Планета Уран: строение, спутники, характеристики | Солнечная система
Главная / Солнечная система / Уран
Седьмую планету солнечной системы – Уран – открыли лишь в 1781 году и назвали в честь древнегреческого бога, который был отцом Кроноса. Эту планету классифицируют, как одну из газообразных планет-гигантов, наряду с Юпитером, Сатурном и Нептуном.
Ульям Гершель, открывший Уран, сначала принял его за комету. Он наблюдал за созвездием Тельца, и обратил внимание на небесное тело, находившееся в том месте, которое должно было пустовать, судя по звездным картам того времени. Объект был достаточно четким и медленно двигался относительно звезд.
Он рассказал о своем наблюдении коллегам астрономам, математикам и другим ученым. Европейские астрономы принялись изучать объект, его расстояние, массу, орбиту и прочие характеристики. Российский ученый Андрей Лексель, определил расстояние между Солнцем и Ураном, оно составляло, целых 18 а. е. (2,8 млрд. км). Так, через 2 месяца, после ежедневных многочасовых наблюдений, ученые были убеждены, что Гершель открыл не комету, а далекую седьмую планету.
За свое открытие, он был удостоен пожизненной денежной королевской выплаты в 200 фунтов стерлингов и награжден орденом. Эта была первая планета, открытая в Новое время. Уран расширил границы солнечной системы в глазах человека, со времен Античности.
Как показывают наблюдения со спутников, железно-каменное ядро с температурой около 7000 K, на Уране присутствует, а вот рек и океанов, наблюдать не приходится. Отсутствие металлического водорода, уменьшает количество тепла, выделяемое планетой до 30%, поэтому 70% тепловой энергии Уран получает от Солнца. За ядром сразу начинается плотная очень плотная атмосфера, толщиной около 8 тыс. км. Химический состав атмосферы Урана таков: 83% водорода (h3), 15% гелия (Не) и около 2% метан (Ch5). Метан, так же как и водород, принимают активное участие в поглощении солнечной радиации, и, следовательно, инфракрасного и красного спектров. Этим объясняется сине-зеленый цвет планеты. Ветры в средних слоях, движутся со скоростью 250м/с.
Наклон оси УранаУран – уникальная планета солнечной системы.
Наклон оси вращения составляет около 98°, это значит, что планета практически завалена набок. Для наглядности: если все планеты похожи на вращающуюся юлу, то Уран, скорее похож, на катящийся шар для боулинга. Из-за такого необычного положения, смены дня и ночи и времен года на планете, протекают, мягко говоря, нестандартно. Получается, что 42 года, один полюс находится в темноте, на другой светит Солнце, а потом они меняются. Ученые объясняют такое странное положение планеты, столкновением с другим небесным телом (возможно с другой планетой), которое произошло миллионы лет назад.
В начале третьего тысячелетия открыто и исследовано 27 спутников планеты Уран. Основными, являются 5 самых крупных спутников. Самый большой спутник – Титания – имеет диаметр всего 1570 км, это очень немного, по сравнению со спутниками остальных планет. Оберон – второй по величине спутник Урана. Он и Титания, были открыты все тем же Гершелем, обнаружившим саму планету.
Далее идут еще меньшие по размерам спутники: Умбриэль, Ариель и Миранда. Интересен тот факт, что имена всем спутникам Урана, давали в честь героев бессмертных произведений Уильяма Шекспира.
• Масса: 8,69*1025 кг (в 14 раз больше Земли)
• Диаметр на экваторе: 51118 км (в 4 раз больше Земли)
• Диаметр на полюсе: 49946 км
• Наклон оси: 98°
• Плотность: 1,27 г/см³
• Температура верхних слоев: около –220 °C
• Период обращения вокруг оси (сутки): 17 часов 15 минут
• Расстояние от Солнца (среднее): 19 а. е. или 2,87 млрд. км
• Период обращения вокруг Солнца по орбите (год): 84,5 года
• Скорость вращения по орбите: 6,8 км/с
• Эксцентриситет орбиты: e = 0,044
• Наклон орбиты к эклиптике: i = 0,773°
• Ускорение свободного падения: около 9 м/с²
• Спутники: есть 27 шт.
Уран — планета солнечной системы
На окраине нашей Солнечной системы есть настоящие ледяные гиганты. Так называют самую холодную планету Уран.
Он состоит он из разных газов и льдов. А температура там держится около -220 градусов. И постоянно дуют сильные ветра. Луч солнца со скоростью света добирается до этой планеты только за 2-3 часа. Вот так погодка!
Уран очень долго принимали за далекую звёздочку из-за его тусклого света и медленного передвижения. Полный оборот вокруг своей оси он делает за 84 земных года. Уран – ледяная планета-гигант. Он больше Земли в 4 раза и тяжелее в 14. В центре планеты находится относительно маленькое каменное ядро. А большую часть составляет ледяная оболочка – мантия. Однако, лёд там совсем не такой, как мы с вами привыкли видеть. Он похож на плотную вязкую жидкость. И если ты захочешь прогуляться по Урану, у тебя ничего не получится. Здесь нет твердой оболочки, и сделав шаг, ты провалишься в огромное ледяное море. Да и вообще очень сложно определить, где у этой планеты заканчиваются облака, и начинается поверхность. Даже ученые долго не могли договориться, что считать за атмосферу, а что за саму планету.
Вокруг своей оси Уран оборачивается за 17 часов . Однако, как и на других планетах-гигантах, здесь дуют сильнейшие ветра, достигающие скорости 240 метров в секунду. Поэтому некоторые части атмосферы обгоняют планету и делают оборот вокруг планеты всего за 14 часов. Но по меркам планет-гигантов это очень спокойная погода. Например, ветра на Нептуне могут преодолеть 2000 метров в секунду.
Зима на Уране длится почти 42 года и всё это время Солнце не поднимается над горизонтом. То есть царит полная темнота. Так происходит из-за того, что Уран вращается совсем не так как другие планеты. Его ось так сильно наклонена, что он «лежит» на боку. Если другие планеты можно сравнить с вращающимися волчками, то Уран больше похож на катящийся шар. Ученные предполагают, что давным-давно Уран столкнулся с небольшой планетой, которая «уронила» его. А сама стала одним из 13 колец Урана.
Такие же холодные у Урана его 27 спутников.
Одни из самых крупных – Ариэль и Титания на половину состоят изо льда, в том числе и водяного. А поверхность спутников покрыта инеем. А на загадочном темном спутнике Умбриэль можно увидеть светлое вещество на дне кратеров. Считается, что это чистый лёд, из которого, возможно, состоит ядро.
До сих пор планета Уран остается мало изученной планетой. Лишь один космический аппарат «Вояджер-2» приближался к этой планете в 1986 году. И смог изучить только южный полюс Урана. Остальное ученные досчитали и додумали сами. Однако неизвестно сколько ещё тайн хранит в себе огромное ледяное царство.
- Космос для детей
Для того, чтобы оставить комментарий необходимо зарегистрироваться, либо войти на сайт под своим логином и паролем
Уран: путеводитель по самой холодной планете Солнечной системы
При покупке по ссылкам на нашем сайте мы можем получать партнерскую комиссию.
Вот как это работает.
Уран — седьмая планета от Солнца и третья по величине планета Солнечной системы.
Хотя Уран виден невооруженным глазом, его долгое время ошибочно принимали за звезду из-за тусклости планеты и медленной орбиты. Планета также примечательна своим резким наклоном, из-за которого ее ось направлена почти прямо на Солнце.
Британский астроном Уильям Гершель открыл Уран 13 марта 1781 года с помощью своего телескопа, изучая все звезд вплоть до тех, которые примерно в 10 раз тусклее, чем можно увидеть невооруженным глазом. Одна звезда казалась другой, и через год Гершель понял, что звезда движется по планетарной орбите.
Связанный: Звуки в космосе: Какие звуки издают планеты?
Уран (как его обычно называли после 1850 года или около того) был назван в честь греческого небесного божества Урана, самого раннего из владык небес.
Это единственная планета, названная в честь греческого бога, а не римского. До того, как название было принято, для новой планеты было предложено много имен, в том числе Гиперкроний («выше
Немецкий астроном Иоганн Боде, подробно изложивший орбиту Урана, дал планете ее окончательное имя. Боде утверждал, что, поскольку Сатурн был отцом Юпитера , новая планета должна быть названа в честь отца Сатурна
Физические характеристики
Уран имеет сине-зеленый цвет из-за метана в его преимущественно водородно-гелиевой атмосфере. Планету часто называют ледяным гигантом, так как не менее 80% ее массы представляет собой жидкую смесь воды, метана и аммиачного льда.
В отличие от других планет Солнечной системы , Уран настолько наклонен, что по существу вращается вокруг Солнца на боку, при этом ось его вращения почти направлена на звезду.
Эта необычная ориентация могла быть вызвана столкновением с телом размером с планету или несколькими небольшими телами вскоре после его образования. Исследование, проведенное в 2018 году, показало, что столкнувшись с миром, могло произойти в два раза больше Земли .
Статьи по теме:
Этот необычный наклон приводит к экстремальным сезонам, которые длятся около 20 лет. Это означает, что в течение почти четверти уранианского года, который равен 84 земных лет, солнце светит прямо над каждым полюсом, оставляя другую половину планеты на долгую, темную и холодную зиму.
У Урана самая холодная атмосфера среди всех планет Солнечной системы, хотя он и не самый удаленный от Солнца. Это потому, что у Урана практически нет внутреннего тепла, чтобы дополнить тепло от солнца.
Магнитные полюса большинства планет обычно более или менее выровнены с осью, вдоль которой они вращаются, но магнитное поле Урана наклонено, и его магнитная ось отклонена почти на 60 градусов от оси вращения планеты.
Это приводит к странно перекошенному магнитному полю Урана, причем сила поля на поверхности северного полушария более чем в 10 раз превышает напряженность на поверхности южного полушария. Исследование 2017 года показало, что неравномерный характер магнитного поля Урана может также привести к тому, что оно будет мерцать во время каждого вращения (примерно каждые 17,24 часа).
Состав атмосферы Урана по объему: 82,5% водорода, 15,2% гелия и 2,3% метана. Его внутренняя структура состоит из мантии из воды, аммиачных и метановых льдов, а также ядра из силиката железа и магния. По данным НАСА, среднее расстояние Урана от Солнца составляет примерно 1,8 миллиарда миль (2,9 миллиарда километров). Это примерно в 19 раз больше расстояния от Земли до Солнца.
Эксперт ответил на часто задаваемые вопросы об Уране
Мы задали Равиту Хелледу, планетологу, специализирующемуся на формировании планет, недрах планет, эволюции планет и физике Солнечной системы, несколько часто задаваемых вопросов об Уране.
Изображение предоставлено: Йос Шмид
Изображение предоставлено: Йос Шмид
ПланетаристРавит Хелланд — профессор Института вычислительных наук Центра теоретической астрофизики и космологии Цюрихского университета, специализирующийся на формировании планет, недрах планет, планетарная эволюция и физика Солнечной системы.
Какой тип планеты Уран?
Уран известен как «ледяной гигант», хотя название немного вводит в заблуждение. Это другой тип планет, чем газовые гиганты, такие как Сатурн и Юпитер, и планеты земной группы, такие как Земля или Марс. Это часть уникальной группы вместе с Нептуном в нашей Солнечной системе.
Это также то, что мы называем планетой средней массы, потому что она намного массивнее, чем планеты земной группы, масса которых примерно в 15 раз превышает массу Земли. В то же время Уран намного меньше газовых планет-гигантов, таких как Юпитер и Сатурн, масса которых в 300 и почти в 100 раз превышает массу Земли соответственно.
Уран действительно является уникальным типом планет, и мы не очень хорошо понимаем этот планетарный тип.
Что делает Уран самой холодной планетой Солнечной системы?
Уран — единственная планета, которая действительно находится в тепловом равновесии с Солнцем, и есть два варианта того, почему его поверхность кажется холодной. Во-первых, это может быть просто так, что внутри Урана жарко, но это тепло улавливается. Это означает, что он не может остыть, поэтому внутри жарко, а снаружи холодно.
В качестве альтернативы, возможно, ему просто удалось потерять свое изначальное тепло, например, в результате гигантского удара или другого неизвестного процесса. Итак, краткий ответ: мы на самом деле не знаем, почему там холодно, и это одна из самых больших загадок, окружающих Уран.
Что мы в настоящее время знаем о составе Урана?
Состав Урана неизвестен, нам нужно, чтобы космический корабль посетил его и получил более точные и дополнительные данные.
Мы думаем, что он состоит из тяжелых элементов, что в астрофизике означает элементы тяжелее гелия. Ожидается, что на Уране будет много «льда», который может состоять из воды, аммиака и метана, а также некоторых горных пород и водородно-гелиевого. Таким образом, в его газовой атмосфере есть в основном элементы, которые тяжелее гелия, а также некоторое количество атомов водорода и гелия.
В то время как состав Юпитера и Сатурна определяется водородом и гелием, а состав планет земной группы определяется более тяжелыми элементами, Уран находится где-то посередине.
Но что это за тяжелые элементы, мы не знаем. Считается, что это лед, но не только вода, это также может быть метановый и аммиачный лед, и на самом деле эти материалы могут находиться в жидкой/жидкой фазе. На Уране также могут быть силикаты, подобные горным породам, и мы не знаем, каково соотношение между льдом и силикатами внутри планеты.
Почему Уран и Нептун иногда называют «близнецами»?
Ледяные гиганты очень похожи по массе и размерам, а также являются самыми дальними планетами Солнечной системы.
У них есть и другие сходства, такие как средняя плотность, но их точно нельзя назвать «однояйцевыми близнецами».
Они различаются по количеству излучаемого ими тепла, их осевому наклону и их спутниковым системам; У Урана маленькие обычные спутники, и всего известно 27 спутников, в то время как спутник Нептуна Тритон намного больше и, вероятно, является захваченным спутником.
Мы хотим знать, являются ли эти уникальные различия результатом различных процессов формирования, или же Уран и Нептун были относительно похожи после формирования, пока не произошли другие процессы, которые привели к этим различиям. Например, вызвало ли гигантское столкновение в какой-то момент в прошлом некоторые из этих различий.
Понимание происхождения этих различий между Ураном и Нептуном также имеет решающее значение для лучшей характеристики этого планетарного типа.
Насколько распространены миры, подобные Урану, в остальной части Млечного Пути?
На основании имеющихся данных планеты средней массы кажутся одними из самых распространенных, если не самыми распространенными, некоторые из этих экзопланет являются так называемыми суперземлями и не похожи на Уран.
Есть также предостережение, что экзопланеты, которые мы наблюдаем сегодня, ограничены планетами, которые находятся довольно близко к своим звездам. Это означает, что планеты, подобные Урану, еще не наблюдались, потому что Уран вращается очень далеко от своей родительской звезды, Солнца.
Почему ученые-космонавты так заинтересованы в изучении Урана?
Уран действительно очаровательная планета, окруженная множеством загадок, включая его необычное многополюсное магнитное поле, а не дипольное магнитное поле, к которому мы привыкли.
Я хотел бы узнать, из чего состоит Уран и определить его внутреннюю структуру, а также понять, как он образовался. Сформировался ли он там, где мы видим его сегодня, или он сформировался дальше в Солнечной системе и мигрировал наружу, или сформировался дальше и мигрировал внутрь?
В настоящее время вокруг Урана больше открытых вопросов, чем ответов, и все они в некоторой степени взаимосвязаны. Это неизведанный мир и довольно плохо изученный.
Так что да, пора уделить ему больше внимания.
Что внутри Урана?
Седьмая планета в нашей Солнечной системе представляет собой гигантский шар из газа и жидкости. Он настолько наклонен на бок, что его ось лежит почти на одном уровне с его траекторией вокруг Солнца. Как и другие газовые и ледяные гиганты, Уран покрыт плотным облачным покровом. Его сине-зеленый цвет — результат содержания метана в атмосфере. Нажмите на интерактивное изображение ниже, чтобы исследовать планету:
Климат Урана
Экстремальный наклон оси Урана может привести к необычной погоде. По данным НАСА, когда солнечный свет достигает некоторых районов впервые за многие годы, он нагревает атмосферу, вызывая гигантские весенние бури.
Однако, когда «Вояджер-2» впервые сфотографировал Уран в 1986 году в разгар лета на юге, космический аппарат увидел невыразительную сферу с примерно 10 или около того видимыми облаками, из-за чего ее окрестили «самой скучной». планета», — написала астроном Хайди Хаммель в «Системах ледяных гигантов Урана и Нептуна », главе «Обновления Солнечной системы» (Springer, 2007), сборнике обзоров по науке о Солнечной системе.
Десятилетия спустя, когда в игру вступили передовые телескопы, такие как «Хаббл», длинные времена года на Уране изменились, прежде чем ученые стали свидетелями экстремальных погодных условий на Уране.
В 2014 году астрономы впервые увидели летние штормы, бушующие на Уране. Как ни странно, эти массивных штормов произошли через семь лет после того, как планета достигла максимального сближения с Солнцем, и остается загадкой, почему гигантские штормы произошли после того, как солнечный нагрев на планете был максимальным.
Другая необычная погода на Уране включает алмазный дождь , который, как считается, опускается на тысячи миль ниже поверхности ледяных планет-гигантов, таких как Уран и Нептун. Считается, что углерод и водород сжимаются под действием сильной жары и давления глубоко в атмосферах этих планет, образуя алмазы, которые затем опускаются вниз, в конечном итоге оседая вокруг ядер этих миров.
Есть ли у Урана кольца?
Кольца Урана были замечены первыми после Сатурна.
Это было важное открытие, потому что оно помогло астрономам понять, что кольца — это общая черта планет, а не просто особенность Сатурна.
Уран имеет два набора колец. Внутренняя система колец состоит в основном из узких темных колец, в то время как внешняя система из двух более удаленных колец, обнаруженных космическим телескопом Хаббла , ярко окрашена: одно красное, другое синее. Ученые идентифицировали 13 известных колец вокруг Урана.
Исследование 2016 года показало, что кольца Урана, Сатурна и Нептуна могут быть остатками Плутона , похожими на карликовых планет , которые давным-давно подошли слишком близко к гигантским мирам. Эти карликовые планеты были разорваны на части огромным гравитационным полем планет и сегодня сохранились в виде колец.
Космический телескоп Хаббл ежегодно наблюдает за Ураном. (Изображение предоставлено ESA/Hubble & NASA, L. Lamy/Observatoire de Paris)(открывается в новой вкладке)
Есть ли у Урана спутники?
Уран имеет 27 известных спутников .
Вместо того, чтобы называться в честь фигур из греческой или римской мифологии, его первые четыре луны были названы в честь волшебных духов в английской литературе, таких как «Сон в летнюю ночь» Уильяма Шекспира и «Похищение замка» Александра Поупа. С тех пор астрономы продолжили эту традицию, черпая названия лун из произведений Шекспира или Поупа.
Оберон и Титания являются крупнейшими спутниками Урана и были первыми, открытыми Гершелем в 1787 году. Уильям Лассел, который также был первым, кто увидел спутник, вращающийся вокруг Нептуна, открыл следующие два спутника Урана, Ариэль и Умбриэль. Прошло почти столетие, прежде чем голландско-американский астроном Джерард Койпер в возрасте 9 лет0009 Пояс Койпера известность, обнаружение Миранды в 1948 году.
В 1986 году «Вояджер-2» посетил систему Урана и открыл еще 10 лун диаметром от 16 до 96 миль (от 26 до 154 км): Джульетта, Пак, Корделия, Офелия , Бьянка, Дездемона, Порция, Розалинда, Крессида и Белинда. Каждая из этих лун примерно наполовину состоит из водяного льда и наполовину из камня.
С тех пор астрономы, использующие Хаббл и наземные обсерватории, увеличили общее количество известных спутников до 27, и обнаружить их было сложно — они всего от 8 до 10 миль (от 12 до 16 км) в поперечнике, чернее асфальта и почти 3 миллиарда миль (4,8 миллиарда км).
Между Корделией, Офелией и Мирандой находится рой из восьми маленьких спутников , стиснутых вместе так плотно, что астрономы до сих пор не понимают, как этим маленьким лунам удалось избежать столкновения друг с другом. Аномалии в кольцах Урана заставляют ученых подозревать , что могут быть еще спутники .
В дополнение к лунам, Уран может иметь коллекцию троянских астероидов — объектов, находящихся на той же орбите, что и планета, — в особой области, известной как точка Лагранжа . Первый был обнаружен в 2013 году, несмотря на заявления о том, что точка Лагранжа планеты слишком нестабильна для размещения таких тел.
Уран и его пять основных спутников изображены на этом монтаже изображений, полученных космическим кораблем «Вояджер-2».
Луны, от самой большой до самой маленькой, как они появляются здесь, это Ариэль, Миранда, Титания, Оберон и Умбриэль. (Изображение предоставлено NASA/JPL)(открывается в новой вкладке)
Исследования и исследования Урана
НАСА «Вояджер-2» был первым и пока единственным космическим кораблем, посетившим Уран. Хотя в настоящее время к Урану не приближается космический корабль, астрономы регулярно проверяют планету с помощью телескопов Хаббла и Кека.
В 2011 году Планетарное научное десятилетие рекомендовало НАСА рассмотреть вопрос о миссии на ледяную планету. А в 2017 году НАСА предложило ряд потенциальных будущих миссий к Урану в поддержку предстоящего Десятилетнего исследования планетарных наук, включая облеты, орбитальные аппараты и даже космический корабль для погружения в атмосферу Урана. Ученые до сих пор обсуждают эту идею. В 2019 году, Центр космических полетов Годдарда НАСА предположил, что одна из возможных конструкций может включать атмосферный зонд , аналогичный тому, который использовался на Юпитере во время миссии Галилео.
В 2018 году амбициозная группа молодых ученых и инженеров создала теоретический проект полной миссии , который будет стоить 1 миллиард долларов, и воспользуется преимуществом планетарного выравнивания, которое произойдет в 2030-х годах. При такой относительно низкой стоимости миссия будет выполнять минимальные научные исследования, но все же может включать такие элементы, как магнитометр, детектор метана и камеру.
Связанный: Уран к 2049 году: Вот почему ученые хотят, чтобы НАСА отправило флагманскую миссию на странную планету
Дополнительные ресурсы
новая вкладка). Кроме того, вы можете узнать больше о многочисленных спутниках Урана (открывается в новой вкладке) от НАСА.
Библиография
«Уран (открывается в новой вкладке)». Исследование Солнечной системы НАСА (2022 г.).
«12 интересных фактов об Уране (откроется в новой вкладке)». Журнал «Вселенная» (2022).
«Уран: факты, спутники и кольца (открывается в новой вкладке)».
Британская энциклопедия (2022).
«Кольца Урана (открывается в новой вкладке)». Природа (1977).
Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: [email protected].
Чарльз К. Чой — автор статей для Space.com и Live Science. Он охватывает все, что связано с человеческим происхождением и астрономией, а также физику, животных и общие научные темы. Чарльз имеет степень магистра гуманитарных наук Университета Миссури-Колумбия, Школу журналистики и степень бакалавра гуманитарных наук Университета Южной Флориды. Чарльз побывал на всех континентах Земли, пил прогорклый чай с маслом яка в Лхасе, плавал с морскими львами на Галапагосских островах и даже взбирался на айсберг в Антарктиде. Посетите его на http://www.sciwriter.us
Уран: путеводитель по самой холодной планете Солнечной системы
При покупке по ссылкам на нашем сайте мы можем получать партнерскую комиссию.
Вот как это работает.
Уран — седьмая планета от Солнца и третья по величине планета Солнечной системы.
Хотя Уран виден невооруженным глазом, его долгое время ошибочно принимали за звезду из-за тусклости планеты и медленной орбиты. Планета также примечательна своим резким наклоном, из-за которого ее ось направлена почти прямо на Солнце.
Британский астроном Уильям Гершель открыл Уран 13 марта 1781 года с помощью своего телескопа, изучая все звезд вплоть до тех, которые примерно в 10 раз тусклее, чем можно увидеть невооруженным глазом. Одна звезда казалась другой, и через год Гершель понял, что звезда движется по планетарной орбите.
Связанный: Звуки в космосе: Какие звуки издают планеты?
Уран (как его обычно называли после 1850 года или около того) был назван в честь греческого небесного божества Урана, самого раннего из владык небес.
Это единственная планета, названная в честь греческого бога, а не римского. До того, как название было принято, для новой планеты было предложено много имен, в том числе Гиперкроний («выше Сатурн «), Минерва (римская богиня мудрости) и Гершель, в честь его первооткрывателя. Чтобы польстить королю Англии Георгу III, Гершель предложил название Георгиум Сидус («Планета-Грузин»), но эта идея была непопулярна за пределами Англии. и родной Ганновер короля Георга, Германия.
Немецкий астроном Иоганн Боде, подробно изложивший орбиту Урана, дал планете ее окончательное имя. Боде утверждал, что, поскольку Сатурн был отцом Юпитера , новая планета должна быть названа в честь отца Сатурна
Физические характеристики
Уран имеет сине-зеленый цвет из-за метана в его преимущественно водородно-гелиевой атмосфере. Планету часто называют ледяным гигантом, так как не менее 80% ее массы представляет собой жидкую смесь воды, метана и аммиачного льда.
В отличие от других планет Солнечной системы , Уран настолько наклонен, что по существу вращается вокруг Солнца на боку, при этом ось его вращения почти направлена на звезду.
Эта необычная ориентация могла быть вызвана столкновением с телом размером с планету или несколькими небольшими телами вскоре после его образования. Исследование, проведенное в 2018 году, показало, что столкнувшись с миром, могло произойти в два раза больше Земли .
Статьи по теме:
Этот необычный наклон приводит к экстремальным сезонам, которые длятся около 20 лет. Это означает, что в течение почти четверти уранианского года, который равен 84 земных лет, солнце светит прямо над каждым полюсом, оставляя другую половину планеты на долгую, темную и холодную зиму.
У Урана самая холодная атмосфера среди всех планет Солнечной системы, хотя он и не самый удаленный от Солнца. Это потому, что у Урана практически нет внутреннего тепла, чтобы дополнить тепло от солнца.
Магнитные полюса большинства планет обычно более или менее выровнены с осью, вдоль которой они вращаются, но магнитное поле Урана наклонено, и его магнитная ось отклонена почти на 60 градусов от оси вращения планеты.
Это приводит к странно перекошенному магнитному полю Урана, причем сила поля на поверхности северного полушария более чем в 10 раз превышает напряженность на поверхности южного полушария. Исследование 2017 года показало, что неравномерный характер магнитного поля Урана может также привести к тому, что оно будет мерцать во время каждого вращения (примерно каждые 17,24 часа).
Состав атмосферы Урана по объему: 82,5% водорода, 15,2% гелия и 2,3% метана. Его внутренняя структура состоит из мантии из воды, аммиачных и метановых льдов, а также ядра из силиката железа и магния. По данным НАСА, среднее расстояние Урана от Солнца составляет примерно 1,8 миллиарда миль (2,9 миллиарда километров). Это примерно в 19 раз больше расстояния от Земли до Солнца.
Эксперт ответил на часто задаваемые вопросы об Уране
Мы задали Равиту Хелледу, планетологу, специализирующемуся на формировании планет, недрах планет, эволюции планет и физике Солнечной системы, несколько часто задаваемых вопросов об Уране.
Изображение предоставлено: Йос Шмид
Изображение предоставлено: Йос Шмид
ПланетаристРавит Хелланд — профессор Института вычислительных наук Центра теоретической астрофизики и космологии Цюрихского университета, специализирующийся на формировании планет, недрах планет, планетарная эволюция и физика Солнечной системы.
Какой тип планеты Уран?
Уран известен как «ледяной гигант», хотя название немного вводит в заблуждение. Это другой тип планет, чем газовые гиганты, такие как Сатурн и Юпитер, и планеты земной группы, такие как Земля или Марс. Это часть уникальной группы вместе с Нептуном в нашей Солнечной системе.
Это также то, что мы называем планетой средней массы, потому что она намного массивнее, чем планеты земной группы, масса которых примерно в 15 раз превышает массу Земли. В то же время Уран намного меньше газовых планет-гигантов, таких как Юпитер и Сатурн, масса которых в 300 и почти в 100 раз превышает массу Земли соответственно.
Уран действительно является уникальным типом планет, и мы не очень хорошо понимаем этот планетарный тип.
Что делает Уран самой холодной планетой Солнечной системы?
Уран — единственная планета, которая действительно находится в тепловом равновесии с Солнцем, и есть два варианта того, почему его поверхность кажется холодной. Во-первых, это может быть просто так, что внутри Урана жарко, но это тепло улавливается. Это означает, что он не может остыть, поэтому внутри жарко, а снаружи холодно.
В качестве альтернативы, возможно, ему просто удалось потерять свое изначальное тепло, например, в результате гигантского удара или другого неизвестного процесса. Итак, краткий ответ: мы на самом деле не знаем, почему там холодно, и это одна из самых больших загадок, окружающих Уран.
Что мы в настоящее время знаем о составе Урана?
Состав Урана неизвестен, нам нужно, чтобы космический корабль посетил его и получил более точные и дополнительные данные.
Мы думаем, что он состоит из тяжелых элементов, что в астрофизике означает элементы тяжелее гелия. Ожидается, что на Уране будет много «льда», который может состоять из воды, аммиака и метана, а также некоторых горных пород и водородно-гелиевого. Таким образом, в его газовой атмосфере есть в основном элементы, которые тяжелее гелия, а также некоторое количество атомов водорода и гелия.
В то время как состав Юпитера и Сатурна определяется водородом и гелием, а состав планет земной группы определяется более тяжелыми элементами, Уран находится где-то посередине.
Но что это за тяжелые элементы, мы не знаем. Считается, что это лед, но не только вода, это также может быть метановый и аммиачный лед, и на самом деле эти материалы могут находиться в жидкой/жидкой фазе. На Уране также могут быть силикаты, подобные горным породам, и мы не знаем, каково соотношение между льдом и силикатами внутри планеты.
Почему Уран и Нептун иногда называют «близнецами»?
Ледяные гиганты очень похожи по массе и размерам, а также являются самыми дальними планетами Солнечной системы.
У них есть и другие сходства, такие как средняя плотность, но их точно нельзя назвать «однояйцевыми близнецами».
Они различаются по количеству излучаемого ими тепла, их осевому наклону и их спутниковым системам; У Урана маленькие обычные спутники, и всего известно 27 спутников, в то время как спутник Нептуна Тритон намного больше и, вероятно, является захваченным спутником.
Мы хотим знать, являются ли эти уникальные различия результатом различных процессов формирования, или же Уран и Нептун были относительно похожи после формирования, пока не произошли другие процессы, которые привели к этим различиям. Например, вызвало ли гигантское столкновение в какой-то момент в прошлом некоторые из этих различий.
Понимание происхождения этих различий между Ураном и Нептуном также имеет решающее значение для лучшей характеристики этого планетарного типа.
Насколько распространены миры, подобные Урану, в остальной части Млечного Пути?
На основании имеющихся данных планеты средней массы кажутся одними из самых распространенных, если не самыми распространенными, некоторые из этих экзопланет являются так называемыми суперземлями и не похожи на Уран.
Есть также предостережение, что экзопланеты, которые мы наблюдаем сегодня, ограничены планетами, которые находятся довольно близко к своим звездам. Это означает, что планеты, подобные Урану, еще не наблюдались, потому что Уран вращается очень далеко от своей родительской звезды, Солнца.
Почему ученые-космонавты так заинтересованы в изучении Урана?
Уран действительно очаровательная планета, окруженная множеством загадок, включая его необычное многополюсное магнитное поле, а не дипольное магнитное поле, к которому мы привыкли.
Я хотел бы узнать, из чего состоит Уран и определить его внутреннюю структуру, а также понять, как он образовался. Сформировался ли он там, где мы видим его сегодня, или он сформировался дальше в Солнечной системе и мигрировал наружу, или сформировался дальше и мигрировал внутрь?
В настоящее время вокруг Урана больше открытых вопросов, чем ответов, и все они в некоторой степени взаимосвязаны. Это неизведанный мир и довольно плохо изученный.
Так что да, пора уделить ему больше внимания.
Что внутри Урана?
Седьмая планета в нашей Солнечной системе представляет собой гигантский шар из газа и жидкости. Он настолько наклонен на бок, что его ось лежит почти на одном уровне с его траекторией вокруг Солнца. Как и другие газовые и ледяные гиганты, Уран покрыт плотным облачным покровом. Его сине-зеленый цвет — результат содержания метана в атмосфере. Нажмите на интерактивное изображение ниже, чтобы исследовать планету:
Климат Урана
Экстремальный наклон оси Урана может привести к необычной погоде. По данным НАСА, когда солнечный свет достигает некоторых районов впервые за многие годы, он нагревает атмосферу, вызывая гигантские весенние бури.
Однако, когда «Вояджер-2» впервые сфотографировал Уран в 1986 году в разгар лета на юге, космический аппарат увидел невыразительную сферу с примерно 10 или около того видимыми облаками, из-за чего ее окрестили «самой скучной». планета», — написала астроном Хайди Хаммель в «Системах ледяных гигантов Урана и Нептуна », главе «Обновления Солнечной системы» (Springer, 2007), сборнике обзоров по науке о Солнечной системе.
Десятилетия спустя, когда в игру вступили передовые телескопы, такие как Хаббл, и длинные времена года на Уране изменились, прежде чем ученые стали свидетелями экстремальных погодных условий на Уране.
В 2014 году астрономы впервые увидели летние штормы, бушующие на Уране. Как ни странно, эти массивных штормов произошли через семь лет после того, как планета достигла максимального сближения с Солнцем, и остается загадкой, почему гигантские штормы произошли после того, как солнечный нагрев на планете был максимальным.
Другая необычная погода на Уране включает алмазный дождь , который, как считается, опускается на тысячи миль ниже поверхности ледяных планет-гигантов, таких как Уран и Нептун. Считается, что углерод и водород сжимаются под действием сильной жары и давления глубоко в атмосферах этих планет, образуя алмазы, которые затем опускаются вниз, в конечном итоге оседая вокруг ядер этих миров.
Есть ли у Урана кольца?
Кольца Урана были замечены первыми после Сатурна.
Это было важное открытие, потому что оно помогло астрономам понять, что кольца — это общая черта планет, а не просто особенность Сатурна.
Уран имеет два набора колец. Внутренняя система колец состоит в основном из узких темных колец, в то время как внешняя система из двух более удаленных колец, обнаруженных космическим телескопом Хаббла , ярко окрашена: одно красное, другое синее. Ученые идентифицировали 13 известных колец вокруг Урана.
Исследование 2016 года показало, что кольца Урана, Сатурна и Нептуна могут быть остатками Плутона , похожими на карликовых планет , которые давным-давно подошли слишком близко к гигантским мирам. Эти карликовые планеты были разорваны на части огромным гравитационным полем планет и сегодня сохранились в виде колец.
Космический телескоп Хаббл ежегодно наблюдает за Ураном. (Изображение предоставлено ESA/Hubble & NASA, L. Lamy/Observatoire de Paris)(открывается в новой вкладке)
Есть ли у Урана спутники?
Уран имеет 27 известных спутников .
Вместо того, чтобы называться в честь фигур из греческой или римской мифологии, его первые четыре луны были названы в честь волшебных духов в английской литературе, таких как «Сон в летнюю ночь» Уильяма Шекспира и «Похищение замка» Александра Поупа. С тех пор астрономы продолжили эту традицию, черпая названия лун из произведений Шекспира или Поупа.
Оберон и Титания являются крупнейшими спутниками Урана и были первыми, открытыми Гершелем в 1787 году. Уильям Лассел, который также был первым, кто увидел спутник, вращающийся вокруг Нептуна, открыл следующие два спутника Урана, Ариэль и Умбриэль. Прошло почти столетие, прежде чем голландско-американский астроном Джерард Койпер в возрасте 9 лет0009 Пояс Койпера известность, обнаружение Миранды в 1948 году.
В 1986 году «Вояджер-2» посетил систему Урана и открыл еще 10 лун диаметром от 16 до 96 миль (от 26 до 154 км): Джульетта, Пак, Корделия, Офелия , Бьянка, Дездемона, Порция, Розалинда, Крессида и Белинда. Каждая из этих лун примерно наполовину состоит из водяного льда и наполовину из камня.
С тех пор астрономы, использующие Хаббл и наземные обсерватории, увеличили общее количество известных спутников до 27, и обнаружить их было сложно — они всего от 8 до 10 миль (от 12 до 16 км) в поперечнике, чернее асфальта и почти 3 миллиарда миль (4,8 миллиарда км).
Между Корделией, Офелией и Мирандой находится рой из восьми маленьких спутников , стиснутых вместе так плотно, что астрономы до сих пор не понимают, как этим маленьким лунам удалось избежать столкновения друг с другом. Аномалии в кольцах Урана заставляют ученых подозревать , что могут быть еще спутники .
В дополнение к лунам, Уран может иметь коллекцию троянских астероидов — объектов, находящихся на той же орбите, что и планета, — в особой области, известной как точка Лагранжа . Первый был обнаружен в 2013 году, несмотря на заявления о том, что точка Лагранжа планеты слишком нестабильна для размещения таких тел.
Уран и его пять основных спутников изображены на этом монтаже изображений, полученных космическим кораблем «Вояджер-2».
Луны, от самой большой до самой маленькой, как они появляются здесь, это Ариэль, Миранда, Титания, Оберон и Умбриэль. (Изображение предоставлено NASA/JPL)(открывается в новой вкладке)
Исследования и исследования Урана
НАСА «Вояджер-2» был первым и пока единственным космическим кораблем, посетившим Уран. Хотя в настоящее время к Урану не приближается космический корабль, астрономы регулярно проверяют планету с помощью телескопов Хаббла и Кека.
В 2011 году Планетарное научное десятилетие рекомендовало НАСА рассмотреть вопрос о миссии на ледяную планету. А в 2017 году НАСА предложило ряд потенциальных будущих миссий к Урану в поддержку предстоящего Десятилетнего исследования планетарных наук, включая облеты, орбитальные аппараты и даже космический корабль для погружения в атмосферу Урана. Ученые до сих пор обсуждают эту идею. В 2019 году, Центр космических полетов Годдарда НАСА предположил, что одна из возможных конструкций может включать атмосферный зонд , аналогичный тому, который использовался на Юпитере во время миссии Галилео.
В 2018 году амбициозная группа молодых ученых и инженеров создала теоретический проект полной миссии , который будет стоить 1 миллиард долларов, и воспользуется преимуществом планетарного выравнивания, которое произойдет в 2030-х годах. При такой относительно низкой стоимости миссия будет выполнять минимальные научные исследования, но все же может включать такие элементы, как магнитометр, детектор метана и камеру.
Связанный: Уран к 2049 году: Вот почему ученые хотят, чтобы НАСА отправило флагманскую миссию на странную планету
Дополнительные ресурсы
новая вкладка). Кроме того, вы можете узнать больше о многочисленных спутниках Урана (открывается в новой вкладке) от НАСА.
Библиография
«Уран (открывается в новой вкладке)». Исследование Солнечной системы НАСА (2022 г.).
«12 интересных фактов об Уране (откроется в новой вкладке)». Журнал «Вселенная» (2022).
«Уран: факты, спутники и кольца (открывается в новой вкладке)».