Главная            О проекте            Карта сайта            Обновления            Ссылки

Планета Уран

Уран является седьмой по счёту планетой Солнечной системы и добросовестно вращается на её дальних рубежах уже не один миллиард лет. Ближе к светилу находится шесть планет. Две из них – Юпитер и сверкающий кольцами Сатурн – называют газовыми гигантами. Уран также принадлежит к этой компании, кардинально отличаясь от планет земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс).

Среднее расстояние от планеты Уран до Солнца составляет 19,8 астрономических единиц (а. е.). Одна такая а. е. равна 149,6 млн. км. – среднее расстояние от Земли до Солнца. В афелии (наиболее удалённая от Солнца точка орбиты, вращающейся вокруг него планеты) Уран отдаляется от светила на 20,08 а. е., а в перигелии (ближайшая к Солнцу точка орбиты, вращающейся вокруг него планеты) эта величина стремится к 18,37 а. е.

Отсюда видно, что орбита Урана близка к круговой. Её эксцентриситет (величина, указывающая, насколько орбита вращающегося тела отличается от круговой) равен 0,047. Скорость же, с которой газовый гигант несётся вокруг Солнца, составляет 6,81 км/с. Полный оборот вокруг светила планета Уран делает за 84 земных года. Это нормальная продолжительность человеческой жизни. Именно за этот срок наш далёкий сосед и совершает один почётный круг вокруг пышущей жаром жёлтой звезды.

Вокруг своей оси планета Уран делает полный оборот за 17 часов. Но так как её верхние слои представляют из себя сгусток газов (водород (83%), гелий (15%), метан(1,99%)), которые находятся в постоянном движении (в некоторых частях планеты их скорость достигает 240 м/с), то отдельные участки, отдалённые от экватора, опережают общий устоявшийся ритм. В этих местах скорость вращения вокруг оси достигает 14 часов. Отсюда вывод: газовая поверхность вращается не как единое целое, а представляет из себя довольно неуправляемую капризную массу, существующую по каким-то своим законам и правилам.

По своей массе планета Уран занимает 4-е место среди планет Солнечной системы. Её опережают Юпитер, Сатурн и Нептун (4-й газовый гигант). Зато по диаметру находится на почётном 3-м месте, а Нептун перемещается на 4-е. Экваториальный диаметр планеты соответствует 51118 км, а полярный диаметр равен примерно 49946 км. Газовый гигант сжат у полюсов, а по своим габаритам превышает Землю более чем в 4 раза. Масса его больше земной в 14,6 раз. Вот такой аккуратный шарик существует на дальних рубежах Солнечной системы.


Планета Уран и Земля

Он имеет среднюю плотность равную 1,27 г/м³, что в 4,38 раза меньше плотности старушки Земли. Сияет же планета Уран в ночной дали бледным зелёновато-голубоватым светом. Невооружённый человеческий глаз увидеть это сияние не может. Поэтому многие века люди даже не догадывались о существовании далёкого космического соседа, наивно полагая, что красавец Сатурн является самой дальней и самой прекрасной планетой Солнечной системы.

Нельзя не остановиться на оси вращения зеленовато-голубоватого собрата по Космосу. Она имеет определённую специфику и резко отличается от всех других планет, нарезающих бессчётные круги вокруг Солнца. У всех космических тел существует плоскость экватора и плоскость орбиты вращения. В идеале они должны совпадать, то есть угол между ними представлять величину, стремящуюся к нулю.

У планеты Уран всё не так. Плоскость экватора по отношению к плоскости орбиты вращения имеет угол равный 98°. Благодаря этому, газовый гигант движется вокруг Солнца «как бы лёжа на боку». Из-за такой «кособокой» позиции, то северный, то южный полюса Урана забирают от жёлтой звезды больше энергии, нежели экватор. Однако температура на экваторе выше чем на полюсах – это одна из загадок газового гиганта.

Также очевидно, что на одном участке орбиты планета Уран повёрнута к Солнцу одним полюсом, а на противоположном участке – другим. Это приводит к тому, что ночь на каждом из полюсов длится долгих 42 года. Зато на экваторе происходит быстрая смена дня и ночи в соответствии со скоростью вращения планеты вокруг своей оси.

Ещё одной характерной особенностью Урана является то, что его направление вращения вокруг собственной оси противоположно направлению обращения вокруг Солнца. Таким же примечательным свойством может похвастаться, только, вторая планета земной группы Венера. У остальных семи планет Солнечной системы в этом вопросе всё скучно, обыденно и без отклонений.

Открытие планеты Уран

Открыл седьмую планету Солнечной системы английский астроном Уильям Гершель (1738-1822) в 1781 году. Однако, ради исторической правды надо сказать, что первым человеком, увидевшим это космическое тело, являлся английский астроном Джон Флемстид (1646-1719). Он наблюдал Уран в 1690 году и принял его за далёкую звезду в созвездии Тельца. Таковой планета и была нанесена на одну из карт атласа звёздного неба и пребывала в этом почётном качестве целых 50 лет.


Уильям Гершель

Уильям Гершель тоже поначалу не вник в истинную сущность далёкого и загадочного голубовато-зеленоватого космического объекта. Ночное небо он рассматривал через телескоп собственной конструкции, скрупулёзно изучал глубины космоса и, наткнувшись на планету Уран, окрестил её кометой. Астроном известил об этом Лондонское королевское общество по развитию знаний о природе, сделав своё открытие достоянием общественности.

Другие астрономы также стали наблюдать за этим космическим телом. Многие из них сошлись на том, что всё-таки это не комета, а скорее планета. У вновь открытого образования не было свойственного для кометы хвоста, к тому же оно находилось на расстоянии 19 а. е. от Солнца. Подобные тела, как правило, становятся различимыми на гораздо более близком расстоянии от жёлтой звезды. Для них нормой считалось в то время 4 а. е, а тут пятикратное превышение.

Прошло два года тщательных наблюдений, прежде чем Уильям Гершель вынес окончательный вердикт. Он признал в 1783 году открытый им космический объект планетой. Среди астрономов это стало сенсацией. Многие сотни лет люди даже не подозревали о наличии седьмой планеты в пределах Солнечной системы. И вот в тёмных глубинах Космоса был обнаружен очередной собрат дружного семейства. Сразу возник вопрос, как его назвать.

По общепринятой практике планеты называли именами древнеримских богов. В данном случае первооткрыватель решил отступить от устоявшегося правила и назвать планету именем короля Великобритании. На троне в это время сидел Георг III (1738-1820). Уильям Гершель назвал своё детище планетой Георга.

Надо сразу сказать, название не прижилось. Как-то не принято называть вечно-живущие космические тела именами простых смертных. Жизнь человека искромётна, Космос же вечен. Кто в наши дни знает Георга III, чем он себя проявил? Зато всем хорошо известны имена древнеримских и древнегреческих богов. Они пережили тысячелетия, тем самым доказав свою состоятельность и бессмертие в памяти людей.

Вот поэтому немецкий астроном Иоганн Элерт Боде (1717-1826) предложил назвать вновь открытую планету Ураном. Уран в древнегреческой мифологии супруг Геи – матери-земли. Он являлся отцом Кроноса (Сатурн в древнеримской мифологии) и дедом Зевса (Юпитер в древнеримской мифологии). Название было логически закономерным – сын, отец, дед. Никто спорить не стал. Так с лёгкой руки немецкого коллеги седьмая планета Солнечной системы и получила название Уран.

Строение планеты Уран

Верхние слои атмосферы планеты Уран окутывают голубовато-зеленоватые облака, состоящие из крошечных кристаллов метана. Именно это великолепие и придаёт планете такой приятный, ласкающий глаз цвет. Нижние слои атмосферы содержат в себе жидкий водород и гелий. Водорода присутствует 83%, гелия 15%, метана 1,99%, остальные 0,01% забирает себе аммиак.

Ниже атмосферы располагается мантия. Она представляет из себя жидкую с высокой плотностью смесь, состоящую из растворённого в воде аммиака. Вся эта масса плотно окутывает твёрдое ядро из кремния и металлов. Ядро обладает плотностью в два раза большей чем у Земли. В то же время своими размерами оно совпадает с Землёй, а вот его масса в 5 раз больше массы голубой планеты.

На границе ядра и мантии имеет место огромное давление – оно равно 8 миллионам бар (1 бар равен 750 мм рт. столба). Чем выше к поверхности планеты, тем давление ниже. Причём уменьшается оно быстро и на определённой высоте достигает величины в 1 бар. Именно этот уровень и принято считать условно-выбранной поверхностью газового гиганта. От неё рассчитываются экваториальный и полярный радиусы, а также все остальные величины, связанные с размерами планеты Уран.

Данная модель, в наши дни, берётся за исходную, но не является единственной. Есть предположение, что у планеты Уран отсутствует твёрдое ядро, также идут споры о соотношении атмосферы, мантии и твёрдых пород. Как понимает каждый, истину установить сложно – для этого нужны многолетние тщательные исследования. Так что сенсационные сюрпризы, касающиеся строения планеты, ещё впереди.

Что же касается температурных режимов, то здесь сразу надо сказать, Уран – самая холодная планета из всех газовых гигантов. Температура в его тропопаузе (переходный слой от тропосферы к стратосфере) равняется минус 224° по Цельсию, или 49К (1С = К – 273,15). Это атмосферный слой, отстоящий от условно-выбранной поверхности на расстоянии в 10-50 километров.

Ниже тропопаузы находится тропосфера – нижний слой атмосферы. На её границе с условно-выбранной поверхностью температура составляет 47° по Цельсию (320К). То есть с высотой температурный режим явно портится и приятная теплота переходит в страшный холод. В глубинах же планеты, на границе мантии и ядра, совсем иные тепловые показатели. Температура держится в этих областях на отметке 5000К.

Для того, чтобы составить полное впечатление о температурных режимах космических тел, придумали такое понятие как эффективная температура планеты. Под ней понимается температура абсолютно чёрного тела (тело, поглощающее все излучения и ничего не отражающее), равного по размерам планете и излучающего точно такое же количество энергии в единицу времени.

К примеру, эффективная температура Земли соответствует минус 24° по Цельсию (249К). У планеты Уран ситуация несколько иная. Здесь эффективная температура равна минус 214,15° по Цельсию (59К). Что же касается газовых собратьев, то эффективная температура Юпитера соответствует минус 143° по Цельсию (130К), а соответственно Сатурна минус 178° по Цельсию (95К).

Выше тропопаузы простирается стратосфера на высоту до 4000 км. Здесь температурный режим начинает расти, причём очень значительно. В центральных слоях стратосферы он достигает величины в 520° по Цельсию. Такая жара объясняется активным поглощением солнечных радиационных излучений, которые и нагревают эту часть атмосферы до такой температуры.

Самое же интересное то, что и выше стратосферы, в термосфере, температура вовсе не падает, а остаётся на том же уровне. Такие температурные значения распространяются на 50000 км. в окружающую планету Уран космическую даль. Всё это раскалённое пространство принято называть короной. Почему в ней так жарко – наука пока объяснить не может.

Кольца планеты Уран

Планета Уран обладает системой колец. Их насчитывается целых 13. Это конечно не то великолепие, которое окружает Сатурн, так как данные образования имеют очень тёмный цвет. Они практически невидимы как и все чёрные тела, а первые пять из них были открыты только в 1977 году американскими учёными.


Кольца Урана

Они наблюдали закрытие газовым гигантом одной из далёких звёзд бескрайнего Космоса. Это делалось для того, чтобы посредством изучения интенсивности свечения, определить плотность атмосферы планеты.

Каково же было удивление, когда исследователи обнаружили что звезда исчезла из поля зрения ещё до того, как Уран её перекрыл. Затем свет опять возник в чёрной бездне и также неожиданно вновь пропал. Такие сюрпризы продолжались пять раз, пока газовый гигант не перекрыл звезду полностью.

Подобное мелькание света было обнаружено и тогда, когда Уран ушёл по орбите в сторону. Звезда сначала стала видима, затем пропала и вновь появилась перед удивлёнными взорами наблюдателей. Таких «исчезновений» звезды также насчитывалось ровно пять.

Вряд ли такой световой эффект могли создать спутники планеты. Иначе пришлось бы признать, что вокруг Урана вращается 10 спутников. Причём все они лежат в одной плоскости, а каждые два из них имеют к тому же одну и ту же орбиту.

Учёные вполне логически рассудили, что это очень тёмные кольца. Им дали название букв греческого алфавита: Альфа, Бета, Гамма, Дельта, Эпсилон. Вскоре были открыты ещё 4 кольца, а в 1986 году космический беспилотный аппарат «Вояджер-2» обнаружил 2 кольца, также принадлежащих планете Уран. Точку в этом вопросе поставил космический телескоп «Хаббл» в 2005 году. Благодаря ему были найдены, расположенные очень далеко от газового гиганта последние 2 кольца.

Вот таким образом и вышли на величину 13. Цифра конечно несчастливая, но Космос, как правило, игнорирует земные суеверия. Причём 11 колец имеют практически чёрный цвет, а два крайних отличаются по спектру. Внешнее кольцо синего цвета, внутреннее красного. Видимо такой окрас имеют частицы льда, из которых эти образования и состоят. Сами частицы различаются по размеру. Одни совсем маленькие – порядка нескольких миллиметров, другие представляют из себя огромные глыбы, достигающие нескольких метров в диаметре.

Спутники планеты Уран

У планеты Уран насчитывается 27 спутников. Состоят они изо льда вперемешку с горными породами. Соотношение здесь половина на половину. Причём лёд включает в себя соединения аммиака и углекислого газа, присутствуют также и соединения метана.

Уран обладает самой маленькой спутниковой системой по массе среди газовых гигантов. Наибольший интерес представляют из себя пять самых крупных спутников. Это Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титания и Оберон.

Спутник Урана Миранда

Спутник Миранда расположен ближе всего к планете. Открыт малыш был в 1948 году американским астрономом Джерардом Койпером (1905-1973). Расстояние его до Урана составляет 129700 км. Он самый маленький среди своих пяти коллег. Диаметр данного космического образования составляет всего 472 километра.


Спутник
Миранда

Эксцентриситет орбиты равен 0,0027, а полный оборот вокруг газового гиганта малыш делает за 1,41 земных суток. Причём к Урану он всегда повёрнут одной и той же стороной.

Плотность Миранды 1,2 г/см³, температура на поверхности минус 185° по Цельсию. Состоит спутник из аммиачного льда, соединений метана и горных пород. Имеет на своей поверхности скалу, носящую название Верона Рупес. Высота этого величественного образования 20 километров.

Спутник Урана Ариэль

Спутник Ариэль открыт в 1851 году сыном первооткрывателя Урана британским астрономом Джоном Гершелем (1792-1871). Отстоит он от газового гиганта на расстоянии 191240 километров, обращён к нему всегда одной и той же стороной. Полный оборот делает за 2,52 дня.


Спутник
Ариэль

Это самый светлый из всех 27 спутников. Объясняется это тем, что его поверхность покрыта водяным инее. Состоит из каменных пород, а также водяного и метанового льда. Причём льда гораздо больше – порядка 60%.

Эксцентриситет орбиты равен 0,0012, плотность 1,67 г/см³. Диаметр спутника 1158 километров. Поверхность покрыта каньонами и долинами. Каньоны глубокие, высота их отвесных стен доходит до 10 километров. Температура на поверхности составляет минус 215° по Цельсию.

Спутник молодой, так как на его поверхности очень мало метеоритных кратеров. Многочисленные разломы на поверхности указывают на вулканическую активность в недалёком прошлом. Что являлось источником данного геологического явления – неясно.

Спутник Урана Умбриэль

Спутник Умбриэль открыт в 1851 году. Совершил столь примечательный поступок британский астроном Уильям Лассел (1799-1880). Он сумел разглядеть в космической дали самый тёмный из объектов, вращающихся вокруг Урана.


Спутник
Умбриэль

Отстоит он от газового гиганта на расстоянии в 266 тысяч километров, диаметр имеет 585 километров, а эксцентриситет его орбиты равен 0,0039. Повёрнут спутник к Урану всегда одной и той же стороной, а полный оборот делает за 4 суток.

Поверхность Умбриэля очень тёмная, температура на ней держится на отметке минус 198° по Цельсию, плотность равняется величине в 1,39 г/см³. В этом кромешном ужасном холоде существует множество кратеров. Примечательно то, что некоторые из них имеют светлое дно. Самый крупный из кратеров явно выделяется на поверхности своей белизной. Его диаметр равен 140 километров.

Существует предположение, что данная белизна является ничем иным как чистым льдом. Мощные метеориты обнажили эту составляющую космического тела, раскидав в стороны твёрдые каменные породы. Видимо глубина залегания льда разная, поэтому только часть ударных кратеров может похвастаться таким специфическим дном, в то время как другим остаётся только завидовать.

Спутник Урана Титания

Спутник Титания открыт Уильям Гершелем в 1787 году, через 6 лет после открытия им планеты Уран. Это самый крупный спутник. Его диаметр равен 1577 километров. Отстоит он от газового гиганта на расстоянии в 436 тысяч километров, а полный оборот вокруг планеты делает за 8,71 дня.


Спутник
Титания

Состоит Титания из водяного льда, соединений метана и горных пород. Последних насчитывается 50%. Эксцентриситет равен 0,0011, плотность соответственно 1,71 г/см³. Температура на поверхности составляет минус 203° по Цельсию.

На спутнике Урана не очень много кратеров. Самый крупный из них носит название Гертруда и имеет в диаметре 326 километров. Наблюдается множество долин и каньонов. Каньоны очень длинные. Никоторые из них имеют протяжённость до 1000 километров. Поверхность спутника обильно покрывает водяной иней.

Спутник Урана Оберон

Спутник Оберон также открыт Уильям Гершелем в 1787 году. Он меньше Титании. Его диаметр составляет 1526 километров. Расстояние до газового гиганта соответствует 582,6 тысячам километров. Эксцентриситет равен 0,0014, плотность 1,63 г/м³. Полный оборот вокруг Урана занимает 13,46 дня. Спутник всегда повёрнут к планете одной и той же стороной.


Спутник
Оберон

Температура на поверхности держится на отметке минус 198° по Цельсию. Состоит это космическое тело на 50% из горных пород. Всё остальное – водяной лёд, а также соединения метана и азота.

Поверхность спутника изрыта ударными кратерами. Самый крупный из них носит романтическое название Гамлет. Его диаметр равен 205 километрам. Вокруг многих ударных кратеров наблюдаются светлые полосы, представляющие из себя ничто иное, как мощные выбросы льда.

Дно у многих кратеров очень тёмное. Это указывает на геологическую активность в прошлом. Только вместо раскалённой лавы из недр поднималась на поверхность вода, метан, аммиак. Всё это выплёскивалось в виде жидкости или газа. Соприкасаясь с внешней средой, текучая и газообразная масса теряла свои первоначальные свойства, застывала и превращалась в твёрдый тёмный лёд.

Магнитное поле планеты Уран

Представление о магнитном поле планеты Уран исследователи получили только после того, как вблизи газового гиганта побывал космический аппарат НАСА «Вояджер-2». Случилось это знаменательное событие в далёком 1986 году. Посланец матушки-земли изучил не только магнитное поле. Он тщательнейшим образом ознакомился с атмосферой, открыл 10 новых спутников, два кольца, а также сфотографировал 5 самых больших спутников Урана.

Работа была проделана огромная, с учётом того, что космический аппарат также тщательнейшим образом проверил и структуру магнитосферы седьмой планеты. Вся эта уникальная информация благополучно достигла земли и стала достоянием специалистов.

На сегодняшний день известно: магнитное поле планеты Уран имеет определённые особенности, связанные со спецификой его вращения, но в целом соответствует аналогичным магнитным полям других планет из группы газовых гигантов.

Характерным отличительным признаком является то, что магнитная ось не соответствует оси вращения планеты. Она сдвинута относительно центра данного космического тела на 1/3 его радиуса. В дополнение к этому, магнитная ось отклонена от оси вращения и образует с ней угол в 60°. Напряжённость магнитного поля также не является величиной постоянной, а изменяется от одной области к другой. Кроме двух основных магнитных полюсов были замечены ещё два менее сильных магнитных полюса.

Все эти особенности, абсолютно несвойственные планетам земной группы, объясняются тем, что формирование магнитного поля Урана происходит не в ядре планеты, а в более близких к поверхности областях. Это жидкий аммиак, который существует между ядром и атмосферой. Именно в этой среде и формируются магнитные силовые линии, обволакивающие планету, как кокон гусеницу.

Этот кокон подвержен мощному влиянию солнечного ветра (гелиево-водородная плазма, испускаемая солнечной короной). Со стороны, обращённой к светилу, он испытывает на себе всю мощь пышущей жаром жёлтой звезды. Но силовые линии магнитного поля не уступают натиску: они выдерживают его и таким образом защищают планету от губительного и разрушающего воздействия могучей солнечной энергии.

С другой стороны планеты у магнитного поля нет противодействия. Силовые линии устремляются за текущим в космическую даль солнечным ветром и вытягиваются на многие миллионы километров. Такое образование, ограничивающее воздействие солнечной энергии, называется магнитосферой.

Магнитосфера присутствует у всех планет, имеющих магнитное поле. Везде она устремляется за солнечным ветром и тянется широкой полосой по бескрайней космической бездне. Это общепринятое правило, которому не подчиняется, только, Уран.

Его магнитосфера тянется не широкой полосой, а закручена в штопор. Это происходит из-за сильного наклона оси вращения к оси магнитного поля планеты. Планета Уран вращается, и силовые линии, подобно нитям, накручиваются друг на друга. В результате магнитосфера и приобретает такую оригинальную конфигурацию, напоминающую по форме штопор. Длина его составляет 10 миллионов километров и направлена в сторону орбиты Нептуна.

Планета Уран – одно из уникальнейших творений Космоса. Она прекрасна, загадочна и притягивает людей своими нераскрытыми тайнами. Последних же, по всей видимости, ещё очень и очень много. Видимо пройдёт немало лет, прежде чем голубовато-зелёноватая планета поделится с человеком своими основными секретами и приблизит нашу цивилизацию к разгадкам других тайн, надёжно укрытых в глубинах Вселенной.

Статью написал ridar-shakin

Источники: Издание «Планеты Солнечной системы»