Планета Уран. Основные сведения о Уране. Атмосфера и поверхность Урана.

Подробно:

© Владимир Каланов,
сайт «Знания-сила».

Планета Уран

Уран — седьмая по расстоянию от Солнца планета Солнечной системы. Среднее расстояние Урана от Солнца составляет 2896,6 млн. км. Уран — крупная планета. Он относится к группе газообразных гигантов. Диаметр экватора планеты по уровню облаков равен 51200 км. У полюсо́в Уран сплюснут незначительно, поэтому диск Урана в телескоп виден как почти правильный круг с зеленовато-голубым оттенком. Объём Урана в 62,2 раза больше объёма Земли, а его масса больше земной только в 14,5 раза, потому что плотность вещества Урана небольшая, в среднем около 1,29 г/см³. Поэтому сила тяготения на Уране почти равна земной.

При хорошем зрении Уран можно увидеть на безоблачном ночном небе даже невооруженным глазом. Но если кому-то такая редкая возможность представится, то он увидит крошечный диск по светимости не выше звезды 6-й величины. Такая возможность скорее теоретическая, чем практическая, потому что Уран — очень далёкая планета.

Со времени открытия Урана в 1781 году и до момента посещения окрестностей планеты автоматической станцией «Вояджер-2» в 1986 году, т.е. в течение 205 лет знания астрономов об этой планете, кроме факта её существования, содержали только приблизительные сведения о её размерах, форме, составе атмосферы и траектории движения. Поэтому сразу оговоримся, что все приводимые в этой статье данные о строении, составе, физических сво́йствах, климатических условиях, особенностях движения Урана, а также сведения о его спутниках стали известны только после полёта «Вояджера-2». Результаты исследований, проведенных этим аппаратом, по праву считаются вторым открытием Урана. «Вояджер-2» стартовал 20 августа 1977 года с мыса Кана́верал (штат Флорида, США) и почти через 9 лет достиг окрестностей Урана. 24 января 1986 года «Вояджер-2» пролетел на расстоянии 81500 км от Урана (от поверхности облаков) со скоростью 46000 км/ч (13 км/с).

• В течение всего нескольких часов, пока длился пролёт «Вояджера-2» около Урана, на Землю поступил большой объём информации, которая стала основой современных знаний об этой планете.

Полёт «Вояджера-2» был спланирован в тот период, когда планеты Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун расположились в пространстве почти на одной прямой, если смотреть с Земли. Такой феноменальный «парад планет» происходит один раз в 200 лет. Смелый до дерзости план специалистов НАСА состоял в том, чтобы за один полёт космического аппарата исследовать сразу четыре планеты. И этот план был успешно реализован. Покинув окрестности Урана, аппарат «Вояджер-2» через три с половиной года, в августе 1989 года, достиг планеты Нептун, пролетев над её северным полюсом на высоте всего 4500 км. Пролетая вблизи Юпитера и Сатурна, аппарат выполнил разгонные маневры, получив ускорение от гравитационных полей обеих этих планет. При отсутствии этих импульсов ускорения путь «Вояджера-2» до Урана вместо 9 лет продолжался бы около 30 лет.

И последнее в связи́ с миссией «Вояджера-2». В очередной раз планеты-гиганты построются для «парада» приблизительно только в 2185 году. До этого далёкого срока люди вряд ли смогут исследовать дальние планеты (Уран и Нептун) с помощью автоматических межпланетных аппаратов. Эти планеты находятся на таких огромных расстояниях от Земли, что без использования «эффекта пращи», т.е. без гравитационного разгона около Юпитера и Сатурна. Существующие в настоящее время ракетные системы не смогут дать аппарату необходимый импульс на старте, да и топлива не хватит для маневров на колоссальной по протяженности траектории движения к Урану или Нептуну.

Однако утверждать категорически это нельзя. Технический прогресс развивается на Земле стремительно, и вполне возможно, что в недалёком будущем появятся более мощные и надёжные средства исследования самых далёких планет и других космических объектов.

Атмосфера Урана достаточно плотная и состоит из молекулярного водорода (84%), гелия (14%), метана (2%) и незначительного количества окиси углерода, ацетилена и азота. Общий зеленовато-голубой оттенок атмосферы объясняется тем, что лучи красной части спектра поглощаются метаном, содержащимся в атмосфере. Высота атмосферного слоя оценивается примерно в 7000 км.

Температурный профиль тропосферы и нижней стратосферы Урана

На основании теоретических расчетов считается, что водные облака могут
находиться в промежутке с давлением от 50 до 100 бар, облака гидросульфида аммония — в диапазоне 20-40 бар, облака аммиака и сероводорода,
представляющие основной облачный слой, — в диапазоне 3-10 бар, метана — в диапазоне 1-2 бар.

Уран движется по своей орбите на очень большом (почти 3 млрд. км.) среднем расстоянии от Солнца и, естественно, получает очень мало солнечного тепла. Даже на дневной, освещенной стороне планеты температура постоянно не превышает в среднем 80° К (около минус 200°C). Тропосфера — самая нижняя и самая плотная часть атмосферы — характеризуется уменьшением температур с высотой. Температура падает от 320 К в самом начале тропосферы (на глубине в 300 км) до 53 К на высоте в 50 км.

Верхняя часть тропосферы закрыта слоем облаков. В этой части атмосферы находится слой, содержащий наибольшее, по сравнению с другими, более низкими частями атмосферы, количество метана, окиси углерода и азота. Давление здесь находится в пределах 1 — 2 бар.

Как мы увидим далее, природа распорядилась так, что за один оборот Урана вокруг Солнца оба полушария планеты в течение почти двадцати земных лет непрерывно попеременно освещены Солнцем или погружены в холодную тьму ночи. Логично предположить, что на «дневной» и «ночной» территориях разность температур должна быть если не огромной, то, во всяком случае, существенной. Но Уран человеческой логике не подчиняется. Оказалось, что разница температур на «дневной» и «ночной» сторонах планеты очень незначительная. Это стало одним из сюрпризов, которые Уран преподнёс астрономам. После таких фактов не кажется удивительным, что в верхней части атмосферы Урана над освещённым полушарием температура над различными районами от полюса до экватора практически одинакова, колебания составляют всего 4°C (от минус 208 до минус 212°C). Значит, на планете действует какой-то, пока неясный, механизм переноса тепла от более нагретых областей к менее нагретым.

Фото в условных цветах, позволяющее дифференцировать циркуляции атмосферных потоков.

В средних широтах с запада на восток дуют сильные ветры, часто с ураганной скоростью до 550-600 км/ч. В нижних широтах ветры слабее, до 350 км/ч, и дуют они вдоль экватора в обратном направлении. Судя по снимкам, переданным «Вояджером-2» и сделанным с Земли с помощью телескопов, ураганы на Уране бушуют непостоянно, временами атмосфера затихает, а потом снова «просыпается», создавая вихри и приводя в движение облака́ и более низкие слои. Возможно, это объясняется невысоким уровнем энергии внутренних источников тепла на планете. Считается, что только 30% тепла выделяется из недр планеты, остальные 70% приносит солнечная радиация. Но это очень немного. Для сравнения укажем, что Уран получает от Солнца примерно в 400 раз меньше тепла, чем Земля.

Понятие поверхности для Урана, как и для других газообразных планет, строго говоря, неприменимо. В качестве поверхности мы обычно воспринимаем верхний облачный слой атмосферы. Существует ли на Уране что-либо наподобие земной тверди, об этом можно только гадать и строить гипотезы. Думается однако, что такое занятие не очень продуктивно.

znaniya-sila.narod.ru

описание планеты, интересные факты, атмосфера Урана и фото

Планета Уран

Уран — седьмая планета в Солнечной системе и третий по счету газовый гигант. Планета является третьей по величине и четвертой по массе, а свое название получила в честь отца римского бога Сатурна.

Именно Уран удостоился чести быть первой планетой, открытой в современной истории. Однако на самом деле, его первоначальное открытие его как планеты фактически не происходило. В 1781 году астроном Уильям Гершель при наблюдении звезд в созвездии Близнецов, заметил неких дискообразный объект, который он поначалу записал в разряд комет, о чем и сообщил в Королевское научное сообщество Англии. Однако позже самого Гершеля озадачил тот факт, что орбита объекта оказалась практически круглой, а не эллиптической, как это бывает у комет. И только когда это наблюдения было подтверждено другими астрономами, Гершель пришел к выводу, что на самом деле открыл планету, а не комету, и открытие, наконец, получило широкое признание.

После подтверждения данных о том, что обнаруженный объект является планетой, Гершель получил необыкновенную привилегию — дать ей свое название. Не долго думая, астроном выбрал имя короля Англии Георга III и назвал планету Georgium Sidus, что в переводе означает «Звезда Георга». Однако название так и не получило научного признания и ученые, в большинстве своем, пришли к выводу, что лучше придерживаться определенной традиции в названии планет Солнечной системы, а именно называть их в честь древнеримских богов. Так Уран получил свое современное название.

В настоящее время единственной планетарной миссией, которой удалось собрать сведения про Уран, является Voyager 2.

«Вояджер-2» и Уран

Эта встреча, которая произошла в 1986 году, позволила ученым получить достаточно большое количество данных о планете и сделать множество открытий. Космический корабль передал тысячи фотографий Урана, его спутников и колец. Несмотря на то, что многие фотографии планеты не отобразили практически ничего, кроме сине-зеленого цвета, который можно было наблюдать и с наземных телескопов, другие изображения показали наличие десяти ранее неизвестных спутников и двух новых колец. На ближайшее будущее никаких новых миссий к Урану не запланировано.

Атмосфера Урана

Из-за темно-синего цвета Урана атмосферную модель планеты оказалось составить гораздо сложнее, нежели модели того же Юпитера или даже Сатурна. К счастью, снимки, полученные с космического телескопа «Хаббл» позволили получить более широкое представление. Более современные технологии визуализации телескопа дали возможность получить гораздо более детальные снимки, нежели чем у Voyager 2. Так благодаря фотографиям «Хаббл» удалось выяснить, что на Уране существуют широтные полосы как и на других газовых гигантах. Кроме того, скорость ветров на планете может достигать более 576 км / час.

Считается, что причиной появления однообразной атмосферы является состав самого верхнего ее слоя. Видимые слои облаков состоят в основном из метана, который поглощает эти наблюдаемые длины волн, соответствующие красному цвету. Таким образом, отраженные волны представлены в виде синего и зеленого цветов.

Под этим наружным слоем метана, атмосфера состоит из примерно 83% водорода (h3) и 15% гелия, где присутствует определенное количество метана и ацетилена. Подобный состав аналогичен другим газовым гигантам Солнечной системы. Однако атмосфера Урана резко отличается в другом отношении. В то время как у атмосферы у Юпитера и Сатурна в основном газообразные, атмосфера Урана содержит гораздо больше льда. Свидетельством тому являются экстремально низкие температуры на поверхности. Учитывая тот факт, что температура атмосферы Урана достигает -224 °С, ее можно назвать самой холодной из атмосфер в Солнечной системе. Кроме того, имеющиеся данные указывают на то, что такая крайне низкая температура присутствует практически вокруг всей поверхности Урана, даже на той стороне которая не освещается Солнцем.

Структура Урана

Уран, по мнению планетологов, состоит из двух слоев: ядра и мантии. Современные модели позволяют предположить, что ядро в основном состоит из камня и льда и примерно в 55 раз превышает массу Земли. Мантия планеты весит 8,01 х 10 в степени 24 кг., или около 13,4 масс Земли. Кроме того, мантия состоит из воды, аммиака и других летучих элементов. Основным отличием мантии Урана от Юпитера и Сатурна является то, что она ледяная, пусть и не в традиционном смысле этого слова. Дело в том, что лед очень горячий и толстый, а толщина мантии составляет 5,111 км.

Что самое удивительное в составе Урана и то, что отличает его от других газовых гигантов нашей звездной системы, является то, что он не излучает больше энергии, чем получает от Солнца. Учитывая тот факт, что даже Нептун, который очень близок по размеру к Урану, производит примерно в 2,6 раза больше тепла, чем получает от Солнца, ученые сегодня очень заинтригованы в столь слабой мощности генерируемой Ураном энергии. На данный момент существует два объяснения данному явлению. Первая указывает на то, что Уран подвергся воздействию объемного космического объекта в прошлом, что привело к потере большей части внутреннего тепла планеты (полученной во время формирования) в космическое пространство. Вторая теория утверждает, что внутри планеты существует некий барьер, который не позволяет внутреннему теплу планеты вырваться на поверхность.

Орбита и вращение Урана

Само открытие Урана позволило ученым расширить радиус известной Солнечной системы почти в два раза. Это означает, что в среднем орбита Урана составляет около 2,87 х 10 в степени 9 км. Причиной столь огромного расстояния является длительность прохождения солнечного излучения от Солнца до планеты. Солнечному свету необходимо около двух часов и сорока минут чтобы достичь Урана, что почти в двадцать раз дольше, чем требуется солнечному свету для того, чтобы достигнуть Земли. Огромное расстояние влияет и на продолжительность года на Уране, он длится почти 84 земных года.

Эксцентриситет орбиты Урана составляет 0.0473, что лишь немногим меньше, чем у Юпитера — 0,0484. Данный фактор делает Уран четвертым из всех планет Солнечной системы по показателю круговой орбиты. Причиной столь небольшого эксцентриситета орбиты Урана является разница между его перигелием 2,74 х 10 в степени 9 км и афелием 3,01 х 109 км составляет всего 2,71 х 10 в степени 8 км.

Самым интересным моментом в процессе вращения Урана является положение оси. Дело в том, что ось вращения для каждой планеты, кроме Урана, примерно перпендикулярна их плоскости орбиты, однако ось Урана наклонена почти на 98°, что фактически означает, что Уран вращается на боку. Результатом такого положения оси планеты является то, что северный полюс Урана находится на Солнце половину планетарного года, а другая половина приходится на южный полюс планеты. Другими словами, дневное время на одном полушарии Урана длится 42 земных года, а ночное, на другом полушарии столько же. Причиной, по которой Уран «повернулся на бок», ученые опять же называют столкновение с огромным космическим телом.

Кольца Урана

Учитывая тот факт, что самыми популярными из колец в нашей Солнечной системе длительное время оставались кольца Сатурна, кольца Урана не удавалось обнаружить вплоть до 1977 года. Однако причина не только в этом, есть еще две причины столь позднего обнаружения: расстояние планеты от Земли и низкая отражательная способность самих колец. В 1986 году космический аппарат Voyager 2 смог определить наличия у планеты еще двух колец, помимо известных на то время. В 2005 году космический телескоп «Хаббл» заметил еще два. На сегодняшний день планетологам известно 13 колец Урана, самым ярким из которых является кольцо Эпсилон.

Кольца Урана отличаются от сатурнианских практически всем — от размеров частиц до из состава. Во-первых, частицы, составляющие кольца Сатурна маленькие, немногими больше, чем несколько метров в диаметре, тогда как кольца Урана содержат множество тел до двадцати метров в диаметре. Во-вторых, частицы колец Сатурна в основном состоят изо льда. Кольца Урана, тем не менее, состоят как изо льда так и значительной пыли и мусора.

Интересные факты об Уране

• Уильям Гершель открыл Уран в только 1781 году, так как планета была слишком тускла для того, чтобы ее могли заметить представители древних цивилизаций. Сам Гершель поначалу полагал, что Уран это комета, однако позже пересмотрел свое мнение и наука подтвердила планетарный статус объекта. Так Уран стал первой планетой, открытой в современной истории. Оригинальное название предложенное Гершелем было «Звезда Георга» — в честь короля Георга III, но научное сообщество не приняло его. Название «Уран» было предложено астрономом Иоганном Боде, в честь древнеримского бога Урана.
• Уран делает оборот вокруг своей оси один раз за каждые 17 часов и 14 минут. Подобно Венере, планета вращается в ретроградном направлении, противоположном направлению Земли и остальным шести планетам.
• Считается, что необычный наклон оси Урана могло вызывать грандиозное столкновение с другим космическим телом. Теория состоит в том, что планета, размеры которой были предположительно с Землю резко столкнулась с Ураном, что сдвинуло его ось практически на 90 градусов.
• Скорость ветра на Уране может достигать до 900 км в час.
• Масса Урана составляет около 14,5 раз масс Земли, что делает его самым легким из четырех газовых гигантов нашей Солнечной системы.
• Уран часто упоминается как «ледяной гигант». Помимо водорода и гелия в верхнем слое (как у других газовых гигантов), Уран также имеет ледяную мантию, которая окружает его железное ядро. Верхние слои атмосферы, состоят из аммиака и кристаллов ледяного метана, что дает Урану характерный бледно-голубой цвет.
• Уран является второй наименее плотной планетой в Солнечной системе, после Сатурна.

Уран — седьмая планета по удалённости от Солнца

• Voyager 2 — единственный космический аппарат, пролетевший мимо Урана. Это произошло в 1986 году, самое близкое расстояние до планеты во время пролета составило около 81500 км. Благодаря этой миссии были получены самые первые изображения планеты в достаточно высоком разрешении. Исследователям удалось выявить кольцевую систему планеты и орбитальные спутники.
• В настоящее время считается, что Уран имеет 13 колец. Все, кроме двух колец Урана, очень узкие — всего лишь несколько километров в ширину. Ученые полагают, что это связано с относительно молодым возрастом самих колец, которые в прошлом были частями от спутников Урана, но были разрушены кометами или астероидами.
• Химический элемент уран, обнаруженный в 1789 году, был назван в честь недавно обнаруженной планеты Уран.
• Уран является самой холодной планетой в Солнечной системе. Минимальная температура поверхности на Уране составляет -224 °C — что делает его самым холодным из восьми планет. Его верхние слои атмосферы покрыты туманом, в основном из метана, который скрывает бури, происходящие в облаках.
• Спутники Урана названы в честь персонажей, созданных Александром Поупом и Уильямом Шекспиром. Например, Оберан, Титании и Миранда. Почти все эти миры покрыты льдом и имеют темную поверхность, а некоторые представляют собой смесь льда и камней. Из спутников Урана наиболее интересным является Миранда, которая имеет ледяные каньоны, террасы и странно выглядящую поверхность.

Фото Урана

Поделиться

Твитнуть

Поделиться

Плюсануть

Поделиться

Твитнуть

Поделиться

Плюсануть

mks-onlain.ru

Размеры Урана и Земли в сравнении

Размеры Урана и Земли в сравнении

Уран тяжелее Земли в 14,5 раз, что делает его наименее массивной из планет-гигантов Солнечной системы. Плотность Урана, равная 1,270 г/см³, ставит его на второе после Сатурна место среди наименее плотных планет Солнечной системы. Несмотря на то, что радиус Урана немного больше радиуса Нептуна, его масса несколько меньше, что свидетельствует в пользу гипотезы, согласно которой он состоит в основном из различных льдов — водного, аммиачного и метанового. Их масса, по разным оценкам, составляет от 9,3 до 13,5 земных масс. Водород и гелий составляют лишь малую часть от общей массы (между 0,5 и 1,5 земных масс; оставшаяся доля (0,5 — 3,7 земных масс) приходится на горные породы (которые, как полагают, составляют ядро планеты).Стандартная модель Урана предполагает, что Уран состоит из трёх частей: в центре — каменное ядро, в середине — ледяная оболочка, снаружи — водородно-гелиевая атмосфера.Ядро является относительно маленьким, с массой приблизительно от 0,55 до 3,7 земных масс и с радиусом в 20 % от радиуса всей планеты. Мантия (льды) составляет бо́льшую часть планеты (60 % от общего радиуса, до 13,5 земных масс). Атмосфера при массе, составляющей всего 0,5 земных масс (или, по другим оценкам, 1,5 земной массы), простирается на 20 % радиуса Урана. В центре Урана плотность должна повышаться до 9 г/см³. Давление на границе ядра и мантии должно достигать 8 млн бар (800 ГПа) при температуре в 5000 К]. Ледяная оболочка фактически не является ледяной в общепринятом смысле этого слова, так как состоит из горячей и плотной жидкости, являющейся смесью воды, аммиака и метана. Эту жидкость, обладающую высокой электропроводностью, иногда называют «океаном водного аммиака». Состав Урана и Нептуна сильно отличается от состава Юпитера и Сатурна благодаря «льдам», преобладающим над газами, оправдывая помещение Урана и Нептуна в категорию ледяных гигантов.Несмотря на то, что описанная выше модель наиболее распространена, она не является единственной. На основании наблюдений можно также построить и другие модели — например, в случае если существенное количество водородного и скального материала смешивается в ледяной мантии, то общая масса льдов будет ниже, и соответственно, полная масса водорода и скального материала — выше. В настоящее время доступные данные не позволяют определить, какая модель правильней. Жидкая внутренняя структура означает, что у Урана нет никакой твёрдой поверхности, так как газообразная атмосфера плавно переходит в жидкие слои. Однако, ради удобства за «поверхность» было решено условно принять сплющенный сфероид вращения, где давление равно 1 бару. Экваториальный и полярный радиус этого сплющенного сфероида составляют 25 559 ± 4 и 24 973 ± 20 км. Далее в статье эта величина и будет приниматься за нулевой отсчёт для шкалы высот Урана[.

Дата добавления: 2015-12-08; просмотров: 122 | Нарушение авторских прав

mybiblioteka.su — 2015-2018 год. (0.006 сек.)

mybiblioteka.su

Какого размера Уран — объяснение для детей

Астрономия для детей > Ответы на частые вопросы > Какого размера Уран

Начать объяснение для детей родители или учителя в школе могут с напоминания, что перед нами седьмая планета от Солнца и наименьшая среди газовых гигантов. Ее различают как синий объект с атмосферой, непохожей на остальные.

Радиус, диаметр и окружность Урана — объяснение для детей

Средний радиус – 25362 км (в 5 раза больше земного диаметра). Однако, важно объяснить детям, что и здесь срабатывает принцип сплюснутости, вызванный быстрым вращением. Поэтому талия планеты довольно широкая. Чтобы для самых маленьких стало понятным, можно сказать, что радиус на полюсах достигает 24973 км, а на экваториальной линии – 25559 км. Поэтому форма планеты – сплюснутый сфероид.

Сравнительные размеры Урана и Земли

Если бы вы решили прогуляться по экватору, то вам пришлось бы парить, так как на Уране нет твердой почвы, да и на путь ушло бы много времени (159354 км).

Плотность, масса и объем Урана — объяснение для детей

Уран был найден в 1781 году, а его размер в 4 раза больше земного. Но он намного массивный и весит 86 септиллионов кг (немного меньше одного триллиона триллионов триллионов). Дети должны понимать, насколько огромны эти масштабы, так как Уран массивнее нас в 14.5 раз.

Объем – 6.83 х 1013 км3.

Важно объяснить детям, что по плотности она отстает от других планет, занимая вторую позицию с конца (1.27 грамма на сантиметр кубический). Это означает, что в основном планета выполнена из льда. Вместе с Нептуном они отличаются от прочих газовых гигантов и даже получили новый статус «ледяные гиганты». Уран отдален от Солнца, поэтому на нем царит невероятный мороз.

Кольца Урана — объяснение для детей

Хотя Уран и уступает Сатурну, но вокруг него также расположено множество колец. Они состоят из мелких темных частиц, не превышающих по размерам 1 метра. Только два из 13 колец в ширину достигают более 6 миль.

Система Урана с его кольцами и спутниками

Интересно, что сначала отыскали вторую кольцевую систему, а вот кольца возле планеты не видели до 1977 года. Тогда планета проходила перед яркой звездой, и астрономы получили возможность взглянуть на атмосферу. Она должна была постепенно исчезать, а вместо этого мелькала, что и намекнуло на существование колец. Догадка подтвердилась лишь в 1986 году, когда возле Урана гостил Вояджер 2.

Кольца тянутся вокруг экватора, но земной наблюдатель видит их почти вытянутыми. Следует объяснить детям, что так получается из-за осевого наклона Урана относительно плоскости системы.

v-kosmose.com

Поверхность Урана

Солнечная система > Система Уран > Планета Уран > Поверхность Урана

Уран – это шар изо льда и газа, поэтому нельзя наверняка сказать, что представляет собой его поверхность Урана. Если пытаться посадить на Уран космический корабль, он бы просто опускался сквозь верхнюю часть атмосферы из гелия и водорода к жидкому ледяному центру.

Строение Урана

Когда мы рассматриваем Уран, нам видно сине-зеленый цвет, который исходит от поверхности Урана. Данный цвет является солнечными лучами, отражающимися от поверхности Урана. В атмосфере Урана содержится гелий и водород, но самое главное то, что в ней содержится большое количества метана.

Этот метан поглощает красную часть спектра света, тогда как фотоны синего конца спектра отражаются и возвращаются обратно в космос. Так полный спектр солнечного света, начиная с красного и заканчивая оранжевым поглощается, а сине-зеленая часть спектра отражается обратно. Поэтому поверхность Урана и имеет такой цвет.

Погодные изменения на атмосфере-поверхности Урана

Но что, если представить поверхность Урана твердой, и по ней можно было бы ходить. Вас могло бы удивить, что вы испытали бы лишь 89% силы тяжести, от той, которая чувствуется на Земле. В то время как масса Урана в 14,5 раз превышает массу Земли, его объем в 63 раза больше от объема Земли. Уран – это вторая наименее плотная планета в Солнечной системе, поэтому он отличается относительно слабой гравитацией на своей поверхности.

Положение и движение Урана

Поверхность Урана

o-kosmose.net

Уран (планета)

Уран — седьмая от Солнца большая планета Солнечной системы, относится к планет-гигантов. Третья по диаметру и четвертая по массе планета Солнечной системы. Была открыта в 1781 году английским астрономом Уильямом Гершелем. Планета названа именем античного божества Урана, олицетворение неба и поднебесной пространства. Уран был отцом Кроноса (или Сатурна — в римском пантеоне).

Уран стал первой планетой, открытой в Новое время и с помощью телескопа. Об открытии Урана Уильям Гершель сообщил 13 марта 1781 года, тем самым впервые со времен античности, расширил пределы Солнечной системы. Хотя порой Уран заметен невооруженным глазом, ранние наблюдатели никогда не признавали Уран за планету из-за его тусклость и медленное движение по орбите.

В отличие от других газовых гигантов — Сатурна и Юпитера, состоящие в основном из водорода и гелия, в недрах Урана и схожего с ним Нептуна, отсутствует металлический водород. Однако у них есть много высокотемпературных модификаций льда — по этой причине специалисты выделили эти две планеты в отдельную категорию «ледяных гигантов». Однако в отличие от Нептуна, недра Урана состоят в основном из льдов и горных пород. Основу атмосферы Урана составляют водород и гелий. Кроме того, в ней обнаружены следы метана и других углеводородов, а также облака изо льда, твердого аммиака и водорода. Уран имеет холодную планетарную атмосферу в Солнечной системе с минимальной температурой в 49 К (-224 ? C). Считается, что Уран имеет сложную слоистую структуру облаков, где вода составляет нижний слой, а метан — верхний.

Как и в других газовых гигантов Солнечной системы, у Урана есть система колец и магнитосфера. Кроме того, вокруг него вращаются 27 спутников. Ориентация Урана в пространстве отличается от других планет Солнечной системы — его ось вращения лежит как бы «на стороне» относительно плоскости вращения этой планеты вокруг Солнца. Вследствие этого планета бывает обращена к Солнцу то северным полюсом, то южным, то экватором, то средними широтами.

В 1986 году американский космический аппарат «Вояджер-2» передал на Землю снимки Урана, которые он сделал пролетая на расстоянии в 81 500 километров от планеты. На них видно «невнятная», в видимом спектре, планета без облаков и атмосферных штормов, характерных для других планет-гигантов. Однако пока 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.


1. История открытия Урана

В течение многих веков астрономы Земли знали только пять ?блуждающих звезд? — планет. Английский астроном Вильям Гершель, который приступил к реализации грандиозной программы упорядочения полного систематического каталога звездного неба, 13 марта 1781 года заметил вблизи одной из звезд созвездия Близнецов интересный объект, очевидно, не был звездой: его видимые размеры менялись в зависимости от увеличения телескопа, а главное — менялось его положение на небе. Гершель первоначально решил, что открыл новую комету (его доклад на заседании Королевского общества 26 апреля 1781 года так и назывался — «Сообщение о комете?), но от кометной гипотезы вскоре пришлось отказаться. В благодарность Георгу III, который назначил Гершеля королевским астрономом, он предложил назвать планету «Георгиева звезда?, однако, чтобы не нарушать традиционной связи с мифологией, было принято название «Уран».

Первые немногочисленные наблюдения еще не позволяли достаточно точно определить параметры орбиты новой планеты, но, во-первых, число этих наблюдений (в частности, в России, Франции и Германии) быстро увеличивалось, а во-вторых, внимательное исследование каталогов прошлых наблюдений позволило убедиться, что планета неоднократно фиксировалась и прежде, но ее считали звездой, что также заметно увеличивало число наблюдений.

В течение 30 лет после открытия Урана острота интереса к нему то падала, то росла. Дело в том, что повышение точности наблюдений выявило загадочные аномалии в движении планеты: он то «отставал» от расчетного, то начинал «опережать» его. Теоретическое объяснение этих аномалий привело к новому открытию — открытие Нептуна.


2. Движение, размеры, масса

Уран движется вокруг Солнца почти круговой орбите ( эксцентриситет 0,047), среднее расстояние от Солнца в 19 раз больше, чем в Земли, и составляет 2871 млн км. Плоскость орбиты наклонена к эклиптики под углом 0,8 ?. Один оборот вокруг Солнца Уран совершает за 84,01 земного года. Период собственного вращения Урана составляет приблизительно 17 часов. Неточность определения значения этого периода обусловлена ​​несколькими причинами, из которых основными являются две: газовая поверхность планеты не вращается как единое целое и, кроме того, на поверхности Урана не обнаружено заметных локальных неоднородностей, которые помогли бы уточнить длительность суток на планете.

Вращение Урана обладает рядом отличительных особенностей: ось его вращения почти горизонтальная (наклонена под углом 98 ? к плоскости орбиты), а направление вращения обратное направлению обращения вокруг Солнца (из всех других планет обратное направление вращения наблюдается только у Венеры).

Уран относится к числу планет-гигантов: его экваториальный радиус (25600 км) почти в четыре раза больше, а масса (8,7 ? 25 октябрякг) — в 14,6 раз больше, чем у Земли. Средняя плотность Урана (1,26 г / см ?) в 4,38 раза меньше, чем плотность Земли. Сравнительно малая плотность типична для планет-гигантов: в процессе формирования из газово-пылевой протопланетного облака легкие компоненты ( водород и гелий) стали для них основным «строительным материалом», тогда как планеты земной группы в значительной мере их потеряли и поэтому заметно большую долю тяжелых элементов.


3. Состав и внутреннее строение

Подобно другим планетам-гигантам, атмосфера Урана состоит в основном из водорода, гелия и метана, хотя их доли несколько ниже по сравнению с Юпитером и Сатурном.

Теоретическая модель строения Урана такова: его поверхностный слой является газожидкую оболочкой, под которой находится ледяная мантия (смесь водяного и аммиачного льоду), а ще глибше — ядро з твердих порід. Маса мантії та ядра становить приблизно 85-90% усієї маси Урана. Зона твердої речовини сягає 3/4 радіуса планети.

Температура в центрі Урана — близько 10 000 ?C, тиск 7-8 млн атмосфер. На межі ядра тиск приблизно на два порядки нижчий.

Эффективная температура, визначена за тепловим випромінюванням з поверхні планети, становить близько 55 К.


3.1. Внутрішня будова

Уран тяжелее Земли в 14,5 раз, что делает его наименее массивным из планет-гигантов Солнечной системы. Плотность Урана, равная 1,270 г / см ?, ставит его на второе место после Сатурна по наименьшей плотностью среди планет Солнечной системы. Несмотря на то, что радиус Урана немного больше радиуса Нептуна, его масса несколько меньше, что свидетельствует в пользу гипотезы, согласно которой он состоит в основном из различных льдов — водного, аммиачного и метанового. Их масса, по разным оценкам, составляет от 9,3 до 13,5 земных масс. Водород и гелий составляют лишь малую часть от общей массы (между 0,5 и 1,5 земных масс), остальная доля (0,5 — 3,7 земных масс) приходится на горные породы (которые, как полагают, составляют ядро планеты).

Стандартная модель Урана предполагает, что Уран состоит из трех частей: в центре — каменное ядро, в середине — ледяная оболочка, внешне — водородно-гелиевая атмосфера. Ядро является относительно маленьким, с массой примерно от 0,55 до 3,7 земных масс и радиусом в 20% от радиуса всей планеты. Мантия (льды) составляет большую часть планеты (60% от общего радиуса, до 13,5 земных масс). Атмосфера при массе, что составляет всего 0,5 земных масс (или, по другим оценкам, 1,5 земной массы), простирается на 20% радиуса Урана. В центре Урана плотность должна повышаться до 9 г / см ?. Давление на границе ядра и мантии должно достигать 8 млн барр (800 ГПа) при температуре в 5000 К. Ледяная оболочка фактически не является ледяной в общепринятом смысле этого слова, потому что состоит из горячей и плотной жидкости, который является смесью воды, аммиака и метана .

Эту жидкость обладает высокой электропроводностью, иногда называют «океаном водного аммиака». Состав Урана и Нептуна сильно отличается от состава Юпитера и Сатурна благодаря ?льдам», преобладающим над газами, оправдывая помещение Урана и Нептуна в категорию ледяных гигантов.

Несмотря на то, что описанная выше модель наиболее распространена, она не является единственной. На основании наблюдений можно построить и другие модели — например, в случае если существенное количество водородного и скального материала смешивается в ледяной мантии, то общая масса льдов будет ниже, и соответственно, полная масса водорода и скального материала — выше. В настоящее время доступны данные не позволяют определить, какая модель правильная. Жидкая внутренняя структура означает, что у Урана нет никакой твердой поверхности, поскольку газообразная атмосфера плавно переходит в жидкие слои. Однако, ради удобства за «поверхность» было решено условно принять сплющенный сфероид вращения, где давление равно 1 бару. Экваториальный и полярный радиус этого сплющенного сфероида составляют 25 559 ? 4 и 24 973 ? 20 км. Далее в статье эта величина и будет приниматься за нулевой отсчет для шкалы высот Урана.


3.2. Атмосфера

Хотя Уран и не имеет твердой поверхности в привычном понимании этого слова, удаленную часть газообразной оболочки принято называть его атмосферой. Считают, что атмосфера Урана начинается на расстоянии в 300 км от внешнего слоя при давлении в 100 бар и температуре в 320 K. «Атмосферная корона» простирается на расстояние, в 2 раза превышает радиус от ?поверхности? с давлением в 1 бар. Атмосферу условно можно разделить на 3 части: тропосфера (-300 км — 50 км; давление составляет 100 — 0,1 бар), стратосфера (50 — 4000 км; давление составляет 0,1 — 10-10 бар) и термосфера / атмосферная корона (4000 — 50000 км от поверхности). Мезосфера у Урана отсутствует.


4. Климат

Атмосфера Урана — необычно спокойная по сравнению с атмосферами других планет-гигантов, даже по сравнению с Нептуном, который схож с Ураном как по составу так и по размерам. Когда «Вояджер-2» приблизился к Урану, то удалось зафиксировать всего 10 полос облаков в видимой части планеты. Такая спокойная атмосфера может быть объяснена чрезвычайно низкой внутренней температурой. Она намного ниже, чем у других планет-гигантов. Самая низкая температура, зарегистрированная в тропопаузе Урана, составляет 49 К (-224 ? C), что делает планету самой холодной среди планет Солнечной системы — она ​​даже холоднее по сравнению с большим удалением от Солнца Нептуну и Плутону.


5. Формирование Урана

Многие аргументы свидетельствуют о том, что различия между ледяными и газовыми гигантами были оговорены при формировании Солнечной системы [6] [7]. Как полагают, Солнечная система сформировалась из гигантского шара из газа и пыли, так называемой тосолнечной туманности, которая вращалась. Постепенно шар становился плотнее, сформировался диск Солнцем в центре [6][7]. Большая часть водорода и гелия пошла на формирование Солнца. Частицы пыли стали собираться вместе, чтобы впоследствии сформировать протопланеты [6][7]. Поскольку планеты увеличивались в размерах, в некоторых из них образовались достаточно сильные магнитные поля, которые позволили им начать концентрировать вокруг себя остаточный газ. Чем больше газа, они получали, тем больше становились, и чем больше становились, тем больше газа получали, пока их масса не достигала критической точки, после которой начинала увеличиваться в геометрической прогрессии. Ледяным гигантам удавалось накопить меньше газа (полученный ими газ только в несколько раз превышал массу Земли), и поэтому их масса не достигала этой критической точки [6][7][8]. Современные теории формирования Солнечной системы имеют некоторые трудности в объяснениях формирования Урана и Нептуна. Эти планеты слишком велики для расстояния, на котором они находятся от Солнца. Возможно, раньше они были ближе к Солнцу, но потом каким-то образом изменили орбиты [6]. Впрочем, методы планетарного моделирования показывают, что Уран и Нептун действительно могли сформироваться на своем нынешнем месте, и, таким образом, их истинные размеры, согласно этим моделям, не мешают в теории происхождения Солнечной системы [7].


6. Спутники Урана

Подробнее в статье Спутники Урана

Уран имеет 27 спутников и систему колец. Все спутники получили названия в честь персонажей произведений Шекспира и Александра Поупа. Первые два спутника — Титания и Оберон — 1787 года открыл Уильям Гершель. Еще два сферические спутники ( Ариэль и Умбриэль) были открыты 1851 года Уильямом Ласселом. 1948 года Джерард Койпер открыл Миранду. Последние спутники были открыты после 1985 г., во время миссии «Вояджера-2», или с помощью усовершенствованных наземных телескопов.

Спутники Урана можно разделить на три группы:

  • тринадцать внутренних,
  • пять крупных
  • девять нерегулярных спутников.

Внутренние спутники — небольшие, темные объекты, схожие по характеристикам и происхождению на кольца планеты.

П’ять великих супутників досить масивні, щоб гідростатична рівновага надала їм сфероїдальної форми. На чотирьох з них помічено ознаки внутрішньої і зовнішньої активності, такі як формування каньйонів і гіпотетичний вулканізм на поверхні. Найбільший з них, Титанія, має в діаметрі 1578 км і є восьмим за величиною супутником у Сонячній cистемі. Її маса у 20 разів менша земного Місяця.

Нерегулярні супутники Урана мають еліптичні і дуже нахилені (збільшого ретроградні) орбіти на великій відстані від планети.


7. Дослідження Урана

7.1. Хронологія відкриттів


8. Сноски

  1. Yeomans, Donald K. (July 13, 2006). «HORIZONS System». NASA JPL . http://ssd.jpl.nasa.gov/?horizons . Процитовано 2007-08-08 . — At the site, go to the «web interface» then select «Ephemeris Type: ELEMENTS», «Target Body: Uranus Barycenter» and «Center: Sun».
  2. Seligman, Courtney. «Rotation Period and Day Length» . http://cseligman.com/text/sky/rotationvsday.htm . Процитовано 2009-08-13 .
  3. ↑ а б в Williams, Dr. David R. (January 31, 2005). «Uranus Fact Sheet». NASA . http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/uranusfact.html . Процитовано 2007-08-10 .
  4. «The MeanPlane (Invariable plane) of the Solar System passing through the barycenter». 2009-04-03 . http://home.comcast.net/ ~ kpheider / MeanPlane.gif . Проверено 2009-04-10 . (Produced With Solex 10 written by Aldo Vitagliano; смотрите также неизменная плоскость)
  5. Seidelmann P. Kenneth, Archinal, BA; A’hearn, MF; et al. Report of the IAU / IAGWorking Group on cartographic coordinates and rotational elements: 2006 / / Celestial Mech. Dyn. Astr.. — 90. — (2007): 155-180. DOI : 10.1007/s10569-007-9072-y.
  6. ↑ а б в г д Thommes Edward W., Duncan, Martin J.; Levison, Harold F. The Formation Of Uranus AND Neptune In The Jupiter-Saturn region of the Solar System (PDF) / / Nature. — 402. — (1999) (6762): 635-638. DOI : 10.1038/45185. PMID 10604469 .
  7. ↑ а б в г д Brunini Adrian, Fernandez, Julio A. Numerical Simulations Of The accretion Of Uranus AND Neptune / / Plan. Space Sci.. — 47. — (1999): 591-605. DOI : 10.1016/S0032-0633 (98) 00140-8.
  8. Sheppard Scott S., Jewitt, David; Kleyna, Jan An Ultradeep Survey For Irregular Satellites Of Uranus: Limits to Completeness (PDF) / / The Astronomical Journal. — 129. — (2006): 518-525. DOI : 10.1086/426329.

nado.znate.ru

Уран (планета) — Мегаэнциклопедия Кирилла и Мефодия — статья

Ура́н (астрономический знак I), планета, среднее расстояние от Солнца — 19, 18 а. е. (2871 млн. км), период обращения 84 года, период вращения ок. 17 ч, экваториальный диаметр 51 200 км, масса 8, 7·1025 кг, состав атмосферы: Н2, Не, СН4. Ось вращения Урана наклонена на угол 98°. Уран имеет 15 спутников (5 открыты с Земли — Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титания, Оберон, и 10 открыты космическим аппаратом «Вояджер-2» — Корделия, Офелия, Бианка, Крессида, Дездемона, Джульетта, Порция, Розалинда, Белинда, Пэк) и систему колец.

УРА́Н, седьмая от Солнца большая планета Солнечной системы, относится к планетам-гигантам.Уран движется вокруг Солнца по эллиптической орбите, большая полуось которой (среднее гелиоцентрическое расстояние) в 19, 182 больше, чем у Земли, и составляет 2871 млн. км. Эксцентриситет орбиты равен 0, 047, то есть орбита довольно близка к круговой. Плоскость орбиты наклонена к эклиптике под углом 0, 8°. Один оборот вокруг Солнца Уран совершает за 84, 01 земного года. Период собственного вращения Урана составляет приблизительно 17 часов. Существующий разброс при определении значений этого периода обусловлен несколькими причинами, из которых основными являются две: газовая поверхность планеты не вращается как единое целое и, кроме того, на поверхности Урана не обнаружено заметных локальных неоднородностей, которые помогли бы уточнить длительность суток на планете.Вращение Урана обладает рядом отличительных особенностей: ось вращения почти перпендикулярна (98°) к плоскости орбиты, а направление вращения противоположно направлению обращения вокруг Солнца, то есть обратное (из всех других больших планет обратное направление вращения наблюдается только у Венеры).

Уран относят к числу планет-гигантов: его экваториальный радиус (25600 км) почти в четыре раза, а масса (8, 7·1025 кг) — в 14, 6 раза больше, чем у Земли. При этом средняя плотность Урана (1, 26 г/см3) в 4, 38 раза меньше, чем плотность Земли. Относительно малая плотность типична для планет-гигантов: в процессе формирования из газово-пылевого протопланетного облака наиболее легкие компоненты (в первую очередь, водород и гелий) стали для них основным «строительным материалом», тогда как планеты земной группы включают заметную долю более тяжелых элементов.

Подобно другим планетам-гигантам, атмосфера Урана в основном состоит из водорода, гелия и метана, хотя их относительные вклады несколько ниже по сравнению с Юпитером и Сатурном.

Теоретическая модель строения Урана такова: его поверхностный слой представляет собой газожидкую оболочку, под которой находится ледяная (смесь водяного и аммиачного льда) мантия, а еще глубже — ядро из твердых пород. Масса мантии и ядра составляет примерно 85-90% от всей массы Урана. Зона твердого вещества простирается до 3/4 радиуса планеты.

Температура в центре Урана близка к 10000 К при давлении 7-8 млн. атмосфер (одна атмосфера примерно соответствует одному бару). На границе ядра давление примерно на два порядка ниже (около 100 килобар).

Эффективная температура, определяемая по тепловому излучению с поверхности планеты, составляет ок. 55 К.

Подобно Нептуну и Сатурну, Уран имеет большое число спутников (к 1997 открыто 15) и систему колец. Наибольшие размеры (в километрах) и масса (в долях массы Урана) характерны для первых пяти (открытых с Земли) спутников. Это Миранда (127 км, 10-7), Ариэль (565 км, 1, 1·10-5), Умбриэль (555 км, 1, 1·10-5), Титания (800 км, 3, 2·10-5) и Оберон (815 км, 3, 4·10-5). Последние два спутника, согласно теоретическим оценкам, испытывают дифференциацию, то есть перераспределение различных элементов по глубине, в результате чего произошло образование силикатного ядра, мантии из льда (водяного и аммиачного) и ледяной коры. Выделяющаяся при дифференциации теплота приводит к заметному разогреванию недр, что может вызывать даже их расплавление. Остальные 10 спутников Урана (Корделия, Офелия, Бианка, Крессида, Дездемона, Джульетта, Порция, Розалинда, Белинда, Пэк) были открыты с борта космического аппарата «Вояджер-2» в 1985-86.В течение многих веков астрономы Земли знали только пять «блуждающих звезд» — планет. 1781 был ознаменован открытием еще одной планеты, названной Ураном. Это произошло, когда английский астроном У. Гершель приступил к реализации грандиозной программы: составлению полного систематического обзора звездного неба.13 марта вблизи одной из звезд созвездия Близнецов Гершель заметил любопытный объект, который явно не был звездой: его видимые размеры менялись в зависимости от увеличения телескопа, а главное, менялось его положение на небосводе. Гершель первоначально решил, что открыл новую комету (его доклад на заседании Королевского общества 26 апреля 1781 так и назывался — «Сообщение о комете»), но от кометной гипотезы вскоре пришлось отказаться. В благодарность Георгу III, назначившему Гершеля королевским астрономом, последний предложил назвать планету «Георгиева звезда», однако, чтобы не нарушать традиционной связи с мифологией, было принято название «Уран».

Первые немногочисленные наблюдения еще не позволяли достаточно точно определить параметры орбиты новой планеты, но, во-первых, число этих наблюдений (в частности, в России, Франции и Германии) быстро увеличивалось, и во-вторых, внимательное исследование каталогов прошлых наблюдений позволило убедиться, что планета неоднократно фиксировалась и прежде, но принималась за звезду, что также заметно увеличивало число данных.

В течение 30 лет после открытия Урана острота интереса к нему периодически падала, но только на время. Дело в том, что повышение точности наблюдений выявило загадочные аномалии в движении планеты: оно то «отставало» от расчетного, то начинало «опережать» его. Теоретическое объяснение этих аномалий привело к новым открытиям — обнаружению заурановых планет.

  • Гребеников Е. А., Рябов Ю. А. Поиски и открытия планет. 2-е изд. М., 1984.
  • Маров М. Я. Планеты Солнечной системы. 2-е изд. М., 1986.
  • Burgess Eric. Uranus and Neptune The distant giants. — New York: Columbia univ. press, 1988.

megabook.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *