В Солнечной системе седьмой по удаленности от Солнца расположена планета Уран. Она была открыта впервые в 1781 году Уильямом Гершелем. Уникальность планеты начинается уже с названия, оно происходит из греческих легенд и названа в честь бога неба, (все другие планеты названы именами римских богов). Уран можно увидеть с Земли ночью невооруженным глазом, только если небо очень чистое и прозрачное, так как видимость планеты слабая и почти на пределе. Звездная величина планеты колеблется в пределах +5,32 – + 5,9 (предел видимости +6,0). Уран относится к газовым гигантам, хотя по размеру меньше Юпитера и Сатурна. Но нашу Землю по размерам он значительно обошёл, его диметр в 4 раза шире диаметра Земли и тяжелее её в 14,5 раз. Уран не только газовый гигант, а еще и самый холодный во всей Солнечной системе, настоящая ледяная планета. Здесь правит бал снежная королева, окутывая планету жутким, все леденящим холодом. От Солнца планета находится очень далеко, а своего внутреннего источника энергии как у других планет у нее практически нет. Замороженная планета выглядит тихой и безмятежной, светясь спокойным зеленовато-голубым цветом. Голубизна Урана еще больше Земной. Ледяная планета стоит на втором месте по самой маленькой плотности среди планет нашей Солнечной системы, плотность равна 1,27 м/см². Но самой главной особенностью Урана является положение на орбите.
Орбита Урана, почти круговая с эксцентриситетом 0,047 и вокруг Солнца протянулась почти на расстояние 2 873 млн.км. Самая большая полуось орбиты составляет почти 3 003 млн. км., а малая 2 741 млн.км. По космическим меркам эта разница в 262 млн.км не очень большая. Уран, как и Венера вопреки другим планетам нашей Солнечной системы движется обратно по орбите – ретроградное. Но дальше, еще интереснее. Почему то экватор планеты имеет угол наклона к орбите почти прямой- 98 градусов, значит ось вращения находится перпендикулярно к плоскости орбиты. Здесь уникальный случай, получается, что планета не вертится как все остальные, а почти катится колобком по орбите с северным полюсом внизу. На один оборот по орбите вокруг Солнца с небольшой скоростью 6,49-7,11 км/сек, у Урана уходит 84 земных лет и 7 дней. Докатился! А вот один оборот вокруг своей собственной оси он перекатывает за 17 час. 14 мин. 24 сек. – это его сутки. Такое положение Урана привело и к своеобразным сезонам на планете, возле полюса 42 наших года длится лето полярное, а затем 42 года длится зима. Летом Солнце в течение 21 летнего года очень своеобразно спиралевидно поднимается вверх, а в последующие 21 года также по спирали опускается вниз. Потом наступает долгая зима на пол уранских года. В моменты солнцестояния само Солнце расположено над экватором Урана очень близко к горизонту, а один из полюсов направлен прямо на Солнце, на небольшой узкой полосе экватора происходит быстрая смена дня и ночи. В моменты равноденствия планета повернута экватором прямо к Солнцу и это опять дает быстрые смены дня и ночи. Несмотря на то, что в области полюсов попадает больше солнечной энергии, температура в экваториальной зоне выше. Объяснений исследователей по этому поводу пока нет.
Атмосфера Урана подобно другим газовым гигантам очень мощная. Газовый состав атмосферы на Уране немного не такой как состав в атмосферах Юпитера и Сатурна и отличается тем, что значительно больше углеводородов, метана, ацетилена и незначительное количество других, но превосходящее значение все таки у водорода – 83% и у гелия - 15%. Метана в атмосфере Урана почти 2% и так как он хорошо поглощает лучи красного цвета, то планета кажется нам зеленовато - голубого цвета.
Следует добавить, что поскольку Уран планета газовая и не имеет твердой поверхности, то условно за его поверхность принят слой с давлением равным 1 бару. Как уже говорилось выше, Уран самая холодная планета в Солнечной системе с наиболее низкой температурой. Температурный режим Урана лучше всего рассматривать с позиций тропосферы, стратосферы и термосферы. Здесь в самом нижнем и плотном слое атмосферы называемом тропосферой, температура на высоте постепенно падает с 320 К до 53 К и достигая тропопаузы температура Урана равна 49 К. Это наинизшая температура планет. Тропопауза является пограничным слоем между тропосферой и стратосферой. Выше на расстоянии до 4000 км. расположена стратосфера.
Здесь уже наблюдается обратный эффект. Температура начинает постепенно с высотой повышаться до 800 К-850 К. Такое нагревание в этой части атмосферы вызвано тем, что метан и возможно углеводороды поглощают часть инфракрасной и ультрафиолетовой радиации. В добавок возможно еще нагревание стратосферы термосферой. Дальше идут наиболее удаленные участки атмосферы это термосфера и корона. Здесь температура держится до 850 К и причина такой высокой температуры на этом расстоянии пока необъяснимы. Термосфера с короной распространяется на огромное расстояние до 50 000 км. Такая жара в короне Урана относится к одной из его особенностей и возможно способствует небольшому присутствию пыли в кольцах вокруг планеты. Ионосфера планеты образована из термосферы и верха стратосферы, это примерно на высоте 2 000-10 000 км. Плотность ионосферы зависит от солнечной активности. Сила ветра на Уране значительно меньше чем на других газовых планетах и зафиксирована не более 250 м/сек. На экваторе направление ветра идет обратно движению планеты, скорость равна примерно до 100 м/сек, и постепенно уменьшается вплоть до полного затишья на широте -+ 20 градусов,а уже в средних широтах совпадает с движением Урана и дует со скоростью от 40 до 150 м/сек. и затем опять постепенно идет затишье к полюсам планеты. Облачность на Уране с многослойной структурой. Основные облака образуются при температуре равной -173 градусов Цельсия и находятся в областях с давлением 2,4-3,4 атм. Это замерзший сероводород. Следующий второй слой облаков образуется при давлении 20-30 бар из гидросульфида аммония. Затем на уровне приблизительно 50 атмосфер идут облака из водяного льда. В районе тропопаузы, где низкая температура, конденсируются пары ацетилена и диацетилена и появляется узкая надоблачная дымка. Немаловажное значение оказывают и сезонные изменения. Лето, а затем зима на Уране в течении наших 42-ух лет оказывают все таки влияние на прогрев и образование облаков. В последнее время при помощи «Вояджера-2» и телескопа «Хаббл», кроме 10 полосок облаков обнаружено появление выразительных красочных облаков в районе как северного так и южного полюсов. Примерно на широте -45 градусов выделяется яркая узкая полоса называемая Южным кольцом. Отмечено, что северные облака расположенные на высоте побольше, имею меньшие размеры, но более четкие и яркие. И хоть в общем атмосферные явления значительно спокойные, и на Уране отмечаются изредка небольшие атмосферные вихри в виде темных пятнышек.
Ученые выдвигают несколько версий внутреннего строения планеты от двухярусной модели до классической трехярусной. За основу большинство принимают стандартную модель. Ниже атмосфры и находится мантия. За поверхностный слой условно принята поверхность с давление 1 бар. Мантия скорее всего представляет собой океан растворенного в воде аммиака и метана из плотной смеси с высокой электропроводностью. Слой металлического водорода в отличии от Юитера и Стурна уже отсутствует. Ближе к центр как давление так и температура растут. В центре планеты как всегда находится особенно плотное и с большой температурой раскаленное ядро. Температура ядра предполагается до 7 000 К, а давление до 6 млн атмосфер. Размер ядра составляет д о 20% от R и предположительно из камня и железа. Его плотность до 9 г/см³.
Магнитное поле нашего Урана имеет ряд своих характерных особенностей по сравнению с остальными планетами и по всей вероятности связано с его особенностями вращения и отсутствию внутреннего источника собственной энергии. Первая особенность – магнитная ось планеты сдвинута с центра оси планеты на треть его радиуса и при этом образуется угол в 60 градусов. Вторая особенность это непостоянство напряженности магнитных полей. Третье – имеется несколько разных пар магнитных полюсов, кроме основных двух еще 2 других более слабых. Своеобразное магнитное поле Урана формируется не в ядре, как у всех планет, а в более поверхностном слое океана водного аммиака с высокой электропроводностью. Именно здесь и начинают образовываются магнитные силовые линии, выходящие на большие расстояния за пределы планеты. Но со стороны Солнца на магнитный поток Урана давит солнечный ветер и препятствует его широкому движению. С другой стороны выход для магнитных волн свободен и они, казалось бы должны распространяются на огромное расстояние в космическом пространстве. Но не тут то было. Для Урана это неприемлемо благодаря наклону оси вращения к магнитному полю. Поэтому когда планета вращается, то получается что его силовые линии накручиваются друг на друга спиралевидным хвостом в длину до 10 млн км в обратную от Солнца сторону.
На сегодняшний день планета Уран является обладателем 27 спутников, хотя маленьких и незамеченных спутников наверняка гораздо большее количество. Их обычно разделяют на три основные группы: наиболее близкие к планете внутренние, наиболее удаленные внешние и самые крупные по величине спутники. Внутренние спутники Урана имеют вращение по круговым орбитам в плоскости экватора в направлении совпадающим с направлением вращения планеты. Это в основном глыбы из камня и льда неправильной формы с темной поверхностью. Почти все они очень тесно связаны с кольцами и вероятно являются их источниками.
Самые крупные или основные спутники Урана такие как Титания, Миранда, Ариэль, Умбриэль и Обертон отличаются в основном молодой поверхностью и самый большой из них Титания в диаметре только 1578 км. Такой спутник как Умбриэль обладает самой темной поверхностью. Спутник Миранда, самый близкий к планете с диаметром всего 472 км называют аналогом Энцеллада и Ио потому что тоже обладает значительным вулканизмом. В основном эти спутники состоят изо льда и каменистых пород. Самый светлый и яркий из спутников Ариэль. Внешние спутники располагаются на самых дальних орбитах, от планеты на десятки миллионов километров. Такая большая удаленность не замедлила сказаться, и их орбиты имеют большой угол наклона к экватору Урана и имеют ретроградное движение. Самый дальний из них Фердинанд.
Кольца Урана впервые случайно были открыты по астрономическим меркам сравнительно недавно в 1977 году при наблюдении за звездой 5-ой величины САО 158687. Всего на сегодняшний день насчитывают 13 найденных колец. Основной особенностью является непрозрачный и очень темный черный цвет, возможно они состоят из смеси льда и какого то очень темного вещества. Некоторые кольца имеют форму эллипса и более узкие в ближних к планете местах. Минимальный радиус колец 38 000 км, а максимальный 98 000 км. Состав – частицы размером от миллиметра до 10 метров. Самое яркое из них кольцо Эпсилон с альбедо 0,018. Возможно потому, что ограничено спутниками «пастухами». Размеры колец невелики, они узкие и тонкие, самое большое из них тот же Эпсилон шириной 20-100 км. и толщиной 0,1 км. Это самое интересное кольцо: орбита эллиптическая, вблизи планеты оно уплотнено, а вдали разряжено и прозрачно. Главная ценность Урановских колец то, что они находятся в процессе своей эволюции. Ученые считают, что кольца сравнительно молодые с возрастом примерно 600 млн лет и произошли скорее всего из за разрушения спутников. Наряду с кольцами есть еще и очень тоненькие малозаметные небольшие колечки, пылевые полосы, и просто отдельные дуги колец. Все они временные и то образуются, то распадаются.
Уран - самая холодная планета Солнечной системы, хотя и не самая отдаленная от Солнца. Этот гигант был открыт ещё в XVIII веке. Кто открыл его, и какие существуют супутники Урана? Что особенного в этой планете? Описание планеты Уран читайте ниже в статье.
Это седьмая по удаленности планета от Солнца. По диаметру она является третьей, он составляет 50 724 км. Интересно, что диаметр Урана больше, чем у Нептуна, на 1 840 км, но по массе Уран меньше, что ставит его на четвертое место среди тяжеловесов Солнечной системы.
Самая холодная планета видна и невооруженным взглядом, но телескоп со стократным увеличением позволит разглядеть её лучше. Супутники Урана рассмотреть намного тяжелее. Всего их 27, но они значительно удалены от планеты и намного тусклее её.
Уран является одним из четырех газовых гигантов, а вместе с Нептуном образует отдельную группу По мнению ученых, газовые гиганты возникли намного раньше планет, которые входят в земную группу.
Из-за того, что его можно разглядеть на небе без оптических приборов, Уран часто принимали за тусклую звезду. Перед тем как определить, что это планета, его наблюдали на небосклоне 21 раз. Первым заметил его Джон Флемсид в 1690 году, указав как звезду под номером 34 в созвездии Тельца.
Открывателем Урана считается Вильям Гершель. 13 марта 1781 года он наблюдал за звездами из рукотворного телескопа, предположив, что Уран - это комета или туманная звезда. В своих письмах он неоднократно указывал на то, что 13 марта увидел именно комету.
Новость о новом замеченном небесном теле быстро разлетелась в научных кругах. Кто-то говорил, что это комета, хотя у некоторых ученых возникли сомнения. В 1783 году Уильям Гершель заявил, что это все-таки планета.
Новой планете решили дать название в честь греческого бога Урана. Все остальные названия планет взяты из римской мифологии, и только имя Урана - из греческой.
Уран больше Земли в 14,5 раз. Самая холодная планета Солнечной системы не имеет привычной для нас твердой поверхности. Предполагается, что состоит она из твердого каменного ядра, покрытого оболочкой льда. А верхний слой составляет атмосфера.
Ледяная оболочка Урана не твердая. Она состоит из воды, метана и аммиака и составляет около 60% планеты. Из-за отсутствия твердого слоя возникают трудности с определением Поэтому атмосферой считают внешний газовый слой.
Эта оболочка планеты имеет синевато-зеленый цвет из-за содержания метана, который поглощает красные лучи. Его на Уране всего 2%. Остальные газы, которые входят в атмосферный состав - это гелий (15%) и водород (83%).
Подобно Сатурну, самая холодная планета имеет кольца. Сформировались они относительно недавно. Существует предположение, что когда-то они были спутником Урана, который распался на множество мелких частиц. Всего насчитывают 13 колец, внешнее кольцо имеет синий свет, за ним идет красное, а остальные обладают серым цветом.
Самая холодная планета Солнечной системы удалена от Земли на 2,8 млрд километров. Экватор Урана наклонен к его орбите, поэтому вращение планеты происходит почти «лежа» - горизонтально. Будто бы огромный газово-ледяной шар катится вокруг нашего светила.
Вокруг Солнца планета обращается за 84 года, а ее световой день длится примерно 17 часов. День и ночь сменяются быстро только в узкой экваториальной полосе. В остальных частях планеты 42 года длится день, а затем столько же - ночь.
С такой длительной сменой времени суток предполагалось, что разница температур должна быть достаточно серьезной. Однако самое теплое место на Уране - это экватор, а не полюса (даже освещенные Солнцем).
Как уже говорилось, Уран - самая холодная планета, хотя Нептун и Плутон расположены гораздо дальше от Солнца. Наименьшая его температура достигает -224 градуса в среднем
Исследователи заметили, что Урану свойственны сезонные изменения. В 2006 году было отмечено и сфотографировано образование атмосферного вихря на Уране. Ученые только начинают изучать смену сезонов на планете.
Известно, что на Уране существуют облака и ветер. С приближением к полюсам скорость ветров уменьшается. Наибольшая скорость движения ветра на планете была около 240 м/с. В 2004 году с марта до мая была зафиксирована резкая смена погодных условий: увеличилась скорость ветра, начались грозы, а облака появлялись намного чаще.
Выделяют такие сезоны на планете: южное летнее солнцестояние, северная весна, равноденствие и северное летнее солнцестояние.
Единственный космический аппарат, которому удалось достичь Урана - это «Вояжер-2». Он был запущен НАСА в 1977 году специально для исследований отдаленных планет нашей Солнечной системы.
«Вояжеру-2» удалось обнаружить новые, ранее невидимые кольца Урана, изучить его структуру, а также погодные условия. До сих пор многие из известных фактов об этой планете основываются на данных, полученных с этого аппарата.
«Вояжер-2» также обнаружил, что самая холодная планета имеет магнитосферу. Было отмечено, что магнитное поле планеты не исходит из её геометрического центра. Оно находится под наклоном в 59 градусов от оси вращения.
Такие данные свидетельствуют о том, что магнитное поле Урана несимметрично, в отличие от земного. Есть предположение, что это особенность ледяных планет, так как второй ледяной гигант - Нептун - тоже обладает асимметричным магнитным полем.
Характеристики планеты:
* диаметр по экватору планеты
** период вращения вокруг собственной оси (в земных сутках)
*** период обращения по орбите вокруг Солнца (в земных сутках)
Развитие оптики в новое время привело к тому, что 13 марта 1781-го были расширены границы солнечной системы открытием планеты Уран, открытие было совершено Уильямом Гершелем.
Это седьмая по счету планета солнечной системы, она имеет 27 спутников и 13 колец.
Определить внутренне строение Урана можно лишь косвенно. Массу планеты, равную 14.5 земных масс определили ученые после изучения гравитационного влияния планеты на спутники. Есть предположение, что в центре Урана находится каменное ядро, которое в основном состоит из оксидов кремния. Его диаметр в 1.5 раза должен превысить диаметр земного ядра. Затем должна идти оболочка изо льда и камней, а после океан жидкого водорода. По другой точке зрения Уран вовсе не имеет ядра, и вся планета представляет собой огромный шар изо льда и жидкости, окруженный газовым покрывалом.
Атмосфера Урана в основном состоит из водорода, метана и воды. Это и есть практически весь основной состав недр планеты. Плотность Урана выше, чем у Юпитера или Сатурна в среднем она составляет 1.58 г/см3. Это говорит о том, что частично Уран состоит из гелия или обладает ядром, состоящим из тяжелых элементов.В атмосфере Урана присутствуют метан и углеводород. Его облака состоят из твердого льда и аммиака.
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.
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.
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.
© Владимир Каланов,
сайт
"Знания-сила".
Уран - седьмая по расстоянию от Солнца планета Солнечной системы. Среднее расстояние Урана от Солнца составляет 2896,6 млн. км. Уран - крупная планета. Он относится к группе газообразных гигантов. Диаметр экватора планеты по уровню облаков равен 51200 км. У полюсо́в Уран сплюснут незначительно, поэтому диск Урана в телескоп виден как почти правильный круг с зеленовато-голубым оттенком. Объём Урана в 62,2 раза больше объёма Земли, а его масса больше земной только в 14,5 раза, потому что плотность вещества Урана небольшая, в среднем около 1,29 г/см³ . Поэтому сила тяготения на Уране почти равна земной.
При хорошем зрении Уран можно увидеть на безоблачном ночном небе даже невооруженным глазом. Но если кому-то такая редкая возможность представится, то он увидит крошечный диск по светимости не выше звезды 6-й величины. Такая возможность скорее теоретическая, чем практическая, потому что Уран - очень далёкая планета.
Со времени открытия Урана в 1781 году и до момента посещения окрестностей планеты автоматической станцией «Вояджер-2» в 1986 году, т.е. в течение 205 лет знания астрономов об этой планете, кроме факта её существования, содержали только приблизительные сведения о её размерах, форме, составе атмосферы и траектории движения. Поэтому сразу оговоримся, что все приводимые в этой статье данные о строении, составе, физических сво́йствах, климатических условиях, особенностях движения Урана, а также сведения о его спутниках стали известны только после полёта «Вояджера-2». Результаты исследований, проведенных этим аппаратом, по праву считаются вторым открытием Урана. «Вояджер-2» стартовал 20 августа 1977 года с мыса Кана́верал (штат Флорида, США) и почти через 9 лет достиг окрестностей Урана. 24 января 1986 года «Вояджер-2» пролетел на расстоянии 81500 км от Урана (от поверхности облаков) со скоростью 46000 км/ч (13 км/с) .
В течение всего нескольких часов, пока длился пролёт «Вояджера-2» около Урана, на Землю поступил большой объём информации, которая стала основой современных знаний об этой планете.
Полёт «Вояджера-2» был спланирован в тот период, когда планеты Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун расположились в пространстве почти на одной прямой, если смотреть с Земли. Такой феноменальный «парад планет» происходит один раз в 200 лет. Смелый до дерзости план специалистов НАСА состоял в том, чтобы за один полёт космического аппарата исследовать сразу четыре планеты. И этот план был успешно реализован. Покинув окрестности Урана, аппарат «Вояджер-2» через три с половиной года, в августе 1989 года, достиг планеты Нептун, пролетев над её северным полюсом на высоте всего 4500 км. Пролетая вблизи Юпитера и Сатурна, аппарат выполнил разгонные маневры, получив ускорение от гравитационных полей обеих этих планет. При отсутствии этих импульсов ускорения путь «Вояджера-2» до Урана вместо 9 лет продолжался бы около 30 лет.
И последнее в связи́ с миссией «Вояджера-2». В очередной раз планеты-гиганты построются для «парада» приблизительно только в 2185 году. До этого далёкого срока люди вряд ли смогут исследовать дальние планеты (Уран и Нептун) с помощью автоматических межпланетных аппаратов. Эти планеты находятся на таких огромных расстояниях от Земли, что без использования «эффекта пращи», т.е. без гравитационного разгона около Юпитера и Сатурна. Существующие в настоящее время ракетные системы не смогут дать аппарату необходимый импульс на старте, да и топлива не хватит для маневров на колоссальной по протяженности траектории движения к Урану или Нептуну.
Однако утверждать категорически это нельзя. Технический прогресс развивается на Земле стремительно, и вполне возможно, что в недалёком будущем появятся более мощные и надёжные средства исследования самых далёких планет и других космических объектов.
Атмосфера Урана достаточно плотная и состоит из молекулярного водорода (84%), гелия (14%), метана (2%) и незначительного количества окиси углерода, ацетилена и азота. Общий зеленовато-голубой оттенок атмосферы объясняется тем, что лучи красной части спектра поглощаются метаном, содержащимся в атмосфере. Высота атмосферного слоя оценивается примерно в 7000 км.
На основании теоретических расчетов считается, что водные облака могут
находиться в
промежутке с давлением от 50 до 100 бар, облака гидросульфида аммония - в
диапазоне 20-40 бар, облака аммиака и сероводорода,
представляющие основной
облачный слой, - в диапазоне 3-10 бар, метана - в диапазоне 1-2 бар.
Уран движется по своей орбите на очень большом (почти 3 млрд. км.) среднем расстоянии от Солнца и, естественно, получает очень мало солнечного тепла. Даже на дневной, освещенной стороне планеты температура постоянно не превышает в среднем 80° К (около минус 200°C). Тропосфера - самая нижняя и самая плотная часть атмосферы - характеризуется уменьшением температур с высотой. Температура падает от 320 К в самом начале тропосферы (на глубине в 300 км) до 53 К на высоте в 50 км.
Верхняя часть тропосферы закрыта слоем облаков. В этой части атмосферы находится слой, содержащий наибольшее, по сравнению с другими, более низкими частями атмосферы, количество метана, окиси углерода и азота. Давление здесь находится в пределах 1 - 2 бар.
Как мы увидим далее, природа распорядилась так, что за один оборот Урана вокруг Солнца оба полушария планеты в течение почти двадцати земных лет непрерывно попеременно освещены Солнцем или погружены в холодную тьму ночи. Логично предположить, что на «дневной» и «ночной» территориях разность температур должна быть если не огромной, то, во всяком случае, существенной. Но Уран человеческой логике не подчиняется. Оказалось, что разница температур на «дневной» и «ночной» сторонах планеты очень незначительная. Это стало одним из сюрпризов, которые Уран преподнёс астрономам. После таких фактов не кажется удивительным, что в верхней части атмосферы Урана над освещённым полушарием температура над различными районами от полюса до экватора практически одинакова, колебания составляют всего 4°C (от минус 208 до минус 212°C). Значит, на планете действует какой-то, пока неясный, механизм переноса тепла от более нагретых областей к менее нагретым.
Фото в условных цветах, позволяющее дифференцировать циркуляции атмосферных потоков.
В средних широтах с запада на восток дуют сильные ветры, часто с ураганной скоростью до 550-600 км/ч. В нижних широтах ветры слабее, до 350 км/ч, и дуют они вдоль экватора в обратном направлении. Судя по снимкам, переданным «Вояджером-2» и сделанным с Земли с помощью телескопов, ураганы на Уране бушуют непостоянно, временами атмосфера затихает, а потом снова «просыпается», создавая вихри и приводя в движение облака́ и более низкие слои. Возможно, это объясняется невысоким уровнем энергии внутренних источников тепла на планете. Считается, что только 30% тепла выделяется из недр планеты, остальные 70% приносит солнечная радиация. Но это очень немного. Для сравнения укажем, что Уран получает от Солнца примерно в 400 раз меньше тепла, чем Земля.
Понятие поверхности для Урана, как и для других газообразных планет, строго говоря, неприменимо. В качестве поверхности мы обычно воспринимаем верхний облачный слой атмосферы. Существует ли на Уране что-либо наподобие земной тверди, об этом можно только гадать и строить гипотезы. Думается однако, что такое занятие не очень продуктивно.
© Владимир Каланов,
"Знания-сила"
Уран - седьмая планета Солнечной системы, третья по диаметру и четвёртая по массе. Была открыта в 1781 году английским астрономом
Уильямом Гершелем и названа в честь греческого бога неба Урана, отца Кроноса (в римской мифологии Сатурна) и, соответственно, деда Зевса (у римлян - Юпитер).
В отличие от газовых гигантов - Сатурна и Юпитера, состоящих в основном из водорода и гелия, в недрах Урана и схожего с ним Нептуна отсутствует
металлический водород, но зато много льда в его высокотемпературных модификациях. По этой причине специалисты выделили эти две планеты в отдельную категорию «ледяных гигантов».
Основу атмосферы Урана составляют водород и гелий. Кроме того, в ней обнаружены следы метана и других углеводородов, а также облака изо льда, твёрдого аммиака и водорода.
Это самая холодная планетарная атмосфера Солнечной системы с минимальной температурой в 49 К (-224 °C). Полагают, что Уран имеет сложную слоистую структуру облаков, где
вода составляет нижний слой, а метан - верхний. В отличие от Нептуна, недра Урана состоят в основном изо льдов и горных пород.
| ПЛАНЕТА УРАН | |
| Первооткрыватель | Уильям Гершель |
| Место открытия | Бат, Великобритания |
| Дата открытия | 13 марта 1781 |
| Способ обнаружения | прямое наблюдени |
| Орбитальные характеристики: | |
| Перигелий | 2 748 938 461 км (18,375 а. е.) |
| Афелий | 3 004 419 704 км (20,083 а. е.) |
| Большая полуось | 2 876 679 082 км (19,229 а. е.) |
| Эксцентриситет орбиты | 0,044 405 586 |
| Сидерический период обращения | 30 685,4 дней (84.01 года) |
| Синодический период обращения | 369,66 дней |
| Орбитальная скорость | 6,81 км/с |
| Средняя аномалия (Mo) | 142,955717° |
| Наклонение | 0,772556° (6,48° относительно солнечного экватора) |
| Долгота восходящего узла | 73,989821° |
| Аргумент перицентра | 96,541318° |
| Физические характеристики: | |
| Полярное сжатие | 0,02293 |
| Экваториальный радиус | 25 559 км |
| Полярный радиус | 24 973 км |
| Объём | 6,833*10 13 км 3 |
| Масса | 8,6832*10 25 кг (14,6 земных) |
| Средняя плотность | 1,27 г/см 3 |
| Ускорение свободного падения на экваторе | 8,87 м/с 2 |
| Вторая космическая скорость | 21,3 км/c |
| Экваториальная скорость вращения | 2,59 км/с (9 324 км/ч) |
| Период вращения | 0,71833 дней (17 ч 14 мин 24 с) |
| Наклон оси | 97,77° |
| Прямое восхождение северного полюса | 17 ч 9 мин 15 с (257,311°) |
| Склонение северного полюса | -15,175° |
| Видимая звёздная величина | 5,9 - 5,32 |
| Угловой диаметр | 3,3" - 4,1" |
| Температура: | |
| уровень 1 бара | 76 K |
| 0,1 бара (тропопауза) | мин. 49 К (-224 °C), сред. 53 К (-220 °C), макс. 57 К (-216 °C) |
| Атмосфера: | |
| Состав: |
83±3% Водород
15±3% Гелий 2,3% Метан Лёд : - аммиачный, - водяной, - гидросульфидно-аммиачный, - метановый |
| ПЛАНЕТА УРАН | |
Орбита и вращение:
Средняя удалённость планеты от Солнца составляет 19,1914 а. е. (2,8 млрд км). Период полного обращения Урана вокруг Солнца составляет 84 земных года.
Расстояние между Ураном и Землёй меняется от 2,7 до 2,85 млрд км. Большая полуось орбиты равна 19,229 а. е., или около 3 млрд км. Интенсивность солнечного излучения на таком
расстоянии составляет 1/400 от значения на орбите Земли. Впервые элементы орбиты Урана были вычислены в 1783 году французским астрономом Пьером-Симоном Лапласом, однако со временем
были выявлены несоответствия расчётных и наблюдаемых положений планеты. В 1841 году британец Джон Кауч Адамс первым предположил, что ошибки в расчётах вызваны гравитационным воздействием
ещё не открытой планеты. В 1845 году французский математик Урбен Леверье начал независимую работу по вычислению элементов орбиты Урана, а 23 сентября 1846 года Иоганн Готфрид Галле
обнаружил новую планету, позже названную Нептуном, почти на том же месте, которое предсказал Леверье. Период вращения Урана вокруг своей оси составляет 17 часов 14 минут. Однако, как
и на других планетах-гигантах, в верхних слоях атмосферы Урана дуют очень сильные ветры в направлении вращения, достигающие скорости 240 м/c. Таким образом, вблизи 60 градусов южной
широты некоторые видимые атмосферные детали делают оборот вокруг планеты всего за 14 часов.
Плоскость экватора Урана наклонена к плоскости его орбиты под углом 97,86° - то есть планета вращается ретроградно, «лёжа на боку слегка вниз головой». Это
приводит к тому, что смена времён года происходит совсем не так, как на других планетах Солнечной системы. Если другие планеты можно сравнить с вращающимися волчками, то Уран больше похож на
катящийся шар. Такое аномальное вращение обычно объясняют столкновением Урана с большой планетезималью на раннем этапе его формирования. В моменты солнцестояний один из полюсов планеты оказывается
направленным на Солнце. Только узкая полоска около экватора испытывает быструю смену дня и ночи; при этом Солнце там расположено очень низко над горизонтом - как в земных полярных широтах. Через
полгода (уранианского) ситуация меняется на противоположную: «полярный день» наступает в другом полушарии. Каждый полюс 42 земных года находится в темноте - и ещё 42 года под светом Солнца.
В моменты равноденствия Солнце стоит «перед» экватором Урана, что даёт такую же смену дня и ночи, как на других планетах. Очередное равноденствие на Уране наступило 7 декабря 2007 года.
| ПЛАНЕТА УРАН | ||
| Северное полушарие | Год | Южное полушарие |
| Зимнее солнцестояние | 1902, 1986 | Летнее солнцестояние |
| Весеннее равноденствие | 1923, 2007 | Осеннее равноденствие |
| Летнее солнцестояние | 1944, 2028 | Зимнее солнцестояние |
| Осеннее равноденствие | 1965, 2049 | Весеннее равноденствие |
| ПЛАНЕТА УРАН | ||
 |
|
|
Ось вращения Урана
Самая необычная черта Урана - это его странное положение. Меркурий и Юпитер вращаются вокруг Солнца строго вертикально, Земля и Марс имеют умеренный наклон относительно своей оси примерно на 20-30°, а Уран, как выяснилось, отклонен на 98° - другими словами, его Северный полюс располагается чуть ниже относительно орбиты планеты. Если другие планеты вращаются, как юла, Уран, видимо, крутится по своей орбите подобно шарику. На планете сформировалась самая странная система сезонов года: в полярных регионах по 40 лет тянется зима вечной ночью, вслед за которой наступает лето бесконечного солнечного света, которое также длится 40 лет, а в экваториальных областях смена дня и ночи происходит в соответствии с ежедневным вращением Урана (планета совершает виток вокруг своей оси за 17 часов 14 минут). В течение года на ледяном гиганте, по-видимому, относительно равномерная температура на всей поверхности, и этот фактор, предположительно, связан с погодой на планете. |
|
| ПЛАНЕТА УРАН | |
Физические характеристики
Уран тяжелее Земли в 14,5 раз, что делает его наименее массивной из планет-гигантов Солнечной системы. Плотность Урана, равная 1,270 г/см 3 , ставит
его на второе после Сатурна место среди наименее плотных планет Солнечной системы. Несмотря на то, что радиус Урана немного больше радиуса Нептуна, его масса несколько меньше, что свидетельствует
в пользу гипотезы, согласно которой он состоит в основном из различных льдов - водного, аммиачного и метанового. Их масса, по разным оценкам, составляет от 9,3 до 13,5 земных масс. Водород и
гелий составляют лишь малую часть от общей массы (между 0,5 и 1,5 земных масс); оставшаяся доля (0,5 - 3,7 земных масс) приходится на горные породы (которые, как полагают, составляют ядро планеты).
Стандартная модель Урана предполагает, что Уран состоит из трёх частей: в центре - каменное ядро, в середине - ледяная оболочка, снаружи -
водородно-гелиевая атмосфера. Ядро является относительно маленьким, с массой приблизительно от 0,55 до 3,7 земных масс и с радиусом в 20% от радиуса всей планеты. Мантия (льды) составляет
большую часть планеты (60% от общего радиуса, до 13,5 земных масс). Атмосфера при массе, составляющей всего 0,5 земных масс (или, по другим оценкам, 1,5 земной массы), простирается на 20%
радиуса Урана. В центре Урана плотность должна повышаться до 9 г/см 3 , давление должно достигать 8 млн бар (800 ГПа) при температуре в 5000 К. Ледяная оболочка фактически не
является ледяной в общепринятом смысле этого слова, так как состоит из горячей и плотной жидкости, являющейся смесью воды, аммиака и метана. Эту жидкость, обладающую высокой
электропроводностью, иногда называют «океаном водного аммиака». Состав Урана и Нептуна сильно отличается от состава Юпитера и Сатурна благодаря «льдам», преобладающим над газами,
оправдывая помещение Урана и Нептуна в категорию ледяных гигантов.
 |
|
|
Строение Урана
В его холодной верхней атмосфере доминируют водород и гелий, к которым также подмешано где-то 2,3% метана. Слабая гравитация позволяет Урану формировать огромную корону из водорода, которая простирается на расстояние, вдвое превышающее радиус самой планеты. Над поверхностью лежат слои облаков, состоящие из различных химических элементов, включая воду. Примерно на 5000 км ниже видимой поверхности находится слой «хлюпающей» мантии, богатой водой и аммиаком. Хотя эти слои называют «льдами», они больше похожи на жидкую слякоть, смешанную с неизвестным количеством водорода и гелия. Каменистое ядро Урана размером, вероятно, с Землю. |
|
| ПЛАНЕТА УРАН | |
Отсутствие избыточного теплового излучения планеты значительно затрудняет определение температуры её недр, однако если предположить, что температурные условия внутри Урана близки к характерным для других планет-гигантов, то там возможно существование жидкой воды и, следовательно, Уран может входить в число планет Солнечной системы, где возможно существование жизни.
