Уран - планета солнечной системы

План

• Общие сведения
• История открытия.
• Особенности вращения Урана.
• Химический состав, физические условия и строение Урана.
• Кольца Урана.
• Магнитосфера.
• Спутники Урана.

Общие сведения

      Уран  — седьмая планета от Солнца и  третья по размеру. Интересно, что Уран хоть и больше в диаметре, но меньше массой, чем Нептун. Уран иногда едва видим невооруженным глазом в очень ясные ночи; его нетрудно отождествить в бинокль (если Вы знаете точно, куда смотреть). Небольшой астрономический телескоп покажет небольшой диск.

      Расстояние  от Солнца 2870990000 км (19.218 а.е.), экваториальный диаметр: 51,118 км, в 4 раза больше земного, масса: 8.686^.10 ²⁵ кг, 14 масс Земли. Период обращения вокруг Солнца — 84 с четвертью года. Средняя температура на Уране — около 60-ти Кельвинов.

      Уран  — старинное Греческое божество Неба, самый ранний высший бог, который  был отцом Хроноса (Сатурна), Циклопа  и Титана (предшественников Олимпийских  богов). 

История открытия.

      Уран, первая планета, обнаруженная в новой истории, была открыта случайно В.Гершелем, когда он рассматривал небо в телескоп 13 марта 1781 года; сначала он подумал, что это была комета. Ранее, как позже выяснилось, планета неоднократно была наблюдаема, но принималась за обычную звезду (самая ранняя запись о “звезде” была сделана в 1690-м, когда Джон Флэмстид каталогизировал ее как 34-ю Тельца — одно из приинятых обозначений звезд в созвездиях).

      Гершель назвал планету “Georgium Sidus” (Планета  Георга) в честь его покровителя, короля Англии Георга III ; другие называли ее планетой Гершеля. Имя же “Уран” было дано временно и взято по традиции из античной мифологии, а утвердилось оно лишь в 1850-м году.

      Уран  был посещен только одним космическим  кораблем: недалеко от Урана пролетал “Вояджер 2”. (Снимок вверху сделан с телескопа “Хаббл”). Корабль прошел в 81500 километрах от Урана 24-ого января 1986-го года. “Вояджер-2 “ предал тысячи изображений и других научных данных о планете, спутниках, кольцах, атмосфере, пространстве и магнитной среде, окружающих Уран. Различные инструменты изучали кольцевую систему, открывая мелкие детали прежде известных и двух вновь обнаруженных колец. Данные показали, что планета вращается с периодом 17 часов 14 минут. Космический корабль также обнаружил магнитосферу , которая велика настолько же, насколько и необычна.  

Особенности вращения Урана.

      У большинства планет ось вращения почти перпендикулярна плоскости  эклиптики (эклиптика - видимый годовой путь Солнца на небсной сфере), но ось Урана почти параллельна этой плоскости. Причины “лежачего” обращения Урана неизвестны. Зато в действительности существует спор: какой из полюсов Урана — северный. Разговор этот отнюдь не подобен спору о палке с двумя концами и двумя началами. То, как же на самом деле сложилась такая ситуация с вращением Урана, очень многое значит в теории возникновения всей Солнечной системы, ведь почти все гипотезы подразумевают вращение планет в одну сторону. Если Уран образовался, лежа на боку, то это сильно не состыкуется с догадками о происхождении нашей планетной системы. Правда, сейчас все больше полагают, что такое положение Урана — результат столкновения с большим небесным телом, возможно крупным астероидом, на ранних стадиях формирования Урана.  

Химический  состав, физические условия и строение Урана.

      Уран  сформировался из первоначальных твердых  тел и различных льдов (подо льдами здесь надо понимать не только водяной  лед), он лишь на 15% состоит из водорода, а гелия нет почти совсем (в  контраст Юпитеру и Сатурну, которые, по большей части, — водород). Метан, ацетилен и другие углеводороды существуют в значительно больших количествах, чем на Юпитере и Сатурне. Ветры в средних широтах на Уране перемещают облака в тех же направлениях, что и на Земле. Эти ветры дуют со скоростью от 40-а до 160-ти метров в секунду; на Земле быстрые потоки в атмосфере перемещаются со скоростью около 50-ти метров в секунду.

      Толстый слой (дымка) - фотохимический смог - обнаруживается вокруг освещенного Солнцем полюса. Освещенный Солнцем полушарие также излучает больше ультрафиолета. Инструменты “Вояждера” обнаружили отчасти более холодную полосу между 15 и 40-ка градусами широты, где температура на 2-3 K ниже.

      Синий цвет Урана является результатом  поглощения красного света метаном  в верхней части атмосферы. Вероятно, существуют облака других цветов, но они прячутся от наблюдателей перекрывающим слоем метана. Атмосфера Урана (но не Уран в целом!) состоит примерно из 83% водорода, 15% гелия и 2% метана. Подобно другим газовым планетам, Уран имеет полосы облаков, которые очень быстро перемещаются. Но они чрезвычайно плохо различимы и видимы только на снимках с большим разрешением, сделанные “Вояджером-2” . Последние наблюдения с HST позволили рассмотреть большие облака. Есть предположение о том, что эта возможность появилась в связи с сезонными эффектами, ведь как не трудно сообразить, зима от лета на Уране сильно разняться: целое полушарие зимой на несколько лет прячется от Солнца! Хотя, Уран получает в 370 раз меньше тепла от Солнца, чем Земля, так что летом там тоже не бывает жарко. К тому же, Уран излучает тепла не больше, чем получает от Солнца, следовательно, он холоден внутри?

      Кроме того, оказывается, что Уран не имеет  твердого ядра, и вещество более  или менее единообразно распространено по всему объему планеты. Это отличает Уран (да и Нептун тоже) от его более крупных родственников. Возможно, эта обедненность легкими газами — следствие недостаточной массы зародыша планеты, и в ходе образования, Уран не смог удержать возле себя большее количество водорода и гелия. А может быть, в этом месте зарождающейся планетной системы вовсе не было столько легких газов, что, конечно, в свою очередь, тоже требует объяснений. Как видно, ответы на вопросы, связанные с Ураном, могут пролить свет на судьбу всей Солнечной системы! 

Кольца  Урана.

      Подобно другим газовым планетам, Уран имеет  кольца. Кольцевая система была обнаружена в 1977-м году во время покрытия Ураном звезды. Наблюдалось, что звезда 5 раз  ослабляла на краткий промежуток времени свой блеск перед покрытием  и после него, что и навело на мысль о кольцах. Последующие наблюдения c Земли показали, что действительно есть девять колец. Если перебирать их, удаляясь от планеты, они названы 6, 5, 4, Альфа, Бета, Эта, Гамма, Дельта и Эпсилон. Камеры «Вояждера» обнаружили несколько дополнительных колец, и также показали, что девять основных колец погружены в мелкую пыль. Подобно кольцам Юпитера, они очень неярки, но, как и кольца Сатурна, кольца Урана содержат много довольно больших частиц, размеры их колеблются от 10 метров в диаметре до мелкой пыли. Кольца Урана были открыты первыми после колец Сатурна. Это имело большое значение, так как стало возможным предположить, что кольца — общая характеристика планет, а не удел одного Сатурна. Это еще одно прямо-таки эпохальное значение Урана для астрономии.

      Наблюдения  показали, что кольца Урана заметно  отличаются от родственных им систем Юпитера и Сатурна. Неполные кольца с различным показателям прозрачности по длине каждого из колец сформировались, похоже, позже, чем сам Уран, возможно, после разрыва нескольких спутников приливными силами.

      Количество  известных колец может, в конечном счете, возрасти, судя по наблюдениям  «Вояджер-2». Приборы указывали на наличие многих узких колец (или, возможно, неполных колец или кольцевых  дуг) около 50 метров шириной.

      Ключом  к разгадке структуры колец Урана  может быть и открытие того, что  два небольших спутника – Корделия и Офелия – находятся внутри кольца Эпсилон. Это объясняет неравномерное  распределение частиц в кольце: спутники удерживают вещество вокруг себя. Так, используя эту теорию, предположено, что в этом кольце можно отыскать еще 16(!) спутников.  

Магнитосфера.

  Область вокруг небесного тела, где его магнитное поле остается сильнее суммы всех других полей близких и удаленных тел, называется магнитосферой этого небесного тела.

      Уран, как многие планеты имеет магнитосферу. Она необычна тем, что ось симметрии ее наклонена почти на 60 градусов к оси вращения (у Земли этот угол составляет 12 градусов). Если бы так обстояло дело на Земле, то ориентирование с помощью компаса имело бы интересную особенность: стрелка почти совсем бы не попадала указателем на север или юг, а была бы нацелена на две противоположные точки 30-х параллелей. Вероятно, магнитное поле вокруг планеты генерируется движениями в сравнительно поверхностных областях Урана, а не в его ядре. Источник поля — неизвестен; гипотетический электропроводящий океан воды и аммиака не подтвержден исследованиями. Как на Земле, так и на других планетах, источником магнитного поля считают течения в расправленных породах, расположенных недалеко от ядра.

      Интенсивность поля на поверхности Урана в общих  чертах сравнима с Земной, хотя оно  и сильнее изменяется в разных точках поверхности из-за большого смещения оси симметрии поля от центра Урана.

      Как у Земли, Юпитера и Сатурна, у  Урана есть магнитный хвост, состоящий  из захваченных полем заряженных частиц, растянувшийся на миллионы километров за Уран от Солнца. «Вояждер»  “чувствовал” поле, по крайней мере, в 10-ти миллионах километрах от планеты.  

Спутники  Урана.

      Уран  имеет 17 известных спутников. До недавнего времени их насчитывали 15. Они формировали два четких класса:

10 небольших  внутренних, очень слабых по яркости, обнаруженных "Вояджером-2", и 5 больших внешних. Все 15 имеют почти круговые орбиты в плоскости экватора Урана (и, следовательно, они расположены под большим углом к плоскости эклиптики). В 1997-м году с помощью 5-метрового Паломарского телескопа группой канадских ученых были обнаружены еще два крохотных и слабых по яркости спутника. На комбинации снимков телескопа имени Хаббла видно движение со временем спутников Урана. Нетрудно отличить характер этого видимого движения от смещения попадающих в поле зрения звезд.

Имена всех спутников Урана были позаимствованы у героев Шекспира.