Відстань від Сонця 2870990000 км (19.218 а.е.), екваторіальний діаметр: 51,118 км, у 4 рази більший земного, маса: 8.686.10 25 кг, 14 мас Землі. Період обертання навколо Сонця - 84 із чвертю року. Середня температура на Урані - біля 60-ти Кельвінів.

Уран - стародавнє Грецьке божество Неба, самий ранній вищий бог, що був батьком Хроноса (Сатурна), Циклопа і Титана (попередників Олімпійських богів).

Історія відкриття.

Уран, перша планета, виявлена ​​в новій історії, була відкрита випадково В. Гершелем, коли він розглядав небо в телескоп 13 березня 1781 року; спочатку він подумав, що це була комета. Раніше, як пізніше з'ясувалося, планета неодноразово спостерігалася, але приймалася за звичайну зірку (самий ранній запис про "зірку" була зроблена в 1690-м, коли Джон Флемстид каталогізував її як 34-ю Тельця - одне з прийнятих позначень зірок у сузір'ях) .

Гершель назвав планету "Georgium Sidus" (Планета Георга) на честь його покровителя, короля Англії Георга III; інші називали її планетою Гершеля. Ім'я ж "Уран" було дано тимчасово й узяте за традицією з античної міфології, а утвердилося воно лише в 1850-му році.

Уран був відвіданий тільки одним космічним кораблем: недалеко від Урану пролітав "Вояджер 2". (Знімок вгорі зроблений з телескопа "Хаббл"). Корабель пройшов у 81500 кілометрах від Урана 24-ого січня 1986-го року. "Вояджер-2" зрадив тисячі зображень і інших наукових даних про планету, супутників, кільця, атмосфері, просторі і магнітному середовищі, що оточують Уран. Різні інструменти вивчали кільцеву систему, відкриваючи дрібні деталі раніше відомих і двох знову виявлених кілець. Дані показали, що планета обертається з періодом 17 годин 14 хвилин. Космічний корабель також знайшов магнітосферу, що велика настільки ж, наскільки і незвичайна.

Особливості обертання Урану.

У більшості планет вісь обертання майже перпендикулярна площині екліптики (екліптика - видимий річний шлях Сонця на небсной сфері), але вісь Урана майже паралельна цій площині. Причини "лежачого" звернення Урана невідомі. Зате в дійсності існує суперечка: який з полюсів Урана - північний. Розмова ця аж ніяк не подібний до спору про палиці з двома кінцями та двома началами. Те, як же насправді склалася така ситуація з обертанням Урана, дуже багато що означає в теорії виникнення всієї Сонячної системи, адже майже всі гіпотези мають на увазі обертання планет в одну сторону. Якщо Уран утворився, лежачи на боці, то це сильно не стикується з припущеннями про походження нашої планетної системи. Правда, зараз все більше вважають, що такий стан Урана - результат зіткнення з великим небесним тілом, можливо великим астероїдом, на ранніх стадіях формування Урана.

Хімічний склад, фізичні умови і будова Урана.

Уран сформувався з первинних твердих тіл і різних льодів (під льодами тут треба розуміти не тільки водяний лід), він лише на 15% складається з водню, а гелію немає майже зовсім (в контраст Юпітера і Сатурну, які, здебільшого, - водень ). Метан, ацетилен і інші вуглеводні існують в значно більших кількостях, ніж на Юпітері і Сатурні. Вітри в середніх широтах на Урані переміщають хмари в тих же напрямках, що і на Землі. Ці вітри дмуть зі швидкістю від 40-а до 160-ти метрів за секунду; на Землі швидкі потоки в атмосфері переміщаються зі швидкістю близько 50-ти метрів за секунду.

Товстий шар (серпанок) - фотохімічний зміг - виявляється навколо освітленого Сонцем полюса. Освітлений Сонцем півкуля також випромінює більше ультрафіолету. Інструменти "Вояждера" виявили почасти більш холодну смугу між 15 і 40-ка градусами широти, де температура на 2-3 K нижче.

Синій колір Урана є результатом поглинання червоного світла метаном у верхній частині атмосфери. Ймовірно, існують хмари інших квітів, але вони ховаються від спостерігачів перекриває шаром метану. Атмосфера Урана (але не Уран в цілому!) Складається приблизно з 83% водню, 15% гелію і 2% метану. Подібно іншим газовим планетам, Уран має смуги хмар, які дуже швидко переміщаються. Але вони надзвичайно погано помітні і видимі лише на знімках з великим дозволом, зроблені "Вояджером-2". Останні спостереження з HST дозволили розглянути великі хмари. Є припущення про те, що ця можливість з'явилася у зв'язку з сезонними ефектами, адже як не важко збагнути, зима від літа на Урані сильно відрізняються: ціле півкуля взимку на декілька років ховається від Сонця! Хоча, Уран одержує в 370 разів менше тепла від Сонця, ніж Земля, так що влітку там теж не буває жарко. До того ж, Уран випромінює тепла не більше, ніж отримує від Сонця, отже, він холодний всередині?

Крім того, виявляється, що Уран не має твердого ядра, і речовина більш-менш одноманітно поширене по всьому об'єму планети. Це відрізняє Уран (та й Нептун теж) від його більших родичів. Можливо, ця збіднення легкими газами - наслідок недостатньої маси зародка планети, і в ході утворення, Уран не зміг утримати біля себе більшу кількість водню і гелію. А може бути, в цьому місці зароджується планетної системи зовсім не було стільки легких газів, що, звичайно, у свою чергу, теж вимагає пояснень. Як видно, відповіді на питання, пов'язані з Ураном, можуть пролити світло на долю всієї Сонячної системи!

Кільця Урана.

Подібно іншим газовим планетам, Уран має кільця. Кільцева система була виявлена ​​в 1977-му році під час покриття Ураном зірки. Спостерігалося, що зірка 5 разів послаблювала на короткий проміжок часу свій блиск перед покриттям і після нього, що і наштовхнуло на думку про кільця. Подальші спостереження c Землі показали, що дійсно є дев'ять кілець. Якщо перебирати їх, віддаляючись від планети, вони названі 6, 5, 4, Альфа, Бета, Ця, Гама, Дельта і Епсилон. Камери "Вояждера" знайшли кілька додаткових кілець, і також показали, що дев'ять основних кілець занурені в дрібний пил. Подібно кільцям Юпітера, вони дуже неяскраві, але, як і кільця Сатурна, кільця Урана містять багато досить великих часток, розміри їх коливаються від 10 метрів у діаметрі до дрібного пилу. Кільця Урана були відкриті першими після кілець Сатурна. Це мало велике значення, тому що стало можливим припустити, що кільця - загальна характеристика планет, а не доля одного Сатурна. Це ще одне прямо-таки епохальне значення Урана для астрономії.

Спостереження показали, що кільця Урана помітно відрізняються від родинних їм систем Юпітера і Сатурна. Неповні кільця з різним показникам прозорості по довжині кожного з кілець сформувалися, схоже, пізніше, ніж сам Уран, можливо, після розриву декількох супутників приливними силами.

Кількість відомих кілець може, у кінцевому рахунку, зрости, судячи зі спостережень "Вояджер-2". Прилади вказували на наявність багатьох вузьких кілець (чи, можливо, неповних чи кілець кільцевих дуг) близько 50 метрів шириною.

Ключем до розгадки структури кілець Урана може бути і відкриття того, що два невеликих супутники - Корделія і Офелія - ​​знаходяться усередині кільця Епсилон. Це пояснює нерівномірний розподіл часток у кільці: супутники утримують речовину навколо себе. Так, використовуючи цю теорію, припущено, що в цьому кільці можна відшукати ще 16 (!) Супутників.

Магнітосфера.

Область навколо небесного тіла, де його магнітне поле залишається сильніше суми всіх інших полів близьких і вилучених тіл, називається магнітосферою цього небесного тіла.

Уран, як багато планет має магнітосферу. Вона незвичайна тим, що вісь симетрії її нахилена майже на 60 градусів до осі обертання (у Землі цей кут складає 12 градусів). Якщо б так було на Землі, то орієнтування за допомогою компаса мало б цікаву особливість: стрільця майже зовсім би не попадала покажчиком на північ чи південь, а була б спрямована на дві протилежні точки 30-х паралелей. Ймовірно, магнітне поле навколо планети генерується рухами в порівняно поверхневих областях Урана, а не в його ядрі. Джерело поля - невідомий; гіпотетичний електропровідний океан води й аміаку не підтверджений дослідженнями. Як на Землі, так і на інших планетах, джерелом магнітного поля вважають течії в розправлених породах, розташованих недалеко від ядра.

Інтенсивність поля на поверхні Урана загалом порівнянна з Земний, хоча воно і сильніше змінюється в різних точках поверхні через великий зсуву осі симетрії поля від центру Урана.

Як у Землі, Юпітера і Сатурну, в Урана є магнітний хвіст, що складається з захоплених полем заряджених часток, що розтягнувся на мільйони кілометрів за Уран від Сонця. "Вояждера" "почував" поле, принаймні, в 10-ти мільйонах кілометрах від планети.

Супутники Урана.

Уран має 17 відомих супутників. До недавнього часу їх налічували 15. Вони формували два чітких класу:

10 невеликих внутрішніх, дуже слабких за яскравістю, виявлених "Вояджером-2", і 5 великих зовнішніх. Всі 15 мають майже кругові орбіти в площині екватора Урана (і, отже, вони розташовані під великим кутом до площини екліптики). У 1997-му році за допомогою 5-метрового телескопа Паломарского групою канадських вчених були виявлені ще два крихітних і слабких за яскравістю супутника. На комбінації знімків телескопа імені Хаббла видно рух з часом супутників Урана. Неважко відрізнити характер цього видимого руху від зсуву потрапляють у поле зору зірок.

Імена всіх супутників Урана були запозичені у героїв Шекспіра.

Зображення вже відкритих п'яти найбільших супутників, отримані "Вояждера", виявили складні поверхні, що характеризують бурхливий геологічне минуле цих космічних тіл. Камери також відшукали 10 раніше невідомих супутників.

Попередній аналіз показує, що п'ять великих супутників - сукупність крижаних брил. Великі супутники Урана на 50 відсотків складаються з водяного льоду, на 20 відсотків - з вуглецевих та азотних сполук, на 30 відсотків - із різних сполук кремнію - силікатів. Їх поверхні, майже монотонно темно-сірі, носять сліди геологічної історії.

Титанія, наприклад, виділяється величезними системами тріщин і каньйонами, що вказує на деякий період активної геологічної діяльності у минулому цього супутника. Ці деталі можуть бути результатом тектонічних переміщень кори.

Аріель має надзвичайно яскраву і, можливо, геологічно наймолодшу поверхню у супутниковій системі Урана. Вона, в основному, позбавлена ​​кратерів, більших, ніж 50 кілометрів в діаметрі. Це вказує на те, що наявні в околоурановом просторі дрібні метеори згладжують, при падінні на поверхню, великі рельєфні освіти.

Поверхня Умбріель древня і темна, очевидно, вона була піддана трохи геологічним процесам. Темні тони поверхні Умбріель можуть бути наслідком покриття пилом і невеликими уламками колись перебували в околицях орбіти цього супутника.

Оберон, самий зовнішній з п'яти великих супутників, також має стару, вкриту кратерами поверхню, з неяскравими слідами внутрішньої діяльності.

Уран в цифрах:

Маса 14,53 маси Землі (8,68.1025 кг)

Діаметр 4,00 діаметра Землі (51 118 км)

Щільність 1,29 г/см3

Температура поверхні -220 ° С

Тривалість зіркових діб 15,35 години (зворотне обертання)

Середня відстань від Сонця 19,19 а.о. (2 871 млн. км)

Період обертання по орбіті 84,01 земного років

Нахил екватора до орбіти 97,86 °

Ексцентриситет орбіти 0,046

Нахил орбіти до екліптики 0,77 °

Довгота висхідного вузла 74 ° 13 `

Середня швидкість руху по орбіті 6,81 км / сек

Відстань від Землі від 2,6 до 3,2 млрд. км

Число супутників 17