Планета Уран

Уран был первой планетой, открытой с помощью телескопа. Меркурий, Венеру, Марс, Юпитер и Сатурн можно видеть невооруженным глазом, и поэтому уже в древности они были известны как планеты. О том, что существует еще одна, люди узнали только 13 марта 1781 года. Седьмую по счету от Солнца планету Уран увидел Уильям Гершель в собственноручно изготовленный телескоп. По размеру планета Уран стоит на третьем месте после Юпитера и Сатурна, которые уступают ему по средней плотности. При диаметре 51 200 км, Уран почти в 4 раза больше Земли. Обширная атмосфера Урана содержит, кроме водорода и гелия, еще метан, из-за которого планета в телескопе выглядит голубовато-зеленой. Температура облачных полос очень низкая, меньше —185 °С. Необычной особенностью Урана является наклон его оси. Хотя нет планеты, ось вращения которой была бы перпендикулярна к плоскости орбиты, большинство имеет наклон не более 30°. Ось вращения Урана наклонена на 98°, и получается, что он через равные промежутки времени повернут к Солнцу то своим Северным, то Южным полюсом. Из-за того что Уран движется по орбите лежа на боку, времена года на нем очень необычные. В 1977 году у планеты была обнаружена система очень тонких темных колец. Планету Уран наблюдали во время прохождения его перед слабой звездой, которая затмевалась несколько раз перед тем, как скрыться за Ураном, а потом снова появлялась и исчезала, пока не вышла окончательно из-за него. Виновниками оказались кольца Урана, о существовании которых до этого никто не подозревал. Магнитная ось Урана наклонена к его оси вращения (прямая линия, проведенная через планету от Северного до Южного полюса) под углом 59 градусов. Кроме того, магнитная ось проходит сбоку от ядра, а не через центр планеты.

Времена года на Уране

Вследствие особого наклона оси Урана по мере его движения по орбите Северный и Южный полюса обращены поочередно то к Солнцу, то в противоположную от него сторону. В результате день на полюсе, или сезон незаходящего солнца, длится 42 года, а после него наступает такая же длинная ночь.

Спутники Урана

Планета Уран имеет 15 спутников, из которых десять самых малых были открыты космическим зондом «Вояджер-2». Расположение всех спутников, исключая только Титанию, следует строгой закономерности: чем ближе спутник к Урану, тем меньше его размер. Самый крупный спутник, Титания, имеет диаметр 1580 км. Самые большие спутники состоят из смеси льда и камней. Многие особенности их изрытой поверхности, в том числе громадные каньоны и кратеры на Умбриэле, были обнаружены благодаря снимкам с близкого расстояния, которые сделал «Вояджер». Малые спутники имеют диаметр от 160 до 26 км. Миранда приблизительно в 7 раз меньше Луны. «Вояджер-2» передал впечатляющие фотоснимки ее поверхности. На них видны странные темные рвы, светлые образования, похожие на шевроны, горы, долины и скалы высотой до 14 км. Возможно, когда-то очень давно Миранда была разрушена, а затем ее части вновь соединились беспорядочным образом, и на поверхности планеты остались следы этого необычного процесса.

Внутреннее строение Урана

Планета Уран имеет обширную холодную атмосферу, состоящую главным образом из водорода и гелия с примесью метана. Возможно, толщина атмосферы под облаками составляет несколько тысяч километров. Под нижним слоем атмосферы располагается мантия, которая состоит изо лада и имеет толщину более 9650 км. Каменно-металлическое ядро по своему размеру может быть больше, чем вся планета Земля.

Уран и его кольца

Бледные облака Урана расположены в виде минных параллельных полос. Южная приполярная область планеты, которая во время пролета «Вояджера» была обращена к Солнцу, выглядит более темной. Планета Уран имеет 11 темных колец. За исключением самого ближнего к планете кольца 1986U2R, все они чрезвычайно узкие. Ширина их составляет от 97 км (кольцо Эпсилон) до приблизительно 1,5 км у большинства остальных колец. Кольцо 1986U2R представляет собой широкую полосу, состоящую из мелких частиц, в то время как узкие кольца образованы обращающимися вокруг планеты глыбами большого размера.

www.polnaja-jenciklopedija.ru

Путешествие по нашей вселенной: УРАН

      Уран — седьмая планета от Солнца. Она так далеко находится от звезды, что получает в 400 раз меньше света и тепла, чем наша планета. Уран вращается вокруг звезды по сильно вытянутой эллипсоидной орбите, большая полуось которого равна около 19,19 а.е (2,87 млрд. км). Один года на планете длиться 84 земных год, а вокруг собственной оси Уран оборачивается за 17 часов и 9 минут со средней скоростью 9 324 км/ч, что в 2,63 раза меньше  орбитальной  скорости обращения вокруг Солнца (для сравнения Земля движется вокруг Солнца в 65 быстрее, чем вращается вокруг собственной оси). В отличии от других планет, Уран наклонен к плоскости своей орбиты на 97,86°, т.е можно сказать он вращается «лежа на боку» — наподобие катящегося огромного шара, вокруг Солнца. Уран относится к планетам группы Газовых гигантов, а вместе с Нептуном они образовывают дополнительную подгруппу — Холодные гиганты. Уран в 2 раза плотнее, чем Сатурн, по размерам это третья планета в Солнечной системе, после Юпитера и Сатурна, а по массе четвертая, после Юпитера, Сатурна и Нептуна.  За счет приливных сил, Уран, как и Земля, немного сплюснутый в полярных точках, и вытянутый — в экваториальных. Радиус экватора составляет 25 560 км — в 4 раза меньше радиуса Земли (6 378), вертикальный радиус (полярный) на 627 км меньше — т.е 24 973 км.

Планеты-Гиганты, справа налево:  Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Это крупнейшие

планеты Солнечной системы. Планеты-Гиганты превосходят планет земной группы

почти по всем физическим и геометрическим характеристикам: по размеру, массе,

объему, площади, силы тяжести; уступают лишь по плотности

Путешествие к недрам Урана

      С близкого расстояния Уран похож на планету голубого цвета с аквамариновым оттенком. Вероятнее всего такой внешний вид ему придают сконденсировавшиеся при низкой температуре (-218 °C) метановые облака в верхних слоя атмосферы. Атмосфера Урана, как и на Земле, делиться на нижние слои — тропосферу и тропопаузу толщиной 350 км, стратосферу, толщиной около 4000 км и самой верхней части — термосферы (так называемой атмосферной короны), которая простирается примерно на 45 000 км. Однако верхние слои стратосферы и вся термосфера расположены настолько далеко от планеты, что почти сливаются с космическим пространством и имеют низкую газовую составляющую. Как и все планеты «группы Юпитера» Уран не имеет твердой поверхности в привычном понимании. Под действием высоких давлений и температур водородно-гелиевая атмосфера уплотняется и переходит в более жидкое состояния. В науке, за  условную поверхность планет, не имеющих твердого основания, принимают то место, где давление равно 1 бару или 1 земной атмосфере. Ниже этой нулевой отметки Урана, на глубине 350 км, расположена граница тропосферы и всей атмосферы планеты. Давление в таких областях повышается до 20-30 МПа (в 200 раз больше давления на поверхности Земли). В самых нижних частях тропосферы Урана, конденсируются различные облака: водяные облака в диапазоне давлений 50-100 атм, облака из гидросульфида аммония — на глубине 100-150 км от условной поверхности и при диапазоне давлений 20-40 атм, а также облака из аммиака и сероводорода — в диапазоне давлений 5-10 атм. Чуть ниже условной поверхности Урана, где давление равно 140 кПа (1,5 атм) образуются также метановые облака. Здесь же зафиксирована самая низкая температура на планете 49 К (-224 °C). При подъеме, температура повышается в стратосфере до 850 К (+573 °C) за счет поглощения солнечной, инфракрасной и ультрафиолетовой радиации метаном и другими углеводородами. Что бы добраться до настоящей границы газовой оболочки Урана и космического пространства, необходимо подняться еще как минимум на 40 000-50 000 км, тем не менее не будем вдаваться в подробности, можно лишь указать, что именно на  такое расстояние простирается довольно мощное магнитное поле планеты.

 График показывает зависимость давления и температуры атмосферы Урана. 

Красная линия — условная поверхность планеты, где давление равно 1 атм, 

а температура около +47 °C. Ниже этой лини находится тропосфера 

глубиной 300 км. В верхних слоях тропосферы образуются облака из

жидкого метана, а в самых нижних ее слоях — водяные облака

Для справки: 1 бар = 1 атм     Начнем погружение вглубь планеты, там где заканчивается ее атмосфера — на глубине 300 км от отметки условной поверхности. Здесь, под плотными водяными облаками, давление составляет около 200 земных атмосфер, а температура порядка 320 К (+47 °C). Воздух, кроме водорода и гелия, содержит еще метан, этан и другие углеводородные соединения. При погружении на несколько тысяч километров давление и температура растет, а вместе с этим и уменьшаются содержание водорода и гелия. Именно поэтому увидеть океаны из жидкого водорода, а затем и слой водорода в металлическом состоянии, как на Сатурне и Юпитере, не удастся. Вместо этого, на глубине около 5000 км, начинается обширная мантия, состоящая из частиц водяного, аммиачного и метанового льда. В данном случае лед не является таким, каким его привыкли понимать, это скорее горячий слой жидкости из воды, метана и аммиака.  Такая жидкость обладает высокой электропроводностью, которую иногда называют «океаном водного аммиака«. Возможно именно в таком «океане», как в металлическом водороде Юпитера и Сатурна,  генерируется магнитосфера вокруг Урана.
      Погружаемся еще на 15 000 км до границы жидкой мантии и твердого ядра. Приборы показывают, что давление здесь примерно 800 ГПа (8 млн. земных атмосфер), а температура свыше 5000 градусов по Цельсию.  Ядро твердое, состоит из каменных силикатных пород. Его плотность более 9000 кг/м³ — это почти в 9 раз больше, чем средняя плотность всей планеты. От внешней границы ядра до центральной точки планеты остается примерно 5110 км (20 % от радиуса Урана), тем не менее пробурить ход в плотной каменной сердцевине планеты, чтобы спуститься еще ниже, нам не удается и поэтому здесь мы заканчиваем наше путешествие.

 Внутренняя структура Урана

Атмосфера (тропосфера) из водорода, гелия и аммиака, толщиной 300 км;

Жидкий водород, толщиной 5 000 км;

«Ледяная» мантия из жидкой воды, аммиака и метана, толщиной 15 150 км;

Твердое ядро из каменных пород и металлов, радиус 5 110 км

Исследование Урана 

       Единственный, до сегодняшнего времени космический аппарат, достигший окрестностей «голубой планеты» стал межпланетный зонд НАСА «Вояджер-2«. Аппарат стартовал с поверхности Земли 20 августа 1977 года, с целью отправления к отдаленным планетам, вплоть до самой границы Солнечной системы. Крупнейшими местами для остановки «Вояджер-2» были гиганты Юпитер и Сатурн, а также их спутники. 24 января 1986 года аппарат добрался до внешних окрестностей Урана и сблизился на 81 500 км от планеты. Аппарат провёл изучение структуры и состава атмосферы Урана, обнаружил 10 новых спутников, изучил уникальные погодные условия, вызванные наклоном планеты к плоскости орбиты на 97,77°. Также «Вояджером» было обнаружено слабая система колец вокруг планеты, состоящая  из ледяных пород диаметром от одного миллиметра до нескольких метров.
      В нестоящее время, Европейское космическое агентство разрабатывает новый проект под названием «Uranus Pathfinder«. Миссия будет заключаться в путешествии к внешней границы Солнечной системы и конечной остановкой будет именно Уран. Космическая станция будет изучать уникальный химический состав Урана, его кольца и спутники, а также раскроет несколько самых важных тайн планеты. Пока ученые не могут ответить точно, когда произойдет запуск такого зонда, предположительно проект намечен на 2021 год.

 Снимок Урана аппаратом «Вояджер-2» при максимальном сближении с планетой на 81 500 км

nashavselenaya.blogspot.com

Журнал «Мир чудес», июль-август 2004, Уран

Уран

 

 

Уран стал первой планетой, открытой в новое время. Он был неизвестен древним, потому что значительно удален от Солнца и виден на небе как очень тусклая звезда.

 

Вид Урана с поверхности Миранды

Уран — газовый гигант, седьмая планета Солнечной системы. Диаметр Урана приблизительно 52400 км; масса в 14,6 раз больше земной; период обращения вокруг Солнца — 84 года. Его расстояние от Солнца изменяется от 18,3 до 20,1 а.е. Даже в большой телескоп Уран наблюдается как маленький зеленоватый диск без видимых деталей на поверхности. Планета была открыта астрономом Уильямом Гершелем. 13 марта 1781 года в созвездии Близнецов он обнаружил неяркий объект. Наблюдая за ним в течение нескольких ночей, Гершель обнаружил, что он медленно передвигается по небосводу. Первоначально астроном решил, что это комета, но для кометы края объекта были слишком четкими и яркими. Гершель хотел назвать новую планету Георгиум Сидус в честь английского короля Георга III. Название «Уран» предложил Боде, но только в 1850 году, после открытия Нептуна, планета официально получила свое имя. Гершель не первым увидел в телескоп Уран, но он был первый, кто выяснил, что это не звезда. Уран наблюдал в 1690 году английский астроном Джон Фламстид. Планета была замечена в1712 году и четыре раза в 1715 году.

 

Уран, снятый космическим телескопом «Хаббл»

В январе 1986 года Уран исследовал земной зонд «Вояджер-2». До его полета астрономы знали, что ось вращения Урана наклонена на 98 градусов к его орбите. Это означает, что Уран фактически лежит на боку. Зима и лето на каждом из его полюсов длятся по 42 земных года — в зависимости от того, какое полушарие повернуто к Солнцу. Планета имеет небольшое скалистое ядро, окруженное плотной атмосферой из жидкого аммиака и метана. Верхний слой составляют газообразный водород и гелий с облаками метана и аммиака. Температура верхней кромки облаков не превышает –214°C.

 

До старта «Вояджера» было известно пять спутников Урана. Титанию и Оберон обнаружил Гершель в 1787 го­ду. Ариэль и Умбриэль были открыты в 1851 году и Миранда в 1948 году. «Вояджера» добавил еще 10 спутников, два из которых — «пастухи» в кольцах. Спутники покрыты кратерами от падения метеоритов. Диаметр Ариэля и Умбриэля приблизительно 1200 километров, но структура их поверхности различна. На Ариэле наблюдаются следы геологических процессов. Были обнаружены структуры, образованные действием бурных потоков жидкости. Однако температура в системе Урана слишком низка для образования воды. Каньоны и каналы, очевидно, прорыты потоками жидкого аммиака. Умбриэль весь покрыт кратерами, не наблюдается признаков геологиче­ской активности. Его поверхность не претерпела изменений со времен образования Солнечной системы. Титания и Оберон имеют 1600 километров в диаметре. Эти спутники также были подвержены геологическим процессам в далеком прошлом. Ученые считают, что эти процессы были вызваны мощными приливными волнами Урана. Кроме того, в горных породах содержатся радиоактивные элементы, которые также могли разогреть недра спутников.

 

Миранда

Самый удивительный спутник Урана — Миранда. Его диаметр всего 500 километров. Поверхность Миранды изломана и прорезана глубокими трещинами и каньонами. Похоже, некогда этот спутник пережил страшную катастрофу — в него врезалось другое небесное тело. Миранда была раздроблена на множество осколков, которые силой притяжения вновь собрались в один объект.

В атмосфере Урана не происходит значительных изменений. Здесь почти нет ярких горизонтальных полос, как на Юпитере или Сатурне. Лишь изредка на голубовато-зеленоватом фоне появляются белые облака. Скорость ветра на экваторе меньше, чем в приполярных областях. Система колец Урана была обнаружена в 1977 году почти случайно. Уран заслонял собой яркую звезду. В то время когда звезда была на некотором расстоянии от диска планеты, ее яркость несколько раз изменялась. Наличие колец подтверил «Вояджер», который обнаружил десятое кольцо. Девять колец были открыты с Земли (Сейчас известно 11 колец). Размеры частиц, составляющих кольца, могут быть определены по тому, насколько они рассеивают солнечный свет и как отражают радиосигналы космического корабля. Выяснилось, что частицы, составляющие кольца Урана, гораздо меньше, чем в кольцах Сатурна, а поперечник большинства частиц не превышает нескольких сантиметров. Кольца почти совсем не отражают свет и, вероятно, состоят из пыли. Их возраст менее 100 миллионов лет. Очевидно, кольца сформировались из разорванного гравитацией спутника или из вещества попавшей в зону притяжения Урана кометы. Изображения, полученные космическим телескопом Хаббла, показали еще одну особенность колец планеты: они колеблются. Этот эффект мог возникнуть из-за сплюснутой формы Урана и гравитационных воздействий его спутников. В настоящий момент обнаружено уже 20 спутников Урана — больше, чем у любой другой планеты Солнечной системы.

© Разработка, содержание, оформление, «Мир чудес», 2004

mir-chudes.narod.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.