Уран – довольно интересная и удивительная планета. Но в чем ее особенность? И почему это космическое тело названо невидимым? На все вопросы найдутся ответы.
Почему планету прозвали невидимой и как ее открыли?
Долгое время астрономы не могли разглядеть Уран, по крайней мере, признать его планетой. Впервые Уран заметил астроном Джон Флемстид в 1690 году, но принял его за звезду. В 1781 году Уильям Гершель первым рассмотрел Уран в телескоп, однако поначалу считал его кометой. В то время люди считали, что планет всего пять. Никому и в голову не приходило, что их может быть больше. Вот отсюда и кличка – невидимка. Итак, разглядев яркий объект, Гершель понял, что у него не характерная для кометы орбита, да и расположен он слишком далеко. Изучив записи других астрономов, он заключил, что это планета.
Уран – это газовый гигант, правда, в Уране больше льда, чем газа. Другое название планеты – ледяной гигант. Третий по размерам и четвертый по весу. Уран состоит из камня, льда и газа. Как и другие газовые гиганты, планета окружена кольцами, но увидеть их можно лишь с помощью мощного телескопа. От остальных планет Уран отличается тем, что вращается вокруг Солнца, лежа на боку. Вероятно, такое положение планета приняла после попадания в нее крупного объекта.
Названа планета в честь римского бога неба. Диаметр Урана – 51 118 километров. Расстояние до Солнца – 3 миллиарда километров. Продолжительность одного года на Уране равна 84 земным годам. Продолжительность одних суток на Уране – это чуть более 17 часов на Земле. Средняя температура равна – 213 градусам по Цельсию. Атмосфера газового гиганта состоит из водорода, гелия и метана. Известны 27 спутников Урана, может их больше. Про погоду можно сказать, что там ураганы размером с США и постоянная температура.
Любопытные факты про Уран.
• Все спутники были названы именами героев Шекспира. Например, Оберон и Титания.
• Год на Уране проходит гораздо дольше, чем на Земле. А вот сутки – быстрее.
• У Урана нет твердой поверхности. Где – то 8000 километров – это газы.
• Ядро планеты разогрето до температуры + 7000 градусов по Цельсию. А ведь планета на 80% состоит из льда!
• Уран движется против часовой стрелки по солнечной орбите.
• Однажды на планету высаживался космический аппарат. После того момента никого там не было.
• Планируется полет на Уран в 2021 году. Целью будет исследование состава планеты.
Тайны седьмой планеты – всё об Уране. Описание: Астрономия всегда занимала умы людей и притягивала своей загадочностью. Эта статья посвящена планете Уран. Отсюда можно будет узнать об истории открытия, происхождении названия, кольцах, положении в Солнечной системе, составе и строении, а также орбите вращения.
Многие из открытий, связанных с Солнечной системой, порядком и количеством планет в ней, были сделаны уже в Новое время, когда появилось необходимое для этого оборудование. Планета Уран относится к недавно обнаруженным объектам, и именно о ней и пойдёт речь далее.
История открытия
Эту планету в 1781 году открыл великий английский астроном Уильям Гершель. Он наблюдал за звёздами в созвездии Близнецов и заметил в том районе дискообразное небесное тело, которое сразу же было принято за комету. Об этом Гершель и сообщил Королевскому научному сообществу Англии.
Позднее, после долгих наблюдений за объектом, учёный обнаружил, что его орбита в виде окружности не соответствует эллиптическим орбитам комет. Тогда им было выдвинуто предположение, что обнаруженное им тело на самом деле является звездой. Письма с таким сообщением он три раза посылал в Королевское общество. Ответы от Королевского астронома не содержали чёткого указания о классификации наблюдаемого тела.
Такая неопределённость длилась до восьмидесятых годов XVII века. В это время другой учёный – Иоганн Боде – в результате наблюдений пришёл к мнению, что орбита будущего Урана больше напоминает планетарную, нежели кометную. Это в 1783-ем году подтвердил Уильям Гершель. За своё открытие ему до конца жизни была присуждена стипендия, но только на условии переезда в Виндзор.
Название
Вариантов имени новому небесному телу было много. Сначала планета была названа Гершелем в честь Георга III – „Georgium Sidus”, но оно смогло просуществовать немногим более полувека только в Англии. С 1823 года планету неофициально называли Ураном. В 1850 году это стало её общепризнанным и закреплённым в каталогах именем.
Уран – единственная планета, название которой взято из древнегреческой мифологии.
Положение
Эта 7- ая планета относится к газовым гигантам и находится за поясом астероидов между Сатурном и Нептуном. Её масса в 14,5 раз больше Земли, а диаметр в 3,9 больше земного. Несмотря на такие большие размеры, плотность Урана – одна из самых низких (1,27 г/см3), уступая только Сатурну.
Планета занимает 3-е место по величине и 4-е по массе.
Состав и строение
Сейчас среди учёных нет единого мнения о составе Урана. Единственное, на чём сходятся все модели, это что планета в основном состоит изо льда в разных его видах.
Ядро маленькое и занимает 20% от всего Урана. Средняя температура на его поверхности составляет -224 градуса Цельсия (абсолютный нуль равен -273 градусам). Это самая холодная из всех планет системы. Отток тепла от неё низкий. Это связывают с произошедшей на ранних этапах развития небесного тела катастрофой.
Учёные полагают, что недра Урана – это смесь льда с горными породами.
Основную часть всей планеты занимает мантия – 60%. Её чаще всего называют океаном водного аммиака. Однако кроме него там также содержится метан и вода. Это и есть тот „лёд”, который покрывает планету.
Атмосфера наполнена водородом, гелием, метаном и другими углеводородами. Облака ледяные или же состоя из твёрдого аммиака или водорода. По мнению учёных, у них слоистое строение: верхние слои состоят из метана, а нижние из воды.
На планете дуют ураганные ветры, достигающие 240-900 м/с.
Орбита и вращение
Сутки составляют немногим более 17 часов. Год равен 84 земным.
Расстояние до Солнца изменяется по временам года. В перигелии планета приближается к звезде примерно на 18,38 а.е. В афелии происходит её удаление на расстояние в 20,1 а.е. В таких условиях на поверхность планеты поступает только 0,25% от всего солнечной радиации, попадающей на Землю.
У Урана своеобразная орбита вращения. Ось наклонена к экватору в 97,86. Планета как бы вращается на боку и противоположно годовому движению Земли. Такое экзотическое поведение связывают со столкновением планеты с землеподобным объектом на ранних этапах своего формирования. Из-за этого день может сменять ночью только на узкой полосе в районе экватора. В остальных же частях в течение одной половины года Урана длится ночь, а другой – день.
Из-за такого наклона полярные области получают больше света, чем экваториальные. При этом на экваторе теплее, чем на полюсах. Объяснить такое странное распределение тепла учёные не могут.
Эту планету можно увидеть невооружённым глазом.
Кольца и спутники
Всего их 13. Первые 9 были рассмотрены ещё в телескопы. 2 были обнаружены в ходе работы космического аппарата „Вояджер-2”. Телескоп Хаббл нашёл ещё 2 самых удалённых кольца от планеты.
Всего на орбите планеты вращается 27 спутников, из которых наиболее большими являются: Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титания и Оберон. Названия были даны им по произведениям У. Шекспира и А. Поупа. Все спутники по своему строению и составу напоминают то небесное тело, вокруг которого вращаются.
Уран – эта планета, хранящая много тайн для учёных. Её далёкое положение делает затруднительным проведение каких-либо исследований, поэтому это небесное тело всё ещё остаётся загадкой для человечества.
Планета Уран
Общие сведения
Уран — седьмая планета от Солнца и третья по размеру. Интересно, что Уран хоть и больше в диаметре, но меньше массой, чем Нептун. Уран иногда едва видим невооруженным глазом в очень ясные ночи; его нетрудно отождествить в бинокль (если Вы знаете точно, куда смотреть). Небольшой астрономический телескоп покажет небольшой диск.
Расстояние от Солнца 2870990000 км (19.218 а.е.), экваториальный диаметр: 51,118 км, в 4 раза больше земного, масса: 8.686.10 25 кг, 14 масс Земли. Период обращения вокруг Солнца — 84 с четвертью года. Средняя температура на Уране — около 60-ти Кельвинов.
Уран — старинное Греческое божество Неба, самый ранний высший бог, который был отцом Хроноса (Сатурна), Циклопа и Титана (предшественников Олимпийских богов).
История открытия.
Уран, первая планета, обнаруженная в новой истории, была открыта случайно В.Гершелем, когда он рассматривал небо в телескоп 13 марта 1781 года; сначала он подумал, что это была комета. Ранее, как позже выяснилось, планета неоднократно была наблюдаема, но принималась за обычную звезду (самая ранняя запись о “звезде” была сделана в 1690-м, когда Джон Флэмстид каталогизировал ее как 34-ю Тельца — одно из приинятых обозначений звезд в созвездиях).
Гершель назвал планету “Georgium Sidus” (Планета Георга) в честь его покровителя, короля Англии Георга III ; другие называли ее планетой Гершеля. Имя же “Уран” было дано временно и взято по традиции из античной мифологии, а утвердилось оно лишь в 1850-м году.
Уран был посещен только одним космическим кораблем: недалеко от Урана пролетал “Вояджер 2”. (Снимок вверху сделан с телескопа “Хаббл”). Корабль прошел в 81500 километрах от Урана 24-ого января 1986-го года. “Вояджер-2 “ предал тысячи изображений и других научных данных о планете, спутниках, кольцах, атмосфере, пространстве и магнитной среде, окружающих Уран. Различные инструменты изучали кольцевую систему, открывая мелкие детали прежде известных и двух вновь обнаруженных колец. Данные показали, что планета вращается с периодом 17 часов 14 минут. Космический корабль также обнаружил магнитосферу , которая велика настолько же, насколько и необычна.
Особенности вращения Урана.
У большинства планет ось вращения почти перпендикулярна плоскости эклиптики (эклиптика – видимый годовой путь Солнца на небсной сфере), но ось Урана почти параллельна этой плоскости. Причины “лежачего” обращения Урана неизвестны. Зато в действительности существует спор: какой из полюсов Урана — северный. Разговор этот отнюдь не подобен спору о палке с двумя концами и двумя началами. То, как же на самом деле сложилась такая ситуация с вращением Урана, очень многое значит в теории возникновения всей Солнечной системы, ведь почти все гипотезы подразумевают вращение планет в одну сторону. Если Уран образовался, лежа на боку, то это сильно не состыкуется с догадками о происхождении нашей планетной системы. Правда, сейчас все больше полагают, что такое положение Урана — результат столкновения с большим небесным телом, возможно крупным астероидом, на ранних стадиях формирования Урана.
Химический состав, физические условия и строение Урана.
Уран сформировался из первоначальных твердых тел и различных льдов (подо льдами здесь надо понимать не только водяной лед), он лишь на 15% состоит из водорода, а гелия нет почти совсем (в контраст Юпитеру и Сатурну, которые, по большей части, — водород). Метан, ацетилен и другие углеводороды существуют в значительно больших количествах, чем на Юпитере и Сатурне. Ветры в средних широтах на Уране перемещают облака в тех же направлениях, что и на Земле. Эти ветры дуют со скоростью от 40-а до 160-ти метров в секунду; на Земле быстрые потоки в атмосфере перемещаются со скоростью около 50-ти метров в секунду.
Толстый слой (дымка) – фотохимический смог – обнаруживается вокруг освещенного Солнцем полюса. Освещенный Солнцем полушарие также излучает больше ультрафиолета. Инструменты “Вояждера” обнаружили отчасти более холодную полосу между 15 и 40-ка градусами широты, где температура на 2-3 K ниже.
Синий цвет Урана является результатом поглощения красного света метаном в верхней части атмосферы. Вероятно, существуют облака других цветов, но они прячутся от наблюдателей перекрывающим слоем метана. Атмосфера Урана (но не Уран в целом!) состоит примерно из 83% водорода, 15% гелия и 2% метана. Подобно другим газовым планетам, Уран имеет полосы облаков, которые очень быстро перемещаются. Но они чрезвычайно плохо различимы и видимы только на снимках с большим разрешением, сделанные “Вояджером-2” . Последние наблюдения с HST позволили рассмотреть большие облака. Есть предположение о том, что эта возможность появилась в связи с сезонными эффектами, ведь как не трудно сообразить, зима от лета на Уране сильно разняться: целое полушарие зимой на несколько лет прячется от Солнца! Хотя, Уран получает в 370 раз меньше тепла от Солнца, чем Земля, так что летом там тоже не бывает жарко. К тому же, Уран излучает тепла не больше, чем получает от Солнца, следовательно, он холоден внутри?
Кроме того, оказывается, что Уран не имеет твердого ядра, и вещество более или менее единообразно распространено по всему объему планеты. Это отличает Уран (да и Нептун тоже) от его более крупных родственников. Возможно, эта обедненность легкими газами — следствие недостаточной массы зародыша планеты, и в ходе образования, Уран не смог удержать возле себя большее количество водорода и гелия. А может быть, в этом месте зарождающейся планетной системы вовсе не было столько легких газов, что, конечно, в свою очередь, тоже требует объяснений. Как видно, ответы на вопросы, связанные с Ураном, могут пролить свет на судьбу всей Солнечной системы!
Кольца Урана.
Подобно другим газовым планетам, Уран имеет кольца. Кольцевая система была обнаружена в 1977-м году во время покрытия Ураном звезды. Наблюдалось, что звезда 5 раз ослабляла на краткий промежуток времени свой блеск перед покрытием и после него, что и навело на мысль о кольцах. Последующие наблюдения c Земли показали, что действительно есть девять колец. Если перебирать их, удаляясь от планеты, они названы 6, 5, 4, Альфа, Бета, Эта, Гамма, Дельта и Эпсилон. Камеры “Вояждера” обнаружили несколько дополнительных колец, и также показали, что девять основных колец погружены в мелкую пыль. Подобно кольцам Юпитера, они очень неярки, но, как и кольца Сатурна, кольца Урана содержат много довольно больших частиц, размеры их колеблются от 10 метров в диаметре до мелкой пыли. Кольца Урана были открыты первыми после колец Сатурна. Это имело большое значение, так как стало возможным предположить, что кольца — общая характеристика планет, а не удел одного Сатурна. Это еще одно прямо-таки эпохальное значение Урана для астрономии.
Наблюдения показали, что кольца Урана заметно отличаются от родственных им систем Юпитера и Сатурна. Неполные кольца с различным показателям прозрачности по длине каждого из колец сформировались, похоже, позже, чем сам Уран, возможно, после разрыва нескольких спутников приливными силами.
Количество известных колец может, в конечном счете, возрасти, судя по наблюдениям “Вояджер-2”. Приборы указывали на наличие многих узких колец (или, возможно, неполных колец или кольцевых дуг) около 50 метров шириной.
Ключом к разгадке структуры колец Урана может быть и открытие того, что два небольших спутника – Корделия и Офелия – находятся внутри кольца Эпсилон. Это объясняет неравномерное распределение частиц в кольце: спутники удерживают вещество вокруг себя. Так, используя эту теорию, предположено, что в этом кольце можно отыскать еще 16(!) спутников.
Магнитосфера.
Область вокруг небесного тела, где его магнитное поле остается сильнее суммы всех других полей близких и удаленных тел, называется магнитосферой этого небесного тела.
Уран, как многие планеты имеет магнитосферу. Она необычна тем, что ось симметрии ее наклонена почти на 60 градусов к оси вращения (у Земли этот угол составляет 12 градусов). Если бы так обстояло дело на Земле, то ориентирование с помощью компаса имело бы интересную особенность: стрелка почти совсем бы не попадала указателем на север или юг, а была бы нацелена на две противоположные точки 30-х параллелей. Вероятно, магнитное поле вокруг планеты генерируется движениями в сравнительно поверхностных областях Урана, а не в его ядре. Источник поля — неизвестен; гипотетический электропроводящий океан воды и аммиака не подтвержден исследованиями. Как на Земле, так и на других планетах, источником магнитного поля считают течения в расправленных породах, расположенных недалеко от ядра.
Интенсивность поля на поверхности Урана в общих чертах сравнима с Земной, хотя оно и сильнее изменяется в разных точках поверхности из-за большого смещения оси симметрии поля от центра Урана.
Как у Земли, Юпитера и Сатурна, у Урана есть магнитный хвост, состоящий из захваченных полем заряженных частиц, растянувшийся на миллионы километров за Уран от Солнца. “Вояждер” “чувствовал” поле, по крайней мере, в 10-ти миллионах километрах от планеты.
Спутники Урана.
Уран имеет 17 известных спутников. До недавнего времени их насчитывали 15. Они формировали два четких класса:
10 небольших внутренних, очень слабых по яркости, обнаруженных “Вояджером-2”, и 5 больших внешних. Все 15 имеют почти круговые орбиты в плоскости экватора Урана (и, следовательно, они расположены под большим углом к плоскости эклиптики). В 1997-м году с помощью 5-метрового Паломарского телескопа группой канадских ученых были обнаружены еще два крохотных и слабых по яркости спутника. На комбинации снимков телескопа имени Хаббла видно движение со временем спутников Урана. Нетрудно отличить характер этого видимого движения от смещения попадающих в поле зрения звезд.
Имена всех спутников Урана были позаимствованы у героев Шекспира.
Спутник
Расстояние от Урана
(тыс. км)
Радиус (км)
Масса (кг)
Кто открыл
Год
Открытия
Корделия
50
13
?
1986
“Вояджер-2”
Офелия
54
16
?
1986
“Вояджер-2”
Бьянка
59
22
?
1986
“Вояджер-2”
Кресcидия
62
33
?
1986
“Вояджер-2”
Дездемона
63
29
?
1986
“Вояджер-2”
Джульетта
64
42
?
1986
“Вояджер-2”
Портия
66
55
?
1986
“Вояджер-2”
Росалинда
70
27
?
1986
“Вояджер-2”
Белинда
75
34
?
1986
“Вояджер-2”
Пак
86
77
?
1985
“Вояджер-2”
Миранда
130
236
6.30.1019
1948
Койпер
Ариель
191
579
1.27.1021
1851
Лассель
Умбриэль
266
585
1.27.1021
1851
Лассель
Титания
436
789
3.49.1021
1787
Гершель
Оберон
583
761
3.03.1021
1787
Гершель
Калибан (?)
7 200 (?)
60 (?)
?
1997
Глэдмен и ko
Сикоракс (?)
12 200 (?)
120 (?)
?
1997
Глэдмен и ko
Луна
387
1600
7.4.1022
———-
———-
Изображения уже открытых пяти самых больших спутников, полученные “Вояждером”, обнаружили сложные поверхности, характеризующие бурное геологическое прошлое этих космических тел. Камеры также отыскали 10 прежде неизвестных спутников.
Предварительный анализ показывает, что пять больших спутников – совокупность ледяных глыб. Большие спутники Урана на 50 процентов состоят из водяного льда, на 20 процентов – из углеродных и азотных соединений, на 30 процентов – из разных соединений кремния – силикатов. Их поверхности, почти монотонно темно-серые, носят следы геологической истории.
Титания, например, выделяется огромными системами трещин и каньонами, что указывает на некоторый период активной геологической деятельности в прошлом этого спутника. Эти детали могут являться результатом тектонических перемещений коры.
Ариель имеет ярчайшую и, возможно, геологически самую молодую поверхность в спутниковой системе Урана. Она, в основном, лишена кратеров, больших, чем 50 километров в диаметре. Это указывает на то, что имеющиеся в околоурановом пространстве мелкие метеоры сглаживают, при падении на поверхность, крупные рельефные образования.
Поверхность Умбриэль древняя и темная, очевидно, она была подвержена немногим геологическим процессам. Темные тона поверхности Умбриэль могут являться следствием покрытия пылью и небольшими обломками когда-то находившихся в окрестностях орбиты этого спутника.
Оберон, самый внешний из пяти больших спутников, также имеет старую, покрытую кратерами поверхность, с неяркими следами внутренней деятельности.
Уран в цифрах:
Масса 14,53 массы Земли (8,68.1025 кг)
Диаметр 4,00 диаметра Земли (51 118 км)
Плотность 1,29 г/см3
Температура поверхности -220°С
Длительность звездных суток 15,35 часа (обратное вращение)
Среднее расстояние от Солнца 19,19 а.е. ( 2 871 млн. км)
Период обращения по орбите 84,01 земных лет
Наклон экватора к орбите 97,86°
Эксцентриситет орбиты 0,046
Наклонение орбиты к эклиптике 0,77°
Долгота восходящего узла 74°13`
Средняя скорость движения по орбите 6,81 км/сек
Расстояние от Земли от 2,6 до 3,2 млрд. км
Число спутников 17
Список литературы
У планеты, также, как у двух других крупных гигантов Юпитер и Сатурн, есть своя система колец. Обнаружены они были совсем не так давно в 1977 году совершенно случайно во время обычного наблюдения за затмением под Ураном одной из светивших звезд. Дело в том, что кольца Урана имеют крайне слабую способность отражать свет, поэтому об их наличии до того времени никто и не догадывался. В дальнейшем космический аппарат “Вояджер-2” подтвердил наличие системы колец у Урана.
Спутник планеты были обнаружены намного раньше, еще в 1787 году тем же астрономом Уильямом Гершелем, который и открыл саму планету. Первые открытые два спутника – Титания и Оберон. Они самые крупные спутники планеты, состоят в основном из льда серого цвета. В 1851 году астроном из Великобритании Уильям Лассел открыл еще два спутника – Ариэль и Умбриэль. , а еще спустя почти 100 лет в 1948 году астроном Джеральд Койпер нашел пятый спутник Урана Миранда. Позже межпланетный аппарат “Вояджер-2” обнаружит еще 13 спутников планеты, недавно были открыты еще несколько спутников, поэтому на настоящее время известно уже о 27 спутниках Урана.
Читайте также: Кольца и спутники Урана
Интересные факты о планете
В 1977 году на Уране была обнаружена необычная система колец. Главное их отличие от сатурновских заключается в том, что они состоят из крайне темных частиц. Кольца можно обнаружить только при сильном ослаблении света звезд, находящихся за ними.
Уран имеет 4 крупных спутника: Титания, Оберон, Ариэл ь, Умбриэль, возможно они имеют кору, ядро и мантию. Необычны и размеры планетной системы, они очень невелики. Самый дальний спутник Оберон движется по орбите, отдаленной от планеты на 226 000 км, а ближайший спутник Миранда вращается на расстоянии всего в 130 000 км.
Это единственная планета солнечной системы ось, которой имеет наклон к орбите более чем в 90 градусов. Соответственно получается, что планета как бы «лежит на боку». Считается, что произошло это вследствие столкновения гиганта с огромным астероидом, что и привело к смещению полюсов. Лето на южном полюсе длится в течение 42 земных лет, за это время солнце ни разу не покидает небосклон, зимою же наоборот 42 года царит непроглядная тьма.
Это самая холодная планета солнечной системы, самая низкая зафиксированная температура равна -224°C. На Уране дуют постоянные ветра, скорость которых колеблется в пределах 140 – 580 км/ч.
Изучение планеты
Единственный достигший Урана космический аппарат – Вояджер 2. Полученные с него данные просто поражали, оказывается планета имеет 4 магнитных полюса, 2 главных и 2 второстепенных. Также были сделаны измерения температуры на разных полюсах планеты, что также привело ученых в замешательство. Температура на планете постоянна, и отличается примерно на 3-4 градуса. Ученые пока не могут объяснить причину, но считается, что это происходит из-за насыщенности атмосферы парами воды. Тогда движение воздушных масс в атмосфере схоже с земными морскими течениями.
Загадки солнечной системы еще не раскрыты, а Уран является одной из самых ее наиболее загадочных представителей. Масса полученной информации с Вояджера 2 лишь слегка приоткрыла завесу тайны, но с другой стороны эти открытия привели к еще большим загадкам и вопросам.
Читайте: Исследование Урана космическим аппаратом “Вояджер-2”
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 (H2) 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.
Спутникам Урана посвящена специальная статья в журнале “В мире науки”. Все 15 до недавнего времени известных спутников Урана имеют ледяную поверхность, но, тем не менее, они темнее и содержат больше скальных пород, чем спутники Сатурна, то есть это не ледяные глыбы.
Позднее были известны 17 спутников, но последние два почти не изучены. Потом сообщалось о 21 спутнике, но один из них вскоре был “разжалован” В настоящее время в системе Урана открыто 27 естественных спутников.
5 спутников были известны давно. Они значительно крупнее остальных и вращаются дальше от планеты, подчиняясь принципам Боде и другим принципам построения Солнечной системы: каждый следующий примерно в полтора раза дальше предыдущего, размеры по мере удаления сначала возрастают, а потом падают (верно только для последней пары спутников). Все эти спутники в несколько раз меньше Луны (по диаметру в 2-5), но всё-таки это значительные небесные тела. Примерно такая же закономерность в относительных размерах характерна для четырёх крупных спутников Юпитера.
Остальные спутники открыты сравнительно недавно. Они вращаются ближе к планете и гораздо меньше предыдущих. Один из них (самый внешний) имеет диаметр порядка 160 км, а остальные девять – 40 – 80 км. Два ближних к планете спутника “стерегут” внешнее кольцо, а остальные обращаются вне пояса колец. Принципы Боде и т.п. принципы на них не распространяются, если не принимать во внимание, что они, в целом, не велики и близки к планете, как планеты земной группы в сравнении с планетами-гигантами. В остальном же они другие (часть из них “бегает” вокруг планеты почти “кучей”, относительные размеры ближних и более далёких не подчиняются каким-либо правилам). Не исключено, что у Урана есть и более далёкие спутники, которые аналогичны группам далёких спутников Юпитера и Сатурна, но они малы по размеру и потому пока не открыты…
Корделия. Примерно в 1,8 радиуса планеты от её центра, в 98 градусах к орбите планеты, диаметром порядка 30 км. Открыт “Вояджером-2” в 1986 г., как и все остальные мелкие спутники Урана. Движение по орбите в обратном направлении, как и вращение Урана вокруг оси. Самый близкий к Урану спутник и единственный, который вращается внутри пояса колец. Внутренний “пастух” внешнего кольца, самого большого и яркого.
Офелия. В 2,1 радиуса планеты, в 98 градусах к орбите планеты, диаметром порядка 30 км. Движение по орбите в обратном направлении, как и вращение Урана вокруг оси. Внешний “пастух” внешнего кольца.
Бьянка(бианка). В 2,3 радиуса планеты, в 98 градусах к орбите планеты, диаметром порядка 40 км.
Крессида. В 2,4 радиуса планеты, в 98 градусах к орбите планеты, диаметром порядка 70 км.
Дездемона. В 2,45 радиуса планеты, в 98 градусах к орбите планеты, диаметром порядка 60 км.
Джутталье. В 2,5 радиуса планеты, в 98 градусах к орбите планеты, диаметром порядка 80 км.
Порция. В 2,6 радиуса планеты, в 98 градусах к орбите планеты, диаметром порядка 110 км.
Розалинда. В 2,7 радиуса планеты, в 98 градусах к орбите планеты, диаметром порядка 60 км.
Белинда. В 2,8 радиуса планеты, в 98 градусах к орбите планеты, диаметром порядка 70 км.
Пук (Пэк). В 3,3 радиуса планеты, в 98 градусах к орбите планеты, диаметром около 150 км. Последний из группы мелких спутников (самый крупный в этой группе), последний из скученно кружащихся спутников и первый, начиная с которого соблюдаются принципы Боде и т.п.
Миранда. Самый близкий к планете крупный и давно известный спутник. В 5,1 радиуса планеты от её центра (в 130 000 км от поверхности планеты), оборот за 1,4 земных суток, в 98 градусах к орбите планеты, диаметром 472 км (недавние данные). Открыт Койпером (Квипером) в 1948 г. Движение обратное, совпадающее с направлением вращения Урана, как и у всех его спутников. Относительно светлый спутник. Нагромождение гигантских скал и кратеров. Ущелья в 10 раз глубже Большого Каньона на Земле. Видимо, Миранда когда-то разлетелась от столкновения, а потом осколки вновь соединились под действием взаимного притяжения. Видны “швы” на границах блоков. Есть отвесный обрыв высотой 15 км. Кратеров на Миранде относительно мало.
Ариэль. В 7,5 радиусах планеты (в 192 000 км), оборот за 2,5 земных суток, в 98 градусах к орбите планеты, диаметром, как считали, около 800 км (по последним данным – 1158 км). Открыт Ласселем в 1851 г. Движение обратное (как и вращение Урана). Самый светлый из спутников Урана (отражает 40% света). Покрыт сетью расщелин глубиной до 30 км, но метеоритных кратеров меньше, чем на следующем спутнике. Видно, что форма и размер кратеров менялись при извержении вулканов (потому кратеров и меньше – разрушены). Большие метеоритные кратеры почти отсутствуют.
Умбриэль. В 10,5 радиуса планеты (в 267 000 км), оборот за 4,1 земных суток, в 98 градусах к орбите планеты, диаметром 1169 км (недавние данные). Открыт Ласселем в 1851 г. Движение обратное (как и вращение Урана). Самый тёмный из больших спутников Урана (отражает только 19% света). Много метеоритных кратеров, и отсутствуют следы недавней вулканической и т.п. активности. Кратер Вунда диаметром 110 км окружён светлым кольцом.
Титания. В 17,2 радиуса планеты (в 439 000 км), оборот за 8,7 земных суток, в 98 градусах к орбите планеты, диаметром около 1600 км (по последним данным – 1578 км). Открыта Гершелем в 1787 г. Движение в обратном направлении (как и вращение Урана). Самый большой спутник Урана, но по диаметру всё-таки в 2 раза уступает Луне. Много метеоритных кратеров. Есть сеть тектонических разломов и признаки древнего вулканизма.
Оберон. В 23,0 радиусах планеты (в 587 000 км), оборот за 13,5 земных суток, в 98 градусах к орбите планеты, диаметром около 1450 км. Открыт Гершелем в 1787 г. Движение в обратном направлении (как и вращение Урана). Второй по величине спутник Урана, по диаметру примерно в 2 раза уступает Луне. Обладает ледяной и сильно кратерированной поверхностью без признаков геологической активности (трещин, вулканов).
Спутник S/1997 U2 (Сикоракса). Открыт в начале сентября 1997 г. с помощью пятиметрового телескопа Паломарской обсерватории в США. Названия этого и следующего спутников придуманы только что – Сикоракса (из “Бури” Шекспира) (Калибан и Сикоракса…, 1999). Большая полуось орбиты имеет радиус в 253 радиуса Урана (6 470 000 км), оборот совершается за 495 земных суток, орбита наклонена на 153 градуса к эклиптике [Сурдин, 1998б]. Звёздная величина – 20,4. Предполагаемый радиус – 60 км. Типичный “неправильный” далёкий спутник планеты-гиганта с вытянутой орбитой, который из-за солнечной гравитации тяготеет углом наклона орбиты не к экватору планеты, а к плоскости её орбиты.
Спутник S/1997 U1 (Калибан). Тоже открыт в начале сентября 1997 г. с помощью того же телескопа. Большая полуось орбиты имеет радиус в 305 радиусов Урана (7 800 000 км), оборот совершается за 654 земных суток, орбита наклонена на 146 градусов к эклиптике. Звёздная величина – 21,9. Предполагаемый радиус – 30 км. Такой же типичный “неправильный” далёкий спутник планеты-гиганта.
Газовая планета гигант, со смещенным наклоном оси, третья по величине, Уран – седьмая по счету от Солнца планета. Как газовый гигант, Уран имеет кольца, спутники и магнитное поле.
Атмосфера Уранатипичнагазовых планет: водород, гелий и метан. Из-за наклона оси (98%, планета практически лежит боком) полярные части получают больше энергии Солнца, чем экватор. Причинам смещения оси пока нет четких научных объяснений.
Среди планет-гигантов, у Урана небольшая масса, очень низкую плотность. Согласно гипотезе, состоит Уран в основном из аммиачных, водородных и других газовых льдов. Доказательством принимают то, что радиус Урана больше, чем у Нептуна, при меньшей массе первого.
Модель планеты выглядит так: ядро, оболочка из газовых льдов (мантия) и атмосфера. Ядро Урана, по предположениям, составляют горные породы и по размерам оно близко к Земле. Кроме ядра, на Уране нет твердых поверхностей. Само ядро не цельное вещество, а разрозненное по объему планеты. Жидкая мантия изо льдов переходит в газовую атмосферу
На Уране происходят сезонные изменения, при приближении к равноденствию увеличивается активность погодных условий, ветра.
Сейчас официально открыто 27 спутников планеты. Даже самые крупные – Титания и Оберон – намного меньше по диаметру, чем спутники других планет. Всего достаточно крупными считают только 5 спутников.
Кольца Урана не яркие, содержат большое количество мельчайшей пыли, но есть и большие объекты, диаметром до десяти метров. В кольце Эпсилом найдены два спутника – Офелия и Корделия. Предполагают, что кольца сформировались в результате разрушения спутников планеты.
Открытие Урана произошло в 1741 году англичанином В.Гершелем, причем изначально тот принял ее за комету. Традиционное для планет имя из мифологии Уран было утверждено только через 100 лет.
В современной истории изучение Урана ограничивается снимками и исследованиями с американского космического корабля «Вояджер 2». Так, были открыты два новых кольца, изучены девять основных колец, снимки показали наличие облаков.
План
V Общие сведения
V История открытия.
V Особенности вращения Урана.
V Химический состав, физические условия и строение Урана.
V Кольца Урана.
V Магнитосфера.
V Спутники Урана.Общие сведения Уран — седьмая планета от Солнца и третья по размеру. Интересно, что
Уран хоть и больше в диаметре, но меньше массой, чем Нептун. Уран иногда
едва видим невооруженным глазом в очень ясные ночи; его нетрудно
отождествить в бинокль (если Вы знаете точно, куда смотреть). Небольшой
астрономический телескоп покажет небольшой диск. Расстояние от Солнца 2870990000 км (19.218 а.е.), экваториальный
диаметр: 51,118 км, в 4 раза больше земного, масса: 8.686.10 25 кг, 14 масс
Земли. Период обращения вокруг Солнца — 84 с четвертью года. Средняя
температура на Уране — около 60-ти Кельвинов. Уран — старинное Греческое божество Неба, самый ранний высший бог,
который был отцом Хроноса (Сатурна), Циклопа и Титана (предшественников
Олимпийских богов).История открытия. Уран, первая планета, обнаруженная в новой истории, была открыта
случайно В.Гершелем, когда он рассматривал небо в телескоп 13 марта 1781
года; сначала он подумал, что это была комета. Ранее, как позже выяснилось,
планета неоднократно была наблюдаема, но принималась за обычную звезду
(самая ранняя запись о “звезде” была сделана в 1690-м, когда Джон Флэмстид
каталогизировал ее как 34-ю Тельца — одно из приинятых обозначений звезд в
созвездиях). Гершель назвал планету “Georgium Sidus” (Планета Георга) в честь его
покровителя, короля Англии Георга III ; другие называли ее планетой
Гершеля. Имя же “Уран” было дано временно и взято по традиции из античной
мифологии, а утвердилось оно лишь в 1850-м году. Уран был посещен только одним космическим кораблем: недалеко от Урана
пролетал “Вояджер 2”. (Снимок вверху сделан с телескопа “Хаббл”). Корабль
прошел в 81500 километрах от Урана 24-ого января 1986-го года. “Вояджер-2 “
предал тысячи изображений и других научных данных о планете, спутниках,
кольцах, атмосфере, пространстве и магнитной среде, окружающих Уран.
Различные инструменты изучали кольцевую систему, открывая мелкие детали
прежде известных и двух вновь обнаруженных колец. Данные показали, что
планета вращается с периодом 17 часов 14 минут. Космический корабль также
обнаружил магнитосферу , которая велика настолько же, насколько и необычна.
Особенности вращения Урана. У большинства планет ось вращения почти перпендикулярна плоскости
эклиптики (эклиптика – видимый годовой путь Солнца на небсной сфере), но
ось Урана почти параллельна этой плоскости. Причины “лежачего” обращения
Урана неизвестны. Зато в действительности существует спор: какой из полюсов
Урана — северный. Разговор этот отнюдь не подобен спору о палке с двумя
концами и двумя началами. То, как же на самом деле сложилась такая ситуация
с вращением Урана, очень многое значит в теории возникновения всей
Солнечной системы, ведь почти все гипотезы подразумевают вращение планет в
одну сторону. Если Уран образовался, лежа на боку, то это сильно не
состыкуется с догадками о происхождении нашей планетной системы. Правда,
сейчас все больше полагают, что такое положение Урана — результат
столкновения с большим небесным телом, возможно крупным астероидом, на
ранних стадиях формирования Урана.Химический состав, физические условия и строение Урана. Уран сформировался из первоначальных твердых тел и различных льдов
(подо льдами здесь надо понимать не только водяной лед), он лишь на 15%
состоит из водорода, а гелия нет почти совсем (в контраст Юпитеру и
Сатурну, которые, по большей части, — водород). Метан, ацетилен и другие
углеводороды существуют в значительно больших количествах, чем на Юпитере и
Сатурне. Ветры в средних широтах на Уране перемещают облака в тех же
направлениях, что и на Земле. Эти ветры дуют со скоростью от 40-а до 160-ти
метров в секунду; на Земле быстрые потоки в атмосфере перемещаются со
скоростью около 50-ти метров в секунду. Толстый слой (дымка) – фотохимический смог – обнаруживается вокруг
освещенного Солнцем полюса. Освещенный Солнцем полушарие также излучает
больше ультрафиолета. Инструменты “Вояждера” обнаружили отчасти более
холодную полосу между 15 и 40-ка градусами широты, где температура на 2-3 K
ниже. Синий цвет Урана является результатом поглощения красного света
метаном в верхней части атмосферы. Вероятно, существуют облака других
цветов, но они прячутся от наблюдателей перекрывающим слоем метана.
Атмосфера Урана (но не Уран в целом!) состоит примерно из 83% водорода, 15%
гелия и 2% метана. Подобно другим газовым планетам, Уран имеет полосы
облаков, которые очень быстро перемещаются. Но они чрезвычайно плохо
различимы и видимы только на снимках с большим разрешением, сделанные
“Вояджером-2” . Последние наблюдения с HST позволили рассмотреть большие
облака. Есть предположение о том, что эта возможность появилась в связи с
сезонными эффектами, ведь как не трудно сообразить, зима от лета на Уране
сильно разняться: целое полушарие зимой на несколько лет прячется от
Солнца! Хотя, Уран получает в 370 раз меньше тепла от Солнца, чем Земля,
так что летом там тоже не бывает жарко. К тому же, Уран излучает тепла не
больше, чем получает от Солнца, следовательно, он холоден внутри? Кроме того, оказывается, что Уран не имеет твердого ядра, и вещество
более или менее единообразно распространено по всему объему планеты. Это
отличает Уран (да и Нептун тоже) от его более крупных родственников.
Возможно, эта обедненность легкими газами — следствие недостаточной массы
зародыша планеты, и в ходе образования, Уран не смог удержать возле себя
большее количество водорода и гелия. А может быть, в этом месте
зарождающейся планетной системы вовсе не было столько легких газов, что,
конечно, в свою очередь, тоже требует объяснений. Как видно, ответы на
вопросы, связанные с Ураном, могут пролить свет на судьбу всей Солнечной
системы!Кольца Урана. Подобно другим газовым планетам, Уран имеет кольца. Кольцевая система
была обнаружена в 1977-м году во время покрытия Ураном звезды. Наблюдалось,
что звезда 5 раз ослабляла на краткий промежуток времени свой блеск перед
покрытием и после него, что и навело на мысль о кольцах. Последующие
наблюдения c Земли показали, что действительно есть девять колец. Если
перебирать их, удаляясь от планеты, они названы 6, 5, 4, Альфа, Бета, Эта,
Гамма, Дельта и Эпсилон. Камеры «Вояждера» обнаружили несколько
дополнительных колец, и также показали, что девять основных колец погружены
в мелкую пыль. Подобно кольцам Юпитера, они очень неярки, но, как и кольца
Сатурна, кольца Урана содержат много довольно больших частиц, размеры их
колеблются от 10 метров в диаметре до мелкой пыли. Кольца Урана были
открыты первыми после колец Сатурна. Это имело большое значение, так как
стало возможным предположить, что кольца — общая характеристика планет, а
не удел одного Сатурна. Это еще одно прямо-таки эпохальное значение Урана
для астрономии. Наблюдения показали, что кольца Урана заметно отличаются от
родственных им систем Юпитера и Сатурна. Неполные кольца с различным
показателям прозрачности по длине каждого из колец сформировались, похоже,
позже, чем сам Уран, возможно, после разрыва нескольких спутников
приливными силами. Количество известных колец может, в конечном счете, возрасти, судя по
наблюдениям «Вояджер-2». Приборы указывали на наличие многих узких колец
(или, возможно, неполных колец или кольцевых дуг) около 50 метров шириной.
15 ЦЕНТРОСОЮЗ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ БЕЛГОРОДСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ПОТРЕБИТЕЛЬСКОЙ КООПЕРАЦИИ РЕФЕРАТ на тему: «Седьмая планета солнечной системы – УРАН»
Выполнила: студентка Группы ИСБУ 51 Дегтярь Наталья Дмитриевна
Белгород 2003 Содержание
Введение 3
Из греческой мифологии… 6
История открытия Урана 7
Общие сведения 9
Химический состав, физические условия и строение Урана. 11
Особенности вращения Урана. 14
Кольца Урана. 16
Спутники Урана. 18
Заключение 25
Список использованной литературы 26 Введение
В Солнечную систему входит солнце, 9 больших планет вместе с их 34 спутниками, более 100 000 малых планет (астероидов), порядка 1011 комет, а также бесчисленное количество мелких, так называемых метеорных тел (поперечником от 100 м до ничтожно малых пылинок).
Двигаясь в Галактике, Солнечная система время от времени пролетает сквозь межзвездные газопылевые облака. Вследствие крайней разреженности вещества этих облаков погружение Солнечной системы в облако может проявиться только в небольшом поглощении и рассеянии солнечных лучей. Проявления этого эффекта в прошлой истории Земли пока не установлены.
Все большие планеты — Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон — обращаются вокруг Солнца в одном направлении (в направлении осевого вращения самого Солнца), по почти круговым орбитам, мало наклоненным друг к другу (и к солнечному экватору). Плоскость земной орбиты — эклиптика принимается за основную плоскость при отсчете наклонений орбит планет и других тел, обращающихся вокруг Солнца.
Расстояния планет от Солнца образуют закономерную последовательность — промежутки между соседними орбитами возрастают с удалением от Солнца.
Эти закономерности движения планет в сочетании с делением их на две группы по физическим свойствам указывают на то, что Солнечная система не является случайным собранием космических тел, а возникла в едином процессе. Поэтому изучение любого из тел Солнечной системы проливает свет на происхождение всей Солнечной системы, а вместе с тем и на происхождение, эволюцию и современное строение нашей Земли.
Благодаря почти круговой форме планетных орбит и большим промежуткам между ними исключена возможность тесных сближений между планетами, при которых они могли бы существенно изменять свое движение в результате взаимных притяжений. Это обеспечивает длительное существование планетной системы.
Планеты вращаются также вокруг своей оси, причем у всех планет, кроме Венеры и Урана, вращение происходит в прямом направлении, т. е. в том же направлении, что и их обращение вокруг Солнца. Чрезвычайно медленное вращение Венеры происходит в обратном направлении, а Уран вращается как бы лежа на боку.
Планеты делятся на две группы, отличающиеся по массе, химическому составу (это проявляется в различиях их плотности), скорости вращения и количеству спутников. Четыре планеты, ближайшие к Солнцу, планеты земной группы, невелики, состоят из плотного каменистого вещества и металлов. Планеты-гиганты — Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун — гораздо массивнее, состоят в основном из легких веществ и поэтому, несмотря на огромное давление в их недрах,имеют малую плотность. У Урана и Нептуна льды и каменистые вещества составляют главную часть их массы. Планеты-гиганты.
Юпитер, Сатурн, Уран, и Нептун известны как планеты-гиганты (подобные Юпитеру планеты), потому что они имеют гигантские размеры по сравнению с Землей, а также имеют газообразную природу, подобно Юпитеру.Следующая диаграмма показывает приблизительное расстояние планет-гигантов от Солнца.
Эта иллюстрация показывает склонения планет Солнечной Системы. Склонение – угол между экваториальной плоскостью планеты и ее орбитальной плоскостью. Международный Астрономический Союз (IAU) решил считать, что северный полюс планеты находится выше эклиптической плоскости. В соответствии с этим соглашением, Венера, Уран, и Плутон имеют ретроградное вращение, или вращение, которое находится в противоположном направлении от других планет.
Из греческой мифологии…
УРАН – Небесный свод. Вначале был Хаос, великая бездна, полная творческой силы, единая, лишенная формы масса, тяжелая и темная, смесь земли, воды, огня и воздуха. Из этой бездны, которая таила себе все зародыши будущего мира, возникли два могучих божества – первая царская чета богов: Уран-Небо и Гея – Земля. Они дали начало всем последующим поколениям богов. От них пошел великий род титанов, самым старшим из которых был Океан, могучая река, кольцом охватывающая всю землю. Младшими братьями титанов были циклопы и гекатонхейры (сторукие). Урану не понравились наследники, либо ужасные, либо жестокие, и он сбросил их в Тартар, который так глубоко простирался под землей, как высоко над ней подымалось небо. Оттуда уже не было возврата. Гея слышала стон титанов и решила жестоко отомстить Урану. Она подговорила младшего из титанов Кроноса, который железным серпом оскопил своего отца и сбросил его с небесного трона. Уран, спрятавшись в небесной синеве, больше не появлялся на божественной сцене.
Вместе с богами родились Эреб (вечная тьма) и Нике (ночь), Эфир (свет) и Гемера (день), поднялись горы, наполнились водами моря и реки, появились леса и первые звери.
Уран, планета за Сатурном, была обнаруженна уже в эру телескопов, простым глазом она не видна. Получив имя первого повелителя мира Уран закрывает череду планет – повелителей, но не закрывает череду планет – гигантов. Символ Урана – Свод Неба. История открытия Урана
Даже в XVIII в. планетная система была известна только до Сатурна. Но уже тогда предполагали, что Сатурном список планет не оканчивается, что существуют еще более далекие планеты, которые невооруженным глазом увидеть нельзя.
В течение многих веков астрономы Земли знали только пять «блуждающих звезд» — планет. 1781г 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. Систематические планомерные обзоры начал с 1775г по новому, предложенному им «методу черпков».
В ходе второго планомерного обзора 13 марта 1781г в 10 часов вечера 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. Через 4 месяца российский астроном А.И. Лексель доказал, что это планета. 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», предложенное И. Боде.
Нужно заметить, что Уран наблюдался ещё до Гершеля в 1690 году и был внесён в каталог в качестве звезды. На небе Уран можно обнаружить даже невооружённым глазом, если точно знать его месторасположение. При максимальном сближении с Землёй его можно наблюдать как звезду +5,3 звёздной величины.
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.
По решению МАС, северный полюс любой планеты направлен к северу от эклиптической плоскости, поэтому Венера, Уран и Плутон имеют обратное направление вращения. Общие сведения
Уран — седьмая планета от Солнца и третья по размеру. Интересно, что Уран хоть и больше в диаметре, но меньше массой, чем Нептун. Уран иногда едва видим невооруженным глазом в очень ясные ночи; его нетрудно отождествить в бинокль (если Вы знаете точно, куда смотреть). Небольшой астрономический телескоп покажет небольшой диск.
Расстояние от Солнца 2870990000 км (19.218 а.е.), экваториальный диаметр: 51,118 км, в 4 раза больше земного, масса: 8.686.10 25 кг, 14 масс Земли. Период обращения вокруг Солнца — 84 с четвертью года. Средняя температура на Уране — около 60-ти Кельвинов.
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.
Химический состав, физические условия и строение Урана.
Уран сформировался из первоначальных твердых тел и различных льдов (подо льдами здесь надо понимать не только водяной лед), он лишь на 15% состоит из водорода, а гелия нет почти совсем (в контраст Юпитеру и Сатурну, которые, по большей части, — водород). Метан, ацетилен и другие углеводороды существуют в значительно больших количествах, чем на Юпитере и Сатурне. 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 ( по видимому каменное). 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 10000К 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 около 55К
Ветры в средних широтах на Уране перемещают облака в тех же направлениях, что и на Земле. Эти ветры дуют со скоростью от 40-а до 160-ти метров в секунду; на Земле быстрые потоки в атмосфере перемещаются со скоростью около 50-ти метров в секунду.
Толстый слой (дымка) – фотохимический смог – обнаруживается вокруг освещенного Солнцем полюса. Освещенный Солнцем полушарие также излучает больше ультрафиолета. Инструменты “Вояждера” обнаружили отчасти более холодную полосу между 15 и 40-ка градусами широты, где температура на 2-3 K ниже.
Синий цвет Урана является результатом поглощения красного света метаном в верхней части атмосферы. Вероятно, существуют облака других цветов, но они прячутся от наблюдателей перекрывающим слоем метана. Атмосфера Урана (но не Уран в целом!) состоит примерно из 83% водорода, 15% гелия и 2% метана. Подобно другим газовым планетам, Уран имеет полосы облаков, которые очень быстро перемещаются. Но они чрезвычайно плохо различимы и видимы только на снимках с большим разрешением, сделанные “Вояджером-2” . Последние наблюдения с HST позволили рассмотреть большие облака. Есть предположение о том, что эта возможность появилась в связи с сезонными эффектами, ведь как не трудно сообразить, зима от лета на Уране сильно разняться: целое полушарие зимой на несколько лет прячется от Солнца! Хотя, Уран получает в 370 раз меньше тепла от Солнца, чем Земля, так что летом там тоже не бывает жарко. К тому же, Уран излучает тепла не больше, чем получает от Солнца, следовательно, он холоден внутри?
Кроме того, оказывается, что Уран не имеет твердого ядра, и вещество более или менее единообразно распространено по всему объему планеты. Это отличает Уран (да и Нептун тоже) от его более крупных родственников. Возможно, эта обедненность легкими газами — следствие недостаточной массы зародыша планеты, и в ходе образования, Уран не смог удержать возле
себя большее количество водорода и гелия. А может быть, в этом месте зарождающейся планетной системы вовсе не было столько легких газов, что, конечно, в свою очередь, тоже требует объяснений. Как видно, ответы на вопросы, связанные с Ураном, могут пролить свет на судьбу всей Солнечной системы!
Как и у других планет-гигантов, в атмосфере Урана обнаружены вихри, струйные течения, пятна, но их гораздо меньше чем у других. Циркуляция атмосферы происходит в высоких широтах с большей скоростью, чем у экватора. Ветры в средних широтах на Уране перемещают облака в тех же направлениях, что и на Земле. Эти ветры дуют со скоростью от 40-а до 160-ти метров в секунду.
Уран – один из четырех “газовых гигантов” Солнечной системы. Его экваториальный радиус почти в четыре раза, а масса в 14,6 раза больше, чем у Земли. Сжатие поверхности составляет почти сороковую часть (650км). При этом средняя плотность Урана 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.
Уран получает в 370 раз меньше тепла от Солнца, чем Земля и в отличии от других планет-гигантов излучает тепла не больше, чем получает от Солнца, следовательно и скорее всего, он холоден внутри. Особенности вращения Урана.
У большинства планет ось вращения почти перпендикулярна плоскости эклиптики (эклиптика – видимый годовой путь Солнца на небесной сфере), но ось Урана почти параллельна этой плоскости. Причины “лежачего” обращения Урана неизвестны. Зато в действительности существует спор: какой из полюсов Урана — северный. Разговор этот отнюдь не подобен спору о палке с двумя концами и двумя началами. То, как же на самом деле сложилась такая ситуация с вращением Урана, очень многое значит в теории возникновения всей Солнечной системы, ведь почти все гипотезы подразумевают вращение планет в одну сторону. Если Уран образовался, лежа на боку, то это сильно не состыкуется с догадками о происхождении нашей планетной системы. Правда, сейчас все больше полагают, что такое положение Урана — результат столкновения с большим небесным телом, возможно крупным астероидом, на ранних стадиях формирования Урана. Подобная же проблема связана и с Венерой, которая хоть и не лежит на боку, но так же вращается в обратную сторону.
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. Магнитосфера.
Область вокруг небесного тела, где его магнитное поле остается сильнее суммы всех других полей близких и удаленных тел, называется магнитосферой этого небесного тела.
Уран, как многие планеты имеет магнитосферу. Она необычна тем, что ось симметрии ее наклонена почти на 60 градусов к оси вращения (у Земли этот угол составляет 12 градусов). Если бы так обстояло дело на Земле, то ориентирование с помощью компаса имело бы интересную особенность: стрелка почти совсем бы не попадала указателем на север или юг, а была бы нацелена на две противоположные точки 30-х параллелей. Вероятно, магнитное поле вокруг планеты генерируется движениями в сравнительно поверхностных областях Урана, а не в его ядре. Источник поля — неизвестен; гипотетический электропроводящий океан воды и аммиака не подтвержден исследованиями. Как на Земле, так и на других планетах, источником магнитного поля считают течения в расправленных породах, расположенных недалеко от ядра.
Интенсивность поля на поверхности Урана в общих чертах сравнима с Земной, хотя оно и сильнее изменяется в разных точках поверхности из-за большого смещения оси симметрии поля от центра Урана.
Как у Земли, Юпитера и Сатурна, у Урана есть магнитный хвост, состоящий из захваченных полем заряженных частиц, растянувшийся на миллионы километров за Уран от Солнца. «Вояждер» “чувствовал” поле, по крайней мере, в 10-ти миллионах километрах от планеты. Кольца Урана.
Подобно другим газовым планетам, Уран имеет кольца. В 1977г у Урана была открыта серия узких колец, лежащих в экваториальной плоскости во время покрытия Ураном звезды 8-й звездной величины. Кольца вызвали небольшое падение наблюдаемой яркости этой звезды непосредственно до и сразу после ее покрытия диском планеты. Более поздние покрытия Беты Скорпиона и Сигмы Стрельца подтвердили полученный результат. Позднее, в 1986 году наличие колец у седьмой планеты Солнечной системы было подтверждено автоматическими межпланетными станциями “Вояджер”, когда были обнаружены еще два кольца, а общее их количество достигло одиннадцати. Эти кольца весьма тонкие, и их практически невозможно обнаружить с Земли в видимой части спектра. Однако использование для наблюдений инфракрасного диапазона позволяет решить эту проблему. Необычное соотношение яркости Урана и его колец объясняется тем, что атмосфера планеты поглощает значительную часть солнечного излучения в этом диапазоне, из-за чего Уран выглядит темнее, чем обычно. Кольца, состоящие изо льда, напротив, отражают солнечные лучи и потому выглядят необычно яркими.
Наблюдалось, что звезда 5 раз ослабляла на краткий промежуток времени свой блеск перед покрытием и после него, что и навело на мысль о кольцах. Последующие наблюдения c Земли показали, что действительно есть девять колец. Если перебирать их, удаляясь от планеты, они названы 6, 5, 4, Альфа, Бета, Эта, Гамма, Дельта и Эпсилон. Камеры «Вояждера» обнаружили несколько дополнительных колец, и также показали, что девять основных колец погружены в мелкую пыль. Подобно кольцам Юпитера, они очень неярки, но, как и кольца Сатурна, кольца Урана содержат много довольно больших частиц, размеры их колеблются от 10 метров в диаметре до мелкой пыли. Кольца Урана были открыты первыми после колец Сатурна. Это имело большое значение, так как стало возможным предположить, что кольца — общая характеристика планет, а не удел одного Сатурна. Это еще одно прямо-таки эпохальное значение Урана для астрономии.
Наблюдения показали, что кольца Урана заметно отличаются от родственных им систем Юпитера и Сатурна. Неполные кольца с различным показателям прозрачности по длине каждого из колец сформировались, похоже, позже, чем сам Уран, возможно, после разрыва нескольких спутников приливными силами.
Количество известных колец может, в конечном счете, возрасти, судя по наблюдениям «Вояджер-2». Приборы указывали на наличие многих узких колец (или, возможно, неполных колец или кольцевых дуг) около 50 метров шириной.
Неполные кольца с различным показателям прозрачности по длине каждого из колец сформировались, похоже, позже, чем сам Уран, возможно, после разрыва нескольких спутников приливными силами. Отдельные частицы в кольцах обнаруживали низкую отражательную способность. Например, самое яркое кольцо, Эпсилон, серого цвета. Ключом к разгадке структуры колец Урана может быть и открытие того, что два небольших спутника – Корделия и Офелия – находятся внутри кольца Эпсилон. Спутники Урана.
У Урана в настоящее время открыт 21 спутник. 5 больших спутников и 16 небольших объектов диаметрами от 20 до 100 км. Их названия единственные в Солнечной системе не имеют связи с мифологией, а названы по именам персонажей произведений У. Шекспира и А. Попа. Большие луны Урана Миранда, Ариель, Умбриель, Титания и Оберон имеют сходное внутреннее строение и состоят почти наполовину из водного льда.
Большие спутники Урана на 50 процентов состоят из водяного льда, на 20 процентов – из углеродных и азотных соединений, на 30 процентов – из разных соединений кремния – силикатов. Их поверхности, почти монотонно темно-серые, носят следы геологической истории.
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.
План
V Общие сведения
V История открытия.
V Особенности вращения Урана.
V Химический состав, физические условия и строение Урана.
V Кольца Урана.
V Магнитосфера.
V Спутники Урана.
Общие сведения
Уран — седьмая планета от Солнца и третья по размеру. Интересно, что
Уран хоть и больше в диаметре, но меньше массой, чем Нептун. Уран иногда
едва видим невооруженным глазом в очень ясные ночи; его нетрудно
отождествить в бинокль (если Вы знаете точно, куда смотреть). Небольшой
астрономический телескоп покажет небольшой диск.
Расстояние от Солнца 2870990000 км (19.218 а.е.), экваториальный
диаметр: 51,118 км, в 4 раза больше земного, масса: 8.686.10 25 кг, 14 масс
Земли. Период обращения вокруг Солнца — 84 с четвертью года. Средняя
температура на Уране — около 60-ти Кельвинов.
Уран — старинное Греческое божество Неба, самый ранний высший бог,
который был отцом Хроноса (Сатурна), Циклопа и Титана (предшественников
Олимпийских богов).
История открытия.
Уран, первая планета, обнаруженная в новой истории, была открыта
случайно В.Гершелем, когда он рассматривал небо в телескоп 13 марта 1781
года; сначала он подумал, что это была комета. Ранее, как позже выяснилось,
планета неоднократно была наблюдаема, но принималась за обычную звезду
(самая ранняя запись о “звезде” была сделана в 1690-м, когда Джон Флэмстид
каталогизировал ее как 34-ю Тельца — одно из приинятых обозначений звезд в
созвездиях).
Гершель назвал планету “Georgium Sidus” (Планета Георга) в честь его
покровителя, короля Англии Георга III ; другие называли ее планетой
Гершеля. Имя же “Уран” было дано временно и взято по традиции из античной
мифологии, а утвердилось оно лишь в 1850-м году.
Уран был посещен только одним космическим кораблем: недалеко от Урана
пролетал “Вояджер 2”. (Снимок вверху сделан с телескопа “Хаббл”). Корабль
прошел в 81500 километрах от Урана 24-ого января 1986-го года. “Вояджер-2 “
предал тысячи изображений и других научных данных о планете, спутниках,
кольцах, атмосфере, пространстве и магнитной среде, окружающих Уран.
Различные инструменты изучали кольцевую систему, открывая мелкие детали
прежде известных и двух вновь обнаруженных колец. Данные показали, что
планета вращается с периодом 17 часов 14 минут. Космический корабль также
обнаружил магнитосферу , которая велика настолько же, насколько и необычна.
Особенности вращения Урана.
У большинства планет ось вращения почти перпендикулярна плоскости
эклиптики (эклиптика – видимый годовой путь Солнца на небсной сфере), но
ось Урана почти параллельна этой плоскости. Причины “лежачего” обращения
Урана неизвестны. Зато в действительности существует спор: какой из полюсов
Урана — северный. Разговор этот отнюдь не подобен спору о палке с двумя
концами и двумя началами. То, как же на самом деле сложилась такая ситуация
с вращением Урана, очень многое значит в теории возникновения всей
Солнечной системы, ведь почти все гипотезы подразумевают вращение планет в
одну сторону. Если Уран образовался, лежа на боку, то это сильно не
состыкуется с догадками о происхождении нашей планетной системы. Правда,
сейчас все больше полагают, что такое положение Урана — результат
столкновения с большим небесным телом, возможно крупным астероидом, на
ранних стадиях формирования Урана.
Химический состав, физические условия и строение Урана.
Уран сформировался из первоначальных твердых тел и различных льдов
(подо льдами здесь надо понимать не только водяной лед), он лишь на 15%
состоит из водорода, а гелия нет почти совсем (в контраст Юпитеру и
Сатурну, которые, по большей части, — водород). Метан, ацетилен и другие
углеводороды существуют в значительно больших количествах, чем на Юпитере и
Сатурне. Ветры в средних широтах на Уране перемещают облака в тех же
направлениях, что и на Земле. Эти ветры дуют со скоростью от 40-а до 160-ти
метров в секунду; на Земле быстрые потоки в атмосфере перемещаются со
скоростью около 50-ти метров в секунду.
Толстый слой (дымка) – фотохимический смог – обнаруживается вокруг
освещенного Солнцем полюса. Освещенный Солнцем полушарие также излучает
больше ультрафиолета. Инструменты “Вояждера” обнаружили отчасти более
холодную полосу между 15 и 40-ка градусами широты, где температура на 2-3 K
ниже.
Синий цвет Урана является результатом поглощения красного света
метаном в верхней части атмосферы. Вероятно, существуют облака других
цветов, но они прячутся от наблюдателей перекрывающим слоем метана.
Атмосфера Урана (но не Уран в целом!) состоит примерно из 83% водорода, 15%
гелия и 2% метана. Подобно другим газовым планетам, Уран имеет полосы
облаков, которые очень быстро перемещаются. Но они чрезвычайно плохо
различимы и видимы только на снимках с большим разрешением, сделанные
“Вояджером-2” . Последние наблюдения с HST позволили рассмотреть большие
облака. Есть предположение о том, что эта возможность появилась в связи с
сезонными эффектами, ведь как не трудно сообразить, зима от лета на Уране
сильно разняться: целое полушарие зимой на несколько лет прячется от
Солнца! Хотя, Уран получает в 370 раз меньше тепла от Солнца, чем Земля,
так что летом там тоже не бывает жарко. К тому же, Уран излучает тепла не
больше, чем получает от Солнца, следовательно, он холоден внутри?
Кроме того, оказывается, что Уран не имеет твердого ядра, и вещество
более или менее единообразно распространено по всему объему планеты. Это
отличает Уран (да и Нептун тоже) от его более крупных родственников.
Возможно, эта обедненность легкими газами — следствие недостаточной массы
зародыша планеты, и в ходе образования, Уран не смог удержать возле себя
большее количество водорода и гелия. А может быть, в этом месте
зарождающейся планетной системы вовсе не было столько легких газов, что,
конечно, в свою очередь, тоже требует объяснений. Как видно, ответы на
вопросы, связанные с Ураном, могут пролить свет на судьбу всей Солнечной
системы!
Кольца Урана.
Подобно другим газовым планетам, Уран имеет кольца. Кольцевая система
была обнаружена в 1977-м году во время покрытия Ураном звезды. Наблюдалось,
что звезда 5 раз ослабляла на краткий промежуток времени свой блеск перед
покрытием и после него, что и навело на мысль о кольцах. Последующие
наблюдения c Земли показали, что действительно есть девять колец. Если
перебирать их, удаляясь от планеты, они названы 6, 5, 4, Альфа, Бета, Эта,
Гамма, Дельта и Эпсилон. Камеры «Вояждера» обнаружили несколько
дополнительных колец, и также показали, что девять основных колец погружены
в мелкую пыль. Подобно кольцам Юпитера, они очень неярки, но, как и кольца
Сатурна, кольца Урана содержат много довольно больших частиц, размеры их
колеблются от 10 метров в диаметре до мелкой пыли. Кольца Урана были
открыты первыми после колец Сатурна. Это имело большое значение, так как
стало возможным предположить, что кольца — общая характеристика планет, а
не удел одного Сатурна. Это еще одно прямо-таки эпохальное значение Урана
для астрономии.
Наблюдения показали, что кольца Урана заметно отличаются от
родственных им систем Юпитера и Сатурна. Неполные кольца с различным
показателям прозрачности по длине каждого из колец сформировались, похоже,
позже, чем сам Уран, возможно, после разрыва нескольких спутников
приливными силами.
Количество известных колец может, в конечном счете, возрасти, судя по
наблюдениям «Вояджер-2». Приборы указывали на наличие многих узких колец
(или, возможно, неполных колец или кольцевых дуг) около 50 метров шириной.
Ключом к разгадке структуры колец Урана может быть и открытие того,
что два небольших спутника – Корделия и Офелия – находятся внутри кольца
Эпсилон. Это объясняет неравномерное распределение частиц в кольце:
спутники удерживают вещество вокруг себя. Так, используя эту теорию,
предположено, что в этом кольце можно отыскать еще 16(!) спутников.
Магнитосфера.
Область вокруг небесного тела, где его магнитное поле остается
сильнее суммы всех других полей близких и удаленных тел, называется
магнитосферой этого небесного тела.
Уран, как многие планеты имеет магнитосферу. Она необычна тем, что ось
симметрии ее наклонена почти на 60 градусов к оси вращения (у Земли этот
угол составляет 12 градусов). Если бы так обстояло дело на Земле, то
ориентирование с помощью компаса имело бы интересную особенность: стрелка
почти совсем бы не попадала указателем на север или юг, а была бы нацелена
на две противоположные точки 30-х параллелей. Вероятно, магнитное поле
вокруг планеты генерируется движениями в сравнительно поверхностных
областях Урана, а не в его ядре. Источник поля — неизвестен; гипотетический
электропроводящий океан воды и аммиака не подтвержден исследованиями. Как
на Земле, так и на других планетах, источником магнитного поля считают
течения в расправленных породах, расположенных недалеко от ядра.
Интенсивность поля на поверхности Урана в общих чертах сравнима с
Земной, хотя оно и сильнее изменяется в разных точках поверхности из-за
большого смещения оси симметрии поля от центра Урана.
Как у Земли, Юпитера и Сатурна, у Урана есть магнитный хвост,
Уран — седьмая планета от Солнца и третья по размеру. Интересно, что Уран хоть и больше в диаметре, но меньше массой, чем Нептун. Уран иногда едва видим невооруженным глазом в очень ясные ночи; его нетрудно отождествить в бинокль (если Вы знаете точно, куда смотреть). Небольшой астрономический телескоп покажет небольшой диск. Расстояние от Солнца 2870990000 км (19.218 а .е .), экваториальный диаметр: 51,118 км , в 4 раза больше земного, масса: 8.686 . 10 25 кг , 14 масс Земли. Период обращения вокруг Солнца — 84 с четвертью года. Средняя температура на Уране — около 60-ти Кельвинов. Уран — старинное Греческое божество Неба, самый ранний высший бог, который был отцом Хроноса (Сатурна), Циклопа и Титана (предшественников Олимпийских богов).
Уран, первая планета, обнаруженная в новой истории, была открыта случайно В.Гершелем, когда он рассматривал небо в телескоп 13 марта 1781 года; сначала он подумал, что это была комета. Ранее, как позже выяснилось, планета неоднократно была наблюдаема, но принималась за обычную звезду (самая ранняя запись о “звезде” была сделана в 1690-м, когда Джон Флэмстид каталогизировал ее как 34-ю Тельца — одно из приинятых обозначений звезд в созвездиях)
Гершель назвал планету “ Georgium Sidus ” (Планета Георга) в честь его покровителя, короля Англии Георга III ; другие называли ее планетой Гершеля. Имя же “Уран” было дано временно и взято по традиции из античной мифологии, а утвердилось оно лишь в 1850-м году
Уран был посещен только одним космическим кораблем: недалеко от Урана пролетал “Вояджер 2” . (Снимок вверху сделан с телескопа “Хаббл”). Корабль прошел в 81500 километрах от Урана 24-ого января 1986-го года. “Вояджер-2 “ предал тысячи изображений и других научных данных о планете, спутниках, кольцах, атмосфере, пространстве и магнитной среде, окружающих Уран. Различные инструменты изучали кольцевую систему, открывая мелкие детали прежде известных и двух вновь обнаруженных колец. Данные показали, что планета вращается с периодом 17 часов 14 минут. Космический корабль также обнаружил магнитосферу , которая велика настолько же, насколько и необычна.
У большинства планет ось вращения почти перпендикулярна плоскости эклиптики (эклиптика – видимый годовой путь Солнца на небесной сфере ), но ось Урана почти параллельна этой плоскости. Причины “лежачего” обращения Урана неизвестны. Зато в действительности существует спор : какой из полюсов Урана — северный. Разговор этот отнюдь не подобен спору о палке с двумя концами и двумя началами. То, как же на самом деле сложилась такая ситуация с вращением Урана, очень многое значит в теории возникновения всей Солнечной системы, ведь почти все гипотезы подразумевают вращение планет в одну сторону. Если Уран образовался, лежа на боку, то это сильно не состыкуется с догадками о происхождении нашей планетной системы. Правда, сейчас все больше полагают, что такое положение Урана — результат столкновения с большим небесным телом, возможно крупным астероидом, на ранних стадиях формирования Урана
Уран сформировался из первоначальных твердых тел и различных льдов (подо льдами здесь надо понимать не только водяной лед), он лишь на 15% состоит из водорода, а гелия нет почти совсем (в контраст Юпитеру и Сатурну, которые, по большей части, — водород). Метан, ацетилен и другие углеводороды существуют в значительно больших количествах, чем на Юпитере и Сатурне. Ветры в средних широтах на Уране перемещают облака в тех же направлениях, что и на Земле. Эти ветры дуют со скоростью от 40-а до 160-ти метров в секунду; на Земле быстрые потоки в атмосфере перемещаются со скоростью около 50-ти метров в секунду
Толстый слой (дымка) – фотохимический смог – обнаруживается вокруг освещенного Солнцем полюса. Освещенный Солнцем полушарие также излучает больше ультрафиолета. Инструменты “ Вояждера ” обнаружили отчасти более холодную полосу между 15 и 40-ка градусами широты, где температура на 2-3 K ниже
Синий цвет Урана является результатом поглощения красного света метаном в верхней части атмосферы. Вероятно, существуют облака других цветов, но они прячутся от наблюдателей перекрывающим слоем метана. Атмосфера Урана (но не Уран в целом!) состоит примерно из 83% водорода, 15% гелия и 2% метана. Подобно другим газовым планетам, Уран имеет полосы облаков, которые очень быстро перемещаются. Но они чрезвычайно плохо различимы и видимы только на снимках с большим разрешением, сделанные “Вояджером- 2” . Последние наблюдения с HST позволили рассмотреть большие облака. Есть предположение о том, что эта возможность появилась в связи с сезонными эффектами, ведь как не трудно сообразить, зима от лета на Уране сильно разняться: целое полушарие зимой на несколько лет прячется от Солнца! Хотя, Уран получает в 370 раз меньше тепла от Солнца, чем Земля, так что летом там тоже не бывает жарко. К тому же, Уран излучает тепла не больше, чем получает от Солнца, следовательно, он холоден внутри?
Кроме того, оказывается, что Уран не имеет твердого ядра, и вещество более или менее единообразно распространено по всему объему планеты. Это отличает Уран (да и Нептун тоже) от его более крупных родственников. Возможно, эта обедненность легкими газами — следствие недостаточной массы зародыша планеты, и в ходе образования, Уран не смог удержать возле себя большее количество водорода и гелия. А может быть, в этом месте зарождающейся планетной системы вовсе не было столько легких газов, что, конечно, в свою очередь, тоже требует объяснений. Как видно, ответы на вопросы, связанные с Ураном, могут пролить свет на судьбу всей Солнечной системы!
Подобно другим газовым планетам, Уран имеет кольца. Кольцевая система была обнаружена в 1977-м году во время покрытия Ураном звезды. Наблюдалось, что звезда 5 раз ослабляла на краткий промежуток времени свой блеск перед покрытием и после него, что и навело на мысль о кольцах. Последующие наблюдения c Земли показали, что действительно есть девять колец. Если перебирать их, удаляясь от планеты, они названы 6, 5, 4, Альфа, Бета, Эта, Гамма, Дельта и Эпсилон . Камеры « Вояждера » обнаружили несколько дополнительных колец, и также показали, что девять основных колец погружены в мелкую пыль. Подобно кольцам Юпитера, они очень неярки, но, как и кольца Сатурна, кольца Урана содержат много довольно больших частиц, размеры их колеблются от 10 метров в диаметре до мелкой пыли. Кольца Урана были открыты первыми после колец Сатурна. Это имело большое значение, так как стало возможным предположить, что кольца — общая характеристика планет, а не удел одного Сатурна. Это еще одно прямо-таки эпохальное значение Урана для астрономии
Наблюдения показали, что кольца Урана заметно отличаются от родственных им систем Юпитера и Сатурна. Неполные кольца с различным показателям прозрачности по длине каждого из колец сформировались, похоже, позже, чем сам Уран, возможно, после разрыва нескольких спутников приливными силами
Количество известных колец может, в конечном счете, возрасти, судя по наблюдениям «Вояджер-2». Приборы указывали на наличие многих узких колец (или, возможно, неполных колец или кольцевых дуг) около 50 метров шириной
Ключом к разгадке структуры колец Урана может быть и открытие того, что два небольших спутника – Корделия и Офелия – находятся внутри кольца Эпсилон . Это объясняет неравномерное распределение частиц в кольце: спутники удерживают вещество вокруг себя. Так, используя эту теорию, предположено, что в этом кольце можно отыскать еще 16(!) спутников
Область вокруг небесного тела, где его магнитное поле остается сильнее суммы всех других полей близких и удаленных тел, называется магнитосферой этого небесного тела
Уран, как многие планеты имеет магнитосферу . Она необычна тем, что ось симметрии ее наклонена почти на 60 градусов к оси вращения (у Земли этот угол составляет 12 градусов). Если бы так обстояло дело на Земле, то ориентирование с помощью компаса имело бы интересную особенность: стрелка почти совсем бы не попадала указателем на север или юг, а была бы нацелена на две противоположные точки 30-х параллелей. Вероятно, магнитное поле вокруг планеты генерируется движениями в сравнительно поверхностных областях Урана, а не в его ядре. Источник поля — неизвестен; гипотетический электропроводящий океан воды и аммиака не подтвержден исследованиями. Как на Земле, так и на других планетах, источником магнитного поля считают течения в расправленных породах, расположенных недалеко от ядра
Интенсивность поля на поверхности Урана в общих чертах сравнима с Земной, хотя оно и сильнее изменяется в разных точках поверхности из-за большого смещения оси симметрии поля от центра Урана
Как у Земли, Юпитера и Сатурна, у Урана есть магнитный хвост, состоящий из захваченных полем заряженных частиц, растянувшийся на миллионы километров за Уран от Солнца. « Вояждер » “чувствовал” поле, по крайней мере, в 10-ти миллионах километрах от планеты
Уран имеет 17 известных спутников . До недавнего времени их насчитывали 15. Они формировали два четких класса:
10 небольших внутренних, очень слабых по яркости, обнаруженных ” Вояджером-2 “, и 5 больших внешних. Все 15 имеют почти круговые орбиты в плоскости экватора Урана (и, следовательно, они расположены под большим углом к плоскости эклиптики ). В 1997-м году с помощью 5-метрового Паломарского телескопа группой канадских ученых были обнаружены еще два крохотных и слабых по яркости спутника. На комбинации снимков телескопа имени Хаббла видно движение со временем спутников Урана. Нетрудно отличить характер этого видимого движения от смещения попадающих в поле зрения звезд
Имена всех спутников Урана были позаимствованы у героев Шекспира
Спутник
Расстояние от Урана
(тыс. км)
Радиус ( км )
Масса ( кг )
Кто открыл
Год
Открытия
Корделия
50
13
?
1986
“Вояджер-2”
Офелия
54
16
?
1986
“Вояджер-2”
Бьянка
59
22
?
1986
“Вояджер-2”
Кресcидия
62
33
?
1986
“Вояджер-2”
Дездемона
63
29
?
1986
“Вояджер-2”
Джульетта
64
42
?
1986
“Вояджер-2”
Портия
66
55
?
1986
“Вояджер-2”
Росалинда
70
27
?
1986
“Вояджер-2”
Белинда
75
34
?
1986
“Вояджер-2”
Пак
86
77
?
1985
“Вояджер-2”
Миранда
130
236
6.30 . 10 19
1948
Койпер
Ариель
191
579
1.27 . 10 21
1851
Лассель
Умбриэль
266
585
1.27 . 10 21
1851
Лассель
Титания
436
789
3.49 . 10 21
1787
Гершель
Оберон
583
761
3.03 . 10 21
1787
Гершель
Калибан
7 200 (?)
60 (?)
?
1997
Глэдмен и k o
Сикоракс
12 200 (?)
120 (?)
?
1997
Глэдмен и k o
Луна
387
1600
7.4 . 10 22
———-
———- Страницы: 1 2
ПЛАН:
Вступление 3
1. Движение, размеры, масса 3
2. Состав и внутреннее строение 4
3. Спутники Урана 5
4. История открытия Урана 5
Литература 6
Вступление
УРАН (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.
УРАН, седьмая от Солнца большая планета Солнечной системы, относится к планетам-гигантам. Уран имеет цвет морской волны и выглядит невыразительно, поскольку верхние слои его атмосферы заполнены туманом, сквозь который пролетавшему вблизи него в 1986 зонду «Вояджер-2» с трудом удалось увидеть несколько облаков.
1. Движение, размеры, масса
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.
2. Состав и внутреннее строение
Атмосфера Урана содержит в основном водород, 12–15% гелия и немного других газов. Температура атмосферы около 50 К, хотя в верхних разреженных слоях она поднимается до 750 К днем и 100 К ночью. Магнитное поле Урана по напряженности у поверхности немного слабее земного, а его ось наклонена к оси вращения планеты на 55. О внутренней структуре планеты известно мало. Вероятно, облачный слой простирается до глубины 11 000 км, затем следует горячий водяной океан глубиной 8000 км, а под ним расплавленное каменное ядро радиусом 7000 км.
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 около 55 К.
3. Спутники Урана
Подобно Нептуну и Сатурну, Уран имеет большое число спутников и систему колец. В 1976 были открыты уникальные кольца Урана, состоящие из отдельных тонких колечек, самая широкая из которых имеет толщину 100 км. Кольца расположены в диапазоне расстояний от 1,5 до 2,0 радиусов планеты от ее центра. В отличие от колец Сатурна кольца Урана состоят из крупных темных камней. Полагают, что в каждом кольце движется маленький спутник или даже два спутника, как в кольце Сатурна. Открыто 20 спутников Урана. Крупнейшие – Титания и Оберон – диаметром по 1500 км. Есть еще 3 крупных, размером более 500 км, остальные очень маленькие. Спектры поверхности пяти крупных спутников указывают на большое количество водяного льда. Поверхности всех спутников покрыты метеоритными кратерами. ) 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.
4. История открытия Урана
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.
Литература:
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.
Ксанфомалити Л.В. Парад планет. – М., 1997
Мороз В.И. Физика планеты Уран. – М., 1978.
Масса: 8,7*10(25) кг. (14,5 масс Земли);
Диаметр экватора: 51000 км. (4 диаметра экватора Земли);
Плотность: 1,27 г/см3
Температура поверхности: -220 °С
Расстояние от Солнца (среднее): 19,2 a.e.,то есть 2,86 млрд км
Период обращения по орбите (год): 84 года
Период обращения вокруг собственной оси: 17 ч 14 мин
Наклон орбиты к эклиптике: 0°46’23”
Эксцентриситет орбиты: 0,0463
Средняя скорость движения по орбите:6,8 км/с
Ускорение свободного падения:9,67 м/с2
Когда о Земле говорят, что она голубая, это ласковое преувеличение. По-настоящему голубой планетой оказался далекий Уран! Уран – старинное греческое божество Неба, самый ранний высший бог, который был отцом Крона (Сатурна), циклопов и титанов (предшественников Олимпийских богов).
Уран, первая планета, обнаруженная в новой истории, была открыта случайно Вильямом Гершелем, когда он рассматривал небо в свой телескоп 13 марта 1781 года. Гершель подумал, что это комета и доложил о ней в Гринвич. Довольно быстро выяснилось, что это новая планета. Оказывается, Уран наблюдали и раньше, но как звезду: самая ранняя запись о ней была сделана в 1690 году, когда Джон Флемстид каталогизировал ее как 34 Тельца. Гершель назвал планету «Georgium Sidus» (Планета Георга) в честь своего покровителя, короля Англии Георга III, за что получил от монарха королевскую пенсию. Другие астрономы называли ее планетой Гершеля. Имя же «Уран» было дано временно Боде, взявшем его по традиции из античной мифологии, а утвердилось лишь в 1850 году.
Уран едва видим невооруженным глазом в очень ясные ночи, его нетрудно обнаружить в бинокль (если вы знаете точно, куда смотреть). Максимальная видимая звездная величина m = +5,5. Небольшой астрономический телескоп покажет маленький диск, который виден под углом в 3,7″.
Уран изнутри
Данные, полученные с «Вояджера-2», показали, что планета Уран имеет небольшое твердое железно-каменное ядро, над которым сразу начинается плотная атмосфера. Никаких океанов на Уране, по-видимому, нет. Такое строение планеты теперь называют двухслойной моделью. Температура в ядре достигает 7000 К, а давление – 6 миллионов атмосфер.
Эффективная температура Урана 59 К, что лишь чуть-чуть превышает ту температуру, которую он имел бы только под влиянием солнечного тепла. Следовательно, Уран почти не имеет внутренних источников энергии.
Предполагают, что вскоре после образования Солнечной системы произошло столкновение Урана с другим большим телом. Не исключено, что в результате этого столкновения Уран был опрокинут набок.
Возможно, обедненность легкими газами – следствие недостаточной массы зародыша планеты, и в ходе образования Уран не смог удержать возле себя большее количество водорода и гелия. А может быть, в этом месте зарождающейся планетной системы вовсе не было столько легких газов, что, конечно, в свою очередь, тоже требует объяснений. Как видно, ответы на вопросы, связанные с Ураном, могут пролить свет на судьбу всей Солнечной системы.
Химический состав атмосферы Урана
Атмосфера на Уране мощная, толщиной не менее 8000 км. Атмосфера Урана (но не Уран в целом!) состоит примерно из 83 – водорода, 15 % гелия и 2 % метана. Метан, ацетилен и другие углеводороды в атмосфере планеты встречаются в значительно больших количествах, чем на Юпитере и Сатурне. Именно метановая дымка хорошо поглощает красные лучи, поэтому Уран кажется голубым.
Подобно другим газовым планетам, Уран имеет полосы облаков, которые очень быстро перемещаются. Но они чрезвычайно плохо различимы и видимы только на снимках с большим разрешением, сделанные «Вояджером-2». Последние наблюдения с HST позволили рассмотреть большие облака. Есть предположение о том, что эта возможность появилась в связи с сезонными эффектами, ведь как не трудно сообразить, зима от лета на Уране сильно разнятся: целое полушарие зимой на несколько лет прячется от Солнца! Хотя, Уран получает в 370 раз меньше тепла от Солнца, чем Земля, так что летом там тоже не бывает жарко.
Ветры в средних широтах на Уране перемещают облака в тех же направлениях, что и на Земле. Эти ветры дуют со скоростью от 40 до 160 м/с; на Земле быстрые потоки в атмосфере перемещаются со скоростью около 50 м/с.
Дневная освещенность на Уране соответствует земным сумеркам сразу после захода Солнца.
Минимальная температура 53 К наблюдалась на уровне 0,1 бар. Выше и ниже температура повышается. Температура атмосферы на уровне 2,3 бар достигает 100 К.
У Урана почти такое же сильное магнитное поле, как у Земли. На уровне облаков напряженность магнитного поля равна 0,23 Гс. Но конфигурация этого магнитного поля очень сложная. Очень приближенно его можно считать дипольным, если ось диполя сместить от центра на 1/3 радиуса и наклонить к оси вращения на 60°. Компас на Уране не будет показывать на географический полюс.
Магнитное поле делает возможным «полярные» сияния, наблюдающиеся в верхней части атмосферы.
Кольца Урана
Подобно другим газовым планетам, Уран имеет кольца. Кольцевая система была обнаружена в 1977-м году во время покрытия Ураном звезды. Наблюдалось, что звезда 5 раз ослабляла на краткий промежуток времени свой блеск перед покрытием и после него, что и навело на мысль о кольцах. Последующие наблюдения c Земли показали, что действительно есть кольца, девять более или менее ярко выраженных. Если перебирать их, удаляясь от планеты, они названы 6, 5, 4, Альфа, Бета, Эта, Гамма, Дельта и Эпсилон. Камеры “Вояджера” обнаружили несколько дополнительных колец, и также показали, что девять основных колец погружены в мелкую пыль. Подобно кольцам Юпитера, они очень неярки, но, как и кольца Сатурна, кольца Урана содержат много довольно больших частиц, размеры их колеблются от 10 метров в диаметре до мелкой пыли. Кольца Урана были открыты первыми после колец Сатурна. Это имело большое значение, так как стало возможным предположить, что кольца – общая характеристика планет, а не удел одного Сатурна. Это еще одно прямо-таки эпохальное значение Урана для астрономии
Наблюдения показали, что кольца Урана заметно отличаются от родственных им систем Юпитера и Сатурна. Неполные кольца с различным показателям прозрачности по длине каждого из колец сформировались, похоже, позже, чем сам Уран, возможно, после разрыва нескольких спутников приливными силами Количество известных колец может, в конечном счете, возрасти, судя по наблюдениям “Вояджер 2”. Приборы указывали на наличие многих узких колец (или, возможно, неполных колец или кольцевых дуг) около 50 метров шириной
Отдельные частицы в кольцах обнаруживали низкую отражательную способность. Например, самое яркое кольцо, Эпсилон, серого цвета. Предлагаемый снимок кольца сделан с Земли в ИК-диапазоне
Ключом к разгадке структуры колец Урана может быть и открытие того, что два небольших спутника – Корделия и Офелия – находятся внутри кольца Эпсилон. Это объясняет неравномерное распределение частиц в кольце: спутники удерживают вещество вокруг себя. Так, используя эту теорию, предположено, что в этом кольце можно отыскать еще 16(!) спутников
Система спутников Урана
Несмотря на сложность наблюдений, астрономы прошлых веков открыли почти все крупные спутники Урана. Спутниковая система лежит в экваториальной плоскости планеты, то есть почти перпендикулярно к плоскости ее орбиты. Внутренние 10 лун – маленькие по размерам. Спутник 1986U10, найденный по старым фотографиям, переданным с АМС «Вояджер-2» в 1986 году, пока не имеет собственного имени. Его, как и другие спутники Урана, назовут в честь героя какой-нибудь пьесы Шекспира.
Поверхность Ариэля покрыта мелкими кратерами, а также долинами и складками.
На поверхности Титании обнаружено огромное количество кратеров. Стены некоторых каньонов кажутся светлыми, так как покрыты льдом.
На маленькой Миранде обнаружены гигантские каньоны глубиной несколько километров.
Древняя ледяная поверхность Оберона изрыта кратерами.
Умбриэль. Светлое кольцо сверху, по-видимому, представляет собой ледяную корку, образовавшуюся на ударном кратере.
Спутники Урана Оберон и Титания очень похожи друг на друга. Их радиусы приблизительно вдвое меньше радиуса Луны. Поверхности обеих лун покрыты старыми метеоритными кратерами и сеткой тектонических разломов с признаками древнего вулканизма. Через все южное полушарие Оберона проходит широкая тектоническая долина, также доказывающая вулканическую деятельность в прошлом. Температура на поверхности спутников очень низкая, около 60 К.
Совсем недавно телескоп Hubble сфотографировал два неизвестных ранее кольца Урана, а также – две новые луны. Анализ данных показывает, что система колец и спутников Урана очень динамична и меняется на глазах. Астрономы рассчитали, что орбиты внутренних лун Урана значительно изменились за прошлое десятилетие. Видимо, взаимодействие колец и лун здесь очень активное, как и в системе Сатурна.
Список литературы
РЕФЕРАТ на тему: «Седьмая планета солнечной системы — УРАН» Содержание
Введение
Из греческой мифологии
История открытия Урана
Общие сведения
Химический состав, физические условия и строение Урана.
Особенности вращения Урана.
Кольца Урана.
Спутники Урана.
Заключение
Список использованной литературы
Введение
В Солнечную систему входит солнце, 9 больших планет вместе с их 34 спутниками, более 100 000 малых планет (астероидов), порядка 1011 комет, а также бесчисленное количество мелких, так называемых метеорных тел (поперечником от 100 м до ничтожно малых пылинок).
Двигаясь в Галактике, Солнечная система время от времени пролетает сквозь межзвездные газопылевые облака. Вследствие крайней разреженности вещества этих облаков погружение Солнечной системы в облако может проявиться только в небольшом поглощении и рассеянии солнечных лучей. Проявления этого эффекта в прошлой истории Земли пока не установлены.
Все большие планеты — Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон — обращаются вокруг Солнца в одном направлении (в направлении осевого вращения самого Солнца), по почти круговым орбитам, мало наклоненным друг к другу (и к солнечному экватору). Плоскость земной орбиты — эклиптика принимается за основную плоскость при отсчете наклонений орбит планет и других тел, обращающихся вокруг Солнца.
Расстояния планет от Солнца образуют закономерную последовательность — промежутки между соседними орбитами возрастают с удалением от Солнца.
Эти закономерности движения планет в сочетании с делением их на две группы по физическим свойствам указывают на то, что Солнечная система не является случайным собранием космических тел, а возникла в едином процессе. Поэтому изучение любого из тел Солнечной системы проливает свет на происхождение всей Солнечной системы, а вместе с тем и на происхождение, эволюцию и современное строение нашей Земли.
Благодаря почти круговой форме планетных орбит и большим промежуткам между ними исключена возможность тесных сближений между планетами, при которых они могли бы существенно изменять свое движение в результате взаимных притяжений. Это обеспечивает длительное существование планетной системы.
Планеты вращаются также вокруг своей оси, причем у всех планет, кроме Венеры и Урана, вращение происходит в прямом направлении, т. е. в том же направлении, что и их обращение вокруг Солнца. Чрезвычайно медленное вращение Венеры происходит в обратном направлении, а Уран вращается как бы лежа на боку.
Планеты делятся на две группы, отличающиеся по массе, химическому составу (это проявляется в различиях их плотности), скорости вращения и количеству спутников. Четыре планеты, ближайшие к Солнцу, планеты земной группы, невелики, состоят из плотного каменистого вещества и металлов. Планеты-гиганты — Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун — гораздо массивнее, состоят в основном из легких веществ и поэтому, несмотря на огромное давление в их недрах, имеют малую плотность. У Урана и Нептуна льды и каменистые вещества составляют главную часть их массы. Планеты-гиганты.
Юпитер, Сатурн, Уран, и Нептун известны как планеты-гиганты (подобные Юпитеру планеты), потому что они имеют гигантские размеры по сравнению с Землей, а также имеют газообразную природу, подобно Юпитеру.Следующая диаграмма показывает приблизительное расстояние планет-гигантов от Солнца.
Эта иллюстрация показывает склонения планет Солнечной Системы. Склонение — угол между экваториальной плоскостью планеты и ее орбитальной плоскостью. Международный Астрономический Союз (IAU) решил считать, что северный полюс планеты находится выше эклиптической плоскости. В соответствии с этим соглашением, Венера, Уран, и Плутон имеют ретроградное вращение, или вращение, которое находится в противоположном направлении от других планет.
Из греческой мифологии…
УРАН — Небесный свод. Вначале был Хаос, великая бездна, полная творческой силы, единая, лишенная формы масса, тяжелая и темная, смесь земли, воды, огня и воздуха. Из этой бездны, которая таила себе все зародыши будущего мира, возникли два могучих божества — первая царская чета богов: Уран-Небо и Гея — Земля. Они дали начало всем последующим поколениям богов. От них пошел великий род титанов, самым старшим из которых был Океан, могучая река, кольцом охватывающая всю землю. Младшими братьями титанов были циклопы и гекатонхейры (сторукие). Урану не понравились наследники, либо ужасные, либо жестокие, и он сбросил их в Тартар, который так глубоко простирался под землей, как высоко над ней подымалось небо. Оттуда уже не было возврата. Гея слышала стон титанов и решила жестоко отомстить Урану. Она подговорила младшего из титанов Кроноса, который железным серпом оскопил своего отца и сбросил его с небесного трона. Уран, спрятавшись в небесной синеве, больше не появлялся на божественной сцене.
Вместе с богами родились Эреб (вечная тьма) и Нике (ночь), Эфир (свет) и Гемера (день), поднялись горы, наполнились водами моря и реки, появились леса и первые звери.
Уран, планета за Сатурном, была обнаруженна уже в эру телескопов, простым глазом она не видна. Получив имя первого повелителя мира Уран закрывает череду планет — повелителей, но не закрывает череду планет — гигантов. Символ Урана — Свод Неба.
История открытия Урана
Даже в XVIII в. планетная система была известна только до Сатурна. Но уже тогда предполагали, что Сатурном список планет не оканчивается, что существуют еще более далекие планеты, которые невооруженным глазом увидеть нельзя.
В течение многих веков астрономы Земли знали только пять «блуждающих звезд» — планет. 1781г 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. Систематические планомерные обзоры начал с 1775г по новому, предложенному им «методу черпков».
В ходе второго планомерного обзора 13 марта 1781г в 10 часов вечера 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. Через 4 месяца российский астроном А.И. Лексель доказал, что это планета. 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», предложенное И. Боде.
Нужно заметить, что Уран наблюдался ещё до Гершеля в 1690 году и был внесён в каталог в качестве звезды. На небе Уран можно обнаружить даже невооружённым глазом, если точно знать его месторасположение. При максимальном сближении с Землёй его можно наблюдать как звезду +5,3 звёздной величины.
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.
По решению МАС, северный полюс любой планеты направлен к северу от эклиптической плоскости, поэтому Венера, Уран и Плутон имеют обратное направление вращения.
Общие сведения
Уран — седьмая планета от Солнца и третья по размеру. Интересно, что Уран хоть и больше в диаметре, но меньше массой, чем Нептун. Уран иногда едва видим невооруженным глазом в очень ясные ночи; его нетрудно отождествить в бинокль (если Вы знаете точно, куда смотреть). Небольшой астрономический телескоп покажет небольшой диск.
Расстояние от Солнца 2870990000 км (19.218 а.е.), экваториальный диаметр: 51,118 км, в 4 раза больше земного, масса: 8.686. 10 25 кг, 14 масс Земли. Период обращения вокруг Солнца — 84 с четвертью года. Средняя температура на Уране — около 60-ти Кельвинов.
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.
Химический состав, физические условия и строение Урана.
Уран сформировался из первоначальных твердых тел и различных льдов (подо льдами здесь надо понимать не только водяной лед), он лишь на 15% состоит из водорода, а гелия нет почти совсем (в контраст Юпитеру и Сатурну, которые, по большей части, — водород). Метан, ацетилен и другие углеводороды существуют в значительно больших количествах, чем на Юпитере и Сатурне. 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 ( по видимому каменное). 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 10000К 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 около 55К
Ветры в средних широтах на Уране перемещают облака в тех же направлениях, что и на Земле. Эти ветры дуют со скоростью от 40-а до 160-ти метров в секунду; на Земле быстрые потоки в атмосфере перемещаются со скоростью около 50-ти метров в секунду.
Толстый слой (дымка) — фотохимический смог — обнаруживается вокруг освещенного Солнцем полюса. Освещенный Солнцем полушарие также излучает больше ультрафиолета. Инструменты “Вояждера” обнаружили отчасти более холодную полосу между 15 и 40-ка градусами широты, где температура на 2-3 K ниже.
Синий цвет Урана является результатом поглощения красного света метаном в верхней части атмосферы. Вероятно, существуют облака других цветов, но они прячутся от наблюдателей перекрывающим слоем метана. Атмосфера Урана (но не Уран в целом!) состоит примерно из 83% водорода, 15% гелия и 2% метана. Подобно другим газовым планетам, Уран имеет полосы облаков, которые очень быстро перемещаются. Но они чрезвычайно плохо различимы и видимы только на снимках с большим разрешением, сделанные “Вояджером-2”. Последние наблюдения с HST позволили рассмотреть большие облака. Есть предположение о том, что эта возможность появилась в связи с сезонными эффектами, ведь как не трудно сообразить, зима от лета на Уране сильно разняться: целое полушарие зимой на несколько лет прячется от Солнца! Хотя, Уран получает в 370 раз меньше тепла от Солнца, чем Земля, так что летом там тоже не бывает жарко. К тому же, Уран излучает тепла не больше, чем получает от Солнца, следовательно, он холоден внутри?
Кроме того, оказывается, что Уран не имеет твердого ядра, и вещество более или менее единообразно распространено по всему объему планеты. Это отличает Уран (да и Нептун тоже) от его более крупных родственников. Возможно, эта обедненность легкими газами — следствие недостаточной массы зародыша планеты, и в ходе образования, Уран не смог удержать возле себя большее количество водорода и гелия. А может быть, в этом месте зарождающейся планетной системы вовсе не было столько легких газов, что, конечно, в свою очередь, тоже требует объяснений. Как видно, ответы на вопросы, связанные с Ураном, могут пролить свет на судьбу всей Солнечной системы!
Как и у других планет-гигантов, в атмосфере Урана обнаружены вихри, струйные течения, пятна, но их гораздо меньше чем у других. Циркуляция атмосферы происходит в высоких широтах с большей скоростью, чем у экватора. Ветры в средних широтах на Уране перемещают облака в тех же направлениях, что и на Земле. Эти ветры дуют со скоростью от 40-а до 160-ти метров в секунду.
Уран — один из четырех «газовых гигантов» Солнечной системы. Его экваториальный радиус почти в четыре раза, а масса в 14,6 раза больше, чем у Земли. Сжатие поверхности составляет почти сороковую часть (650км). При этом средняя плотность Урана 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.
Уран получает в 370 раз меньше тепла от Солнца, чем Земля и в отличии от других планет-гигантов излучает тепла не больше, чем получает от Солнца, следовательно и скорее всего, он холоден внутри.
Особенности вращения Урана.
У большинства планет ось вращения почти перпендикулярна плоскости эклиптики (эклиптика — видимый годовой путь Солнца на небесной сфере), но ось Урана почти параллельна этой плоскости. Причины “лежачего” обращения Урана неизвестны. Зато в действительности существует спор: какой из полюсов Урана — северный. Разговор этот отнюдь не подобен спору о палке с двумя концами и двумя началами. То, как же на самом деле сложилась такая ситуация с вращением Урана, очень многое значит в теории возникновения всей Солнечной системы, ведь почти все гипотезы подразумевают вращение планет в одну сторону. Если Уран образовался, лежа на боку, то это сильно не состыкуется с догадками о происхождении нашей планетной системы. Правда, сейчас все больше полагают, что такое положение Урана — результат столкновения с большим небесным телом, возможно крупным астероидом, на ранних стадиях формирования Урана. Подобная же проблема связана и с Венерой, которая хоть и не лежит на боку, но так же вращается в обратную сторону.
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. Магнитосфера.
Область вокруг небесного тела, где его магнитное поле остается сильнее суммы всех других полей близких и удаленных тел, называется магнитосферой этого небесного тела.
Уран, как многие планеты имеет магнитосферу. Она необычна тем, что ось симметрии ее наклонена почти на 60 градусов к оси вращения (у Земли этот угол составляет 12 градусов). Если бы так обстояло дело на Земле, то ориентирование с помощью компаса имело бы интересную особенность: стрелка почти совсем бы не попадала указателем на север или юг, а была бы нацелена на две противоположные точки 30-х параллелей. Вероятно, магнитное поле вокруг планеты генерируется движениями в сравнительно поверхностных областях Урана, а не в его ядре. Источник поля — неизвестен; гипотетический электропроводящий океан воды и аммиака не подтвержден исследованиями. Как на Земле, так и на других планетах, источником магнитного поля считают течения в расправленных породах, расположенных недалеко от ядра.
Интенсивность поля на поверхности Урана в общих чертах сравнима с Земной, хотя оно и сильнее изменяется в разных точках поверхности из-за большого смещения оси симметрии поля от центра Урана.
Как у Земли, Юпитера и Сатурна, у Урана есть магнитный хвост, состоящий из захваченных полем заряженных частиц, растянувшийся на миллионы километров за Уран от Солнца. «Вояждер» “чувствовал” поле, по крайней мере, в 10-ти миллионах километрах от планеты.
Кольца Урана.
Подобно другим газовым планетам, Уран имеет кольца. В 1977г у Урана была открыта серия узких колец, лежащих в экваториальной плоскости во время покрытия Ураном звезды 8-й звездной величины. Кольца вызвали небольшое падение наблюдаемой яркости этой звезды непосредственно до и сразу после ее покрытия диском планеты. Более поздние покрытия Беты Скорпиона и Сигмы Стрельца подтвердили полученный результат. Позднее, в 1986 году наличие колец у седьмой планеты Солнечной системы было подтверждено автоматическими межпланетными станциями «Вояджер», когда были обнаружены еще два кольца, а общее их количество достигло одиннадцати. Эти кольца весьма тонкие, и их практически невозможно обнаружить с Земли в видимой части спектра. Однако использование для наблюдений инфракрасного диапазона позволяет решить эту проблему. Необычное соотношение яркости Урана и его колец объясняется тем, что атмосфера планеты поглощает значительную часть солнечного излучения в этом диапазоне, из-за чего Уран выглядит темнее, чем обычно. Кольца, состоящие изо льда, напротив, отражают солнечные лучи и потому выглядят необычно яркими.
Наблюдалось, что звезда 5 раз ослабляла на краткий промежуток времени свой блеск перед покрытием и после него, что и навело на мысль о кольцах. Последующие наблюдения c Земли показали, что действительно есть девять колец. Если перебирать их, удаляясь от планеты, они названы 6, 5, 4, Альфа, Бета, Эта, Гамма, Дельта и Эпсилон. Камеры «Вояждера» обнаружили несколько дополнительных колец, и также показали, что девять основных колец погружены в мелкую пыль. Подобно кольцам Юпитера, они очень неярки, но, как и кольца Сатурна, кольца Урана содержат много довольно больших частиц, размеры их колеблются от 10 метров в диаметре до мелкой пыли. Кольца Урана были открыты первыми после колец Сатурна. Это имело большое значение, так как стало возможным предположить, что кольца — общая характеристика планет, а не удел одного Сатурна. Это еще одно прямо-таки эпохальное значение Урана для астрономии.
Наблюдения показали, что кольца Урана заметно отличаются от родственных им систем Юпитера и Сатурна. Неполные кольца с различным показателям прозрачности по длине каждого из колец сформировались, похоже, позже, чем сам Уран, возможно, после разрыва нескольких спутников приливными силами.
Количество известных колец может, в конечном счете, возрасти, судя по наблюдениям «Вояджер-2». Приборы указывали на наличие многих узких колец (или, возможно, неполных колец или кольцевых дуг) около 50 метров шириной.
Неполные кольца с различным показателям прозрачности по длине каждого из колец сформировались, похоже, позже, чем сам Уран, возможно, после разрыва нескольких спутников приливными силами. Отдельные частицы в кольцах обнаруживали низкую отражательную способность. Например, самое яркое кольцо, Эпсилон, серого цвета. Ключом к разгадке структуры колец Урана может быть и открытие того, что два небольших спутника — Корделия и Офелия — находятся внутри кольца Эпсилон.
Спутники Урана.
У Урана в настоящее время открыт 21 спутник. 5 больших спутников и 16 небольших объектов диаметрами от 20 до 100 км. Их названия единственные в Солнечной системе не имеют связи с мифологией, а названы по именам персонажей произведений У. Шекспира и А. Попа. Большие луны Урана Миранда, Ариель, Умбриель, Титания и Оберон имеют сходное внутреннее строение и состоят почти наполовину из водного льда.
Большие спутники Урана на 50 процентов состоят из водяного льда, на 20 процентов — из углеродных и азотных соединений, на 30 процентов — из разных соединений кремния — силикатов. Их поверхности, почти монотонно темно-серые, носят следы геологической истории. СпутникРасстояние от Урана (тыс.км)Радиус (км)Масса (кг)Год
ОткрытияКто
Открыл Корделия 50 13 ? 1986 «Вояджер-2» Офелия 54 16 ? 1986 «Вояджер-2» Бьянка 59 22 ? 1986 «Вояджер-2» Кресcидия 62 33 ? 1986 «Вояджер-2» Дездемона 63 29 ? 1986 «Вояджер-2» Джульетта 64 42 ? 1986 «Вояджер-2» Портия 66 55 ? 1986 «Вояджер-2» Росалинда 70 27 ? 1986 «Вояджер-2» Белинда 75 34 ? 1986 «Вояджер-2» Пак 86 77 ? 1985 «Вояджер-2» Миранда 130 236 6.30. 1019 1948 Койпер Ариель 191 579 1.27. 1021 1851 Лассель Умбриэль 266 585 1.27. 1021 1851 Лассель Титания 436 789 3.49. 1021 1787 Гершель Оберон 583 761 3.03. 1021 1787 Гершель Калибан (?) 7 200 (?) 60 (?) ? 1997 Глэдмен и ko Сикоракс (?) 12 200 (?) 120 (?) ? 1997 Глэдмен и ko Миранда. Изображения «Вояждера» показали некоторые участки поверхности спутника с разрешением в километр или менее. На этих снимках можно рассмотреть, что поверхностные слои состоят из огромных разломанных каньонов глубиной до 20 километров, террасных слоев и смеси старых и молодых участков. Молодые участки, возможно, возникли при неполном расслоении спутника, процессом, в котором более легкие породы в некоторых местах всплывали на поверхность.
Кроме того, Миранда может быть результатом объединения материала разорванного ранее приливными силами спутника. Небольшой размер Миранды и низкая температура ( -187 Цельсия) и, вместе с тем, интенсивность и разнообразие тектонической деятельности на этом спутнике удивили ученых. Вероятно, что дополнительным источником энергии для такой активности послужили те же приливные силы со стороны Урана, стремящиеся все время деформировать спутник.
Фотография демонстрирует наличие на Миранде сильно пересеченной местности с высоким рельефом (справа), более низменной овражистой территории и большого ударного кратера 24 км в поперечнике (внизу слева). Снимок сделан с «Вояджера-2» 24 января 1986 г. с расстояния 36000 км. Ариель имеет ярчайшую и, возможно, геологически самую молодую поверхность в спутниковой системе Урана. Она, в основном, лишена кратеров, больших, чем 50 километров в диаметре. Это указывает на то, что имеющиеся в околоурановом пространстве мелкие метеоры сглаживают, при падении на поверхность, крупные рельефные образования
Фотомозаика Ариэля, наиболее подробная из всех изображений спутника, полученных «Вояджером-2», демонстрирует многочисленные сбросы и долины. 24 января 1986 г.; расстояние 128000 км.
Поверхность Ариеля и Титании довольно молода с заметно выраженными трещинами и обширными равнинами, которых на Ариеле значительно больше. Это говорит о том, что в прошлом спутники были горячими с присутствием жидкой воды и впоследствии охладились. Ариель отличается значительными перепадами высот – до 10 км и наивысшей среди спутников Урана яркостью. Титания усыпан кратерами и на поверхности много разломов и долин, орбита почти перпендикулярна плоскости орбиты Урана и вращается в обратном направлении, согласно теоретическим оценкам, испытывает 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.
Титания выделяется огромными системами трещин и каньонами, что указывает на некоторый период активной геологической деятельности в прошлом этого спутника. Эти детали могут являться результатом тектонических перемещений коры.
Поверхность Умбриэль древняя и темная, очевидно, она была подвержена немногим геологическим процессам. Темные тона поверхности Умбриэль могут являться следствием покрытия пылью и небольшими обломками когда-то находившихся в окрестностях орбиты этого спутника.
На этом наиболее подробном изображении Умбриэля поверхность сплошь покрыта кратерами. 24 января 1986г; расстояние 554000 км.
Умбриэль намного темнее других четырех больших спутников Урана. Кажется, что поверхность покрылась темным веществом относительно недавно (по астрономическим масштабам). Она изрыта кратерами; один из них, 110 км в диаметре, по контрасту с остальной частью поверхности кажется особенно ярким. Сидерический период обращения 4 сут 22 мин.
Умбриель и Оберон имеют очень древнюю поверхность сплошь покрытую кратерами. Их ландшафт не претерпел практически никаких изменений на протяжении длительного времени. Оберон, самый внешний из пяти больших спутников, также имеет старую, покрытую кратерами поверхность, с неяркими следами внутренней деятельности.Поверхность Оберона некоторыми деталями напоминает Каллисто. Также замечены следы геологической активности, имевшей место на ранних этапах развития. На Умбриели таких деталей не обнаружено возможно из-за очень низкого альбедо, это самый тёмный спутник Урана.
Внешний вид ближайшего к планете и самого маленького из больших спутника Миранды отличается от четырёх других. “Voyager 2” пролетел от Миранды на расстоянии около 30 000 км и передал на Землю наиболее подробные снимки именно её поверхности, которая оказалась смешением кратеров, разломов и нагромождением гряд. Существует теория, что такие структуры могли образоваться в результате многократных разрушений и последующих восстановлений спутника. Хотя Миранда довольно маленький спутник, всё же вероятно на нём имелась в прошлом какая-то незначительная геологическая активность. А уникальный ландшафт можно объяснить периодическим таянием и замерзанием внутреннего льда, которого в составе Миранды заметно больше, чем у других больших спутников Урана. Корделия — один из двух спутников, которые играют роль “пастухов” эпсилон-кольца планеты (другим является Офелия). Уникальная фотография Урана с кольцами и спутниками
27 декабря 2002 года, 11:40.
Европейские астрономы получили с помощью установленного в Чили телескопа ANTU уникальные фотографии Урана. Снимки были сделаны в ближнем инфракрасном диапазоне (длина волны 2,2 мкм). На снимке отчетливо видны семь из спутников Урана и кольца, из-за которых планета становится похожей на Сатурн.
На полученном снимке видны семь спутников Урана. Самыми яркими из них являются Титания и Оберон, открытые еще в 1787 году Уильямом Гершелем. В 1851 г. другой английский астроном, Уильям Ласелл, открыл еще два спутника — Ариэль и Умбриэль. В 1948 г. американский астроном Джерард Койпер открыл пятый спутник — Миранду. Хуже всего на снимке видны спутники Пак и Порция, открытые в 1986 г. «Вояджерами». Неподписанный объект в левой части снимка представляет собой «фоновую» звезду.
Международная группа астрономов объявила об открытии нового спутника Урана. Таким образом, общее количество «лун» седьмой планеты Солнечной системы достигло 21. По традиции, имена спутникам Урана присваиваются в честь персонажей произведений Уильяма Шекспира и Александра Поупа, однако новый спутник пока не имеет официального названия, и исследователи присвоили ему условный индекс S/2001 U 1.
S/2001 U 1 имеет небольшие размеры — от 6 до 12 км в поперечнике, и вращается вокруг Урана по сложной эксцентрической орбите. По похожим орбитам вращаются другие пять из уже известных спутников. Исследователи полагают, что S/2001 U 1 образовался при столкновении нескольких более крупных объектов еще на стадии формирования Солнечной системы.
Пять крупнейших спутников Урана
Открыт новый спутник был еще в августе 2001 г. совместными усилиями 11 астрономов, однако публикация о нем появилась лишь сейчас, поскольку исследователи занимались проверкой полученных данных и уточнением результатов. Два самых крупных спутника Урана — Титания и Оберон — были открыты еще в конце XVIII века Уильямом Гершелем. Диаметр Титании составляет 789 км, а Оберона — 761 км. Большинство мелких спутников Урана были открыты в 1985-1986 гг. аппаратом «Вояджер-2». По количеству известных спутников, в Солнечной системе спутниковая «свита» Урана занимает третье место после Юпитера с его 39 лунами и Сатурна — с тридцатью.
Заключение
Высшие планеты (планеты четвертого уровня) представляют те обстоятельства внешней и внутренней жизни, над которыми средний человек практически не имеет власти. Здесь его свобода — это, главным образом, свобода внутреннего отношения к происходящему с ним, ибо его поступки мало значат для развития ситуаций, управляемых Ураном, Нептуном и Плутоном.
Последние наблюдения Урана с помощью космического телескопа Хаббла показывают сезонные изменения, во время которых меняется степень активности в атмосфере.
Уран, как и другие планеты высшего уровня, ведает переменами и отличается неожиданным, взрывчатым, часто революционным характером этих перемен. Во внутренней жизни это часто перемены отношения, когда у человека вдруг (в результате, как правило, бурных внешних событий — так ему кажется) ломаются жесткие стереотипы видения и восприятия больших фрагментов мира и себя. Кризис сорока лет — оппозиция транзитного Урана натальному — часто дает человеку возможность сменить мировосприятие и, в частности, научиться думать по-другому, гораздо менее шаблонно, частично заменив свой Меркурий на Уран.
Под действием поля тяготения Урана траектория «Вояджера-2» снова изменилась, и он направился к Нептуну
Список использованной литературы
1. Моисеев Н.Н. Человек и биосфера. М.,1990.
2. Мэрион Дж. Б. Физика и физический мир. М.,1975
3. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания. Учебное пособие. М.,1999.
4. Небел Б. Наука об окружающей среде. Как устроен мир. М.,1993.
5. Николис Г., Пригожин И. Познание сложного. М.,1990.
6. Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. М.,1986.
7. Пригожин И. От существующего к возникающему. М.,1985.
8. Фролов И.Т. Перспективы человека. М.,1983.
Космос издревле привлекал и манил человека. Люди изучали планеты Солнечной системы и выяснили много различных сведений о небесных телах. Ниже представлены самые интересные факты об Уране: Уран – планета немалых размеров. Его объем в 62 раза больше объема нашей родной Земли. Для сравнения: если бы Земля была размером с обычную монетку, то Уран обладал бы размерами футбольного мяча. Но по массе он больше всего лишь в 14 раз, потому что плотность Урана невелика. День на Уране немного меньше, чем на Земле: чтобы сделать оборот вокруг своей оси ему требуется 17 часов, а год на этой планете составляет 84 земных года, именно за такое время Уран проходит вокруг Солнечной звезды. Интересное сведение: ось сине-зеленой планеты наклонена почти на 100 градусов! Поэтому, когда Уран вращается, он напоминает мяч, катящийся по кругу. Наблюдать Уран можно с Земли даже невооруженным глазом. Для этого нужно, чтобы небо было очень темным и чистым. Планета была открыта в 1781 году Уильямом Гершелем. До этого времени многие астрономы принимали Уран за звезду, но лишь Гершель, изобретя собственный телескоп, наблюдал через него Уран и определил, что он является планетой. Интересен тот факт, что Уран является первой планетой, которая была открыта в Новое время. Космический аппарат посещал окрестности Урана лишь однажды, и это было в 1986 году. Корабль НАСА «Вояджер-2» совершил очень большое сближение с планетой: около 81.5 тыс. км. Окончательное название Урану дал немецкий астроном Иоганн Боде. Он объяснил свой выбор тем, что открытую планету следовало бы назвать в честь отца Сатурна, потому что Сатурн – это отец Юпитера. Таким образом, Урану было дано имя древнегреческого Бога. На планете могут наблюдаться очень сильные ветры. Так, в средних широтах скорость ветра может достигать 150 м/с, а на кольцах даже 250 м/с! А в 2004 году были обнаружены огромные погодные изменения на планете: ветер достиг невиданных скоростей и постоянно наблюдалась гроза. Поверхность Урана очень красивого цвета: переливающийся сине-зеленый. Такой оттенок ученые объясняют присутствием метана в атмосфере планеты. Уран – самая холодная планета Солнечной системы. Известно, что Уран излучает мизерную часть тепловой энергии, получаемой от Солнца, в то время как многие другие планеты излучают почти в 2.5 раза больше тепла! Сейчас многие современные астрономы пытаются найти разгадку этого феномена. Уран имеет достаточно большое количество спутников: их у него 27. Многие имеют очень красивые и интересные названия, они выбирались из произведений Шекспира и Поупа. Многие астрономы предполагают, что спутники образовались из частиц того материала, из которого возникла планета. Очень сложно определить температуру в самых недрах Урана, но если предположить, что она немногим отличается от температуры в недрах других планет, то становится возможным существование жидкой воды на планете, а значит и каких-либо форм жизни. Уран имеет 13 колец, ученые предполагают, что они довольно молодые, так как имеют темный цвет и не обладают большими размерами и широтой. Следующий полет на Уран планируется в 2021 году в составе миссии, которая займется исследованием внешней части Солнечной Системы. Ученые исследуют уникальный состав планеты, а также небесные тела, которые ее окружают. После своего открытия Уран стал использоваться в мировой культуре. Так, его название упоминается в книгах различных писателей, в художественных фильмах. Также Уран фигурирует в разнообразных комиксах и мультфильмах. Астрологи считают Уран планетой, которая управляет таким знаком Зодиака, как Водолей.
Уран – довольно интересная и удивительная планета. Но в чем ее особенность? И почему это космическое тело названо невидимым? На все вопросы найдутся ответы.
Почему планету прозвали невидимой и как ее открыли?
Долгое время астрономы не могли разглядеть Уран, по крайней мере, признать его планетой. Впервые Уран заметил астроном Джон Флемстид в 1690 году, но принял его за звезду. В 1781 году Уильям Гершель первым рассмотрел Уран в телескоп, однако поначалу считал его кометой. В то время люди считали, что планет всего пять. Никому и в голову не приходило, что их может быть больше. Вот отсюда и кличка – невидимка. Итак, разглядев яркий объект, Гершель понял, что у него не характерная для кометы орбита, да и расположен он слишком далеко. Изучив записи других астрономов, он заключил, что это планета.
Уран – это газовый гигант, правда, в Уране больше льда, чем газа. Другое название планеты – ледяной гигант. Третий по размерам и четвертый по весу. Уран состоит из камня, льда и газа. Как и другие газовые гиганты, планета окружена кольцами, но увидеть их можно лишь с помощью мощного телескопа. От остальных планет Уран отличается тем, что вращается вокруг Солнца, лежа на боку. Вероятно, такое положение планета приняла после попадания в нее крупного объекта.
Названа планета в честь римского бога неба. Диаметр Урана – 51 118 километров. Расстояние до Солнца – 3 миллиарда километров. Продолжительность одного года на Уране равна 84 земным годам. Продолжительность одних суток на Уране – это чуть более 17 часов на Земле. Средняя температура равна – 213 градусам по Цельсию. Атмосфера газового гиганта состоит из водорода, гелия и метана. Известны 27 спутников Урана, может их больше. Про погоду можно сказать, что там ураганы размером с США и постоянная температура.
Любопытные факты про Уран.
• Все спутники были названы именами героев Шекспира. Например, Оберон и Титания.
• Год на Уране проходит гораздо дольше, чем на Земле. А вот сутки – быстрее.
• У Урана нет твердой поверхности. Где – то 8000 километров – это газы.
• Ядро планеты разогрето до температуры + 7000 градусов по Цельсию. А ведь планета на 80% состоит из льда!
• Уран движется против часовой стрелки по солнечной орбите.
• Однажды на планету высаживался космический аппарат. После того момента никого там не было.
• Планируется полет на Уран в 2021 году. Целью будет исследование состава планеты.
Тайны седьмой планеты – всё об Уране.
Описание: Астрономия всегда занимала умы людей и притягивала своей загадочностью. Эта статья посвящена планете Уран. Отсюда можно будет узнать об истории открытия, происхождении названия, кольцах, положении в Солнечной системе, составе и строении, а также орбите вращения.
Многие из открытий, связанных с Солнечной системой, порядком и количеством планет в ней, были сделаны уже в Новое время, когда появилось необходимое для этого оборудование. Планета Уран относится к недавно обнаруженным объектам, и именно о ней и пойдёт речь далее.
История открытия
Эту планету в 1781 году открыл великий английский астроном Уильям Гершель. Он наблюдал за звёздами в созвездии Близнецов и заметил в том районе дискообразное небесное тело, которое сразу же было принято за комету. Об этом Гершель и сообщил Королевскому научному сообществу Англии.
Позднее, после долгих наблюдений за объектом, учёный обнаружил, что его орбита в виде окружности не соответствует эллиптическим орбитам комет. Тогда им было выдвинуто предположение, что обнаруженное им тело на самом деле является звездой. Письма с таким сообщением он три раза посылал в Королевское общество. Ответы от Королевского астронома не содержали чёткого указания о классификации наблюдаемого тела.
Такая неопределённость длилась до восьмидесятых годов XVII века. В это время другой учёный – Иоганн Боде – в результате наблюдений пришёл к мнению, что орбита будущего Урана больше напоминает планетарную, нежели кометную. Это в 1783-ем году подтвердил Уильям Гершель. За своё открытие ему до конца жизни была присуждена стипендия, но только на условии переезда в Виндзор.
Название
Вариантов имени новому небесному телу было много. Сначала планета была названа Гершелем в честь Георга III – „Georgium Sidus”, но оно смогло просуществовать немногим более полувека только в Англии. С 1823 года планету неофициально называли Ураном. В 1850 году это стало её общепризнанным и закреплённым в каталогах именем.
Уран – единственная планета, название которой взято из древнегреческой мифологии.
Положение
Эта 7- ая планета относится к газовым гигантам и находится за поясом астероидов между Сатурном и Нептуном. Её масса в 14,5 раз больше Земли, а диаметр в 3,9 больше земного. Несмотря на такие большие размеры, плотность Урана – одна из самых низких (1,27 г/см3), уступая только Сатурну.
Планета занимает 3-е место по величине и 4-е по массе.
Состав и строение
Сейчас среди учёных нет единого мнения о составе Урана. Единственное, на чём сходятся все модели, это что планета в основном состоит изо льда в разных его видах.
Ядро маленькое и занимает 20% от всего Урана. Средняя температура на его поверхности составляет -224 градуса Цельсия (абсолютный нуль равен -273 градусам). Это самая холодная из всех планет системы. Отток тепла от неё низкий. Это связывают с произошедшей на ранних этапах развития небесного тела катастрофой.
Учёные полагают, что недра Урана – это смесь льда с горными породами.
Основную часть всей планеты занимает мантия – 60%. Её чаще всего называют океаном водного аммиака. Однако кроме него там также содержится метан и вода. Это и есть тот „лёд”, который покрывает планету.
Атмосфера наполнена водородом, гелием, метаном и другими углеводородами. Облака ледяные или же состоя из твёрдого аммиака или водорода. По мнению учёных, у них слоистое строение: верхние слои состоят из метана, а нижние из воды.
На планете дуют ураганные ветры, достигающие 240-900 м/с.
Орбита и вращение
Сутки составляют немногим более 17 часов. Год равен 84 земным.
Расстояние до Солнца изменяется по временам года. В перигелии планета приближается к звезде примерно на 18,38 а.е. В афелии происходит её удаление на расстояние в 20,1 а.е. В таких условиях на поверхность планеты поступает только 0,25% от всего солнечной радиации, попадающей на Землю.
У Урана своеобразная орбита вращения. Ось наклонена к экватору в 97,86. Планета как бы вращается на боку и противоположно годовому движению Земли. Такое экзотическое поведение связывают со столкновением планеты с землеподобным объектом на ранних этапах своего формирования. Из-за этого день может сменять ночью только на узкой полосе в районе экватора. В остальных же частях в течение одной половины года Урана длится ночь, а другой – день.
Из-за такого наклона полярные области получают больше света, чем экваториальные. При этом на экваторе теплее, чем на полюсах. Объяснить такое странное распределение тепла учёные не могут.
Эту планету можно увидеть невооружённым глазом.
Кольца и спутники
Всего их 13. Первые 9 были рассмотрены ещё в телескопы. 2 были обнаружены в ходе работы космического аппарата „Вояджер-2”. Телескоп Хаббл нашёл ещё 2 самых удалённых кольца от планеты.
Всего на орбите планеты вращается 27 спутников, из которых наиболее большими являются: Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титания и Оберон. Названия были даны им по произведениям У. Шекспира и А. Поупа. Все спутники по своему строению и составу напоминают то небесное тело, вокруг которого вращаются.
Уран – эта планета, хранящая много тайн для учёных. Её далёкое положение делает затруднительным проведение каких-либо исследований, поэтому это небесное тело всё ещё остаётся загадкой для человечества.
Планета Уран
Общие сведения
Уран — седьмая планета от Солнца и третья по размеру. Интересно, что Уран хоть и больше в диаметре, но меньше массой, чем Нептун. Уран иногда едва видим невооруженным глазом в очень ясные ночи; его нетрудно отождествить в бинокль (если Вы знаете точно, куда смотреть). Небольшой астрономический телескоп покажет небольшой диск.
Расстояние от Солнца 2870990000 км (19.218 а.е.), экваториальный диаметр: 51,118 км, в 4 раза больше земного, масса: 8.686.10 25 кг, 14 масс Земли. Период обращения вокруг Солнца — 84 с четвертью года. Средняя температура на Уране — около 60-ти Кельвинов.
Уран — старинное Греческое божество Неба, самый ранний высший бог, который был отцом Хроноса (Сатурна), Циклопа и Титана (предшественников Олимпийских богов).
История открытия.
Уран, первая планета, обнаруженная в новой истории, была открыта случайно В.Гершелем, когда он рассматривал небо в телескоп 13 марта 1781 года; сначала он подумал, что это была комета. Ранее, как позже выяснилось, планета неоднократно была наблюдаема, но принималась за обычную звезду (самая ранняя запись о “звезде” была сделана в 1690-м, когда Джон Флэмстид каталогизировал ее как 34-ю Тельца — одно из приинятых обозначений звезд в созвездиях).
Гершель назвал планету “Georgium Sidus” (Планета Георга) в честь его покровителя, короля Англии Георга III ; другие называли ее планетой Гершеля. Имя же “Уран” было дано временно и взято по традиции из античной мифологии, а утвердилось оно лишь в 1850-м году.
Уран был посещен только одним космическим кораблем: недалеко от Урана пролетал “Вояджер 2”. (Снимок вверху сделан с телескопа “Хаббл”). Корабль прошел в 81500 километрах от Урана 24-ого января 1986-го года. “Вояджер-2 “ предал тысячи изображений и других научных данных о планете, спутниках, кольцах, атмосфере, пространстве и магнитной среде, окружающих Уран. Различные инструменты изучали кольцевую систему, открывая мелкие детали прежде известных и двух вновь обнаруженных колец. Данные показали, что планета вращается с периодом 17 часов 14 минут. Космический корабль также обнаружил магнитосферу , которая велика настолько же, насколько и необычна.
Особенности вращения Урана.
У большинства планет ось вращения почти перпендикулярна плоскости эклиптики (эклиптика – видимый годовой путь Солнца на небсной сфере), но ось Урана почти параллельна этой плоскости. Причины “лежачего” обращения Урана неизвестны. Зато в действительности существует спор: какой из полюсов Урана — северный. Разговор этот отнюдь не подобен спору о палке с двумя концами и двумя началами. То, как же на самом деле сложилась такая ситуация с вращением Урана, очень многое значит в теории возникновения всей Солнечной системы, ведь почти все гипотезы подразумевают вращение планет в одну сторону. Если Уран образовался, лежа на боку, то это сильно не состыкуется с догадками о происхождении нашей планетной системы. Правда, сейчас все больше полагают, что такое положение Урана — результат столкновения с большим небесным телом, возможно крупным астероидом, на ранних стадиях формирования Урана.
Химический состав, физические условия и строение Урана.
Уран сформировался из первоначальных твердых тел и различных льдов (подо льдами здесь надо понимать не только водяной лед), он лишь на 15% состоит из водорода, а гелия нет почти совсем (в контраст Юпитеру и Сатурну, которые, по большей части, — водород). Метан, ацетилен и другие углеводороды существуют в значительно больших количествах, чем на Юпитере и Сатурне. Ветры в средних широтах на Уране перемещают облака в тех же направлениях, что и на Земле. Эти ветры дуют со скоростью от 40-а до 160-ти метров в секунду; на Земле быстрые потоки в атмосфере перемещаются со скоростью около 50-ти метров в секунду.
Толстый слой (дымка) – фотохимический смог – обнаруживается вокруг освещенного Солнцем полюса. Освещенный Солнцем полушарие также излучает больше ультрафиолета. Инструменты “Вояждера” обнаружили отчасти более холодную полосу между 15 и 40-ка градусами широты, где температура на 2-3 K ниже.
Синий цвет Урана является результатом поглощения красного света метаном в верхней части атмосферы. Вероятно, существуют облака других цветов, но они прячутся от наблюдателей перекрывающим слоем метана. Атмосфера Урана (но не Уран в целом!) состоит примерно из 83% водорода, 15% гелия и 2% метана. Подобно другим газовым планетам, Уран имеет полосы облаков, которые очень быстро перемещаются. Но они чрезвычайно плохо различимы и видимы только на снимках с большим разрешением, сделанные “Вояджером-2” . Последние наблюдения с HST позволили рассмотреть большие облака. Есть предположение о том, что эта возможность появилась в связи с сезонными эффектами, ведь как не трудно сообразить, зима от лета на Уране сильно разняться: целое полушарие зимой на несколько лет прячется от Солнца! Хотя, Уран получает в 370 раз меньше тепла от Солнца, чем Земля, так что летом там тоже не бывает жарко. К тому же, Уран излучает тепла не больше, чем получает от Солнца, следовательно, он холоден внутри?
Кроме того, оказывается, что Уран не имеет твердого ядра, и вещество более или менее единообразно распространено по всему объему планеты. Это отличает Уран (да и Нептун тоже) от его более крупных родственников. Возможно, эта обедненность легкими газами — следствие недостаточной массы зародыша планеты, и в ходе образования, Уран не смог удержать возле себя большее количество водорода и гелия. А может быть, в этом месте зарождающейся планетной системы вовсе не было столько легких газов, что, конечно, в свою очередь, тоже требует объяснений. Как видно, ответы на вопросы, связанные с Ураном, могут пролить свет на судьбу всей Солнечной системы!
Кольца Урана.
Подобно другим газовым планетам, Уран имеет кольца. Кольцевая система была обнаружена в 1977-м году во время покрытия Ураном звезды. Наблюдалось, что звезда 5 раз ослабляла на краткий промежуток времени свой блеск перед покрытием и после него, что и навело на мысль о кольцах. Последующие наблюдения c Земли показали, что действительно есть девять колец. Если перебирать их, удаляясь от планеты, они названы 6, 5, 4, Альфа, Бета, Эта, Гамма, Дельта и Эпсилон. Камеры “Вояждера” обнаружили несколько дополнительных колец, и также показали, что девять основных колец погружены в мелкую пыль. Подобно кольцам Юпитера, они очень неярки, но, как и кольца Сатурна, кольца Урана содержат много довольно больших частиц, размеры их колеблются от 10 метров в диаметре до мелкой пыли. Кольца Урана были открыты первыми после колец Сатурна. Это имело большое значение, так как стало возможным предположить, что кольца — общая характеристика планет, а не удел одного Сатурна. Это еще одно прямо-таки эпохальное значение Урана для астрономии.
Наблюдения показали, что кольца Урана заметно отличаются от родственных им систем Юпитера и Сатурна. Неполные кольца с различным показателям прозрачности по длине каждого из колец сформировались, похоже, позже, чем сам Уран, возможно, после разрыва нескольких спутников приливными силами.
Количество известных колец может, в конечном счете, возрасти, судя по наблюдениям “Вояджер-2”. Приборы указывали на наличие многих узких колец (или, возможно, неполных колец или кольцевых дуг) около 50 метров шириной.
Ключом к разгадке структуры колец Урана может быть и открытие того, что два небольших спутника – Корделия и Офелия – находятся внутри кольца Эпсилон. Это объясняет неравномерное распределение частиц в кольце: спутники удерживают вещество вокруг себя. Так, используя эту теорию, предположено, что в этом кольце можно отыскать еще 16(!) спутников.
Магнитосфера.
Область вокруг небесного тела, где его магнитное поле остается сильнее суммы всех других полей близких и удаленных тел, называется магнитосферой этого небесного тела.
Уран, как многие планеты имеет магнитосферу. Она необычна тем, что ось симметрии ее наклонена почти на 60 градусов к оси вращения (у Земли этот угол составляет 12 градусов). Если бы так обстояло дело на Земле, то ориентирование с помощью компаса имело бы интересную особенность: стрелка почти совсем бы не попадала указателем на север или юг, а была бы нацелена на две противоположные точки 30-х параллелей. Вероятно, магнитное поле вокруг планеты генерируется движениями в сравнительно поверхностных областях Урана, а не в его ядре. Источник поля — неизвестен; гипотетический электропроводящий океан воды и аммиака не подтвержден исследованиями. Как на Земле, так и на других планетах, источником магнитного поля считают течения в расправленных породах, расположенных недалеко от ядра.
Интенсивность поля на поверхности Урана в общих чертах сравнима с Земной, хотя оно и сильнее изменяется в разных точках поверхности из-за большого смещения оси симметрии поля от центра Урана.
Как у Земли, Юпитера и Сатурна, у Урана есть магнитный хвост, состоящий из захваченных полем заряженных частиц, растянувшийся на миллионы километров за Уран от Солнца. “Вояждер” “чувствовал” поле, по крайней мере, в 10-ти миллионах километрах от планеты.
Спутники Урана.
Уран имеет 17 известных спутников. До недавнего времени их насчитывали 15. Они формировали два четких класса:
10 небольших внутренних, очень слабых по яркости, обнаруженных “Вояджером-2”, и 5 больших внешних. Все 15 имеют почти круговые орбиты в плоскости экватора Урана (и, следовательно, они расположены под большим углом к плоскости эклиптики). В 1997-м году с помощью 5-метрового Паломарского телескопа группой канадских ученых были обнаружены еще два крохотных и слабых по яркости спутника. На комбинации снимков телескопа имени Хаббла видно движение со временем спутников Урана. Нетрудно отличить характер этого видимого движения от смещения попадающих в поле зрения звезд.
Имена всех спутников Урана были позаимствованы у героев Шекспира.
Спутник
Расстояние от Урана
(тыс. км)
Радиус (км)
Масса (кг)
Кто открыл
Год
Открытия
Корделия
50
13
?
1986
“Вояджер-2”
Офелия
54
16
?
1986
“Вояджер-2”
Бьянка
59
22
?
1986
“Вояджер-2”
Кресcидия
62
33
?
1986
“Вояджер-2”
Дездемона
63
29
?
1986
“Вояджер-2”
Джульетта
64
42
?
1986
“Вояджер-2”
Портия
66
55
?
1986
“Вояджер-2”
Росалинда
70
27
?
1986
“Вояджер-2”
Белинда
75
34
?
1986
“Вояджер-2”
Пак
86
77
?
1985
“Вояджер-2”
Миранда
130
236
6.30.1019
1948
Койпер
Ариель
191
579
1.27.1021
1851
Лассель
Умбриэль
266
585
1.27.1021
1851
Лассель
Титания
436
789
3.49.1021
1787
Гершель
Оберон
583
761
3.03.1021
1787
Гершель
Калибан (?)
7 200 (?)
60 (?)
?
1997
Глэдмен и ko
Сикоракс (?)
12 200 (?)
120 (?)
?
1997
Глэдмен и ko
Луна
387
1600
7.4.1022
———-
———-
Изображения уже открытых пяти самых больших спутников, полученные “Вояждером”, обнаружили сложные поверхности, характеризующие бурное геологическое прошлое этих космических тел. Камеры также отыскали 10 прежде неизвестных спутников.
Предварительный анализ показывает, что пять больших спутников – совокупность ледяных глыб. Большие спутники Урана на 50 процентов состоят из водяного льда, на 20 процентов – из углеродных и азотных соединений, на 30 процентов – из разных соединений кремния – силикатов. Их поверхности, почти монотонно темно-серые, носят следы геологической истории.
Титания, например, выделяется огромными системами трещин и каньонами, что указывает на некоторый период активной геологической деятельности в прошлом этого спутника. Эти детали могут являться результатом тектонических перемещений коры.
Ариель имеет ярчайшую и, возможно, геологически самую молодую поверхность в спутниковой системе Урана. Она, в основном, лишена кратеров, больших, чем 50 километров в диаметре. Это указывает на то, что имеющиеся в околоурановом пространстве мелкие метеоры сглаживают, при падении на поверхность, крупные рельефные образования.
Поверхность Умбриэль древняя и темная, очевидно, она была подвержена немногим геологическим процессам. Темные тона поверхности Умбриэль могут являться следствием покрытия пылью и небольшими обломками когда-то находившихся в окрестностях орбиты этого спутника.
Оберон, самый внешний из пяти больших спутников, также имеет старую, покрытую кратерами поверхность, с неяркими следами внутренней деятельности.
Уран в цифрах:
Масса 14,53 массы Земли (8,68.1025 кг)
Диаметр 4,00 диаметра Земли (51 118 км)
Плотность 1,29 г/см3
Температура поверхности -220°С
Длительность звездных суток 15,35 часа (обратное вращение)
Среднее расстояние от Солнца 19,19 а.е. ( 2 871 млн. км)
Период обращения по орбите 84,01 земных лет
Наклон экватора к орбите 97,86°
Эксцентриситет орбиты 0,046
Наклонение орбиты к эклиптике 0,77°
Долгота восходящего узла 74°13`
Средняя скорость движения по орбите 6,81 км/сек
Расстояние от Земли от 2,6 до 3,2 млрд. км
Число спутников 17
Список литературы
У планеты, также, как у двух других крупных гигантов Юпитер и Сатурн, есть своя система колец. Обнаружены они были совсем не так давно в 1977 году совершенно случайно во время обычного наблюдения за затмением под Ураном одной из светивших звезд. Дело в том, что кольца Урана имеют крайне слабую способность отражать свет, поэтому об их наличии до того времени никто и не догадывался. В дальнейшем космический аппарат “Вояджер-2” подтвердил наличие системы колец у Урана.
Спутник планеты были обнаружены намного раньше, еще в 1787 году тем же астрономом Уильямом Гершелем, который и открыл саму планету. Первые открытые два спутника – Титания и Оберон. Они самые крупные спутники планеты, состоят в основном из льда серого цвета. В 1851 году астроном из Великобритании Уильям Лассел открыл еще два спутника – Ариэль и Умбриэль. , а еще спустя почти 100 лет в 1948 году астроном Джеральд Койпер нашел пятый спутник Урана Миранда. Позже межпланетный аппарат “Вояджер-2” обнаружит еще 13 спутников планеты, недавно были открыты еще несколько спутников, поэтому на настоящее время известно уже о 27 спутниках Урана.
Читайте также: Кольца и спутники Урана
Интересные факты о планете
В 1977 году на Уране была обнаружена необычная система колец. Главное их отличие от сатурновских заключается в том, что они состоят из крайне темных частиц. Кольца можно обнаружить только при сильном ослаблении света звезд, находящихся за ними.
Уран имеет 4 крупных спутника: Титания, Оберон, Ариэл ь, Умбриэль, возможно они имеют кору, ядро и мантию. Необычны и размеры планетной системы, они очень невелики. Самый дальний спутник Оберон движется по орбите, отдаленной от планеты на 226 000 км, а ближайший спутник Миранда вращается на расстоянии всего в 130 000 км.
Это единственная планета солнечной системы ось, которой имеет наклон к орбите более чем в 90 градусов. Соответственно получается, что планета как бы «лежит на боку». Считается, что произошло это вследствие столкновения гиганта с огромным астероидом, что и привело к смещению полюсов. Лето на южном полюсе длится в течение 42 земных лет, за это время солнце ни разу не покидает небосклон, зимою же наоборот 42 года царит непроглядная тьма.
Это самая холодная планета солнечной системы, самая низкая зафиксированная температура равна -224°C. На Уране дуют постоянные ветра, скорость которых колеблется в пределах 140 – 580 км/ч.
Изучение планеты
Единственный достигший Урана космический аппарат – Вояджер 2. Полученные с него данные просто поражали, оказывается планета имеет 4 магнитных полюса, 2 главных и 2 второстепенных. Также были сделаны измерения температуры на разных полюсах планеты, что также привело ученых в замешательство. Температура на планете постоянна, и отличается примерно на 3-4 градуса. Ученые пока не могут объяснить причину, но считается, что это происходит из-за насыщенности атмосферы парами воды. Тогда движение воздушных масс в атмосфере схоже с земными морскими течениями.
Загадки солнечной системы еще не раскрыты, а Уран является одной из самых ее наиболее загадочных представителей. Масса полученной информации с Вояджера 2 лишь слегка приоткрыла завесу тайны, но с другой стороны эти открытия привели к еще большим загадкам и вопросам.
Читайте: Исследование Урана космическим аппаратом “Вояджер-2”
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 (H2) 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
Спутникам Урана посвящена специальная статья в журнале “В мире науки”. Все 15 до недавнего времени известных спутников Урана имеют ледяную поверхность, но, тем не менее, они темнее и содержат больше скальных пород, чем спутники Сатурна, то есть это не ледяные глыбы.
Позднее были известны 17 спутников, но последние два почти не изучены. Потом сообщалось о 21 спутнике, но один из них вскоре был “разжалован” В настоящее время в системе Урана открыто 27 естественных спутников.
5 спутников были известны давно. Они значительно крупнее остальных и вращаются дальше от планеты, подчиняясь принципам Боде и другим принципам построения Солнечной системы: каждый следующий примерно в полтора раза дальше предыдущего, размеры по мере удаления сначала возрастают, а потом падают (верно только для последней пары спутников). Все эти спутники в несколько раз меньше Луны (по диаметру в 2-5), но всё-таки это значительные небесные тела. Примерно такая же закономерность в относительных размерах характерна для четырёх крупных спутников Юпитера.
Остальные спутники открыты сравнительно недавно. Они вращаются ближе к планете и гораздо меньше предыдущих. Один из них (самый внешний) имеет диаметр порядка 160 км, а остальные девять – 40 – 80 км. Два ближних к планете спутника “стерегут” внешнее кольцо, а остальные обращаются вне пояса колец. Принципы Боде и т.п. принципы на них не распространяются, если не принимать во внимание, что они, в целом, не велики и близки к планете, как планеты земной группы в сравнении с планетами-гигантами. В остальном же они другие (часть из них “бегает” вокруг планеты почти “кучей”, относительные размеры ближних и более далёких не подчиняются каким-либо правилам). Не исключено, что у Урана есть и более далёкие спутники, которые аналогичны группам далёких спутников Юпитера и Сатурна, но они малы по размеру и потому пока не открыты…
Корделия. Примерно в 1,8 радиуса планеты от её центра, в 98 градусах к орбите планеты, диаметром порядка 30 км. Открыт “Вояджером-2” в 1986 г., как и все остальные мелкие спутники Урана. Движение по орбите в обратном направлении, как и вращение Урана вокруг оси. Самый близкий к Урану спутник и единственный, который вращается внутри пояса колец. Внутренний “пастух” внешнего кольца, самого большого и яркого.
Офелия. В 2,1 радиуса планеты, в 98 градусах к орбите планеты, диаметром порядка 30 км. Движение по орбите в обратном направлении, как и вращение Урана вокруг оси. Внешний “пастух” внешнего кольца.
Бьянка(бианка). В 2,3 радиуса планеты, в 98 градусах к орбите планеты, диаметром порядка 40 км.
Крессида. В 2,4 радиуса планеты, в 98 градусах к орбите планеты, диаметром порядка 70 км.
Дездемона. В 2,45 радиуса планеты, в 98 градусах к орбите планеты, диаметром порядка 60 км.
Джутталье. В 2,5 радиуса планеты, в 98 градусах к орбите планеты, диаметром порядка 80 км.
Порция. В 2,6 радиуса планеты, в 98 градусах к орбите планеты, диаметром порядка 110 км.
Розалинда. В 2,7 радиуса планеты, в 98 градусах к орбите планеты, диаметром порядка 60 км.
Белинда. В 2,8 радиуса планеты, в 98 градусах к орбите планеты, диаметром порядка 70 км.
Пук (Пэк). В 3,3 радиуса планеты, в 98 градусах к орбите планеты, диаметром около 150 км. Последний из группы мелких спутников (самый крупный в этой группе), последний из скученно кружащихся спутников и первый, начиная с которого соблюдаются принципы Боде и т.п.
Миранда. Самый близкий к планете крупный и давно известный спутник. В 5,1 радиуса планеты от её центра (в 130 000 км от поверхности планеты), оборот за 1,4 земных суток, в 98 градусах к орбите планеты, диаметром 472 км (недавние данные). Открыт Койпером (Квипером) в 1948 г. Движение обратное, совпадающее с направлением вращения Урана, как и у всех его спутников. Относительно светлый спутник. Нагромождение гигантских скал и кратеров. Ущелья в 10 раз глубже Большого Каньона на Земле. Видимо, Миранда когда-то разлетелась от столкновения, а потом осколки вновь соединились под действием взаимного притяжения. Видны “швы” на границах блоков. Есть отвесный обрыв высотой 15 км. Кратеров на Миранде относительно мало.
Ариэль. В 7,5 радиусах планеты (в 192 000 км), оборот за 2,5 земных суток, в 98 градусах к орбите планеты, диаметром, как считали, около 800 км (по последним данным – 1158 км). Открыт Ласселем в 1851 г. Движение обратное (как и вращение Урана). Самый светлый из спутников Урана (отражает 40% света). Покрыт сетью расщелин глубиной до 30 км, но метеоритных кратеров меньше, чем на следующем спутнике. Видно, что форма и размер кратеров менялись при извержении вулканов (потому кратеров и меньше – разрушены). Большие метеоритные кратеры почти отсутствуют.
Умбриэль. В 10,5 радиуса планеты (в 267 000 км), оборот за 4,1 земных суток, в 98 градусах к орбите планеты, диаметром 1169 км (недавние данные). Открыт Ласселем в 1851 г. Движение обратное (как и вращение Урана). Самый тёмный из больших спутников Урана (отражает только 19% света). Много метеоритных кратеров, и отсутствуют следы недавней вулканической и т.п. активности. Кратер Вунда диаметром 110 км окружён светлым кольцом.
Титания. В 17,2 радиуса планеты (в 439 000 км), оборот за 8,7 земных суток, в 98 градусах к орбите планеты, диаметром около 1600 км (по последним данным – 1578 км). Открыта Гершелем в 1787 г. Движение в обратном направлении (как и вращение Урана). Самый большой спутник Урана, но по диаметру всё-таки в 2 раза уступает Луне. Много метеоритных кратеров. Есть сеть тектонических разломов и признаки древнего вулканизма.
Оберон. В 23,0 радиусах планеты (в 587 000 км), оборот за 13,5 земных суток, в 98 градусах к орбите планеты, диаметром около 1450 км. Открыт Гершелем в 1787 г. Движение в обратном направлении (как и вращение Урана). Второй по величине спутник Урана, по диаметру примерно в 2 раза уступает Луне. Обладает ледяной и сильно кратерированной поверхностью без признаков геологической активности (трещин, вулканов).
Спутник S/1997 U2 (Сикоракса). Открыт в начале сентября 1997 г. с помощью пятиметрового телескопа Паломарской обсерватории в США. Названия этого и следующего спутников придуманы только что – Сикоракса (из “Бури” Шекспира) (Калибан и Сикоракса…, 1999). Большая полуось орбиты имеет радиус в 253 радиуса Урана (6 470 000 км), оборот совершается за 495 земных суток, орбита наклонена на 153 градуса к эклиптике [Сурдин, 1998б]. Звёздная величина – 20,4. Предполагаемый радиус – 60 км. Типичный “неправильный” далёкий спутник планеты-гиганта с вытянутой орбитой, который из-за солнечной гравитации тяготеет углом наклона орбиты не к экватору планеты, а к плоскости её орбиты.
Спутник S/1997 U1 (Калибан). Тоже открыт в начале сентября 1997 г. с помощью того же телескопа. Большая полуось орбиты имеет радиус в 305 радиусов Урана (7 800 000 км), оборот совершается за 654 земных суток, орбита наклонена на 146 градусов к эклиптике. Звёздная величина – 21,9. Предполагаемый радиус – 30 км. Такой же типичный “неправильный” далёкий спутник планеты-гиганта.
Газовая планета гигант, со смещенным наклоном оси, третья по величине, Уран – седьмая по счету от Солнца планета. Как газовый гигант, Уран имеет кольца, спутники и магнитное поле.
Атмосфера Уранатипичнагазовых планет: водород, гелий и метан. Из-за наклона оси (98%, планета практически лежит боком) полярные части получают больше энергии Солнца, чем экватор. Причинам смещения оси пока нет четких научных объяснений.
Среди планет-гигантов, у Урана небольшая масса, очень низкую плотность. Согласно гипотезе, состоит Уран в основном из аммиачных, водородных и других газовых льдов. Доказательством принимают то, что радиус Урана больше, чем у Нептуна, при меньшей массе первого.
Модель планеты выглядит так: ядро, оболочка из газовых льдов (мантия) и атмосфера. Ядро Урана, по предположениям, составляют горные породы и по размерам оно близко к Земле. Кроме ядра, на Уране нет твердых поверхностей. Само ядро не цельное вещество, а разрозненное по объему планеты. Жидкая мантия изо льдов переходит в газовую атмосферу
На Уране происходят сезонные изменения, при приближении к равноденствию увеличивается активность погодных условий, ветра.
Сейчас официально открыто 27 спутников планеты. Даже самые крупные – Титания и Оберон – намного меньше по диаметру, чем спутники других планет. Всего достаточно крупными считают только 5 спутников.
Кольца Урана не яркие, содержат большое количество мельчайшей пыли, но есть и большие объекты, диаметром до десяти метров. В кольце Эпсилом найдены два спутника – Офелия и Корделия. Предполагают, что кольца сформировались в результате разрушения спутников планеты.
Открытие Урана произошло в 1741 году англичанином В.Гершелем, причем изначально тот принял ее за комету. Традиционное для планет имя из мифологии Уран было утверждено только через 100 лет.
В современной истории изучение Урана ограничивается снимками и исследованиями с американского космического корабля «Вояджер 2». Так, были открыты два новых кольца, изучены девять основных колец, снимки показали наличие облаков.
План
V Общие сведения
V История открытия.
V Особенности вращения Урана.
V Химический состав, физические условия и строение Урана.
V Кольца Урана.
V Магнитосфера.
V Спутники Урана.Общие сведения Уран — седьмая планета от Солнца и третья по размеру. Интересно, что
Уран хоть и больше в диаметре, но меньше массой, чем Нептун. Уран иногда
едва видим невооруженным глазом в очень ясные ночи; его нетрудно
отождествить в бинокль (если Вы знаете точно, куда смотреть). Небольшой
астрономический телескоп покажет небольшой диск. Расстояние от Солнца 2870990000 км (19.218 а.е.), экваториальный
диаметр: 51,118 км, в 4 раза больше земного, масса: 8.686.10 25 кг, 14 масс
Земли. Период обращения вокруг Солнца — 84 с четвертью года. Средняя
температура на Уране — около 60-ти Кельвинов. Уран — старинное Греческое божество Неба, самый ранний высший бог,
который был отцом Хроноса (Сатурна), Циклопа и Титана (предшественников
Олимпийских богов).История открытия. Уран, первая планета, обнаруженная в новой истории, была открыта
случайно В.Гершелем, когда он рассматривал небо в телескоп 13 марта 1781
года; сначала он подумал, что это была комета. Ранее, как позже выяснилось,
планета неоднократно была наблюдаема, но принималась за обычную звезду
(самая ранняя запись о “звезде” была сделана в 1690-м, когда Джон Флэмстид
каталогизировал ее как 34-ю Тельца — одно из приинятых обозначений звезд в
созвездиях). Гершель назвал планету “Georgium Sidus” (Планета Георга) в честь его
покровителя, короля Англии Георга III ; другие называли ее планетой
Гершеля. Имя же “Уран” было дано временно и взято по традиции из античной
мифологии, а утвердилось оно лишь в 1850-м году. Уран был посещен только одним космическим кораблем: недалеко от Урана
пролетал “Вояджер 2”. (Снимок вверху сделан с телескопа “Хаббл”). Корабль
прошел в 81500 километрах от Урана 24-ого января 1986-го года. “Вояджер-2 “
предал тысячи изображений и других научных данных о планете, спутниках,
кольцах, атмосфере, пространстве и магнитной среде, окружающих Уран.
Различные инструменты изучали кольцевую систему, открывая мелкие детали
прежде известных и двух вновь обнаруженных колец. Данные показали, что
планета вращается с периодом 17 часов 14 минут. Космический корабль также
обнаружил магнитосферу , которая велика настолько же, насколько и необычна.
Особенности вращения Урана. У большинства планет ось вращения почти перпендикулярна плоскости
эклиптики (эклиптика – видимый годовой путь Солнца на небсной сфере), но
ось Урана почти параллельна этой плоскости. Причины “лежачего” обращения
Урана неизвестны. Зато в действительности существует спор: какой из полюсов
Урана — северный. Разговор этот отнюдь не подобен спору о палке с двумя
концами и двумя началами. То, как же на самом деле сложилась такая ситуация
с вращением Урана, очень многое значит в теории возникновения всей
Солнечной системы, ведь почти все гипотезы подразумевают вращение планет в
одну сторону. Если Уран образовался, лежа на боку, то это сильно не
состыкуется с догадками о происхождении нашей планетной системы. Правда,
сейчас все больше полагают, что такое положение Урана — результат
столкновения с большим небесным телом, возможно крупным астероидом, на
ранних стадиях формирования Урана.Химический состав, физические условия и строение Урана. Уран сформировался из первоначальных твердых тел и различных льдов
(подо льдами здесь надо понимать не только водяной лед), он лишь на 15%
состоит из водорода, а гелия нет почти совсем (в контраст Юпитеру и
Сатурну, которые, по большей части, — водород). Метан, ацетилен и другие
углеводороды существуют в значительно больших количествах, чем на Юпитере и
Сатурне. Ветры в средних широтах на Уране перемещают облака в тех же
направлениях, что и на Земле. Эти ветры дуют со скоростью от 40-а до 160-ти
метров в секунду; на Земле быстрые потоки в атмосфере перемещаются со
скоростью около 50-ти метров в секунду. Толстый слой (дымка) – фотохимический смог – обнаруживается вокруг
освещенного Солнцем полюса. Освещенный Солнцем полушарие также излучает
больше ультрафиолета. Инструменты “Вояждера” обнаружили отчасти более
холодную полосу между 15 и 40-ка градусами широты, где температура на 2-3 K
ниже. Синий цвет Урана является результатом поглощения красного света
метаном в верхней части атмосферы. Вероятно, существуют облака других
цветов, но они прячутся от наблюдателей перекрывающим слоем метана.
Атмосфера Урана (но не Уран в целом!) состоит примерно из 83% водорода, 15%
гелия и 2% метана. Подобно другим газовым планетам, Уран имеет полосы
облаков, которые очень быстро перемещаются. Но они чрезвычайно плохо
различимы и видимы только на снимках с большим разрешением, сделанные
“Вояджером-2” . Последние наблюдения с HST позволили рассмотреть большие
облака. Есть предположение о том, что эта возможность появилась в связи с
сезонными эффектами, ведь как не трудно сообразить, зима от лета на Уране
сильно разняться: целое полушарие зимой на несколько лет прячется от
Солнца! Хотя, Уран получает в 370 раз меньше тепла от Солнца, чем Земля,
так что летом там тоже не бывает жарко. К тому же, Уран излучает тепла не
больше, чем получает от Солнца, следовательно, он холоден внутри? Кроме того, оказывается, что Уран не имеет твердого ядра, и вещество
более или менее единообразно распространено по всему объему планеты. Это
отличает Уран (да и Нептун тоже) от его более крупных родственников.
Возможно, эта обедненность легкими газами — следствие недостаточной массы
зародыша планеты, и в ходе образования, Уран не смог удержать возле себя
большее количество водорода и гелия. А может быть, в этом месте
зарождающейся планетной системы вовсе не было столько легких газов, что,
конечно, в свою очередь, тоже требует объяснений. Как видно, ответы на
вопросы, связанные с Ураном, могут пролить свет на судьбу всей Солнечной
системы!Кольца Урана. Подобно другим газовым планетам, Уран имеет кольца. Кольцевая система
была обнаружена в 1977-м году во время покрытия Ураном звезды. Наблюдалось,
что звезда 5 раз ослабляла на краткий промежуток времени свой блеск перед
покрытием и после него, что и навело на мысль о кольцах. Последующие
наблюдения c Земли показали, что действительно есть девять колец. Если
перебирать их, удаляясь от планеты, они названы 6, 5, 4, Альфа, Бета, Эта,
Гамма, Дельта и Эпсилон. Камеры «Вояждера» обнаружили несколько
дополнительных колец, и также показали, что девять основных колец погружены
в мелкую пыль. Подобно кольцам Юпитера, они очень неярки, но, как и кольца
Сатурна, кольца Урана содержат много довольно больших частиц, размеры их
колеблются от 10 метров в диаметре до мелкой пыли. Кольца Урана были
открыты первыми после колец Сатурна. Это имело большое значение, так как
стало возможным предположить, что кольца — общая характеристика планет, а
не удел одного Сатурна. Это еще одно прямо-таки эпохальное значение Урана
для астрономии. Наблюдения показали, что кольца Урана заметно отличаются от
родственных им систем Юпитера и Сатурна. Неполные кольца с различным
показателям прозрачности по длине каждого из колец сформировались, похоже,
позже, чем сам Уран, возможно, после разрыва нескольких спутников
приливными силами. Количество известных колец может, в конечном счете, возрасти, судя по
наблюдениям «Вояджер-2». Приборы указывали на наличие многих узких колец
(или, возможно, неполных колец или кольцевых дуг) около 50 метров шириной.
15
ЦЕНТРОСОЮЗ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
БЕЛГОРОДСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ПОТРЕБИТЕЛЬСКОЙ КООПЕРАЦИИ
РЕФЕРАТ
на тему: «Седьмая планета солнечной системы – УРАН»
Выполнила: студентка
Группы ИСБУ 51
Дегтярь Наталья Дмитриевна
Белгород 2003
Содержание
Введение 3
Из греческой мифологии… 6
История открытия Урана 7
Общие сведения 9
Химический состав, физические условия и строение Урана. 11
Особенности вращения Урана. 14
Кольца Урана. 16
Спутники Урана. 18
Заключение 25
Список использованной литературы 26
Введение
В Солнечную систему входит солнце, 9 больших планет вместе с их 34 спутниками, более 100 000 малых планет (астероидов), порядка 1011 комет, а также бесчисленное количество мелких, так называемых метеорных тел (поперечником от 100 м до ничтожно малых пылинок).
Двигаясь в Галактике, Солнечная система время от времени пролетает сквозь межзвездные газопылевые облака. Вследствие крайней разреженности вещества этих облаков погружение Солнечной системы в облако может проявиться только в небольшом поглощении и рассеянии солнечных лучей. Проявления этого эффекта в прошлой истории Земли пока не установлены.
Все большие планеты — Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон — обращаются вокруг Солнца в одном направлении (в направлении осевого вращения самого Солнца), по почти круговым орбитам, мало наклоненным друг к другу (и к солнечному экватору). Плоскость земной орбиты — эклиптика принимается за основную плоскость при отсчете наклонений орбит планет и других тел, обращающихся вокруг Солнца.
Расстояния планет от Солнца образуют закономерную последовательность — промежутки между соседними орбитами возрастают с удалением от Солнца.
Эти закономерности движения планет в сочетании с делением их на две группы по физическим свойствам указывают на то, что Солнечная система не является случайным собранием космических тел, а возникла в едином процессе. Поэтому изучение любого из тел Солнечной системы проливает свет на происхождение всей Солнечной системы, а вместе с тем и на происхождение, эволюцию и современное строение нашей Земли.
Благодаря почти круговой форме планетных орбит и большим промежуткам между ними исключена возможность тесных сближений между планетами, при которых они могли бы существенно изменять свое движение в результате взаимных притяжений. Это обеспечивает длительное существование планетной системы.
Планеты вращаются также вокруг своей оси, причем у всех планет, кроме Венеры и Урана, вращение происходит в прямом направлении, т. е. в том же направлении, что и их обращение вокруг Солнца. Чрезвычайно медленное вращение Венеры происходит в обратном направлении, а Уран вращается как бы лежа на боку.
Планеты делятся на две группы, отличающиеся по массе, химическому составу (это проявляется в различиях их плотности), скорости вращения и количеству спутников. Четыре планеты, ближайшие к Солнцу, планеты земной группы, невелики, состоят из плотного каменистого вещества и металлов. Планеты-гиганты — Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун — гораздо массивнее, состоят в основном из легких веществ и поэтому, несмотря на огромное давление в их недрах,имеют малую плотность. У Урана и Нептуна льды и каменистые вещества составляют главную часть их массы.
Планеты-гиганты.
Юпитер, Сатурн, Уран, и Нептун известны как планеты-гиганты (подобные Юпитеру планеты), потому что они имеют гигантские размеры по сравнению с Землей, а также имеют газообразную природу, подобно Юпитеру.Следующая диаграмма показывает приблизительное расстояние планет-гигантов от Солнца.
Эта иллюстрация показывает склонения планет Солнечной Системы. Склонение – угол между экваториальной плоскостью планеты и ее орбитальной плоскостью. Международный Астрономический Союз (IAU) решил считать, что северный полюс планеты находится выше эклиптической плоскости. В соответствии с этим соглашением, Венера, Уран, и Плутон имеют ретроградное вращение, или вращение, которое находится в противоположном направлении от других планет.
Из греческой мифологии…
УРАН – Небесный свод. Вначале был Хаос, великая бездна, полная творческой силы, единая, лишенная формы масса, тяжелая и темная, смесь земли, воды, огня и воздуха. Из этой бездны, которая таила себе все зародыши будущего мира, возникли два могучих божества – первая царская чета богов: Уран-Небо и Гея – Земля. Они дали начало всем последующим поколениям богов. От них пошел великий род титанов, самым старшим из которых был Океан, могучая река, кольцом охватывающая всю землю. Младшими братьями титанов были циклопы и гекатонхейры (сторукие). Урану не понравились наследники, либо ужасные, либо жестокие, и он сбросил их в Тартар, который так глубоко простирался под землей, как высоко над ней подымалось небо. Оттуда уже не было возврата. Гея слышала стон титанов и решила жестоко отомстить Урану. Она подговорила младшего из титанов Кроноса, который железным серпом оскопил своего отца и сбросил его с небесного трона. Уран, спрятавшись в небесной синеве, больше не появлялся на божественной сцене.
Вместе с богами родились Эреб (вечная тьма) и Нике (ночь), Эфир (свет) и Гемера (день), поднялись горы, наполнились водами моря и реки, появились леса и первые звери.
Уран, планета за Сатурном, была обнаруженна уже в эру телескопов, простым глазом она не видна. Получив имя первого повелителя мира Уран закрывает череду планет – повелителей, но не закрывает череду планет – гигантов. Символ Урана – Свод Неба.
История открытия Урана
Даже в XVIII в. планетная система была известна только до Сатурна. Но уже тогда предполагали, что Сатурном список планет не оканчивается, что существуют еще более далекие планеты, которые невооруженным глазом увидеть нельзя.
В течение многих веков астрономы Земли знали только пять «блуждающих звезд» — планет. 1781г 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. Систематические планомерные обзоры начал с 1775г по новому, предложенному им «методу черпков».
В ходе второго планомерного обзора 13 марта 1781г в 10 часов вечера 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. Через 4 месяца российский астроном А.И. Лексель доказал, что это планета. 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», предложенное И. Боде.
Нужно заметить, что Уран наблюдался ещё до Гершеля в 1690 году и был внесён в каталог в качестве звезды. На небе Уран можно обнаружить даже невооружённым глазом, если точно знать его месторасположение. При максимальном сближении с Землёй его можно наблюдать как звезду +5,3 звёздной величины.
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.
По решению МАС, северный полюс любой планеты направлен к северу от эклиптической плоскости, поэтому Венера, Уран и Плутон имеют обратное направление вращения.
Общие сведения
Уран — седьмая планета от Солнца и третья по размеру. Интересно, что Уран хоть и больше в диаметре, но меньше массой, чем Нептун. Уран иногда едва видим невооруженным глазом в очень ясные ночи; его нетрудно отождествить в бинокль (если Вы знаете точно, куда смотреть). Небольшой астрономический телескоп покажет небольшой диск.
Расстояние от Солнца 2870990000 км (19.218 а.е.), экваториальный диаметр: 51,118 км, в 4 раза больше земного, масса: 8.686.10 25 кг, 14 масс Земли. Период обращения вокруг Солнца — 84 с четвертью года. Средняя температура на Уране — около 60-ти Кельвинов.
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.
Химический состав, физические условия и строение Урана.
Уран сформировался из первоначальных твердых тел и различных льдов (подо льдами здесь надо понимать не только водяной лед), он лишь на 15% состоит из водорода, а гелия нет почти совсем (в контраст Юпитеру и Сатурну, которые, по большей части, — водород). Метан, ацетилен и другие углеводороды существуют в значительно больших количествах, чем на Юпитере и Сатурне. 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 ( по видимому каменное). 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 10000К 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 около 55К
Ветры в средних широтах на Уране перемещают облака в тех же направлениях, что и на Земле. Эти ветры дуют со скоростью от 40-а до 160-ти метров в секунду; на Земле быстрые потоки в атмосфере перемещаются со скоростью около 50-ти метров в секунду.
Толстый слой (дымка) – фотохимический смог – обнаруживается вокруг освещенного Солнцем полюса. Освещенный Солнцем полушарие также излучает больше ультрафиолета. Инструменты “Вояждера” обнаружили отчасти более холодную полосу между 15 и 40-ка градусами широты, где температура на 2-3 K ниже.
Синий цвет Урана является результатом поглощения красного света метаном в верхней части атмосферы. Вероятно, существуют облака других цветов, но они прячутся от наблюдателей перекрывающим слоем метана. Атмосфера Урана (но не Уран в целом!) состоит примерно из 83% водорода, 15% гелия и 2% метана. Подобно другим газовым планетам, Уран имеет полосы облаков, которые очень быстро перемещаются. Но они чрезвычайно плохо различимы и видимы только на снимках с большим разрешением, сделанные “Вояджером-2” . Последние наблюдения с HST позволили рассмотреть большие облака. Есть предположение о том, что эта возможность появилась в связи с сезонными эффектами, ведь как не трудно сообразить, зима от лета на Уране сильно разняться: целое полушарие зимой на несколько лет прячется от Солнца! Хотя, Уран получает в 370 раз меньше тепла от Солнца, чем Земля, так что летом там тоже не бывает жарко. К тому же, Уран излучает тепла не больше, чем получает от Солнца, следовательно, он холоден внутри?
Кроме того, оказывается, что Уран не имеет твердого ядра, и вещество более или менее единообразно распространено по всему объему планеты. Это отличает Уран (да и Нептун тоже) от его более крупных родственников. Возможно, эта обедненность легкими газами — следствие недостаточной массы зародыша планеты, и в ходе образования, Уран не смог удержать возле
себя большее количество водорода и гелия. А может быть, в этом месте зарождающейся планетной системы вовсе не было столько легких газов, что, конечно, в свою очередь, тоже требует объяснений. Как видно, ответы на вопросы, связанные с Ураном, могут пролить свет на судьбу всей Солнечной системы!
Как и у других планет-гигантов, в атмосфере Урана обнаружены вихри, струйные течения, пятна, но их гораздо меньше чем у других. Циркуляция атмосферы происходит в высоких широтах с большей скоростью, чем у экватора. Ветры в средних широтах на Уране перемещают облака в тех же направлениях, что и на Земле. Эти ветры дуют со скоростью от 40-а до 160-ти метров в секунду.
Уран – один из четырех “газовых гигантов” Солнечной системы. Его экваториальный радиус почти в четыре раза, а масса в 14,6 раза больше, чем у Земли. Сжатие поверхности составляет почти сороковую часть (650км). При этом средняя плотность Урана 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.
Уран получает в 370 раз меньше тепла от Солнца, чем Земля и в отличии от других планет-гигантов излучает тепла не больше, чем получает от Солнца, следовательно и скорее всего, он холоден внутри.
Особенности вращения Урана.
У большинства планет ось вращения почти перпендикулярна плоскости эклиптики (эклиптика – видимый годовой путь Солнца на небесной сфере), но ось Урана почти параллельна этой плоскости. Причины “лежачего” обращения Урана неизвестны. Зато в действительности существует спор: какой из полюсов Урана — северный. Разговор этот отнюдь не подобен спору о палке с двумя концами и двумя началами. То, как же на самом деле сложилась такая ситуация с вращением Урана, очень многое значит в теории возникновения всей Солнечной системы, ведь почти все гипотезы подразумевают вращение планет в одну сторону. Если Уран образовался, лежа на боку, то это сильно не состыкуется с догадками о происхождении нашей планетной системы. Правда, сейчас все больше полагают, что такое положение Урана — результат столкновения с большим небесным телом, возможно крупным астероидом, на ранних стадиях формирования Урана. Подобная же проблема связана и с Венерой, которая хоть и не лежит на боку, но так же вращается в обратную сторону.
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.
Магнитосфера.
Область вокруг небесного тела, где его магнитное поле остается сильнее суммы всех других полей близких и удаленных тел, называется магнитосферой этого небесного тела.
Уран, как многие планеты имеет магнитосферу. Она необычна тем, что ось симметрии ее наклонена почти на 60 градусов к оси вращения (у Земли этот угол составляет 12 градусов). Если бы так обстояло дело на Земле, то ориентирование с помощью компаса имело бы интересную особенность: стрелка почти совсем бы не попадала указателем на север или юг, а была бы нацелена на две противоположные точки 30-х параллелей. Вероятно, магнитное поле вокруг планеты генерируется движениями в сравнительно поверхностных областях Урана, а не в его ядре. Источник поля — неизвестен; гипотетический электропроводящий океан воды и аммиака не подтвержден исследованиями. Как на Земле, так и на других планетах, источником магнитного поля считают течения в расправленных породах, расположенных недалеко от ядра.
Интенсивность поля на поверхности Урана в общих чертах сравнима с Земной, хотя оно и сильнее изменяется в разных точках поверхности из-за большого смещения оси симметрии поля от центра Урана.
Как у Земли, Юпитера и Сатурна, у Урана есть магнитный хвост, состоящий из захваченных полем заряженных частиц, растянувшийся на миллионы километров за Уран от Солнца. «Вояждер» “чувствовал” поле, по крайней мере, в 10-ти миллионах километрах от планеты.
Кольца Урана.
Подобно другим газовым планетам, Уран имеет кольца. В 1977г у Урана была открыта серия узких колец, лежащих в экваториальной плоскости во время покрытия Ураном звезды 8-й звездной величины. Кольца вызвали небольшое падение наблюдаемой яркости этой звезды непосредственно до и сразу после ее покрытия диском планеты. Более поздние покрытия Беты Скорпиона и Сигмы Стрельца подтвердили полученный результат. Позднее, в 1986 году наличие колец у седьмой планеты Солнечной системы было подтверждено автоматическими межпланетными станциями “Вояджер”, когда были обнаружены еще два кольца, а общее их количество достигло одиннадцати. Эти кольца весьма тонкие, и их практически невозможно обнаружить с Земли в видимой части спектра. Однако использование для наблюдений инфракрасного диапазона позволяет решить эту проблему. Необычное соотношение яркости Урана и его колец объясняется тем, что атмосфера планеты поглощает значительную часть солнечного излучения в этом диапазоне, из-за чего Уран выглядит темнее, чем обычно. Кольца, состоящие изо льда, напротив, отражают солнечные лучи и потому выглядят необычно яркими.
Наблюдалось, что звезда 5 раз ослабляла на краткий промежуток времени свой блеск перед покрытием и после него, что и навело на мысль о кольцах. Последующие наблюдения c Земли показали, что действительно есть девять колец. Если перебирать их, удаляясь от планеты, они названы 6, 5, 4, Альфа, Бета, Эта, Гамма, Дельта и Эпсилон. Камеры «Вояждера» обнаружили несколько дополнительных колец, и также показали, что девять основных колец погружены в мелкую пыль. Подобно кольцам Юпитера, они очень неярки, но, как и кольца Сатурна, кольца Урана содержат много довольно больших частиц, размеры их колеблются от 10 метров в диаметре до мелкой пыли. Кольца Урана были открыты первыми после колец Сатурна. Это имело большое значение, так как стало возможным предположить, что кольца — общая характеристика планет, а не удел одного Сатурна. Это еще одно прямо-таки эпохальное значение Урана для астрономии.
Наблюдения показали, что кольца Урана заметно отличаются от родственных им систем Юпитера и Сатурна. Неполные кольца с различным показателям прозрачности по длине каждого из колец сформировались, похоже, позже, чем сам Уран, возможно, после разрыва нескольких спутников приливными силами.
Количество известных колец может, в конечном счете, возрасти, судя по наблюдениям «Вояджер-2». Приборы указывали на наличие многих узких колец (или, возможно, неполных колец или кольцевых дуг) около 50 метров шириной.
Неполные кольца с различным показателям прозрачности по длине каждого из колец сформировались, похоже, позже, чем сам Уран, возможно, после разрыва нескольких спутников приливными силами. Отдельные частицы в кольцах обнаруживали низкую отражательную способность. Например, самое яркое кольцо, Эпсилон, серого цвета. Ключом к разгадке структуры колец Урана может быть и открытие того, что два небольших спутника – Корделия и Офелия – находятся внутри кольца Эпсилон.
Спутники Урана.
У Урана в настоящее время открыт 21 спутник. 5 больших спутников и 16 небольших объектов диаметрами от 20 до 100 км. Их названия единственные в Солнечной системе не имеют связи с мифологией, а названы по именам персонажей произведений У. Шекспира и А. Попа. Большие луны Урана Миранда, Ариель, Умбриель, Титания и Оберон имеют сходное внутреннее строение и состоят почти наполовину из водного льда.
Большие спутники Урана на 50 процентов состоят из водяного льда, на 20 процентов – из углеродных и азотных соединений, на 30 процентов – из разных соединений кремния – силикатов. Их поверхности, почти монотонно темно-серые, носят следы геологической истории.
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.
План
V Общие сведения
V История открытия.
V Особенности вращения Урана.
V Химический состав, физические условия и строение Урана.
V Кольца Урана.
V Магнитосфера.
V Спутники Урана.
Общие сведения
Уран — седьмая планета от Солнца и третья по размеру. Интересно, что
Уран хоть и больше в диаметре, но меньше массой, чем Нептун. Уран иногда
едва видим невооруженным глазом в очень ясные ночи; его нетрудно
отождествить в бинокль (если Вы знаете точно, куда смотреть). Небольшой
астрономический телескоп покажет небольшой диск.
Расстояние от Солнца 2870990000 км (19.218 а.е.), экваториальный
диаметр: 51,118 км, в 4 раза больше земного, масса: 8.686.10 25 кг, 14 масс
Земли. Период обращения вокруг Солнца — 84 с четвертью года. Средняя
температура на Уране — около 60-ти Кельвинов.
Уран — старинное Греческое божество Неба, самый ранний высший бог,
который был отцом Хроноса (Сатурна), Циклопа и Титана (предшественников
Олимпийских богов).
История открытия.
Уран, первая планета, обнаруженная в новой истории, была открыта
случайно В.Гершелем, когда он рассматривал небо в телескоп 13 марта 1781
года; сначала он подумал, что это была комета. Ранее, как позже выяснилось,
планета неоднократно была наблюдаема, но принималась за обычную звезду
(самая ранняя запись о “звезде” была сделана в 1690-м, когда Джон Флэмстид
каталогизировал ее как 34-ю Тельца — одно из приинятых обозначений звезд в
созвездиях).
Гершель назвал планету “Georgium Sidus” (Планета Георга) в честь его
покровителя, короля Англии Георга III ; другие называли ее планетой
Гершеля. Имя же “Уран” было дано временно и взято по традиции из античной
мифологии, а утвердилось оно лишь в 1850-м году.
Уран был посещен только одним космическим кораблем: недалеко от Урана
пролетал “Вояджер 2”. (Снимок вверху сделан с телескопа “Хаббл”). Корабль
прошел в 81500 километрах от Урана 24-ого января 1986-го года. “Вояджер-2 “
предал тысячи изображений и других научных данных о планете, спутниках,
кольцах, атмосфере, пространстве и магнитной среде, окружающих Уран.
Различные инструменты изучали кольцевую систему, открывая мелкие детали
прежде известных и двух вновь обнаруженных колец. Данные показали, что
планета вращается с периодом 17 часов 14 минут. Космический корабль также
обнаружил магнитосферу , которая велика настолько же, насколько и необычна.
Особенности вращения Урана.
У большинства планет ось вращения почти перпендикулярна плоскости
эклиптики (эклиптика – видимый годовой путь Солнца на небсной сфере), но
ось Урана почти параллельна этой плоскости. Причины “лежачего” обращения
Урана неизвестны. Зато в действительности существует спор: какой из полюсов
Урана — северный. Разговор этот отнюдь не подобен спору о палке с двумя
концами и двумя началами. То, как же на самом деле сложилась такая ситуация
с вращением Урана, очень многое значит в теории возникновения всей
Солнечной системы, ведь почти все гипотезы подразумевают вращение планет в
одну сторону. Если Уран образовался, лежа на боку, то это сильно не
состыкуется с догадками о происхождении нашей планетной системы. Правда,
сейчас все больше полагают, что такое положение Урана — результат
столкновения с большим небесным телом, возможно крупным астероидом, на
ранних стадиях формирования Урана.
Химический состав, физические условия и строение Урана.
Уран сформировался из первоначальных твердых тел и различных льдов
(подо льдами здесь надо понимать не только водяной лед), он лишь на 15%
состоит из водорода, а гелия нет почти совсем (в контраст Юпитеру и
Сатурну, которые, по большей части, — водород). Метан, ацетилен и другие
углеводороды существуют в значительно больших количествах, чем на Юпитере и
Сатурне. Ветры в средних широтах на Уране перемещают облака в тех же
направлениях, что и на Земле. Эти ветры дуют со скоростью от 40-а до 160-ти
метров в секунду; на Земле быстрые потоки в атмосфере перемещаются со
скоростью около 50-ти метров в секунду.
Толстый слой (дымка) – фотохимический смог – обнаруживается вокруг
освещенного Солнцем полюса. Освещенный Солнцем полушарие также излучает
больше ультрафиолета. Инструменты “Вояждера” обнаружили отчасти более
холодную полосу между 15 и 40-ка градусами широты, где температура на 2-3 K
ниже.
Синий цвет Урана является результатом поглощения красного света
метаном в верхней части атмосферы. Вероятно, существуют облака других
цветов, но они прячутся от наблюдателей перекрывающим слоем метана.
Атмосфера Урана (но не Уран в целом!) состоит примерно из 83% водорода, 15%
гелия и 2% метана. Подобно другим газовым планетам, Уран имеет полосы
облаков, которые очень быстро перемещаются. Но они чрезвычайно плохо
различимы и видимы только на снимках с большим разрешением, сделанные
“Вояджером-2” . Последние наблюдения с HST позволили рассмотреть большие
облака. Есть предположение о том, что эта возможность появилась в связи с
сезонными эффектами, ведь как не трудно сообразить, зима от лета на Уране
сильно разняться: целое полушарие зимой на несколько лет прячется от
Солнца! Хотя, Уран получает в 370 раз меньше тепла от Солнца, чем Земля,
так что летом там тоже не бывает жарко. К тому же, Уран излучает тепла не
больше, чем получает от Солнца, следовательно, он холоден внутри?
Кроме того, оказывается, что Уран не имеет твердого ядра, и вещество
более или менее единообразно распространено по всему объему планеты. Это
отличает Уран (да и Нептун тоже) от его более крупных родственников.
Возможно, эта обедненность легкими газами — следствие недостаточной массы
зародыша планеты, и в ходе образования, Уран не смог удержать возле себя
большее количество водорода и гелия. А может быть, в этом месте
зарождающейся планетной системы вовсе не было столько легких газов, что,
конечно, в свою очередь, тоже требует объяснений. Как видно, ответы на
вопросы, связанные с Ураном, могут пролить свет на судьбу всей Солнечной
системы!
Кольца Урана.
Подобно другим газовым планетам, Уран имеет кольца. Кольцевая система
была обнаружена в 1977-м году во время покрытия Ураном звезды. Наблюдалось,
что звезда 5 раз ослабляла на краткий промежуток времени свой блеск перед
покрытием и после него, что и навело на мысль о кольцах. Последующие
наблюдения c Земли показали, что действительно есть девять колец. Если
перебирать их, удаляясь от планеты, они названы 6, 5, 4, Альфа, Бета, Эта,
Гамма, Дельта и Эпсилон. Камеры «Вояждера» обнаружили несколько
дополнительных колец, и также показали, что девять основных колец погружены
в мелкую пыль. Подобно кольцам Юпитера, они очень неярки, но, как и кольца
Сатурна, кольца Урана содержат много довольно больших частиц, размеры их
колеблются от 10 метров в диаметре до мелкой пыли. Кольца Урана были
открыты первыми после колец Сатурна. Это имело большое значение, так как
стало возможным предположить, что кольца — общая характеристика планет, а
не удел одного Сатурна. Это еще одно прямо-таки эпохальное значение Урана
для астрономии.
Наблюдения показали, что кольца Урана заметно отличаются от
родственных им систем Юпитера и Сатурна. Неполные кольца с различным
показателям прозрачности по длине каждого из колец сформировались, похоже,
позже, чем сам Уран, возможно, после разрыва нескольких спутников
приливными силами.
Количество известных колец может, в конечном счете, возрасти, судя по
наблюдениям «Вояджер-2». Приборы указывали на наличие многих узких колец
(или, возможно, неполных колец или кольцевых дуг) около 50 метров шириной.
Ключом к разгадке структуры колец Урана может быть и открытие того,
что два небольших спутника – Корделия и Офелия – находятся внутри кольца
Эпсилон. Это объясняет неравномерное распределение частиц в кольце:
спутники удерживают вещество вокруг себя. Так, используя эту теорию,
предположено, что в этом кольце можно отыскать еще 16(!) спутников.
Магнитосфера.
Область вокруг небесного тела, где его магнитное поле остается
сильнее суммы всех других полей близких и удаленных тел, называется
магнитосферой этого небесного тела.
Уран, как многие планеты имеет магнитосферу. Она необычна тем, что ось
симметрии ее наклонена почти на 60 градусов к оси вращения (у Земли этот
угол составляет 12 градусов). Если бы так обстояло дело на Земле, то
ориентирование с помощью компаса имело бы интересную особенность: стрелка
почти совсем бы не попадала указателем на север или юг, а была бы нацелена
на две противоположные точки 30-х параллелей. Вероятно, магнитное поле
вокруг планеты генерируется движениями в сравнительно поверхностных
областях Урана, а не в его ядре. Источник поля — неизвестен; гипотетический
электропроводящий океан воды и аммиака не подтвержден исследованиями. Как
на Земле, так и на других планетах, источником магнитного поля считают
течения в расправленных породах, расположенных недалеко от ядра.
Интенсивность поля на поверхности Урана в общих чертах сравнима с
Земной, хотя оно и сильнее изменяется в разных точках поверхности из-за
большого смещения оси симметрии поля от центра Урана.
Как у Земли, Юпитера и Сатурна, у Урана есть магнитный хвост,
Уран — седьмая планета от Солнца и третья по размеру. Интересно, что Уран хоть и больше в диаметре, но меньше массой, чем Нептун. Уран иногда едва видим невооруженным глазом в очень ясные ночи; его нетрудно отождествить в бинокль (если Вы знаете точно, куда смотреть). Небольшой астрономический телескоп покажет небольшой диск. Расстояние от Солнца 2870990000 км (19.218 а .е .), экваториальный диаметр: 51,118 км , в 4 раза больше земного, масса: 8.686 . 10 25 кг , 14 масс Земли. Период обращения вокруг Солнца — 84 с четвертью года. Средняя температура на Уране — около 60-ти Кельвинов. Уран — старинное Греческое божество Неба, самый ранний высший бог, который был отцом Хроноса (Сатурна), Циклопа и Титана (предшественников Олимпийских богов).
Уран, первая планета, обнаруженная в новой истории, была открыта случайно В.Гершелем, когда он рассматривал небо в телескоп 13 марта 1781 года; сначала он подумал, что это была комета. Ранее, как позже выяснилось, планета неоднократно была наблюдаема, но принималась за обычную звезду (самая ранняя запись о “звезде” была сделана в 1690-м, когда Джон Флэмстид каталогизировал ее как 34-ю Тельца — одно из приинятых обозначений звезд в созвездиях)
Гершель назвал планету “ Georgium Sidus ” (Планета Георга) в честь его покровителя, короля Англии Георга III ; другие называли ее планетой Гершеля. Имя же “Уран” было дано временно и взято по традиции из античной мифологии, а утвердилось оно лишь в 1850-м году
Уран был посещен только одним космическим кораблем: недалеко от Урана пролетал “Вояджер 2” . (Снимок вверху сделан с телескопа “Хаббл”). Корабль прошел в 81500 километрах от Урана 24-ого января 1986-го года. “Вояджер-2 “ предал тысячи изображений и других научных данных о планете, спутниках, кольцах, атмосфере, пространстве и магнитной среде, окружающих Уран. Различные инструменты изучали кольцевую систему, открывая мелкие детали прежде известных и двух вновь обнаруженных колец. Данные показали, что планета вращается с периодом 17 часов 14 минут. Космический корабль также обнаружил магнитосферу , которая велика настолько же, насколько и необычна.
У большинства планет ось вращения почти перпендикулярна плоскости эклиптики (эклиптика – видимый годовой путь Солнца на небесной сфере ), но ось Урана почти параллельна этой плоскости. Причины “лежачего” обращения Урана неизвестны. Зато в действительности существует спор : какой из полюсов Урана — северный. Разговор этот отнюдь не подобен спору о палке с двумя концами и двумя началами. То, как же на самом деле сложилась такая ситуация с вращением Урана, очень многое значит в теории возникновения всей Солнечной системы, ведь почти все гипотезы подразумевают вращение планет в одну сторону. Если Уран образовался, лежа на боку, то это сильно не состыкуется с догадками о происхождении нашей планетной системы. Правда, сейчас все больше полагают, что такое положение Урана — результат столкновения с большим небесным телом, возможно крупным астероидом, на ранних стадиях формирования Урана
Уран сформировался из первоначальных твердых тел и различных льдов (подо льдами здесь надо понимать не только водяной лед), он лишь на 15% состоит из водорода, а гелия нет почти совсем (в контраст Юпитеру и Сатурну, которые, по большей части, — водород). Метан, ацетилен и другие углеводороды существуют в значительно больших количествах, чем на Юпитере и Сатурне. Ветры в средних широтах на Уране перемещают облака в тех же направлениях, что и на Земле. Эти ветры дуют со скоростью от 40-а до 160-ти метров в секунду; на Земле быстрые потоки в атмосфере перемещаются со скоростью около 50-ти метров в секунду
Толстый слой (дымка) – фотохимический смог – обнаруживается вокруг освещенного Солнцем полюса. Освещенный Солнцем полушарие также излучает больше ультрафиолета. Инструменты “ Вояждера ” обнаружили отчасти более холодную полосу между 15 и 40-ка градусами широты, где температура на 2-3 K ниже
Синий цвет Урана является результатом поглощения красного света метаном в верхней части атмосферы. Вероятно, существуют облака других цветов, но они прячутся от наблюдателей перекрывающим слоем метана. Атмосфера Урана (но не Уран в целом!) состоит примерно из 83% водорода, 15% гелия и 2% метана. Подобно другим газовым планетам, Уран имеет полосы облаков, которые очень быстро перемещаются. Но они чрезвычайно плохо различимы и видимы только на снимках с большим разрешением, сделанные “Вояджером- 2” . Последние наблюдения с HST позволили рассмотреть большие облака. Есть предположение о том, что эта возможность появилась в связи с сезонными эффектами, ведь как не трудно сообразить, зима от лета на Уране сильно разняться: целое полушарие зимой на несколько лет прячется от Солнца! Хотя, Уран получает в 370 раз меньше тепла от Солнца, чем Земля, так что летом там тоже не бывает жарко. К тому же, Уран излучает тепла не больше, чем получает от Солнца, следовательно, он холоден внутри?
Кроме того, оказывается, что Уран не имеет твердого ядра, и вещество более или менее единообразно распространено по всему объему планеты. Это отличает Уран (да и Нептун тоже) от его более крупных родственников. Возможно, эта обедненность легкими газами — следствие недостаточной массы зародыша планеты, и в ходе образования, Уран не смог удержать возле себя большее количество водорода и гелия. А может быть, в этом месте зарождающейся планетной системы вовсе не было столько легких газов, что, конечно, в свою очередь, тоже требует объяснений. Как видно, ответы на вопросы, связанные с Ураном, могут пролить свет на судьбу всей Солнечной системы!
Подобно другим газовым планетам, Уран имеет кольца. Кольцевая система была обнаружена в 1977-м году во время покрытия Ураном звезды. Наблюдалось, что звезда 5 раз ослабляла на краткий промежуток времени свой блеск перед покрытием и после него, что и навело на мысль о кольцах. Последующие наблюдения c Земли показали, что действительно есть девять колец. Если перебирать их, удаляясь от планеты, они названы 6, 5, 4, Альфа, Бета, Эта, Гамма, Дельта и Эпсилон . Камеры « Вояждера » обнаружили несколько дополнительных колец, и также показали, что девять основных колец погружены в мелкую пыль. Подобно кольцам Юпитера, они очень неярки, но, как и кольца Сатурна, кольца Урана содержат много довольно больших частиц, размеры их колеблются от 10 метров в диаметре до мелкой пыли. Кольца Урана были открыты первыми после колец Сатурна. Это имело большое значение, так как стало возможным предположить, что кольца — общая характеристика планет, а не удел одного Сатурна. Это еще одно прямо-таки эпохальное значение Урана для астрономии
Наблюдения показали, что кольца Урана заметно отличаются от родственных им систем Юпитера и Сатурна. Неполные кольца с различным показателям прозрачности по длине каждого из колец сформировались, похоже, позже, чем сам Уран, возможно, после разрыва нескольких спутников приливными силами
Количество известных колец может, в конечном счете, возрасти, судя по наблюдениям «Вояджер-2». Приборы указывали на наличие многих узких колец (или, возможно, неполных колец или кольцевых дуг) около 50 метров шириной
Ключом к разгадке структуры колец Урана может быть и открытие того, что два небольших спутника – Корделия и Офелия – находятся внутри кольца Эпсилон . Это объясняет неравномерное распределение частиц в кольце: спутники удерживают вещество вокруг себя. Так, используя эту теорию, предположено, что в этом кольце можно отыскать еще 16(!) спутников
Область вокруг небесного тела, где его магнитное поле остается сильнее суммы всех других полей близких и удаленных тел, называется магнитосферой этого небесного тела
Уран, как многие планеты имеет магнитосферу . Она необычна тем, что ось симметрии ее наклонена почти на 60 градусов к оси вращения (у Земли этот угол составляет 12 градусов). Если бы так обстояло дело на Земле, то ориентирование с помощью компаса имело бы интересную особенность: стрелка почти совсем бы не попадала указателем на север или юг, а была бы нацелена на две противоположные точки 30-х параллелей. Вероятно, магнитное поле вокруг планеты генерируется движениями в сравнительно поверхностных областях Урана, а не в его ядре. Источник поля — неизвестен; гипотетический электропроводящий океан воды и аммиака не подтвержден исследованиями. Как на Земле, так и на других планетах, источником магнитного поля считают течения в расправленных породах, расположенных недалеко от ядра
Интенсивность поля на поверхности Урана в общих чертах сравнима с Земной, хотя оно и сильнее изменяется в разных точках поверхности из-за большого смещения оси симметрии поля от центра Урана
Как у Земли, Юпитера и Сатурна, у Урана есть магнитный хвост, состоящий из захваченных полем заряженных частиц, растянувшийся на миллионы километров за Уран от Солнца. « Вояждер » “чувствовал” поле, по крайней мере, в 10-ти миллионах километрах от планеты
Уран имеет 17 известных спутников . До недавнего времени их насчитывали 15. Они формировали два четких класса:
10 небольших внутренних, очень слабых по яркости, обнаруженных ” Вояджером-2 “, и 5 больших внешних. Все 15 имеют почти круговые орбиты в плоскости экватора Урана (и, следовательно, они расположены под большим углом к плоскости эклиптики ). В 1997-м году с помощью 5-метрового Паломарского телескопа группой канадских ученых были обнаружены еще два крохотных и слабых по яркости спутника. На комбинации снимков телескопа имени Хаббла видно движение со временем спутников Урана. Нетрудно отличить характер этого видимого движения от смещения попадающих в поле зрения звезд
Имена всех спутников Урана были позаимствованы у героев Шекспира
Спутник
Расстояние от Урана
(тыс. км)
Радиус ( км )
Масса ( кг )
Кто открыл
Год
Открытия
Корделия
50
13
?
1986
“Вояджер-2”
Офелия
54
16
?
1986
“Вояджер-2”
Бьянка
59
22
?
1986
“Вояджер-2”
Кресcидия
62
33
?
1986
“Вояджер-2”
Дездемона
63
29
?
1986
“Вояджер-2”
Джульетта
64
42
?
1986
“Вояджер-2”
Портия
66
55
?
1986
“Вояджер-2”
Росалинда
70
27
?
1986
“Вояджер-2”
Белинда
75
34
?
1986
“Вояджер-2”
Пак
86
77
?
1985
“Вояджер-2”
Миранда
130
236
6.30 . 10 19
1948
Койпер
Ариель
191
579
1.27 . 10 21
1851
Лассель
Умбриэль
266
585
1.27 . 10 21
1851
Лассель
Титания
436
789
3.49 . 10 21
1787
Гершель
Оберон
583
761
3.03 . 10 21
1787
Гершель
Калибан
7 200 (?)
60 (?)
?
1997
Глэдмен и k o
Сикоракс
12 200 (?)
120 (?)
?
1997
Глэдмен и k o
Луна
387
1600
7.4 . 10 22
———-
———-
Страницы: 1 2
ПЛАН:
Вступление 3
1. Движение, размеры, масса 3
2. Состав и внутреннее строение 4
3. Спутники Урана 5
4. История открытия Урана 5
Литература 6
Вступление
УРАН (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.
УРАН, седьмая от Солнца большая планета Солнечной системы, относится к планетам-гигантам. Уран имеет цвет морской волны и выглядит невыразительно, поскольку верхние слои его атмосферы заполнены туманом, сквозь который пролетавшему вблизи него в 1986 зонду «Вояджер-2» с трудом удалось увидеть несколько облаков.
1. Движение, размеры, масса
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.
2. Состав и внутреннее строение
Атмосфера Урана содержит в основном водород, 12–15% гелия и немного других газов. Температура атмосферы около 50 К, хотя в верхних разреженных слоях она поднимается до 750 К днем и 100 К ночью. Магнитное поле Урана по напряженности у поверхности немного слабее земного, а его ось наклонена к оси вращения планеты на 55. О внутренней структуре планеты известно мало. Вероятно, облачный слой простирается до глубины 11 000 км, затем следует горячий водяной океан глубиной 8000 км, а под ним расплавленное каменное ядро радиусом 7000 км.
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 около 55 К.
3. Спутники Урана
Подобно Нептуну и Сатурну, Уран имеет большое число спутников и систему колец. В 1976 были открыты уникальные кольца Урана, состоящие из отдельных тонких колечек, самая широкая из которых имеет толщину 100 км. Кольца расположены в диапазоне расстояний от 1,5 до 2,0 радиусов планеты от ее центра. В отличие от колец Сатурна кольца Урана состоят из крупных темных камней. Полагают, что в каждом кольце движется маленький спутник или даже два спутника, как в кольце Сатурна. Открыто 20 спутников Урана. Крупнейшие – Титания и Оберон – диаметром по 1500 км. Есть еще 3 крупных, размером более 500 км, остальные очень маленькие. Спектры поверхности пяти крупных спутников указывают на большое количество водяного льда. Поверхности всех спутников покрыты метеоритными кратерами. ) 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.
4. История открытия Урана
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.
Литература:
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.
Ксанфомалити Л.В. Парад планет. – М., 1997
Мороз В.И. Физика планеты Уран. – М., 1978.
Масса: 8,7*10(25) кг. (14,5 масс Земли);
Диаметр экватора: 51000 км. (4 диаметра экватора Земли);
Плотность: 1,27 г/см3
Температура поверхности: -220 °С
Расстояние от Солнца (среднее): 19,2 a.e.,то есть 2,86 млрд км
Период обращения по орбите (год): 84 года
Период обращения вокруг собственной оси: 17 ч 14 мин
Наклон орбиты к эклиптике: 0°46’23”
Эксцентриситет орбиты: 0,0463
Средняя скорость движения по орбите:6,8 км/с
Ускорение свободного падения:9,67 м/с2
Когда о Земле говорят, что она голубая, это ласковое преувеличение. По-настоящему голубой планетой оказался далекий Уран! Уран – старинное греческое божество Неба, самый ранний высший бог, который был отцом Крона (Сатурна), циклопов и титанов (предшественников Олимпийских богов).
Уран, первая планета, обнаруженная в новой истории, была открыта случайно Вильямом Гершелем, когда он рассматривал небо в свой телескоп 13 марта 1781 года. Гершель подумал, что это комета и доложил о ней в Гринвич. Довольно быстро выяснилось, что это новая планета. Оказывается, Уран наблюдали и раньше, но как звезду: самая ранняя запись о ней была сделана в 1690 году, когда Джон Флемстид каталогизировал ее как 34 Тельца. Гершель назвал планету «Georgium Sidus» (Планета Георга) в честь своего покровителя, короля Англии Георга III, за что получил от монарха королевскую пенсию. Другие астрономы называли ее планетой Гершеля. Имя же «Уран» было дано временно Боде, взявшем его по традиции из античной мифологии, а утвердилось лишь в 1850 году.
Уран едва видим невооруженным глазом в очень ясные ночи, его нетрудно обнаружить в бинокль (если вы знаете точно, куда смотреть). Максимальная видимая звездная величина m = +5,5. Небольшой астрономический телескоп покажет маленький диск, который виден под углом в 3,7″.
Уран изнутри
Данные, полученные с «Вояджера-2», показали, что планета Уран имеет небольшое твердое железно-каменное ядро, над которым сразу начинается плотная атмосфера. Никаких океанов на Уране, по-видимому, нет. Такое строение планеты теперь называют двухслойной моделью. Температура в ядре достигает 7000 К, а давление – 6 миллионов атмосфер.
Эффективная температура Урана 59 К, что лишь чуть-чуть превышает ту температуру, которую он имел бы только под влиянием солнечного тепла. Следовательно, Уран почти не имеет внутренних источников энергии.
Предполагают, что вскоре после образования Солнечной системы произошло столкновение Урана с другим большим телом. Не исключено, что в результате этого столкновения Уран был опрокинут набок.
Возможно, обедненность легкими газами – следствие недостаточной массы зародыша планеты, и в ходе образования Уран не смог удержать возле себя большее количество водорода и гелия. А может быть, в этом месте зарождающейся планетной системы вовсе не было столько легких газов, что, конечно, в свою очередь, тоже требует объяснений. Как видно, ответы на вопросы, связанные с Ураном, могут пролить свет на судьбу всей Солнечной системы.
Химический состав атмосферы Урана
Атмосфера на Уране мощная, толщиной не менее 8000 км. Атмосфера Урана (но не Уран в целом!) состоит примерно из 83 – водорода, 15 % гелия и 2 % метана. Метан, ацетилен и другие углеводороды в атмосфере планеты встречаются в значительно больших количествах, чем на Юпитере и Сатурне. Именно метановая дымка хорошо поглощает красные лучи, поэтому Уран кажется голубым.
Подобно другим газовым планетам, Уран имеет полосы облаков, которые очень быстро перемещаются. Но они чрезвычайно плохо различимы и видимы только на снимках с большим разрешением, сделанные «Вояджером-2». Последние наблюдения с HST позволили рассмотреть большие облака. Есть предположение о том, что эта возможность появилась в связи с сезонными эффектами, ведь как не трудно сообразить, зима от лета на Уране сильно разнятся: целое полушарие зимой на несколько лет прячется от Солнца! Хотя, Уран получает в 370 раз меньше тепла от Солнца, чем Земля, так что летом там тоже не бывает жарко.
Ветры в средних широтах на Уране перемещают облака в тех же направлениях, что и на Земле. Эти ветры дуют со скоростью от 40 до 160 м/с; на Земле быстрые потоки в атмосфере перемещаются со скоростью около 50 м/с.
Дневная освещенность на Уране соответствует земным сумеркам сразу после захода Солнца.
Минимальная температура 53 К наблюдалась на уровне 0,1 бар. Выше и ниже температура повышается. Температура атмосферы на уровне 2,3 бар достигает 100 К.
У Урана почти такое же сильное магнитное поле, как у Земли. На уровне облаков напряженность магнитного поля равна 0,23 Гс. Но конфигурация этого магнитного поля очень сложная. Очень приближенно его можно считать дипольным, если ось диполя сместить от центра на 1/3 радиуса и наклонить к оси вращения на 60°. Компас на Уране не будет показывать на географический полюс.
Магнитное поле делает возможным «полярные» сияния, наблюдающиеся в верхней части атмосферы.
Кольца Урана
Подобно другим газовым планетам, Уран имеет кольца. Кольцевая система была обнаружена в 1977-м году во время покрытия Ураном звезды. Наблюдалось, что звезда 5 раз ослабляла на краткий промежуток времени свой блеск перед покрытием и после него, что и навело на мысль о кольцах. Последующие наблюдения c Земли показали, что действительно есть кольца, девять более или менее ярко выраженных. Если перебирать их, удаляясь от планеты, они названы 6, 5, 4, Альфа, Бета, Эта, Гамма, Дельта и Эпсилон. Камеры “Вояджера” обнаружили несколько дополнительных колец, и также показали, что девять основных колец погружены в мелкую пыль. Подобно кольцам Юпитера, они очень неярки, но, как и кольца Сатурна, кольца Урана содержат много довольно больших частиц, размеры их колеблются от 10 метров в диаметре до мелкой пыли. Кольца Урана были открыты первыми после колец Сатурна. Это имело большое значение, так как стало возможным предположить, что кольца – общая характеристика планет, а не удел одного Сатурна. Это еще одно прямо-таки эпохальное значение Урана для астрономии
Наблюдения показали, что кольца Урана заметно отличаются от родственных им систем Юпитера и Сатурна. Неполные кольца с различным показателям прозрачности по длине каждого из колец сформировались, похоже, позже, чем сам Уран, возможно, после разрыва нескольких спутников приливными силами Количество известных колец может, в конечном счете, возрасти, судя по наблюдениям “Вояджер 2”. Приборы указывали на наличие многих узких колец (или, возможно, неполных колец или кольцевых дуг) около 50 метров шириной
Отдельные частицы в кольцах обнаруживали низкую отражательную способность. Например, самое яркое кольцо, Эпсилон, серого цвета. Предлагаемый снимок кольца сделан с Земли в ИК-диапазоне
Ключом к разгадке структуры колец Урана может быть и открытие того, что два небольших спутника – Корделия и Офелия – находятся внутри кольца Эпсилон. Это объясняет неравномерное распределение частиц в кольце: спутники удерживают вещество вокруг себя. Так, используя эту теорию, предположено, что в этом кольце можно отыскать еще 16(!) спутников
Система спутников Урана
Несмотря на сложность наблюдений, астрономы прошлых веков открыли почти все крупные спутники Урана. Спутниковая система лежит в экваториальной плоскости планеты, то есть почти перпендикулярно к плоскости ее орбиты. Внутренние 10 лун – маленькие по размерам. Спутник 1986U10, найденный по старым фотографиям, переданным с АМС «Вояджер-2» в 1986 году, пока не имеет собственного имени. Его, как и другие спутники Урана, назовут в честь героя какой-нибудь пьесы Шекспира.
Поверхность Ариэля покрыта мелкими кратерами, а также долинами и складками.
На поверхности Титании обнаружено огромное количество кратеров. Стены некоторых каньонов кажутся светлыми, так как покрыты льдом.
На маленькой Миранде обнаружены гигантские каньоны глубиной несколько километров.
Древняя ледяная поверхность Оберона изрыта кратерами.
Умбриэль. Светлое кольцо сверху, по-видимому, представляет собой ледяную корку, образовавшуюся на ударном кратере.
Спутники Урана Оберон и Титания очень похожи друг на друга. Их радиусы приблизительно вдвое меньше радиуса Луны. Поверхности обеих лун покрыты старыми метеоритными кратерами и сеткой тектонических разломов с признаками древнего вулканизма. Через все южное полушарие Оберона проходит широкая тектоническая долина, также доказывающая вулканическую деятельность в прошлом. Температура на поверхности спутников очень низкая, около 60 К.
Совсем недавно телескоп Hubble сфотографировал два неизвестных ранее кольца Урана, а также – две новые луны. Анализ данных показывает, что система колец и спутников Урана очень динамична и меняется на глазах. Астрономы рассчитали, что орбиты внутренних лун Урана значительно изменились за прошлое десятилетие. Видимо, взаимодействие колец и лун здесь очень активное, как и в системе Сатурна.
Список литературы
РЕФЕРАТ
на тему: «Седьмая планета солнечной системы — УРАН»
Содержание
Введение
Из греческой мифологии
История открытия Урана
Общие сведения
Химический состав, физические условия и строение Урана.
Особенности вращения Урана.
Кольца Урана.
Спутники Урана.
Заключение
Список использованной литературы
Введение
В Солнечную систему входит солнце, 9 больших планет вместе с их 34 спутниками, более 100 000 малых планет (астероидов), порядка 1011 комет, а также бесчисленное количество мелких, так называемых метеорных тел (поперечником от 100 м до ничтожно малых пылинок).
Двигаясь в Галактике, Солнечная система время от времени пролетает сквозь межзвездные газопылевые облака. Вследствие крайней разреженности вещества этих облаков погружение Солнечной системы в облако может проявиться только в небольшом поглощении и рассеянии солнечных лучей. Проявления этого эффекта в прошлой истории Земли пока не установлены.
Все большие планеты — Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон — обращаются вокруг Солнца в одном направлении (в направлении осевого вращения самого Солнца), по почти круговым орбитам, мало наклоненным друг к другу (и к солнечному экватору). Плоскость земной орбиты — эклиптика принимается за основную плоскость при отсчете наклонений орбит планет и других тел, обращающихся вокруг Солнца.
Расстояния планет от Солнца образуют закономерную последовательность — промежутки между соседними орбитами возрастают с удалением от Солнца.
Эти закономерности движения планет в сочетании с делением их на две группы по физическим свойствам указывают на то, что Солнечная система не является случайным собранием космических тел, а возникла в едином процессе. Поэтому изучение любого из тел Солнечной системы проливает свет на происхождение всей Солнечной системы, а вместе с тем и на происхождение, эволюцию и современное строение нашей Земли.
Благодаря почти круговой форме планетных орбит и большим промежуткам между ними исключена возможность тесных сближений между планетами, при которых они могли бы существенно изменять свое движение в результате взаимных притяжений. Это обеспечивает длительное существование планетной системы.
Планеты вращаются также вокруг своей оси, причем у всех планет, кроме Венеры и Урана, вращение происходит в прямом направлении, т. е. в том же направлении, что и их обращение вокруг Солнца. Чрезвычайно медленное вращение Венеры происходит в обратном направлении, а Уран вращается как бы лежа на боку.
Планеты делятся на две группы, отличающиеся по массе, химическому составу (это проявляется в различиях их плотности), скорости вращения и количеству спутников. Четыре планеты, ближайшие к Солнцу, планеты земной группы, невелики, состоят из плотного каменистого вещества и металлов. Планеты-гиганты — Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун — гораздо массивнее, состоят в основном из легких веществ и поэтому, несмотря на огромное давление в их недрах, имеют малую плотность. У Урана и Нептуна льды и каменистые вещества составляют главную часть их массы.
Планеты-гиганты.
Юпитер, Сатурн, Уран, и Нептун известны как планеты-гиганты (подобные Юпитеру планеты), потому что они имеют гигантские размеры по сравнению с Землей, а также имеют газообразную природу, подобно Юпитеру.Следующая диаграмма показывает приблизительное расстояние планет-гигантов от Солнца.
Эта иллюстрация показывает склонения планет Солнечной Системы. Склонение — угол между экваториальной плоскостью планеты и ее орбитальной плоскостью. Международный Астрономический Союз (IAU) решил считать, что северный полюс планеты находится выше эклиптической плоскости. В соответствии с этим соглашением, Венера, Уран, и Плутон имеют ретроградное вращение, или вращение, которое находится в противоположном направлении от других планет.
Из греческой мифологии…
УРАН — Небесный свод. Вначале был Хаос, великая бездна, полная творческой силы, единая, лишенная формы масса, тяжелая и темная, смесь земли, воды, огня и воздуха. Из этой бездны, которая таила себе все зародыши будущего мира, возникли два могучих божества — первая царская чета богов: Уран-Небо и Гея — Земля. Они дали начало всем последующим поколениям богов. От них пошел великий род титанов, самым старшим из которых был Океан, могучая река, кольцом охватывающая всю землю. Младшими братьями титанов были циклопы и гекатонхейры (сторукие). Урану не понравились наследники, либо ужасные, либо жестокие, и он сбросил их в Тартар, который так глубоко простирался под землей, как высоко над ней подымалось небо. Оттуда уже не было возврата. Гея слышала стон титанов и решила жестоко отомстить Урану. Она подговорила младшего из титанов Кроноса, который железным серпом оскопил своего отца и сбросил его с небесного трона. Уран, спрятавшись в небесной синеве, больше не появлялся на божественной сцене.
Вместе с богами родились Эреб (вечная тьма) и Нике (ночь), Эфир (свет) и Гемера (день), поднялись горы, наполнились водами моря и реки, появились леса и первые звери.
Уран, планета за Сатурном, была обнаруженна уже в эру телескопов, простым глазом она не видна. Получив имя первого повелителя мира Уран закрывает череду планет — повелителей, но не закрывает череду планет — гигантов. Символ Урана — Свод Неба.
История открытия Урана
Даже в XVIII в. планетная система была известна только до Сатурна. Но уже тогда предполагали, что Сатурном список планет не оканчивается, что существуют еще более далекие планеты, которые невооруженным глазом увидеть нельзя.
В течение многих веков астрономы Земли знали только пять «блуждающих звезд» — планет. 1781г 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. Систематические планомерные обзоры начал с 1775г по новому, предложенному им «методу черпков».
В ходе второго планомерного обзора 13 марта 1781г в 10 часов вечера 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. Через 4 месяца российский астроном А.И. Лексель доказал, что это планета. 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», предложенное И. Боде.
Нужно заметить, что Уран наблюдался ещё до Гершеля в 1690 году и был внесён в каталог в качестве звезды. На небе Уран можно обнаружить даже невооружённым глазом, если точно знать его месторасположение. При максимальном сближении с Землёй его можно наблюдать как звезду +5,3 звёздной величины.
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.
По решению МАС, северный полюс любой планеты направлен к северу от эклиптической плоскости, поэтому Венера, Уран и Плутон имеют обратное направление вращения.
Общие сведения
Уран — седьмая планета от Солнца и третья по размеру. Интересно, что Уран хоть и больше в диаметре, но меньше массой, чем Нептун. Уран иногда едва видим невооруженным глазом в очень ясные ночи; его нетрудно отождествить в бинокль (если Вы знаете точно, куда смотреть). Небольшой астрономический телескоп покажет небольшой диск.
Расстояние от Солнца 2870990000 км (19.218 а.е.), экваториальный диаметр: 51,118 км, в 4 раза больше земного, масса: 8.686. 10 25 кг, 14 масс Земли. Период обращения вокруг Солнца — 84 с четвертью года. Средняя температура на Уране — около 60-ти Кельвинов.
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.
Химический состав, физические условия и строение Урана.
Уран сформировался из первоначальных твердых тел и различных льдов (подо льдами здесь надо понимать не только водяной лед), он лишь на 15% состоит из водорода, а гелия нет почти совсем (в контраст Юпитеру и Сатурну, которые, по большей части, — водород). Метан, ацетилен и другие углеводороды существуют в значительно больших количествах, чем на Юпитере и Сатурне. 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 ( по видимому каменное). 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 10000К 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 около 55К
Ветры в средних широтах на Уране перемещают облака в тех же направлениях, что и на Земле. Эти ветры дуют со скоростью от 40-а до 160-ти метров в секунду; на Земле быстрые потоки в атмосфере перемещаются со скоростью около 50-ти метров в секунду.
Толстый слой (дымка) — фотохимический смог — обнаруживается вокруг освещенного Солнцем полюса. Освещенный Солнцем полушарие также излучает больше ультрафиолета. Инструменты “Вояждера” обнаружили отчасти более холодную полосу между 15 и 40-ка градусами широты, где температура на 2-3 K ниже.
Синий цвет Урана является результатом поглощения красного света метаном в верхней части атмосферы. Вероятно, существуют облака других цветов, но они прячутся от наблюдателей перекрывающим слоем метана. Атмосфера Урана (но не Уран в целом!) состоит примерно из 83% водорода, 15% гелия и 2% метана. Подобно другим газовым планетам, Уран имеет полосы облаков, которые очень быстро перемещаются. Но они чрезвычайно плохо различимы и видимы только на снимках с большим разрешением, сделанные “Вояджером-2”. Последние наблюдения с HST позволили рассмотреть большие облака. Есть предположение о том, что эта возможность появилась в связи с сезонными эффектами, ведь как не трудно сообразить, зима от лета на Уране сильно разняться: целое полушарие зимой на несколько лет прячется от Солнца! Хотя, Уран получает в 370 раз меньше тепла от Солнца, чем Земля, так что летом там тоже не бывает жарко. К тому же, Уран излучает тепла не больше, чем получает от Солнца, следовательно, он холоден внутри?
Кроме того, оказывается, что Уран не имеет твердого ядра, и вещество более или менее единообразно распространено по всему объему планеты. Это отличает Уран (да и Нептун тоже) от его более крупных родственников. Возможно, эта обедненность легкими газами — следствие недостаточной массы зародыша планеты, и в ходе образования, Уран не смог удержать возле себя большее количество водорода и гелия. А может быть, в этом месте зарождающейся планетной системы вовсе не было столько легких газов, что, конечно, в свою очередь, тоже требует объяснений. Как видно, ответы на вопросы, связанные с Ураном, могут пролить свет на судьбу всей Солнечной системы!
Как и у других планет-гигантов, в атмосфере Урана обнаружены вихри, струйные течения, пятна, но их гораздо меньше чем у других. Циркуляция атмосферы происходит в высоких широтах с большей скоростью, чем у экватора. Ветры в средних широтах на Уране перемещают облака в тех же направлениях, что и на Земле. Эти ветры дуют со скоростью от 40-а до 160-ти метров в секунду.
Уран — один из четырех «газовых гигантов» Солнечной системы. Его экваториальный радиус почти в четыре раза, а масса в 14,6 раза больше, чем у Земли. Сжатие поверхности составляет почти сороковую часть (650км). При этом средняя плотность Урана 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.
Уран получает в 370 раз меньше тепла от Солнца, чем Земля и в отличии от других планет-гигантов излучает тепла не больше, чем получает от Солнца, следовательно и скорее всего, он холоден внутри.
Особенности вращения Урана.
У большинства планет ось вращения почти перпендикулярна плоскости эклиптики (эклиптика — видимый годовой путь Солнца на небесной сфере), но ось Урана почти параллельна этой плоскости. Причины “лежачего” обращения Урана неизвестны. Зато в действительности существует спор: какой из полюсов Урана — северный. Разговор этот отнюдь не подобен спору о палке с двумя концами и двумя началами. То, как же на самом деле сложилась такая ситуация с вращением Урана, очень многое значит в теории возникновения всей Солнечной системы, ведь почти все гипотезы подразумевают вращение планет в одну сторону. Если Уран образовался, лежа на боку, то это сильно не состыкуется с догадками о происхождении нашей планетной системы. Правда, сейчас все больше полагают, что такое положение Урана — результат столкновения с большим небесным телом, возможно крупным астероидом, на ранних стадиях формирования Урана. Подобная же проблема связана и с Венерой, которая хоть и не лежит на боку, но так же вращается в обратную сторону.
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.
Магнитосфера .
Область вокруг небесного тела, где его магнитное поле остается сильнее суммы всех других полей близких и удаленных тел, называется магнитосферой этого небесного тела.
Уран, как многие планеты имеет магнитосферу. Она необычна тем, что ось симметрии ее наклонена почти на 60 градусов к оси вращения (у Земли этот угол составляет 12 градусов). Если бы так обстояло дело на Земле, то ориентирование с помощью компаса имело бы интересную особенность: стрелка почти совсем бы не попадала указателем на север или юг, а была бы нацелена на две противоположные точки 30-х параллелей. Вероятно, магнитное поле вокруг планеты генерируется движениями в сравнительно поверхностных областях Урана, а не в его ядре. Источник поля — неизвестен; гипотетический электропроводящий океан воды и аммиака не подтвержден исследованиями. Как на Земле, так и на других планетах, источником магнитного поля считают течения в расправленных породах, расположенных недалеко от ядра.
Интенсивность поля на поверхности Урана в общих чертах сравнима с Земной, хотя оно и сильнее изменяется в разных точках поверхности из-за большого смещения оси симметрии поля от центра Урана.
Как у Земли, Юпитера и Сатурна, у Урана есть магнитный хвост, состоящий из захваченных полем заряженных частиц, растянувшийся на миллионы километров за Уран от Солнца. «Вояждер» “чувствовал” поле, по крайней мере, в 10-ти миллионах километрах от планеты.
Кольца Урана.
Подобно другим газовым планетам, Уран имеет кольца. В 1977г у Урана была открыта серия узких колец, лежащих в экваториальной плоскости во время покрытия Ураном звезды 8-й звездной величины. Кольца вызвали небольшое падение наблюдаемой яркости этой звезды непосредственно до и сразу после ее покрытия диском планеты. Более поздние покрытия Беты Скорпиона и Сигмы Стрельца подтвердили полученный результат. Позднее, в 1986 году наличие колец у седьмой планеты Солнечной системы было подтверждено автоматическими межпланетными станциями «Вояджер», когда были обнаружены еще два кольца, а общее их количество достигло одиннадцати. Эти кольца весьма тонкие, и их практически невозможно обнаружить с Земли в видимой части спектра. Однако использование для наблюдений инфракрасного диапазона позволяет решить эту проблему. Необычное соотношение яркости Урана и его колец объясняется тем, что атмосфера планеты поглощает значительную часть солнечного излучения в этом диапазоне, из-за чего Уран выглядит темнее, чем обычно. Кольца, состоящие изо льда, напротив, отражают солнечные лучи и потому выглядят необычно яркими.
Наблюдалось, что звезда 5 раз ослабляла на краткий промежуток времени свой блеск перед покрытием и после него, что и навело на мысль о кольцах. Последующие наблюдения c Земли показали, что действительно есть девять колец. Если перебирать их, удаляясь от планеты, они названы 6, 5, 4, Альфа, Бета, Эта, Гамма, Дельта и Эпсилон. Камеры «Вояждера» обнаружили несколько дополнительных колец, и также показали, что девять основных колец погружены в мелкую пыль. Подобно кольцам Юпитера, они очень неярки, но, как и кольца Сатурна, кольца Урана содержат много довольно больших частиц, размеры их колеблются от 10 метров в диаметре до мелкой пыли. Кольца Урана были открыты первыми после колец Сатурна. Это имело большое значение, так как стало возможным предположить, что кольца — общая характеристика планет, а не удел одного Сатурна. Это еще одно прямо-таки эпохальное значение Урана для астрономии.
Наблюдения показали, что кольца Урана заметно отличаются от родственных им систем Юпитера и Сатурна. Неполные кольца с различным показателям прозрачности по длине каждого из колец сформировались, похоже, позже, чем сам Уран, возможно, после разрыва нескольких спутников приливными силами.
Количество известных колец может, в конечном счете, возрасти, судя по наблюдениям «Вояджер-2». Приборы указывали на наличие многих узких колец (или, возможно, неполных колец или кольцевых дуг) около 50 метров шириной.
Неполные кольца с различным показателям прозрачности по длине каждого из колец сформировались, похоже, позже, чем сам Уран, возможно, после разрыва нескольких спутников приливными силами. Отдельные частицы в кольцах обнаруживали низкую отражательную способность. Например, самое яркое кольцо, Эпсилон, серого цвета. Ключом к разгадке структуры колец Урана может быть и открытие того, что два небольших спутника — Корделия и Офелия — находятся внутри кольца Эпсилон.
Спутники Урана.
У Урана в настоящее время открыт 21 спутник. 5 больших спутников и 16 небольших объектов диаметрами от 20 до 100 км. Их названия единственные в Солнечной системе не имеют связи с мифологией, а названы по именам персонажей произведений У. Шекспира и А. Попа. Большие луны Урана Миранда, Ариель, Умбриель, Титания и Оберон имеют сходное внутреннее строение и состоят почти наполовину из водного льда.
Большие спутники Урана на 50 процентов состоят из водяного льда, на 20 процентов — из углеродных и азотных соединений, на 30 процентов — из разных соединений кремния — силикатов. Их поверхности, почти монотонно темно-серые, носят следы геологической истории.
Спутник Расстояние от Урана (тыс.км) Радиус (км) Масса (кг) Год
Открытия Кто
Открыл Корделия 50 13 ? 1986 «Вояджер-2» Офелия 54 16 ? 1986 «Вояджер-2» Бьянка 59 22 ? 1986 «Вояджер-2» Кресcидия 62 33 ? 1986 «Вояджер-2» Дездемона 63 29 ? 1986 «Вояджер-2» Джульетта 64 42 ? 1986 «Вояджер-2» Портия 66 55 ? 1986 «Вояджер-2» Росалинда 70 27 ? 1986 «Вояджер-2» Белинда 75 34 ? 1986 «Вояджер-2» Пак 86 77 ? 1985 «Вояджер-2» Миранда 130 236 6.30. 1019 1948 Койпер Ариель 191 579 1.27. 1021 1851 Лассель Умбриэль 266 585 1.27. 1021 1851 Лассель Титания 436 789 3.49. 1021 1787 Гершель Оберон 583 761 3.03. 1021 1787 Гершель Калибан (?) 7 200 (?) 60 (?) ? 1997 Глэдмен и ko Сикоракс (?) 12 200 (?) 120 (?) ? 1997 Глэдмен и ko Миранда. Изображения «Вояждера» показали некоторые участки поверхности спутника с разрешением в километр или менее. На этих снимках можно рассмотреть, что поверхностные слои состоят из огромных разломанных каньонов глубиной до 20 километров, террасных слоев и смеси старых и молодых участков. Молодые участки, возможно, возникли при неполном расслоении спутника, процессом, в котором более легкие породы в некоторых местах всплывали на поверхность.
Кроме того, Миранда может быть результатом объединения материала разорванного ранее приливными силами спутника. Небольшой размер Миранды и низкая температура ( -187 Цельсия) и, вместе с тем, интенсивность и разнообразие тектонической деятельности на этом спутнике удивили ученых. Вероятно, что дополнительным источником энергии для такой активности послужили те же приливные силы со стороны Урана, стремящиеся все время деформировать спутник.
Фотография демонстрирует наличие на Миранде сильно пересеченной местности с высоким рельефом (справа), более низменной овражистой территории и большого ударного кратера 24 км в поперечнике (внизу слева). Снимок сделан с «Вояджера-2» 24 января 1986 г. с расстояния 36000 км.
Ариель имеет ярчайшую и, возможно, геологически самую молодую поверхность в спутниковой системе Урана. Она, в основном, лишена кратеров, больших, чем 50 километров в диаметре. Это указывает на то, что имеющиеся в околоурановом пространстве мелкие метеоры сглаживают, при падении на поверхность, крупные рельефные образования
Фотомозаика Ариэля, наиболее подробная из всех изображений спутника, полученных «Вояджером-2», демонстрирует многочисленные сбросы и долины. 24 января 1986 г.; расстояние 128000 км.
Поверхность Ариеля и Титании довольно молода с заметно выраженными трещинами и обширными равнинами, которых на Ариеле значительно больше. Это говорит о том, что в прошлом спутники были горячими с присутствием жидкой воды и впоследствии охладились. Ариель отличается значительными перепадами высот – до 10 км и наивысшей среди спутников Урана яркостью.
Титания усыпан кратерами и на поверхности много разломов и долин, орбита почти перпендикулярна плоскости орбиты Урана и вращается в обратном направлении, согласно теоретическим оценкам, испытывает 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.
Титания выделяется огромными системами трещин и каньонами, что указывает на некоторый период активной геологической деятельности в прошлом этого спутника. Эти детали могут являться результатом тектонических перемещений коры.
Поверхность Умбриэль древняя и темная, очевидно, она была подвержена немногим геологическим процессам. Темные тона поверхности Умбриэль могут являться следствием покрытия пылью и небольшими обломками когда-то находившихся в окрестностях орбиты этого спутника.
На этом наиболее подробном изображении Умбриэля поверхность сплошь покрыта кратерами. 24 января 1986г; расстояние 554000 км.
Умбриэль намного темнее других четырех больших спутников Урана. Кажется, что поверхность покрылась темным веществом относительно недавно (по астрономическим масштабам). Она изрыта кратерами; один из них, 110 км в диаметре, по контрасту с остальной частью поверхности кажется особенно ярким. Сидерический период обращения 4 сут 22 мин.
Умбриель и Оберон имеют очень древнюю поверхность сплошь покрытую кратерами. Их ландшафт не претерпел практически никаких изменений на протяжении длительного времени.
Оберон, самый внешний из пяти больших спутников, также имеет старую, покрытую кратерами поверхность, с неяркими следами внутренней деятельности.Поверхность Оберона некоторыми деталями напоминает Каллисто. Также замечены следы геологической активности, имевшей место на ранних этапах развития. На Умбриели таких деталей не обнаружено возможно из-за очень низкого альбедо, это самый тёмный спутник Урана.
Внешний вид ближайшего к планете и самого маленького из больших спутника Миранды отличается от четырёх других. “Voyager 2” пролетел от Миранды на расстоянии около 30 000 км и передал на Землю наиболее подробные снимки именно её поверхности, которая оказалась смешением кратеров, разломов и нагромождением гряд. Существует теория, что такие структуры могли образоваться в результате многократных разрушений и последующих восстановлений спутника. Хотя Миранда довольно маленький спутник, всё же вероятно на нём имелась в прошлом какая-то незначительная геологическая активность. А уникальный ландшафт можно объяснить периодическим таянием и замерзанием внутреннего льда, которого в составе Миранды заметно больше, чем у других больших спутников Урана.
Корделия — один из двух спутников, которые играют роль “пастухов” эпсилон-кольца планеты (другим является Офелия).
Уникальная фотография Урана с кольцами и спутниками
27 декабря 2002 года, 11:40.
Европейские астрономы получили с помощью установленного в Чили телескопа ANTU уникальные фотографии Урана. Снимки были сделаны в ближнем инфракрасном диапазоне (длина волны 2,2 мкм). На снимке отчетливо видны семь из спутников Урана и кольца, из-за которых планета становится похожей на Сатурн.
На полученном снимке видны семь спутников Урана. Самыми яркими из них являются Титания и Оберон, открытые еще в 1787 году Уильямом Гершелем. В 1851 г. другой английский астроном, Уильям Ласелл, открыл еще два спутника — Ариэль и Умбриэль. В 1948 г. американский астроном Джерард Койпер открыл пятый спутник — Миранду. Хуже всего на снимке видны спутники Пак и Порция, открытые в 1986 г. «Вояджерами». Неподписанный объект в левой части снимка представляет собой «фоновую» звезду.
Международная группа астрономов объявила об открытии нового спутника Урана. Таким образом, общее количество «лун» седьмой планеты Солнечной системы достигло 21. По традиции, имена спутникам Урана присваиваются в честь персонажей произведений Уильяма Шекспира и Александра Поупа, однако новый спутник пока не имеет официального названия, и исследователи присвоили ему условный индекс S/2001 U 1.
S/2001 U 1 имеет небольшие размеры — от 6 до 12 км в поперечнике, и вращается вокруг Урана по сложной эксцентрической орбите. По похожим орбитам вращаются другие пять из уже известных спутников. Исследователи полагают, что S/2001 U 1 образовался при столкновении нескольких более крупных объектов еще на стадии формирования Солнечной системы.
Пять крупнейших спутников Урана
Открыт новый спутник был еще в августе 2001 г. совместными усилиями 11 астрономов, однако публикация о нем появилась лишь сейчас, поскольку исследователи занимались проверкой полученных данных и уточнением результатов. Два самых крупных спутника Урана — Титания и Оберон — были открыты еще в конце XVIII века Уильямом Гершелем. Диаметр Титании составляет 789 км, а Оберона — 761 км. Большинство мелких спутников Урана были открыты в 1985-1986 гг. аппаратом «Вояджер-2». По количеству известных спутников, в Солнечной системе спутниковая «свита» Урана занимает третье место после Юпитера с его 39 лунами и Сатурна — с тридцатью.
Заключение
Высшие планеты (планеты четвертого уровня) представляют те обстоятельства внешней и внутренней жизни, над которыми средний человек практически не имеет власти. Здесь его свобода — это, главным образом, свобода внутреннего отношения к происходящему с ним, ибо его поступки мало значат для развития ситуаций, управляемых Ураном, Нептуном и Плутоном.
Последние наблюдения Урана с помощью космического телескопа Хаббла показывают сезонные изменения, во время которых меняется степень активности в атмосфере.
Уран, как и другие планеты высшего уровня, ведает переменами и отличается неожиданным, взрывчатым, часто революционным характером этих перемен. Во внутренней жизни это часто перемены отношения, когда у человека вдруг (в результате, как правило, бурных внешних событий — так ему кажется) ломаются жесткие стереотипы видения и восприятия больших фрагментов мира и себя. Кризис сорока лет — оппозиция транзитного Урана натальному — часто дает человеку возможность сменить мировосприятие и, в частности, научиться думать по-другому, гораздо менее шаблонно, частично заменив свой Меркурий на Уран.
Под действием поля тяготения Урана траектория «Вояджера-2» снова изменилась, и он направился к Нептуну
Список использованной литературы
1. Моисеев Н.Н. Человек и биосфера. М.,1990.
2. Мэрион Дж. Б. Физика и физический мир. М.,1975
3. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания. Учебное пособие. М.,1999.
4. Небел Б. Наука об окружающей среде. Как устроен мир. М.,1993.
5. Николис Г., Пригожин И. Познание сложного. М.,1990.
6. Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. М.,1986.
7. Пригожин И. От существующего к возникающему. М.,1985.
8. Фролов И.Т. Перспективы человека. М.,1983.
Космос издревле привлекал и манил человека. Люди изучали планеты Солнечной системы и выяснили много различных сведений о небесных телах. Ниже представлены самые интересные факты об Уране:
Уран – планета немалых размеров. Его объем в 62 раза больше объема нашей родной Земли. Для сравнения: если бы Земля была размером с обычную монетку, то Уран обладал бы размерами футбольного мяча. Но по массе он больше всего лишь в 14 раз, потому что плотность Урана невелика.
День на Уране немного меньше, чем на Земле: чтобы сделать оборот вокруг своей оси ему требуется 17 часов, а год на этой планете составляет 84 земных года, именно за такое время Уран проходит вокруг Солнечной звезды. Интересное сведение: ось сине-зеленой планеты наклонена почти на 100 градусов! Поэтому, когда Уран вращается, он напоминает мяч, катящийся по кругу.
Наблюдать Уран можно с Земли даже невооруженным глазом. Для этого нужно, чтобы небо было очень темным и чистым.
Планета была открыта в 1781 году Уильямом Гершелем. До этого времени многие астрономы принимали Уран за звезду, но лишь Гершель, изобретя собственный телескоп, наблюдал через него Уран и определил, что он является планетой. Интересен тот факт, что Уран является первой планетой, которая была открыта в Новое время.
Космический аппарат посещал окрестности Урана лишь однажды, и это было в 1986 году. Корабль НАСА «Вояджер-2» совершил очень большое сближение с планетой: около 81.5 тыс. км.
Окончательное название Урану дал немецкий астроном Иоганн Боде. Он объяснил свой выбор тем, что открытую планету следовало бы назвать в честь отца Сатурна, потому что Сатурн – это отец Юпитера. Таким образом, Урану было дано имя древнегреческого Бога.
На планете могут наблюдаться очень сильные ветры. Так, в средних широтах скорость ветра может достигать 150 м/с, а на кольцах даже 250 м/с! А в 2004 году были обнаружены огромные погодные изменения на планете: ветер достиг невиданных скоростей и постоянно наблюдалась гроза.
Поверхность Урана очень красивого цвета: переливающийся сине-зеленый. Такой оттенок ученые объясняют присутствием метана в атмосфере планеты.
Уран – самая холодная планета Солнечной системы. Известно, что Уран излучает мизерную часть тепловой энергии, получаемой от Солнца, в то время как многие другие планеты излучают почти в 2.5 раза больше тепла! Сейчас многие современные астрономы пытаются найти разгадку этого феномена.
Уран имеет достаточно большое количество спутников: их у него 27. Многие имеют очень красивые и интересные названия, они выбирались из произведений Шекспира и Поупа. Многие астрономы предполагают, что спутники образовались из частиц того материала, из которого возникла планета.
Очень сложно определить температуру в самых недрах Урана, но если предположить, что она немногим отличается от температуры в недрах других планет, то становится возможным существование жидкой воды на планете, а значит и каких-либо форм жизни.
Уран имеет 13 колец, ученые предполагают, что они довольно молодые, так как имеют темный цвет и не обладают большими размерами и широтой.
Следующий полет на Уран планируется в 2021 году в составе миссии, которая займется исследованием внешней части Солнечной Системы. Ученые исследуют уникальный состав планеты, а также небесные тела, которые ее окружают.
После своего открытия Уран стал использоваться в мировой культуре. Так, его название упоминается в книгах различных писателей, в художественных фильмах. Также Уран фигурирует в разнообразных комиксах и мультфильмах.
Астрологи считают Уран планетой, которая управляет таким знаком Зодиака, как Водолей.