Планета Уран известна как один из ледяных гигантов. Он имеет массу, которая почти в 15 раз больше, чем у Земли. Он не имеет твердой поверхности, как Земля, а температура его поверхности состовляет -197 ° С (- 323 ° F). Некоторые области его атмосферы еще более холодные. Поэтому Уран является самой холодной планетой в нашей Солнечной системе. Уран является одной из внешних планет Солнечной системы и вращается в 20 раз дальше от Солнца, чем Земля. Уран назван в честь греческого бога неба.
Планета Уран был посещена только одним космическим аппаратом за последние 50 лет. Это был Вояджер-2 (Voyager), который был запущен в 1977 году для изучения Юпитера и Сатурна. Вояджер-2 прошел мимо планеты Уран в 1986 году. Он обнаружил 10 дополнительных спутников Урана. В настоящее время мы знаем о 27 известных спутников планеты.
В разделе фото планеты Уран размещены редкие фотографии этого газового гиганта, сделанные космическим телескопом Хаббл. Эти изображения Хаббла демонстрируют ряд интересных особенностей.
Во-первых, планета Уран имеет наклон оси 98 градусов. Это означает, она вращается вокруг Солнца все время одной стороной. Это единственная планета в нашей Солнечной системе с этой таким необычным наклоном, который мог быть вызван столкновением с большим объектом в момент зарождения планеты. Одним из последствий этого наклона - довольно экстремальные сезоны на планете Уран.
Вторая особенность планеты Уран - его кольца. В то время как они похожи на кольца Сатурна, кольца вокруг планеты Уран, как правило, темнее и менее обширным, чем тех, кто вокруг Сатурна. Их существование было подтверждено лишь в 1977 году группой ученых, во главе с Джерардом П. Койпером.
Третья особенность планеты Уран - его красочная атмосфера. Она состоит в основном из водорода и гелия с небольшим количеством метана, что дает ему сине-зеленый цвет, видимый на большинстве фотографиях Урана.
Фаза пролета NE (Near Encounter) началась 22 января за 54 часа до встречи с Ураном. В этот же день планировался запуск «Челленджера», в экипаж которого была включена школьная учительница Криста МакОлифф. По свидетельству руководителя группы планирования миссии Voyager Чарлза Колхейза (Charles Е. Kohlhase), Лаборатория реактивного движения направила в NASA официальную просьбу сдвинуть старт шаттла на неделю, чтобы «развести» два высокоприоритетных события, но получила отказ. Причина была связана не только с напряженным графиком полетов по программе Space Shuttle. Почти никто не знал, что по инициативе Рональда Рейгана в программу полета «Челленджера» была включена церемония выдачи Кристой символической команды «Вояджеру» на исследование Урана. Увы, старт шаттла в силу различных причин задержался до 28 января - дня, когда «Челленджер» потерпел катастрофу.
Итак, 22 января Voyager 2 начал исполнять первую пролетную программу В751. Помимо регулярной съемки спутников, она включала мозаику колец Урана и цветную съемку Умбриэля с расстояния около 1 млн км. На одном из снимков 23 января Брэдфорд Смит нашел еще один спутник планеты - 1986 U9; впоследствии ему дали имя VIII Бьянка.
Интересная деталь: в 1985 г. советские астрономы Н. Н. Горькавый и А. М. Фридман попытались объяснить
структуру колец Урана орбитальными резонансами с еще не открытыми спутниками планеты. Из предсказанных ими объектов
четыре - Бьянка, Крессида, Дездемона и Джульетта - были найдены в действительности командой «Вояджера», и будущий автор
«Астровитянки» получил Государственную премию СССР за 1989 год.
Тем временем навигационная группа выдала самые свежие целеуказания для приборов в программу В752, которая была
загружена и активизирована за 14 часов до встречи. Наконец, 24 января в 09:15 оперативное дополнение LSU было отправлено
на борт и принято за два часа до начала исполнения. Voyager 2 шел с опережением графика на 69 секунд, так что «подвижный блок»
программы пришлось сместить на один шаг по времени, то есть на 48 сек.
Таблица основных баллистических событий этапа пролета Урана представлена ниже. В первой ее половине приведены
расчетные времена - бортовое по Гринвичу и относительно максимального сближения с планетой - и минимальные расстояния до
Урана и его спутников по прогнозу августа 1985 г. Во второй половине даны фактические значения из работы Роберта Джейкобсона
(Robert A. Jackobson) с коллегами, опубликованной в июне 1992 г. в The Astronomical Journal. Здесь приводится
эфемеридное время ЕТ, которое используется в модели движения тел Солнечной системы и которое во время описываемых
событий было на 55.184 сек больше UTC.
| Основные баллистические события встречи с Ураном 24 января 1986 года | ||||
| Время, SCET | Время от пролета, час:мин:сек | Событие | Радиус объекта, км | Расстояние от центра объекта, км |
| Предварительный прогноз | ||||
| Нисходящий узел орбиты, плоскость колец |
||||
| Уран, минимальное расстояние |
||||
| Прохождение за кольцом ε |
||||
| Прохождение за кольцом 6 |
||||
| Вход в тень |
||||
| Заход за Уран |
||||
| Выход из тени |
||||
| Выход из-за Урана |
||||
| Прохождение за кольцом 6 |
||||
| Прохождение за кольцом ε |
||||
| Результаты обработки навигационной и фотографической информации | ||||
| Титания, минимальное расстояние |
||||
| Оберон, минимальное расстояние |
||||
| Ариэль, минимальное расстояние |
||||
| Миранда, минимальное расстояние |
||||
| Уран, минимальное расстояние |
||||
| Заход за Уран |
||||
| Умбриэль, минимальное расстояние |
||||
| Выход из-за Урана |
||||
Следует отметить, что изменения характера радиосигнала в ходе пролета регистрировались на Земле с задержкой на 2 час 44 мин 50 сек, а вот снимки записывались на борту, и передача их в реальном масштабе времени не предполагалась. Эта волнующая процедура была назначена на 25 января.
В день встречи с Ураном на борту «Вояджера» выдал пять сбоев компьютер подсистемы ориентации и приводов AACS (Attitude and Articulation Control System). К счастью, на выполнении программы они не сказались.
В пятницу 24 января начиная с 04:41 UTC в течение примерно четырех часов фотополяриметр PPS и УФ-спектрометр UVS регистрировали прохождение звезды σ Стрельца позади колец ε и δ. В 08:48 были сделаны и записаны наиболее качественные снимки Оберона, а 19 минутами позже - компоненты для сборки цветной фотографии Титании. В 09:31 аппарат выполнил единственный снимок только что открытого спутника 1985 U1, не входивший в первоначальную программу (для этого пришлось уменьшить на один число кадров Миранды). В 11:45 были сделаны лучшие кадры Умбриэля, а в 14:16 - Титании. Еще через 20 мин была проведена цветная съемка Ариэля.
В 14:45 аппарат перенацелился для регистрации экваториального плазменного слоя и для съемки Миранды и в 15:01 сделал ее
цветные фотографии. Затем он вновь отвлекся на Ариэль, сделав в 16:09 качественные снимки этого спутника. Наконец, в 16:37 Voyager 2
начал мозаику из семи кадров Миранды с расстояний от 40300 до 30200 км, а еще через 28 минут прошел примерно в 29000 км мимо нее,
как и планировалось. Сразу после съемки Миранды аппарат развернулся антенной HGA к Земле, чтобы участвовать в высокоточных
допплеровских измерениях.
В 17:08 телесистема ISS сделала четыре снимка колец на фоне планеты перед самым прохождением через их
плоскость. Радиоаппаратура PRA и прибор для изучения плазменных волн PWS вели в это время запись с повышенной частотой опроса с задачей
оценки плотности пылевых частиц.
24 января 1986 г. в 17:58:51 UTC, или в 17:59:46.5 ЕТ, бортового времени американский КА Voyager 2 прошел на минимальном
расстоянии от центра Урана - оно составило 107153 км. Отклонение от расчетной точки не превысило 20 км. Баллистическим результатом
гравитационного маневра у Урана стало довольно скромное увеличение гелиоцентрической скорости «Вояджера» с 17.88 до 19.71 км/с.
После этого аппарат был сориентирован так, чтобы профотометрировать два прохождения звезды β Персея за всей системой
колец. Первое началось в 18:26, а второе - в 19:22. Линейное разрешение при этих измерениях достигало 10 м - на порядок лучше, чем
давала камера ISS. Параллельно с 19:24 до 20:12 проводилось радиопросвечивание колец - теперь уже Voyager оказался за ними с точки
зрения Земли. Телеметрия КА была выключена, и использовалась лишь несущая сигнала Х-диапазона.
В 20:25 аппарат вошел в тень Урана, а еще через 11 минут скрылся за диском планеты. Затмение продолжалось до 21:44, а
радиотень - до 22:02. УФ-спектрометр отслеживал заход Солнца, чтобы установить состав атмосферы, а камера ISS в тени в течение
20 минут снимала кольца «на просвет». Разумеется, затмение Земли Ураном использовалось и для радиозондирования его атмосферы с
целью расчета давления и температуры. Аппарат по заранее заложенной программе и в соответствии с временной поправкой в LSU
отслеживал в каждый момент ту точку лимба, за которой с точки зрения Земли и с учетом рефракции он находился. В ходе этого
эксперимента передатчик S-диапазона был включен на полную мощность, а Х-диапазона - на малую, так как на оба сигнала мощности
бортового радиоизотопного генератора уже не хватало. В Пасадене радиосигнал «Вояджера» был вновь принят около 16:30 местного
времени, но телеметрия не включалась еще два часа - пока не закончилось повторное радиопросвечивание системы колец (22:35-22:54).
В ходе пролета УФ-спектрометр UVS вел съемку полярных сияний на Уране, отследил погружение у Пегаса в его атмосферу и
выполнил сканирование лимба планеты. ИК-аппаратура IRIS изучала тепловой баланс и состав атмосферы планеты, а фотополяриметр
PPS помимо затмений измерял показатель поглощения Ураном солнечной энергии.
25 января аппарат уходил от планеты, имея приблизительно одинаковую с ней угловую скорость и ориентируясь на Фомальгаут и
Ахернар. Измерения параметров плазмы и частиц вели приборы LPS и LECP, а УФ-спектрометр регистрировал погружение звезды ν Близнецов
в атмосферу планеты. Кроме того, в 12:37 камера ISS повторила мозаику колец с расстояния 1040000 км.
26 января, через 42 часа после Урана, началась послепролетная фаза РЕ (Post Encounter) с программой В771. Вплоть до 3
февраля аппарат передавал записанную информацию, параллельно снимая на отлете и при неблагоприятной фазе планету и ее кольца. 2 февраля
было повторно измерено тепловое излучение Урана.
В рамках следующей программы В772 были выполнены малый научный маневр 5 февраля и калибровка магнитометра 21 февраля. Послепролетные
наблюдения были закончены 25 февраля.
14 февраля была проведена коррекция ТСМ-В15, задающая предварительные условия пролета Нептуна. Следует отметить, что без этого маневра
Voyager 2 все равно достиг бы восьмой планеты 27 августа 1989 г. и в 05:15 UTC прошел бы примерно в 34000 км от Нептуна. Более того,
аппарат уже имел в памяти уставки для ориентации на Землю остронаправленной антенны на случай прекращения работы командного приемника.
Цель коррекции 14 февраля 1986 г. состояла в том, чтобы сместить момент прибытия примерно на двое суток и провести аппарат ближе к
планете и ее главному спутнику Тритону, оставив при этом максимум свободы при окончательном выборе траектории. Двигатели «Вояджера» были
включены на 2 час 33 мин - это была их самая продолжительная работа за весь полет. Расчетное приращение скорости было 21.1 м/с с основной
компонентой вектора на разгон; фактически скорость до маневра составляла 19 698 м/с, а после - 19 715 м/с.
Параметры гиперболической гелиоцентрической орбиты «Вояджера» после коррекции составили:
Наклонение- 2.49°;
- минимальное расстояние от Солнца - 1.4405 а.е. (215.5 млн км);
- эксцентриситет - 5.810.
Двигаясь по новой траектории, аппарат должен был достичь Нептуна 25 августа в 16:00 UTC и пройти на высоте всего 1300 км над его
облаками. Минимальное расстояние от Тритона было определено в 10000 км.
Средства на полет к Нептуну и его исследование были впервые запрошены в проекте бюджета 1986 ф.г., одобрены и с этого времени выделялись
в полном объеме.
«До туманных топей Оберона»
Планета, ее спутники и кольца
Подводя предварительный итог проведенной работе, 27 января бессменный научный руководитель проекта Эдвард Стоун сказал: «Система Урана просто полностью отличается от всего, что мы видели раньше». Что же нашел Voyager 2? Что удалось увидеть сразу и что открылось ученым лишь после тщательной обработки (первые ее результаты легли в основу серии статей в номере Science за 4 июля 1986 г., а уточнения публиковались на протяжении еще нескольких лет)?
25 января в Лаборатории реактивного движения принимали записанные «Вояджером» фотографии спутников Урана, а 26 января они были представлены общественности. Гвоздем программы, конечно, оказались снимки Миранды с расстояния всего 31000 км с разрешением 600 м: тело со столь сложным рельефом еще не встречалось ученым в Солнечной системе! Планетолог Лоренс Содерблом (Laurence A. SoderbLom) охарактеризовал его как фантастический гибрид геологических деталей разных миров - долины и потоки Марса, разломы Меркурия, покрытые желобами равнины Ганимеда, уступы шириной по 20 км и три невиданных прежде свежих «овоида» длиной до 300 км, местами расчерченных «в линеечку» - по меньшей мере десять типов рельефа сошлись на небесном теле каких-то 500 км в диаметре...
 |
| "ВОЯДЖЕР-2": УРАН |
 |
| Миранда с расстояния в 31 000 км. |
| "ВОЯДЖЕР-2": УРАН |
 |
| Миранда с расстояния в 36 000 км. |
| "ВОЯДЖЕР-2": УРАН |
Экзотическая картина требовала нестандартных объяснений: быть может, в процессе дифференциации Миранда неоднократно сталкивалась с другими телами и собиралась из обломков вновь, и то, что в итоге застыло и оказалось перед нами, включает внутренние части первоначального спутника. Заметный наклон плоскости орбиты Миранды к экватору планеты (4°) мог остаться свидетельством таких столкновений. Низкая температура поверхности (86 К в подсолнечной точке) исключала возможность современного вулканизма, но приливное трение могло сыграть свою роль в истории Миранды.
 |
| Миранда с расстояния в 42 000 км. |
| "ВОЯДЖЕР-2": УРАН |
На остальных четырех больших спутниках камера «Вояджера» нашла более привычные ландшафты: кратеры, лучи, долины и эскарпы.
На Обероне был обнаружен особенно крупный кратер с ярким центральным пиком, дно которого было частично покрыто очень темным материалом. Некоторые из более мелких ударных кратеров диаметром 50-100 км были окружены яркими лучами, как на Каллисто, а на их дне также фиксировались темные отложения последующих эпох. Интересной и неожиданной деталью оказалась гора, выступавшая над краем спутника на экваторе примерно на б км. Если в действительности это был центральный пик невидимого «Вояджеру» кратера, его полная высота могла быть 20 км и даже больше.
Уран по счету является седьмой планетой Солнечной системы. Он также относится к планетам-гигантам. Однако размеры планеты Уран немного уступают размерам планет Юпитера и Сатурна.
Открыта планета была уже в Новое время астрономом из Великобритании Гершелем в 1781 году. Открыватель планеты Уран Гершель сначала думал назвать планету на честь короля Георга. Однако позже планете дали название на честь бога Древней Греции Урана, как и гласили установленные временем традиции.
Вес планеты Уран составляет 8.68*10^25 килограммов, ее диаметр – 51 тысяч километров, а радиус орбиты составляет 2,870,9 миллионов километров. Расстояние Урана к Солнцу очень большое. Оно приблизительно в 19 раз больше, чем расстояние Земли к Солнцу. Период оборачивания планеты по своей орбите составляет 84 года. Период оборачивания Урана вокруг своей оси длится 17 часов. Угол оси планеты составляет 7°. Такой небольшой градус угла Урана можно объяснить следующим образом: планета в прошлом столкнулась с каким-то большим небесным телом. Следует также отметить, что планета Уран вращается в обратную по своему движению сторону. Данная планета превосходит по своим размерам планету Земля приблизительно в 4 раза, а по весу – в 14 раз.
Атмосфера Урана состоит, как и атмосфера остальных планетов-гигантов, из гелия и водорода. А внутри планеты, как предполагают известные ученые, есть ядро из металлических и силикатных пород. Также в состав атмосферы Урана входит метан и много других различных примесей. Именно метан придает Урану голубоватый оттенок. На планете наблюдаются мощные ветра и плотные облака. Уран также имеет магнитное поле, такое же, как и планета Земля. Кольца Урана состоят из мелких твердых обломков.
Для исследований на планету Уран в 1986 году был послан один единственный космический аппарат – Вояджер-2.
Планета Уран имеет много спутников. Сегодня их общее количество составляет 27.
Все они небольшие по размерам. Самые крупные спутники из всех спутников Урана носят названия Титания и Оберон, которые по своим размерам уступают Луне приблизительно в 2 раза. Также все спутники планеты Уран имеют небольшую плотность. А в состав их атмосферы входят разные примеси из камня и льда. Почти все спутники Урана имеют названия героев с пьес английского классика Вильяма Шекспира.
November 15th, 2013
Уран крайний слева
Это две планеты почти одинакового размера с похожим химическим составом; они меньше и плотнее Юпитера и Сатурна. Каждая из этих планет находится в центре миниатюрной системы спутников и колец.
Каждая из этих планет явно пострадала от сильного столкновения с другим космическим телом в очень давние времена.
Атмосферы Урана и Нептуна, как и Юпитера и Сатурна, в основном состоят из водорода и гелия. Но Уран и Нептун астрономы называют ледяными планетами, потому что под их атмосферами находятся массивные тела из каменистых пород и различных льдов. На самом деле вода находится настолько глубоко внутри этих планет и под таким высоким давлением, что вся представляет собой горячую жидкость. Но когда миллиарды лет назад эти планеты образовались в результате слияния мелких тел, попавшая в них вода была полностью замерзшей.
На сегодняшний момент, планеты солнечной системы для исследователей и ученых представляют лишь научный интерес. Но возможно в будущем и экономическая выгода скажет свое слово. Космические объекты, удаленные на тысячи километров, могут стать плацдармами по добыче ценных пород минералов.
Учеными проводились эксперименты над алмазами, а в частности над их поведением в экстремальной среде. В результате эксперимента стало известно о возможности существования, на удаленных планетах Уран и Нептун огромных «алмазных айсбергов» бороздящих алмазные моря.В ходе экспериментов алмазы подвергали воздействию огромных температур, давлению многократно превышающему земное. И главной неожиданностью стало то, что при плавлении алмаз по свойствам схож с обычной водой.Наличие алмазных морей, по мнению ученых, выдают необычные магнитные поля этих планет, имеющие характерный наклон относительно своей оси вращения. А так же то, что на этих планетах находится в огромных количествах углерод, являющийся основным компонентом структуры алмаза.Но утверждать это со стопроцентной уверенностью не стоит, а доказать это возможно лишь отправив к этим планетам научные зонды или симулировав природные условия этих планет в лабораториях.
Уран , когда-то считавшийся одной из самых спокойных планет, проявил себя как динамичный мир с некоторым количеством ярчайших облаков в солнечной системе и одиннадцатью кольцами. Это первая планета, обнаруженная с помощью телескопа, Уран был открыт в 1781 году астрономом Уильямом Херсчелом. Эта седьмая планета от Солнца настолько удалена, что полный оборот вокруг его оси занимает 84 года. Уран, не имеющий твердой поверхности – это одна из газовых планет-гигантов (к другим относятся Юпитер, Сатурн и Нептун).
Атмосфера Урана состоит главным образом из водорода и гелия с небольшим содержанием метана и следами воды и аммиака. Свой сине-зеленый цвет Уран приобретает от газа метан. Солнечный свет отражается от верхушек облаков Урана, расположенных под слоем метана. В то время как отраженный солнечный свет проходит через этот слой, метан поглощает красную часть света, давая возможность синей пройти через него, откуда и возникает сине-зеленый цвет, который мы видим. Атмосферу планеты трудно рассмотреть во всех подробностях. Большая часть (80 % или более) массы Урана заключена в вытянутое жидкостное ядро, состоящее из «ледяных» компонентов (вода, метан и аммиак) с ядром высокой плотности в глубине.
Так же, как и у других газовых гигантов Солнечной системы, у Урана имеется система колец и магнитосфера, а кроме того, 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 240 м/с.
Название
Невиль Маскелайн написал Гершелю письмо, в котором попросил его сделать одолжение астрономическому сообществу и дать название планете, открытие которой - целиком заслуга этого астронома. В ответ Гершель предложил назвать планету «Georgium Sidus» (с латыни «Звезда Георга»), или планетой Георга в честь короля Георга III. Своё решение он мотивировал в письме к Джозефу Бенксу:
В великолепной древности планетам давали имена Меркурия, Венеры, Марса, Юпитера и Сатурна в честь мифических героев и божеств. В наше просвещённое философское время было бы странно вернуться к этой традиции и назвать недавно открытое небесное тело Юноной, Палладой, Аполлоном или Минервой. При обсуждении любого происшествия или примечательного события первым делом мы рассматриваем, когда именно оно произошло. Если в будущем кто-то задастся вопросом, когда была обнаружена эта планета, хорошим ответом на этот вопрос было бы: «В царствование Георга III».
Французский астроном Жозеф Лаланд предложил назвать планету в честь её первооткрывателя - «Гершелем». Предлагались и другие названия: например, Кибела, по имени, которое в античной мифологии носила жена бога Сатурна. Немецкий астроном Иоганн Боде первым из учёных выдвинул предложение именовать планету Ураном, в честь бога неба из греческого пантеона. Он мотивировал это тем, что «так как Сатурн был отцом Юпитера, то новую планету следует назвать в честь отца Сатурна». Наиболее раннее официальное именование планеты Ураном встречается в научной работе 1823 года, уже через год после смерти Гершеля. Прежнее название «Georgium Sidus» или «Георг» встречалось уже нечасто, хотя в Великобритании оно и использовалось в течение почти 70 лет. Окончательно же Ураном планета стала называться только после того, как издательство Морского альманаха Его Величества «HM Nautical Almanac Office» в 1850 году само закрепило это название в своих списках.
Уран - единственная планета, название которой происходит не из римской, а греческой мифологии. Прилагательным производным от «Урана» считается слово «уранианский». Астрономический символ «», обозначающий Уран, является гибридом символов Марса и Солнца. Причиной этого называется то, что в древнегреческой мифологии Уран-небо находится в объединённой власти Солнца и Марса. Астрологический символ Урана , предложенный Лаландом в 1784 году, сам Лаланд объяснял в письме к Гершелю следующим образом:
«Это земной шар, увенчанный первой буквой Вашего имени.»
В китайском, японском, вьетнамском и корейском языках название планеты переводится буквально как «Звезда/Планета Небесного Царя».
Пожалуй, самая большая загадка Урана — это крайне необычное направление оси его вращения, которая наклонена на 98 градусов, то есть ось вращения Урана лежит почти в плоскости его орбиты. Поэтому движение Урана вокруг Солнца совершенно особенное — он катится вдоль своей орбиты, переворачиваясь с боку на бок, подобно колобку. Такие особенности движения и вращения Урана не согласуются с общей картиной возникновения планет из допланетного облака, все части которого вращались в одном итом же направлении вокруг Солнца. Остается предполагать, что уже сформировавшаяся планета Уран столкнулась с каким-то другим довольно крупным небесным телом, в результате чего ее ось вращения сильно отклонилась от первоначального направления, да так и осталась в этом аномальном положении.
Этот пристальный взгляд, брошенный на наклонный газовый гигант Уран, показал драматические детали атмосферы планеты и системы ее колец. Это замечательное наземное изображение было сделано с использованием камеры близкого инфракрасного диапазона и системы адаптивной оптики телескопа Кек для уменьшения размытия, вызываемого земной атмосферой. Съемка, сделанная в июле 2004 года, показывает нам обе стороны Урана. На обоих снимках высокие (белые) облачные структуры в основном сосредоточены в северном (правом от нас) полушарии. Облака промежуточной высоты показаны зеленым цветом, а низкие — синим. На фоне этой сине-голубой искусственной раскраски красные оттенки четко выделяют слабые кольца. Из-за очень большого наклона оси вращения сезонные изменения на Уране очень сильные. Осень в южном полушарии Урана наступила в 2007 году.
Формирование Урана
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 Земли. Таким образом, их масса не достигала этого предела. Современные теории формирования Солнечной системы имеют некоторые трудности в объяснениях формирования Урана и Нептуна. Эти планеты слишком крупные для расстояния, на котором они находятся от Солнца. Возможно, ранее они были ближе к Солнцу, но потом каким-то образом поменяли орбиты. Впрочем, новые методы планетарного моделирования показывают, что Уран и Нептун действительно могли сформироваться на своём теперешнем месте, и, таким образом, их настоящие размеры согласно этим моделям не являются помехой в теории происхождения Солнечной системы.
Как и на других планетах-гигантах, в атмосфере Урана наблюдаются признаки сильных ветров, дующих параллельно экватору планеты. В основном это ветры, несущиеся с запада на восток с ураганными скоростями от 140 до 580 км/ч. А вот вдоль экватора ветры дуют в обратном направлении, но тоже очень сильные — 350 км/ч.
Под газовой оболочкой должен располагаться океан из воды, аммиака и метана с температурой поверхности 2200 градусов С. Атмосферное давление на уровне океана — 200 тыс. земных атмосфер. В отличие от Сатурна и Юпитера на Уране нет металлического водорода, и аммиачно-метаново-водная оболочка толщиной 10 тыс. километров переходит в центральное каменно-железное ядро из твердых пород. Температура там достигает 7000 С, а давление — 6 млн атмосфер.
Судить о внутреннем строении Урана возможно лишь по косвенным признакам. Масса планеты была определена с помощью расчетов, основанных на астрономических наблюдениях за гравитационным воздействием, которое оказывает Уран на свои спутники. Хотя по объему Уран в 60 раз больше нашей Земли, масса его лишь в 14,5 раз превышает земную. Это из-за того, что средняя плотность Урана 1,27 г/см 3 , то есть чуть больше чем у воды. Такие низкие плотности типичны для всех четырех планет — гигантов, состоящих преимущественно из легких химических элементов. Считается, что в самом центре Урана расположено каменное ядро, сложенное главным образом из окислов кремния. Диаметр ядра в 1,5 раза больше всей нашей Земли. Вокруг него — оболочка из смеси водного льда и каменных пород. Еще выше следует глобальный океан жидкого водорода, а затем — очень мощная атмосфера. По другой модели предполагается, что у Урана и вовсе нет каменного ядра. В таком случае Уран должен выглядеть как огромный шар из снеговой «каши», состоящий из смеси жидкости и льда, окутанный газовой оболочкой.
Несмотря на сложность наземных наблюдений таких слабых далеких объектов, как спутники Урана, астрономы прошлого открыли практически все крупные спутники этой гигантской планеты. Главные спутники Урана расположены в следующем порядке (считая от планеты): Миранда (Дж. Койпер — 1948), Ариэль (У. Ласселл — 1851), Умбриэль (У. Ласселл — 1851), Титания (У. Гершель — 1787), Оберон (У. Гершель — 1787).
Титания самый большой спутник в системе Урана. Снимки Титании, сделанные с высоким разрешением, показали, что древних ударных кратеров здесь значительно меньше, чем на Обероне, причем особенно мало крупных кратеров. Так как они, несомненно, когда-то существовали, действовал какой-то процесс, который привел к их разрушению. Вся поверхность спутника изрезана системой рифтов и пересекающихся извилистых долин, очень похожих на русла рек. Наиболее длинные достигают почти 1000 км в длину. Некоторые из них окружены системами светлых отложений на поверхности. Интересные сведения были получены в поляриметрическом эксперименте: поверхность покрыта слоем пористого материала. Скорее всего, это водяной иней, конденсировавшийся на поверхности после излияний воды в трещинах (вспомним спутник Юпитера Европу).
Миранда — это странный мир, у которого наверняка было бурное прошлое. Самый близкий к Урану из его больших спутников, Миранда имеет диаметр около 300 миль и была открыта в 1948 году американским исследователем планет Жераром Койпером. Весьма подробно исследованный космическим аппаратом Вояджер 2 в 1986 г., этот далекий темный мир оказался достаточно необычным. На Миранде были обнаружены уникальные, непонятные особенности рельефа, позволяющие предположить, что она подвергалась разломам по крайней мере 5 раз за время эволюции. Наряду со знаменитым «шевроном» — яркой областью, имеющей форму буквы V прямо под центром этого монтажа из изображений Миранды с наивысшим разрешением, на нем можно увидеть беспорядочное наложение хребтов и долин, старые, покрытые кратерами, и гладкие молодые поверхности, темные каньоны глубиной до 12 миль. Большой кратер (ниже центра) — Алонсо, имеющий диаметр 15 миль.
С 1919 года Международный астрономический союз решил установить общепринятую номенклатуру обозначений планет, спутников и особенных структур на их поверхности. Для далекой системы спутников Урана были выбраны имена героев шекспировских пьес. Так, один из далеких и второй по величине спутник Урана был назван в честь Оберона, царя из комедии «Сон в летнюю ночь». А впечатляющий и воистину королевских размеров кратер на его поверхности был назван в честь Гамлета (справа от центра картинки). На сегодняшней картинке Вы видите поверхность Оберона,как его увидел космический аппарат Вояджер-2 .
Как на поверхности Ариэля образовались ущелья?Была развита теория, в которой из-за нагрева, вызванного приливным влиянием Урана, происходили «землетрясения» и значительные смещения частей поверхности спутника. Теперь на замерзшем Ариэле видна густая сеть желобов, многие из которых внутри покрыты неизвестным веществом. Ариэль — второй по расстоянию от Урана спутник после Миранды. Он состоит наполовину из водяного льда и наполовину из камня. Ариэль был открыт Вилльямом Ласселом в 1851 году.
В конце сентября 2010 года две планеты Солнечной системы находились на земном небе ровно напротив Солнца - Юпитер и Уран. Следовательно, обе планеты были в самых близких к Земле точках своих орбит. Юпитер находился всего в 33 световых минутах от нас, а свет от Урана летел к нам 2.65 часа. Обе планеты были отлично видны в небольшие телескопы. Сегодняшняя тщательно спланированная композиция - результат сложения нескольких фотографий с различной выдержкой, полученных 27 сентября. На картинке отлично видны оба газовых гиганта, замеченные в таком особенном пространственном расположении, а также можно найти и самые яркие спутники. Слабый зелёный диск далёкого Урана находится в левом верхнем углу фотографии. Слева от диска можно заметить два из пяти имеющих названия самых больших спутников планеты. В правой части изображения царит величественный газовый гигант Юпитер. Четыре его галилеевых спутника выстроились в ряд. Самый далёкий - это Каллисто. Он находится слева.
Там же, у самого диска планеты расположились Европа и Ио. А Ганимед в одиночестве занял место справа от Юпитера.
Объекты размером с планету и их сравнение: Верхний ряд: Уран и Нептун; нижний ряд: Земля,белый карлик Сириус B, Венера.
Как ни печально, но, по всей видимости, в обозримом будущем об Уране и его спутниках вряд ли станет известно что-либо новое. Скарее всего, обнаружится еще несколько спутников — маленьких и сильно удаленных от планеты. А вот на новый полет к Урану в ближайшую пару столетий надеяться вряд ли приходится — разве что произойдет какое-то чудо в технике космических полетов, которое позволит летательным аппаратам перемещаться гораздо быстрее, чем сейчас. Дело в том, что лишь в середине ХХII века вновь сложится то благоприятное расположение планет, при котором станция, запущенная с Земли к Урану, сможет получить по пути «гравитационную поддержку» от Юпитера и Сатурна. Только тогда, наверное, и состоится третье — после тех, что были сделаны в XVIII и ХХ веках астрономом Гершелем и космическим роботом «Вояджером» — открытие самой таинственной из планет Солнечной системы.
, а тут вы узнаете. Ну и еще посмотрите на Оригинал статьи находится на сайте ИнфоГлаз.рф Ссылка на статью, с которой сделана эта копия -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.
