Уран ледве-ледве видно на небі неозброєним оком. Відкрито в 1781 р. Вільямом Гершелем (одночасно з першими двома супутниками).
Уран відстоїть від Сонця на 19,19 а.о. Від Сонця до нього в середньому - 2870990000 км.
Рік на Урані триває 84,02 земного року.
Швидкість руху навколо Сонця - 6,81 км / с. У чотири з гаком рази повільніше Землі.
Орбіта Урана майже кругова (ексцентриситет - 0,047).
Кут нахилу орбіти майже схожий з земним (відмінність на 0,8 градуса).
Маса Урана - 14,6 земної маси. Це четверта за масою планета Сонячної системи.
Діаметр на екваторі - 3,8 земного. Планета сплюснута не так сильно, як Юпітер і Сатурн: діаметр по екватору - 51 118 км, полярний діаметр - 49 946 км (останні уточнені дані). Об'єм в 64 рази перевершує обсяг Землі.
Уран теж у багато разів поступається Землі за густиною. Середня щільність - 1,29 г/см3. Причини цього - початковий елементний склад (переважають легкі водень і гелій).
Сила тяжіння на периферії Урана (у верхній частині хмарного шару) складає всього 0,79 земної, хоча планета майже в 15 разів масивніше Землі. Це відбувається з-за віддаленості хмарного шару від центру планети.
Уран, як і інші планети-гіганти, швидко обертається навколо своєї осі і робить оборот за 10 годин 42 хвилин.
Вісь обертання нахилена до площини екліптики набагато більше, ніж у Землі - на 82 градуси. Або навіть на 97,2 градуси, якщо враховувати знаки магнітного поля. Уран просто лежить на боці! Тому на Урані є зміна пір року, хоча до недавнього часу ми не знали ніяких її проявів.
Освітленість Сонцем - 1 / 400 земний. Це все одно в 1000 разів більше, ніж в місячну ніч.
В атмосфері Урана давно був відомий метан.
Температура на верхівках хмар складає на Урані мінус 210 градусів Цельсія (нові уточнені дані). Про температуру твердої поверхні говорити не має сенсу, тому що Уран - газова куля з невеликим твердим ядром.
Які-небудь деталі на поверхні Урана до недавнього часу були не видно, та й зараз ми знаємо про них мало.
У середині XX століття були відомі 5 супутників Урана, з 1986 р. - 15.
Нові відомості
24 січня 1986 Урану досягла станція "Вояджер-2", запущена ще в 1977 р. [Зустріч "Вояджера-2" з планетою Уран, 1986]. Вона пройшла в 81 600 км від планети.
У 1977 р. з Землі поблизу Урана відкриті кільця. У 1986 р. вони обстежені станцією "Вояджер-2", виявлено 11 кілець і приблизно 100 поясів пилу навколо Урана, а число відомих супутників цієї планети досягло 15 [Зустріч "Вояджера-2 "..., 1986].
Що ж стосується самого Урану, то він виявився тихим і одноманітно хмарним, хоча передбачалося, що це настільки ж штормістая планета, як інші гіганти. Уран холодний і всередині, і зовні (мінус 210 градусів зовні). З'ясувалося, що він віддає в Космос напрочуд мало тепла від ядерних реакцій в своїх надрах, так як у далекому минулому всі віддав через нестабільність [Чому Уран холодний, 1995]. Нестабільність, можливо, пов'язана з різкою зміною пір року через незвичайну спрямованості осі обертання.
На поверхні Урана були відзначені лише поодинокі хмаринки з кристалів замерзлого метану (ніяких різному пофарбованих хмарних поясів, вихорів і т.п.), за якими визначено швидкість вітру - 300 км / год. Для планет-гігантів це порівняно низька швидкість. Глибинні атмосферні течії Урана приховані блакитний метанової серпанком. Уран ще більш блакитний, ніж наша планета.
В атмосфері знайдені ацетилен і метан, а основними її складовими є водень і гелій в тих же приблизно співвідношеннях, що і в інших гігантських планет (і у зірок) [Купер, Хенбест, 1998]. Водню - 85%, гелію - 12%, метану - 3% [Всесвіт, 1999].
З кілець або метеоритних тіл в атмосферу безперервно падає якась кількість води [Вода в атмосферах планет-гігантів, 1998].
Хоча зміна пір року на Урані дуже чітка (день і ніч на полюсах тривають по 42 роки), літні та зимові температура на планеті відрізняються всього на 2 градуси через великій швидкості вітру, що перемішують атмосферу [Зустріч "Вояджера-2" ... , 1986].
На Урані виявлено магнітне поле, яке за величиною порівнянно із земним. Цікаво, що магнітна вісь відхилена від осі обертання на 55 градусів (або 60 градусів за іншими даними), а в інших планет - не більше 20 градусів. Крім того, з'ясовано, що джерело поля знаходиться в 10 000 км від ядра Урана. Мабуть, магнітне поле обумовлено не струмами в шарі розплавленого заліза, а струмами в шарі води й аміаку (аміак розчиняється у воді і дисоціює на іони амонію і гідроксилу: NH3 + H2O -> NH4OH -> NH4 + + OH-).
У центрі Уран, виходячи з густини планети і її магнітного поля, має перебувати ядро з твердих речовин (діаметром близько 17 000 км і температурою близько 7000 градусів Цельсія), над ним - шар стислих майже до рідкого стану водяної пари, аміаку і метану, а вище - атмосфера вже описаного складу. Шар металевого водню відсутня. Є припущення, що ці верстви повинні бути сильно перемішані, так як вже дуже швидко Уран обертається навколо своєї осі [Зустріч "Вояджера-2 "..., 1986].
На Урані, як і на інших планетах-гігантах, бувають полярні сяйва і т.п. явища, пов'язані з наявністю магнітного поля.
Нещодавно розроблена математична модель, що підтверджує можливість виникнення Урана і Нептуна приблизно там, де знаходяться Юпітер і Сатурн. Виникло 4 - 5 протопланетних ядер, але два з них були потім викинуті подалі від Сонця. Виникнути ж в областях, де Уран і Нептун знаходяться зараз, вони не могли, так як хмара пилу і газу було в цьому місці розрідженим [Як і де народилися Уран і Нептун? 2000].
Кільця Урана
Кільця навколо Урана виявилися безумовно найцікавішим об'єктом в системі Урана, так як вони дані нам у розвитку, вони багато розповідають про свою еволюції і взагалі про еволюцію такої освіти як кільця планет-гігантів. Цим кільцям присвячена спеціальна стаття в журналі "У світі науки" [Кузі, Еспозіто, 1987].
Кільця Урана були відкриті з Землі в 1977 р. під час покриття Ураном зірки. Зірка, на яку насувався Уран, повинна була зникнути за диском планети хоч і не відразу, так як є атмосфера, але дуже швидко. Зірка ж при наближенні до диска Урана початку "підморгувати" і змінювати яскравість задовго до диска. Тоді стали пильно спостерігати покриття Ураном всіх і навіть слабких зірок. У результаті цього було відкрито 9 кілець.
"Вояджер-2" відкрив ще кільце (або навіть два, якщо рахувати з одним менш чітким об'єктом). Цією станцією було визначено також ширина і інші параметри всіх кілець.
Виявлено були також приблизно 100 поясів пилу, які розташовувалися приблизно там же, де і справжні кільця (їх видно на єдиному знімку з тривалою експозицією, який зроблений на просвіт проти Сонця).
У кілець Урана виявилися такі особливості:
не всі кільця кругові, деякі мають форму еліпса;
всі кільця темні, як вугілля (такі ж і 10 супутників Урану);
всі кільця вузькі (від 2 до 100 км, а не 60 000 км, як у Сатурна);
ширина кілець різна в різних місцях (еліптичні кільця менш широкі ближче до Урану);
є розімкнуті кільця (у якійсь частині орбіти немає часток).
Саме зовнішнє з кілець (епсилон-кільце) має низку специфічних рис. По-перше, воно найяскравіше. По-друге, це кільце з двох сторін (з внутрішньої і зовнішньої) обмежено супутниками-"пастухами", яких немає в інших кілець, або ж вони надто малі і не зафіксовані. Супутники утримують частинки кільця за рахунок резонансу (кратності періодів обігу цих супутників і частинок кільця). Це кільце еліптичне, не круговий. Поблизу Урана воно має ширину 20 км і непрозоре, вдалині - 96 км і прозоре, розріджений.
Передбачається, що система Урана дуже многочленів, і є близько мільйона дрібних супутників, які за розміром проміжних між відомими супутниками і частинками кілець.
Мабуть, кільця Урана - це не тривало живуть освіти, а фрагмент історії супутників. Кільця розсіюються і знову виникають при зіткненні супутників. Жити довго кільця не можуть, так як атмосфера Уран простягається до кілець, і частки повинні гальмувати і падати на планету.
Супутники Урана
Супутникам Урану присвячена спеціальна стаття в журналі "У світі науки" [Джонсон та ін, 1987].
Всі 15 до недавнього часу відомих супутників Урана мають крижану поверхню, але, тим не менш, вони темніші і містять більше скельних порід, чим супутники Сатурна, тобто це не крижані брили.
Пізніше були відомі 17 супутників, але останні два майже не вивчені [Сурдін, 1998в]. Потім повідомлялося про 21 супутнику, але один з них незабаром був "розжалуваний" [Уран позбувся одного супутника, 2002].
5 супутників були відомі давно. Вони значно більші за інших і обертаються далі від планети, підкоряючись принципам Боде та іншими принципами побудови Сонячної системи: кожен наступний приблизно в півтора рази далі попереднього, розміри в міру віддалення спочатку зростають, а потім падають (вірно тільки для останньої пари супутників). Всі ці супутники в кілька разів менше Місяця (по діаметру в 2-5), але все-таки це значні небесні тіла. Приблизно така ж закономірність у відносних розмірах характерна для чотирьох великих супутників Юпітера.
Ще 10 супутників відкриті порівняно недавно. Вони обертаються ближче до планети і набагато менше ніж попередні. Один з них (самий зовнішній) має діаметр близько 160 км, а інші дев'ять - 40 - 80 км. Два ближніх до планети супутника "стережуть" зовнішнє кільце, а інші звертаються поза пояса кілець. Принципи Боде і т.п. принципи на них не поширюються, якщо не брати до уваги, що вони, в цілому, не великі і близькі до планети, як планети земної групи в порівнянні з планетами-гігантами. В іншому ж вони інші (частина з них "бігає" навколо планети майже "купою", відносні розміри ближніх і більше далеких не підкоряються будь-яким правилам).
Не виключено, що в Урана є і більш далекі супутники, які аналогічні групам далеких супутників Юпітера й Сатурна, але вони малі за розміром і тому поки не відкриті ...
Стоп! Попередня фраза вже застаріла, бо зовсім недавно відкриті два далеких супутника. Поки пишеться робота, і ця фраза може застаріти. Їх буде вже не два ... А 5 - 6!
Корделія. Приблизно в 1,8 радіуса планети від її центру, в 98 градусах до орбіти планети, діаметром близько 30 км. Відкрито "Вояджером-2" в 1986 р., як і всі інші дрібні супутники Урана. Рух по орбіті в зворотному напрямку, як і обертання Урану навколо осі. Найближчий до Урану супутник і єдиний, який обертається всередині поясу кілець. Внутрішній "пастух" зовнішнього кільця, самого великого і яскравого.
Офелія. У 2,1 радіуса планети, в 98 градусах до орбіти планети, діаметром близько 30 км. Рух по орбіті в зворотному напрямку, як і обертання Урану навколо осі. Зовнішній "пастух" зовнішнього кільця.
Б'янка (БІАНКА). У 2,3 радіуса планети, в 98 градусах до орбіти планети, діаметром близько 40 км.
Крессида. У 2,4 радіуса планети, в 98 градусах до орбіти планети, діаметром близько 70 км.
Дездемону. У 2,45 радіуса планети, в 98 градусах до орбіти планети, діаметром близько 60 км.
ДЖУЛЬЄТТА. У 2,5 радіуса планети, в 98 градусах до орбіти планети, діаметром близько 80 км.
Порції. В 2,6 радіуса планети, в 98 градусах до орбіти планети, діаметром близько 110 км.
Розалінда. У 2,7 радіуса планети, в 98 градусах до орбіти планети, діаметром близько 60 км.
Белінда. У 2,8 радіуса планети, в 98 градусах до орбіти планети, діаметром близько 70 км.
Пук (ВЕК). У 3,3 радіуса планети, в 98 градусах до орбіти планети, діаметром близько 150 км. Останній з групи дрібних супутників (найбільший в цій групі), останній з скупчено кружляють супутників і перший, починаючи з якого дотримуються принципи Боде і т.п.
Міранда. Найближчий до планеті великий і давно відомий супутник. У 5,1 радіуса планети від її центру (в 130 000 км від поверхні планети), оборот за 1,4 земних діб, в 98 градусах до орбіти планети, діаметром 472 км (останні дані). Відкрито Койпером (Квіпером) в 1948 р. Рух зворотне, що збігається з напрямком обертання Урану, як і у всіх його супутників. Щодо світлий супутник. Нагромадження гігантських скель і кратерів. Ущелини в 10 разів глибше Великого Каньйону на Землі. Мабуть, Міранда колись розлетілася від зіткнення, а потім осколки знову з'єдналися під впливом взаємного тяжіння. Видно "шви" на кордонах блоків [Купер, Хенбест, 1998]. Є стрімкий обрив висотою 15 км [Енциклопедія для дітей, том 8, 1997]. Кратерів на Міранді відносно мало [Океан ..., 1987].
АРІЕЛЬ. В 7,5 радіусах планети (в 192 000 км), оборот за 2,5 земних діб, в 98 градусах до орбіти планети, діаметром, як вважали, близько 800 км (за останніми даними - 1158 км). Відкрито Ласселом в 1851 р. Рух зворотне (як і обертання Урану). Найбільш світлий із супутників Урану (відображає 40% світла). Покритий мережею ущелин глибиною до 30 км, але метеоритних кратерів менше, ніж на наступному супутнику. Видно, що форма і розмір кратерів змінювалися при виверженні вулканів (бо кратерів і менше - зруйновані). Великі метеоритні кратери майже відсутні.
Умбріель. У 10,5 радіуса планети (в 267 000 км), оборот за 4,1 земних діб, в 98 градусах до орбіти планети, діаметром 1169 км (останні дані). Відкрито Ласселом в 1851 р. Рух зворотне (як і обертання Урану). Самий темний з великих супутників Урану (відображає тільки 19% світла). Багато метеоритних кратерів, і відсутні сліди недавньої вулканічної і т.п. активності. Кратер Вунду діаметром 110 км оточений світлим кільцем.
Титані. У 17,2 радіуса планети (в 439 000 км), оборот за 8,7 земних діб, в 98 градусах до орбіти планети, діаметром близько 1600 км (за останніми даними - 1578 км). Відкрито Гершелем в 1787 р. Рух у зворотному напрямку (як і обертання Урану). Найбільший супутник Урана, але по діаметру все-таки в 2 рази поступається Місяці. Багато метеоритних кратерів. Є мережа тектонічних розломів і ознаки древнього вулканізму.
ОБЕРОН. У 23,0 радіусах планети (в 587 000 км), оборот за 13,5 земної доби, в 98 градусах до орбіти планети, діаметром близько 1450 км. Відкрито Гершелем в 1787 р. Рух у зворотному напрямку (як і обертання Урану). Другий за величиною супутник Урану, по діаметру приблизно в 2 рази поступається Місяці. Володіє крижаній і сильно кратерірованной поверхнею без ознак геологічної активності (тріщин, вулканів).
СУПУТНИК S/1997 U2 (СІКОРАКСА). Відкрито на початку вересня 1997 р. з допомогою п'ятиметрового телескопа Паломарській обсерваторії в США. Назви цього і наступного супутників придумані тільки що - Сікоракса (з "Бурі" Шекспіра) [Калібан і Сікоракса ..., 1999]. Велика піввісь орбіти має радіус в 253 радіуса Урана (6470000 км), оборот відбувається за 495 земних діб, орбіта нахилена на 153 градуси до екліптики [Сурдін, 1998б]. Зоряна величина - 20,4 [Калібан і Сікоракса ..., 1999]. Передбачуваний радіус - 60 км. Типовий "неправильний" далекий супутник планети-гіганта з витягнутою орбітою, який через сонячної гравітації тяжіє кутом нахилу орбіти не до екватора планети, а до площини її орбіти [Сурдін, 1998в].
СУПУТНИК S/1997 U1 (Калібана). Теж відкрито на початку вересня 1997 р. з допомогою того ж телескопа. Велика піввісь орбіти має радіус в 305 радіусів Урана (7 800 000 км), оборот відбувається за 654 земних діб, орбіта нахилена на 146 градусів до екліптики. Зоряна величина - 21,9. Передбачуваний радіус - 30 км. Такий же типовий "неправильний" далекий супутник планети-гіганта [Сурдін, 1998; Калібан і Сікоракса ..., 1999].