УРАН: ВОКРУГ СОЛНЦА

«ЛЁЖА НА БОКУ».

В XVIII в. границей Солнечной системы считался Сатурн. Никому и в голову не приходило, что за ним скрывается ещё одна, неведомая планета. 13 марта 1781 году новую планету – УРАН – открыл учитель музыки из Англии Уильям Гершель , до этого совершенно неизвестный в астрономическом мире. Заметив в свой телескоп светлый диск, движущийся по небу, Гершель принял его за комету и сообщил об открытом небесном теле профессиональным астрономам в Гринвич. Довольно быстро выяснилось, что это новая планета, и весть об открытии облетела всю Европу. Название планете-гиганту дал немецкий астроном Иоганн Боде.

К
огда о Земле говорят «голубая планета» - это ласковое преувеличение. По-настоящему голубой планетой оказался далёкий УРАН.

Сравнение УРАНА и ЗЕМЛИ.

Причина такого цвета кроется в составе атмосферы Урана и её температуре. При морозе (-218 градусов) в верхних слоях водородно-гелиевой атмосферы сконденсировалась и теперь постоянно присутствует метановая дымка. Метан хорошо поглощает красные лучи и отражает голубые и зелёные. Поэтому Уран и приобрёл красивый аквамариновый цвет.

Атмосфера Урана мощная, толщиной не менее 8000 км и состоит примерно из 83% водорода, 15% гелия и 2% метана.

Планета едва видна невооружённым глазом в очень ясные ночи, её нетрудно обнаружить в хороший наземный телескоп. Радиус огромен (диаметр 51 800 км): более 25 000 км, в 4 раза больше радиуса Земли. Масса Урана (8,7 x 10 25) в 14,5 раза больше массы Земли. Плотность – 1710 кг/м 3 . Наклон орбиты – 0,77 градусов, а период обращения вокруг Солнца составляет 84,01 года.

Данные, полученные с «Вояджера-2», показали, что планета имеет небольшое твёрдое железно-каменное ядро, над которым сразу начинается плотная атмосфера.

Внутреннее строение УРАНА.

У Урана почти такое же сильное магнитное поле, как у Земли, только конфигурация его необычна: магнитный полюс отклоняется от географического почти на 60 градусов. Так что компас там не будет указывать на географический полюс.

Звёздные сутки Урана длятся 17 часов 14 минут. Планета вращается, как говорят, «лёжа на боку» (даже слегка «вниз головой»): наклон её оси вращения 98 градусов. У большинства планет ось вращения почти перпендикулярна плоскости эклиптики, но ось Урана почти параллельна этой плоскости.

Уран получает почти в 400 раз меньше света, чем наша планета. Это соответствует освещённости на Земле сразу после захода Солнца, в начале сумерек.

Под газовой оболочкой должен располагаться плотный океан из воды, аммиака и метана с температурой поверхности 2200 градусов. Атмосферное давление на уровне океана – 200 тыс. земных атмосфер. Температура в ядре достигает 7000 градусов, а давление – 6 млн атмосфер.

КОЛЬЦА УРАНА.

Новая эпоха в истории изучения системы Урана началась 10 марта 1977 года. В тот день Уран, двигаясь по небу, закрывал своим диском довольно яркую звезду. Приборы зарегистрировали девять «миганий» звезды до, а затем и после покрытия её планетой. Так были открыты 9 плотных, узких и далеко отстоящих друг от друга угольно-чёрных колец Урана.

Впоследствии наблюдалось свыше 200 покрытий звёзд Ураном, в результате которых изучены свойства и уточнены радиусы его колец.

Кольца представляют собой набор из девяти чёрных «паутинок». Радиусы их орбит лежат в пределах 40-50 тыс. км, а ширина лишь 1-10 км, и только внешнее кольцо в самой широкой части достигает 96 км. Каждое кольцо шире всего в той части, которая наиболее удалена от планеты. Толщина же их, как и колец Сатурна, исчисляется десятками метров.

К
ольца обладают небольшой эллиптичностью и наклонением к экваториальной плоскости Урана. Они имеют чёткие края, и каждое кольцо движется практически как единое целое. Область между плотными кольцами заполнена прозрачным слоем мелкой пыли.

СПУТНИКИ УРАНА .

До начала космической эры было открыто лишь 5 спутников Урана. Ещё десять было обнаружено в 1986 г. с помощью «Вояджера-2».После 1997 года астрономы открывают новые спутники с помощью наземных телескопов.

Всего открыт 21 спутник.

В
системе спутников Урана объекты называют в честь героев пьес Шекспира.

Крупные спутники -– ТИТАНИЯ, ОБЕРОН, АРИЭЛЬ, УМБРИЭЛЬ.

Два самых далёких спутника – ОБЕРОН и ТИТАНИЯ , открытые Гершелем, - расположены на расстояниях 582,6 и 435, 8 млн км от планеты. Они почти близнецы. Диаметр ОБЕРОНА – 1520 км, а ТИТАНИИ – 1580 км. Их радиусы приблизительно вдвое меньше радиуса Луны.

В
нешний – ОБЕРОН – обладает древней ледяной поверхностью, сильно изрытой метеоритными кратерами.

Спутник ОБЕРОН.

На ТИТАНИИ кроме многочисленных кратеров есть сетка крупных тектонических разломов и признаки древнего вулканизма. Стены некоторых каньонов кажутся светлыми, так как покрыты льдом.

Спутник ТИТАНИЯ.

Два следующих спутника – УМБРИЭЛЬ и АРИЭЛЬ – открыты английским астрономом У. Ласселлом в 1851 г. с помощью мощного телескопа, построенного им на острове Мальта. Эти небесные тела имеют почти одинаковый размер: УМБРИЭЛЬ диаметром 1170 км обращается вокруг Урана на расстоянии 265 тыс. км; АРИЭЛЬ диаметром 1160 км движется по орбите радиусом 191 тыс. км.

УМБРИЭЛЬ –самый тёмный спутник системы Урана, отражающий всего 19% падающего на него света, с безликой, сильно кратерированной поверхностью.

Спутник УМБРИЭЛЬ.

АРИЭЛЬ – самый светлый, он отражает 40% солнечного света. На его поверхности сохранились следы крупномасштабных геологических движений и явные признаки древнего вулканизма. Большие кратеры почти отсутствуют

Спутник АРИЭЛЬ .

В 1948 году американский астроном Джерард Койпер впервые наблюдал пятый спутник Урана – МИРАНДУ , находящуюся на расстоянии 130 тыс. км от планеты. Это небольшой спутник (диаметр 470 км) с интереснейшими следами неожиданно бурного геологического прошлого: обширные бороздчатые области напоминают вспаханные поля.

На Миранде обнаружены гигантские каньоны глубиной несколько километров.

МИРАНДА – спутник Урана.

Уран и его спутники в представлении художника. Авторы и права: NASA.

Как вы, наверное, знаете, Уран является седьмой планетой от Солнца, и третьей по величине планетой в Солнечной системе. Несмотря на это мы совсем мало знаем о нём, к тому же в отличии от Юпитера или Сатурна там нет ни одного орбитального зонда. Именно поэтому Уран является хорошей целью для будущих космических миссий.

Уран – это ледяной гигант, который примерно в 4 раза больше Земли (диаметр Урана – 50 724 километров, а диаметр Земли – 12 742 километров) и который имеет свой собственный набор странных пыльных колец – возможно, образовавшихся после разрушения одного из его спутников. Всего же на сегодняшний день нам известно о 27 спутниках Урана, и, я полагаю, мы узнали бы много интересных и удивительных особенностей этой прекрасной планеты, если бы отправили туда космический зонд. Грустно то, что близкий облёт Урана был совершён только однажды – в 1986 году – космическим аппаратом “Вояджер 2”.

Мы уже видели даже Плутон с близкого расстояния, но у НАСА или ЕКА нет абсолютно никаких планов относительно посещения Урана. Это просто безумие!

Наклон оси вращения Урана

Пожалуй, самой интересной и странной особенностью Урана является его наклон. Планета буквально лежит на боку.

На самом деле, все планеты Солнечной системы имеют определённый наклон оси вращения (угол между плоскостью орбиты планеты и плоскостью её экватора). Например, наклон земной оси составляет 23,5 градуса, оси Марса – 25 градусов, и даже ось вращения Меркурия наклонена на 2,1 градуса. То есть оси вращения всех планет в той или иной степени наклонены.

Однако данный параметр для Урана составляет рекордные 97,8 градусов! Что же могло случиться с Ураном?

Столкновение с Ураном крупного объекта, в два раза большего, чем Земля, привело к необычному наклону оси вращения газового гиганта. Авторы и права: Jacob Kegerreis / Durham University / University of Wisconsin-Madison / W.W. Keck Observatory.

Тот факт, что Уран лежит на боку является доказательством того, что спокойное и размеренное движение планет Солнечной системы по своим орбитам не всегда было таковым. Вскоре после образования Солнца и планет, наша система была довольно неспокойным местом.

В то время планеты взаимодействовали сильнее, чем сейчас они даже могли сталкиваться и выталкивать друг друга на новые орбиты. Некоторые планеты могли смещаться на более вытянутые орбиты, в то время как другие – наоборот перемещались ближе к Солнцу. Наша собственная Луна, возможно, была сформирована, когда объект размером с Марс врезался в Землю. Другие спутники были захвачены планетами-гигантами. Это был настоящий кошмар.

Таким образом та Солнечная система, которую вы видите сегодня – это группа “выживших” – объектов, которые избежали смертельных ударов.

Так что же послужило причиной наклона Урана?

Сегодня существует две теории. Согласно первой и главенствующей теории наклон был вызван столкновением Урана с небольшой (размером с Землю) планетой, а поскольку спутники планеты не имеют таких больших наклонов, то столкновение произошло вскоре после формирования нашей системы, когда Уран был окружён только диском газа и пыли из которого позже и сформировались спутники. Согласно второй теории, наклон был вызван массивным спутником Урана, который раскачивал его в течении миллионов лет, и который затем был выброшен из нашей системы или же разрушился.

Однако астрономы полагают, что процесс смещения оси вращения планеты на самом деле был более сложным, поскольку компьютерные модели показывают, что в случае единичного столкновения планета также вращалась бы в обратном направлении, но при этом перевернулась бы полностью. Вероятнее всего имело место второе или даже ряд столкновений, которые и привели к тому наклону Урана, который мы наблюдаем сегодня.

«Южное кольцо» и яркое облако на севере Урана. Авторы и права: NASA / ESA / M. Showalter (SETI Institute).

Имея такой огромный наклон оси вращения Уран довольно сильно отличается от других планет нашей системы. Во время своего 84-летнего путешествия по орбите, полюса планеты поочерёдно направлены к Солнцу. Таким образом день и ночь на каждом из полюсов длятся по 42 земных года.

Сейчас мы находимся в нашей спокойной, упорядоченной Солнечной системе, и многие даже не задумываются о том какие катаклизмы она переживала в первые несколько миллионов лет своей жизни.

Уран - седьмая по порядку от Солнца планета Солнечной системы. По диаметру он почти вчетверо больше Земли. Он очень далёк от Солнца и освещён сравнительно слабо. Уран был открыт английским учёным В. Гершелем в 1781 г. Какие-либо детали на поверхности Урана различить не удаётся из-за малых угловых размеров планеты в поле зрения телескопа. Это затрудняет его исследования, в том числе и изучение закономерностей вращения. По-видимому, Уран (в отличие от всех других планет) вращается вокруг своей оси как бы лёжа на боку. Такой наклон экватора создаёт необычные условия освещения: на полюсах в определённый сезон солнечные лучи падают почти отвесно, а полярный день и полярная ночь охватывают (попеременно) всю поверхность планеты, кроме узкой полосы вдоль экватора. Так как Уран обращается по орбите вокруг Солнца за 84 года, то полярный день на полюсах продолжается 42 года, затем сменяется полярной ночью такой же продолжительности. Лишь в экваториальном поясе Урана Солнце регулярно восходит и заходит с периодичностью равномерного осевого вращения планеты.

Даже в тех участках, где Солнце расположено в зените, температура на Уране (точнее на видимой поверхности облаков) составляет около -215 5о С. В таких условиях некоторые газы замерзают. В составе атмосферы Урана по спектроскопическим наблюдениям найдены водород и небольшая примесь метана. В относительно большом количестве есть, по косвенным признакам, гелий. Как и другие планеты-гиганты, Уран имеет такой состав, вероятно, почти до самого центра. Однако средняя плотность Урана (1,58г/см 53 0) несколько больше, чем плотность Сатурна и Юпитера, хотя вещество в недрах этих гигантов сжато гораздо сильнее, чем на Уране. Такую плотность Урана можно объяснит предположением о повышенном содержании гелия или существованием в недрах Урана ядра из тяжелых элементов.

Своё название эта невероятно интересная планета получила в честь отца римского бога Сатурна. Именно Уран стал первой планетой, которая была открыта в современной истории. Впрочем, сначала эту планету в 1781 году отнесли в разряд комет, и только позже наблюдения астрономов доказали, что Уран – это самая настоящая планета. В нашем обзоре любопытно-интереснейшие факты о седьмой от Солнца планете, лето на которой длится 42 года.

1. Седьмая планета

Уран - седьмая планета по удаленности от Солнца, которая занимает третье место по величине и четвертое место по массе в Солнечной системе. Ее не видно невооруженным глазом, поэтому Уран стал первой планетой, обнаруженной с помощью телескопа.

2. Уран открыт в 1781 году

Уран был официально открыт сэром Уильямом Гершелем в 1781 году. Название планеты происходит от древнегреческого божества Урана, чьи сыновья были гигантами и титанами.

3. Слишком, слишком блеклый...

Уран слишком блеклый, чтобы его смогли увидеть без специальных приспособлений. Сначала Гершель думал, что это была комета, но через несколько лет подтвердилось, что это все же планета.

4. Планета лежит «на боку»

Планета вращается в обратном направлении, противоположном Земле и большинству других планет. Поскольку ось вращения Урана расположена необычно (планета лежит «на боку» относительно плоскости вращения вокруг Солнца), почти четверть года один из полюсов планеты находится в полной темноте.

5. Самый маленький из «гигантов»

Уран является самым маленьким из четырех «гигантов» (к ним также относятся Юпитер, Сатурн и Нептун), но он в несколько раз больше Земли. Экваториальный диаметр Урана 47 150 км, по сравнению с диаметром Земли 12 760 км.

6. Атмосфера из водорода и гелия

Как и у других газовых гигантов, атмосфера Урана состоит из водорода и гелия. Ниже находится ледяная мантия, которая окружает ядро из камня и льда (именно поэтому Уран часто называют «ледяным гигантом»). Облака на Уране состоят из воды, аммиака и кристаллов метана, что придает планете ее бледно-голубой цвет.

7. Уран помог с Нептуном

С того времени, как Уран был впервые обнаружен, ученые заметили, что в определенные моменты вращения по орбите планета отклоняется дальше в космос. В девятнадцатом веке некоторые астрономы предположили, что это притяжение связано с гравитацией другой планеты. Делая математические расчеты, основанные на наблюдениях Урана, два астронома, Адамс и Леверье, определили местонахождение другой планеты. Это оказался Нептун, расположенный на расстонии 10,9 астрономических единиц от Урана.

8. 19,2 астрономические единицы

Расстояния в Солнечной системе измеряются в астрономических единицах (а.е.). За одну астрономическую единицу было принято расстояние Земли от Солнца. Уран находится на расстоянии 19,2 а.е. от Солнца.

9. Внутреннее тепло планеты

Еще одним удивительным фактом об Уране является то, что внутреннее тепло планеты меньше, чем у других планет-гигантов в Солнечной системе. Причина этого неизвестна.

10. Вечная дымка из метана

Верхние слои атмосферы Урана представляет собой вечную дымку из метана. Она скрывает бури, которые бушуют в облаках.

11. Два внешних и одиннадцать внутренних

У Урана есть два набора очень тонких колец темного цвета. Частицы, из которых состоят кольца, являются весьма небольшими: от размера песчинки до небольших камушков. Есть одиннадцать внутренних колец и два внешних кольца, первые из которых были открыты в 1977 году, когда Уран прошел перед звездой и астрономы смогли наблюдать планету с помощью телескопа Хаббл.

12. Титания, Оберон, Миранда, Ариэль

Уран имеет в общей сложности двадцать семь спутников, большинство из которых были названы в честь героев комедии Шекспира «Сон в летнюю ночь». Пять главных спутников называются Титания, Оберон, Миранда, Ариэль и Умбриэль.

13. Ледяные каньоны и террасы Миранды

Самым интересным спутником Урана является Миранда. Она имеет ледяные каньоны, террасы и другие странные выглядящие участки поверхности.

14. Самая низкая температура в Солнечной системе

На Уране была зафиксирована самая низкая температура на планетах Солнечной системе - минус 224 ° C. Хотя таких температур не было замечено на Нептуне, эта планета в среднем холоднее.

15. Период обращения вокруг Солнца

Год на Уране (т. е. период обращения вокруг Солнца) длится 84 земных года. Около 42 лет каждый из ее полюсов находится под прямыми солнечными лучами, а остальную часть времени пребывает в полном мраке.

Для всех, кому интересная внеземная тема, мы собрали .

Твиты о вселенной Чаун Маркус

61. Почему Уран лежит на боку?

Так как все планеты родились из диска, вращающегося вокруг новорожденного Солнца, они должны вращаться вокруг вертикальной оси с экваторами, совпадающими с плоскостями их орбит.

Но есть два исключения: перевернутая Венера, вращающаяся в противоположном направлении по отношению к орбитальному движению, и Уран, который вращается, «лежа на боку».

Уран обращается вокруг Солнца за 84,3 года: он повернут северным полюсом к Солнцу и 42 года получает солнечный свет; затем полюса меняются, и наступают 42 года темноты.

Вопрос: почему Уран походит на упавшее сверху тело? Ответ: возможно, он был опрокинут столкновением с большим телом (Луна Земли появилась в результате подобного удара).

Проблема теории: спутники Урана, вращаясь вокруг его экватора, наклонены вместе с планетой. Трудно представить себе воздействие, которое наклонило бы и Уран, и его спутники.

В 2009 Гвенэл Буэ (Gwenael Bou?) и Жак Ласкар (Jacques Laskar) из Парижской обсерватории предложили альтернативную теорию.

Гравитация обломков диска, циркулирующих вокруг новорожденного Солнца, могла вызвать колебания при вращении новорожденного Урана или прецессию, как у вращающегося волчка.

Если у планеты когда-то была гигантская луна с массой, составляющей 0,1 % от массы планеты, колебания, в итоге, могли стать настолько сильными, что это опрокинуло бы планету на бок.

Но где же эта гигантская луна? Буэ и Ласкар предполагают, что она была похищена! Точнее, эти ученые говорят о трении между протопланетным диском и Ураном….

…вызвавшем «мигрирование» планеты через диск. Если это было так, то Уран прошел вблизи другой планеты-гиганта, чья гравитация захватила его луну.

Эта теория может показаться неправдоподобной. Однако для астрономов долгое время оставалось загадкой то, что только Уран - одна из четырех гигантских планет Солнечной системы - не имеет большой луны.

Кстати, Уран - самая близкая от нас планета, которая не была известна древним. Уильям Гершель обнаружил ее, находясь в собственном саду, Бат, Англия, 1781.

Гершель, немецкий иммигрант, назвал планету «Звездой Георга» в честь короля Георга III. Французы возразили. Немцы предложили название «Уран».

Открытие Гершеля удвоило известный размер Солнечной системы. У Урана, который в диаметре в 4 раза больше Земли, орбита приблизительно в 20 раз дальше от Солнца, чем у Земли.

Уран, несмотря на его положение на боку, довольно уныл и невыразителен. Большинство астрономов назвали его «самой скучной планетой».

Из книги Новейшая книга фактов. Том 3 [Физика, химия и техника. История и археология. Разное] автора Кондрашов Анатолий Павлович

Из книги Занимательно об астрономии автора Томилин Анатолий Николаевич

6. Уран Уран - имя одного из древнейших богов, отца Сатурна. Оно было присвоено планете не без колебаний. Но прежде немного истории.Уран - восьмое небесное тело солнечной системы, и признать его было делом нелегким. Во-первых, люди привыкли считать Сатурн стражем границ.

Из книги Куда течет река времени автора Новиков Игорь Дмитриевич

ПОЧЕМУ ВРЕМЯ ТЕЧЕТ И ПОЧЕМУ В ОДНОМ НАПРАВЛЕНИИ? Современная наука раскрыла связь времени с физическими процессами, позволила «прощупать» первые звенья цепи времени в прошлом и проследить за ее свойствами в далеком будущем.А что же говорит современная наука о том,

Из книги Физика на каждом шагу автора Перельман Яков Исидорович

Почему не выливается? Опыт, о котором сейчас будет рассказано, – один из самых легких для исполнения. Наполните стакан водой, покройте его почтовой карточкой и, слегка придерживая ее пальцами, переверните вверх дном. Теперь можете руку убрать: бумажка не отпадает, вода не

Из книги Для юных физиков [Опыты и развлечения] автора Перельман Яков Исидорович

12. Почему не выливается? Описываемый далее опыт – один из самых легких для исполнения. Это первый физический опыт, который я проделал в дни моей юности. Наполните стакан водой, покройте его почтовой карточкой или бумажкой и, слегка придерживая карточку пальцами,

Из книги Твиты о вселенной автора Чаун Маркус

2. Почему небо голубое? Из того, что воздух явно прозрачен, далеко не очевидна причина того, что небо голубое!Объяснение тому, почему небо синее, было найдено в конце XIX в. английским физиком лордом Рэлеем (лауреат Нобелевской премии по физике 1904).Ключевой факт 1. Свет

Из книги Вечный двигатель - прежде и теперь. От утопии - к науке, от науки - к утопии автора Бродянский Виктор Михайлович

22. Почему Луна не падает? Это неглупый вопрос. В конце концов, если вы бросаете мяч в воздух, он всегда возвращается, притягиваемый вниз гравитацией Земли.Ньютон решал головоломку с такой картиной: пушка стреляет ядром, которое летит в воздухе и падает вниз. Чем больше

Из книги Биография атома автора Корякин Юрий Иванович

36. Почему Солнце горячее? Солнце жаркое по одной простой причине. Оно обладает большой массой. Огромное количество вещества прессуется в ядро под действием силы тяжести, сжимающей его.Когда газ сжат, он становится горячим. Это известно любому, кто сжимал воздух в

Из книги Гиперпространство автора Каку Мичио

46. Почему планеты круглые? Сила тяжести - универсальная сила притяжения между всеми массами, так что каждый фрагмент большого тела пытается притянуть к себе любой другой фрагмент.Если материал может течь, тело образует сферу. Эта форма гарантирует, что каждый

Из книги Мария Кюри. Радиоактивность и элементы [Самый сокровенный секрет материи] автора Паес Адела Муньос

49. Почему Марс красный? Марс был назван в честь римского бога войны из-за своего яркого красного цвета. Он обращается вокруг Солнца за 1,88 года.Марс, который находится в 228 млн км от Солнца, вращается за пределами орбиты Земли. Когда Земля обгоняет его (каждые 26 месяцев), Марс

Из книги автора

67. Почему звезды мерцают? «Ты мигай, звезда ночная! Где ты, кто ты - я не знаю. Высоко ты надо мной, как алмаз во тьме ночной», - написала Джейн Тэйлор в 1806.Древние люди заметили, что звезды мерцают, а планеты - нет. Они также заметили, что звезды кажутся неподвижными на

Из книги автора

74. Почему звезды взрываются? Большинство звезд, подобных Солнцу, сжигают водород в гелий. Но они никогда не станут достаточно плотными/горячими, чтобы перейти к следующему шагу - сжиганию гелия в углерод.Таким образом, у большинства звезд, растративших Н-топливо,

Из книги автора

4.5. Почему все же изобретают ppm? До сих пор мы занимались в основном научно-технической стороной истории вечного двигателя, касаясь лишь попутно личных особенностей людей, связанных с ним. Но человеческая сторона дела тоже заслуживает внимания. Более того, занимаясь

Из книги автора

Почему мы так говорим И невольно может возникнуть вопрос: друг или недруг человеку атомная энергия? И не сделало ли человечество ошибки, расковав «Прометея науки», как называют атомную энергию?Но никакой ошибки нет. И дело не в существе атомной энергии, а в том, кем и для

Из книги автора

Почему три поколения? Для объяснения, почему существуют три семейства частиц, используются, в частности, математические теоремы, накопленные математиками за прошедшее столетие. Как мы видели ранее, злополучная особенность теорий Великого объединения заключается в

Из книги автора

ПОЧЕМУ? В октябре 1899 года сотрудничающий с Кюри Андре Дебьерн объявил об открытии актиния. Без сомнения, прогресс, произошедший за два года с момента изучения Марией лучей Беккереля, был значительным. Во-первых, прибор, разработанный Пьером и сконструированный в Школе