Уран — планета Солнечной системы, среднее расстояние до нее, характеристика, описание и интересные факты об атмосфере и поверхности, особенности цвета

Далекая планета Уран – ледяная пустыня Солнечной системы

С древних времен мы наблюдаем в небе Меркурий, Венеру, Марс, Юпитер и Сатурн. Соответственно определялся и состав Солнечной системы — шесть планет. Границы ближнего космоса определялись орбитой Сатурна, поэтому мало кто допускал мысль, что Солнечная система значительно больше по своим масштабам. Отсутствие технических средств не позволяло глубже заглянуть в космос и выявить другие объекты, которые имеют отношение к нашей планетарной системе. Такой чести удостоилась седьмая планета Солнечной системы — Уран.

Открытие седьмой планеты

Еще в 128 году до н.э. Гиппарх наблюдал в ночном небе тусклую точку, которая практически все время оставалась на месте. По этой причине небесное тело считали далекой звездой. В течение человеческой жизни не представляется возможным определить точную траекторию движения такого удаленного объекта. К тому же в те далекие годы отсутствовало систематизированное изучение космического пространства. Положение небесных тел на небе не фиксировалось и не отслеживалось.

К слову, продолжительность орбитального полета Урана составляет 84 земных лет.

Анализировать увиденное в ночном небе и фиксировать события, происходящие в космосе, стали гораздо позже, когда появились первые телескопы. Так произошло и с Ураном, за которым стали наблюдать только в конце XVII века. В 1690 году Джон Фламстид впервые задокументировал свои наблюдения, присвоив далекому объекту в созвездии Тельца звездный статус. Впоследствии за седьмой планетой вели наблюдения другие известные в научном мире личности — французский астроном Пьер Лемонье и англичанин Уильям Гершель.

Англичанин детально изучал увиденный объект, считая обнаруженное небесное тело кометой. Однако Гершель недолго заблуждался относительно своего открытия. Ученого смущала траектория орбиты небесного тела, которое совершало движение по небосводу по круговой орбите. Для комет характерной является эллиптическая орбита. После того, как этот факт подтвердили другие исследователи, стало понятно, что перед нами новая планета. Уильяму Гершелю предоставили право дать название седьмой планете, однако предложенный известным астрономом вариант «звезда Георга» не получил поддержки в научном сообществе.

Ученые сходились во мнение, что в названиях планет Солнечной системы нужно придерживаться установившейся традиции, давать название в честь богов древнеримского пантеона. Планета, находясь за Сатурном, получила название в честь древнеримского бога Урана. Это название прижилось и стало употребляться в астрономии с середины XIX века.

Древнеримский бог Уран

Характеристики и описание седьмой планеты

Первоначально о далекой планете имелись крайне скудные сведения. Ученым путем математических расчетов удалось узнать астрофизические параметры небесного тела, установить его приблизительные размеры. Выяснилось, что Уран имеет почти круговую орбиту, совершая за 84 года полный оборот вокруг нашего центрального Светила. Объект несется по орбите со средней скоростью 6,81 км/с. Эксцентриситет планеты составляет 0,0457. В перигелии он приближается к Солнцу на расстояние 2 млрд. 748 млн. 938 тыс. 461 км. В афелии Уран удаляется от нашей звезды на расстояние в 3 млрд. километров. Чтобы достичь окрестностей столь далекой планеты, космическому кораблю, стартовавшему с Земли, придется лететь 9 лет. Космический зонд «Вояджер-2», стартовавший в 1977 году достиг окрестностей Урана только 1986 году. К слову, эта пока единственный космический аппарат, достигший далекой планеты.

Минимальная дистанция между двумя мирами составляет 2 млрд. 570 млн. километров или 17,17 а.е. Для будущих миссий, планируемых в эту область Солнечной системы, можно будет использовать другую траекторию полета. Соответственно сократиться и время пути.

Расстояние между Солнцем, Землей и Ураном

Сама седьмая планета представляет собой уникальный объект. В отличие от других объектов Солнечной системы планетарного типа, Уран лежит на боку. Ось планеты располагается к плоскости эклиптики под углом 98⁰. Этот гигантский шар резво вертится вокруг собственной оси с периодом 17 часов и 24 минуты.

Такое осевое положение можно назвать аномальным. Все остальные планеты Солнечной системы имеют оси вращения, расположенные под небольшим углом к плоскости обращения вокруг Солнца. Это объясняется центростремительными процессами, под воздействием которых шло формирование системы нашей звезды и самих планет. Что стало причиной столь необычного положения седьмой планеты, остается загадкой для ученых. Сегодня имеет место версия, согласно которой такое положение оси планеты стало результатом столкновения Урана с крупным небесным телом, масса которого примерно соответствовала массе Земли.

Находясь в таком положении, Уран неравномерно разогревается потоками солнечного света. Полюса Урана — самые освещаемые области планеты. Соответственным образом поделены и сутки на планете, которые в каждом полушарии длятся 42 земные года.

Угол наклона Урана к орбите

Хрестоматийные данные о планете

Уже в современную эпоху, когда появились мощные оптические приборы, ученым удалось получить информацию о реальных размерах седьмой планеты. Как выглядит планета Уран в объектив телескопа? Тусклая точка в космосе при близком рассмотрении оказалась ярким гигантским диском сине-зеленой расцветки. Такой необычный цвет вызван химическим составом атмосферы планеты, которая состоит из замерших газов. При детальном рассмотрении выяснилось, что Уран является очередным газовым гигантом, размер которого уступает только размерам Юпитера и Сатурна. Планета схожа со своими старшими братьями Юпитером и Сатурном по составу и структуре.

Позже, когда ученые открыли восьмую планету, получившую название Нептун, было решено выделить Уран и Нептун в отдельный класс — ледяные гиганты.

Диаметр планетарного диска планеты составляет 50 тыс. км. Его максимальная звездная величина – 5,32. Однако масса Урана не такая большая, как ее размеры. Масса седьмой планеты составляет 8,7х10²⁵ кг, что меньше массы Нептуна. Причина столь незначительной массы кроется в невысокой плотности объекта, которая составляет всего 1,29 г/см³. Это больше, чем плотность Сатурна, почти одинаково с аналогичными параметрами Юпитера и меньше, чем плотность Нептуна.

Плотность планет земной группы

Для сравнения, плотность планет земной группы составляет:

• плотность Меркурия 5,42 г/см³;
• плотность Венеры составляет 5,25 г/см³;
• плотность Земли равняется 5,51 г/см³;
• у Марса этот параметр равен 3,94 г/см³.

Невысокая плотность является главным отличительным признаком всех планет-гигантов, которые представляют собой плотное газообразное тело. Существует теория, что все газовые гиганты — это несостоявшиеся звезды, процесс формирования которых был прерван на начальной стадии. Спектральный анализ поверхности планетарного диска планеты позволил получить данные о составе атмосферы Урана и температурах, царящих в этом далеком мире. Выяснилось, что седьмая планета является полюсом холода Солнечной системы. На поверхности Урана отмечена температура -1200⁰С. Это и послужило поводом считать планету ледяным гигантом, в котором преобладает органический лед в жидком, полужидком и твердом состоянии.

Строение Урана и основные компоненты

Ранее считалось, что твердь планеты находится глубоко в недрах Урана. На практике оказалось, что у ледяного гиганта практически нет твердой поверхности. В центре гиганта имеется небольшое по диаметру железно-каменное ядро, размером с Марс и с такой же массой. Температура в ядре Урана недостаточно высокая, чтобы оказывать влияние на геологию планеты. Плотности ядра достаточно для формирования магнитного поля планеты, удерживающего воздушно-газовую оболочку.

Ядро Урана заключено в ледяную мантию, которая в основном состоит из горячего ледяного образования, в состав которого входят метан, водяной пар и аммиак. Здесь важно отметить, что 90% всей массы планеты приходится на горячий лед. Другими словами, в недрах Урана плещется океан из воды и аммиака. Подобная модель была построена теоритически благодаря изучению сил гравитации, которыми обладает седьмая планета. Над всем этим ледяным миром возвышается атмосфера, обеспечивающая сине-зеленое сияние далекого ледяного гиганта. В отличие от глубинных слоев, в атмосфере Урана преобладает водород и гелий, которых имеется 82% и 15% соответственно. Остальные 13% атмосферы — это ацетилен и аммиак.

Атмосфера ледяной планеты

Как и в истории с другими газовыми гигантами, атмосфера на Уране является самой динамичной частью планеты. На планете нет четкой границы между ледяной поверхностью и воздушно-газовой оболочкой. Примерно на высоте 50 км над мнимой поверхностью начинается тропосфера, которая простирается в высоту на 250-300 км. В этом слое атмосферное давление составляет 100 бар при температурах 320К. На этом горизонте царствуют плотные аммиачные облака и скопления сероводородов. Быстрое вращение планеты вокруг собственной оси, причем в противоположную сторону орбитальному движению планеты, приводит к интенсивному возмущению атмосферы. В атмосфере Урана бушуют гигантские ураганы, а скорость ветров на этой планете является рекордной для Солнечной системы – более 900 км/ч. В 2012 году с борта космического телескопа Хаббл был замечен гигантский шторм, бушующий на поверхности седьмой планеты. Параметры этого урагана по-настоящему апокалиптические: длина штормовой области составляла 3000 км и 1700 км в поперечнике.

Ураганы на Уране

Выше этого слоя начинается стратосфера, простирающая на 4000 км. ввысь. Здесь давление подходит к нулевой отметке и к аммиаку добавляется метан. Облачность принимает разреженные формы и мало влияет на формирования планетарного климата. Температура в стратосфере постоянно варьируется, в зависимости от времени суток. Ночью здесь ледяной холод с температурой -200 градусов Цельсия. Днем в стратосфере начинается настоящее пекло, когда под воздействием солнечной радиации температура растет до отметки 550⁰С.

В химический состав стратосферы добавляется этан, придающий облику планеты характерный сине-зеленый оттенок. Присутствие ацетилена и метана в стратосфере, способствует образованию парникового эффекта, удерживающего то солнечное тепло, которое доходит до далекой планеты.

Исследования Урана сегодня и завтра

Как и другие газовые гиганты, Уран имеет свою свиту. У этой планеты есть даже своя система колец. Эти образования не столь яркие, как у Сатурна, однако достаточно плотные. Из 13 колец 2 имеют четко выраженный цветовой оттенок. Окольцованный ледяной гигант бежит в космическом пространстве в соседстве с 27 спутниками. Первые два самых крупных спутника Титанию и Оберон открыл еще Уильям Гершель в 1787 году. Впоследствии оказалось, что за ними расположены орбиты еще 25 естественных спутников, среди которых Умбриэль, Ариэль и Миранда имеют довольно крупные размеры.

«Вояджер» возле Урана

Изучение Урана осложняется тем, что планета лежит на значительном удалении от нашей планеты. Имеющиеся данные об этой планете и ее спутниках, не дают основания считать эту область Солнечной системы привлекательной с точки зрения практического освоения. Прикладная наука сосредоточена главным образом на спутниках Юпитера и Сатурна, которые имеют уникальные геофизические характеристики и могут быть интересны для последующего изучения. Этим объясняется отсутствие миссий, в программе которых предусматривается изучение Урана и его окрестностей. Единственным кораблем, который сумел приблизиться к Урану на расстояние вытянутой руки, стал аппарат «Вояджер-2», достигший далекой планеты в 1986 году.

Характеристики планеты Уран

Уран — планета Солнечной системы, которая была обнаружена первой в период развития астрономии, начавшийся с изобретения телескопа. С древних времен и до ее открытия человечество знало о существовании только 6 планет.

История открытия Урана

Первое упоминание о небесном теле, позже названном Ураном, относится к записям Дж. Флемстида. Английский ученый вел наблюдения за ним в 1690 г., но принял его за звезду, которую отнес к созвездию Тельца. В XVIII в. около 20 лет подряд за планетой вел наблюдения французский астроном ле Моньер, тоже отмечая ее на астрономических картах как звезду.

В 1775 г. выходец из Германии У. Гершель, музыкант и астроном-любитель, проживающий в г. Бат близ Бристоля (Англия), начал изучение небесных объектов в собственноручно изготовленный телескоп. Продвигаясь в своих наблюдениях по небосводу, к марту 1781 г. он дошел до звезд, расположенных в созвездии Тельца. 1 из них особо заинтересовала астронома, т.к. обнаружилась в месте, где согласно ранее составленным картам ее не должно было быть.

Он обнаружил, что наблюдаемый объект движется по сильно вытянутой окружности, центр которой совпадает с положением Солнца. Вычисления доказали, что траектория передвижения этого тела в нашей звездной системе соответствует планете, а не комете, и с 1873 г. оно ею и считается. Так впервые ученые открыли новую планету при помощи телескопа. Гершель предложил назвать ее «Георг», в честь короля, правившего в то время в Англии.

Однако у астрономов прижилось название «Уран», взятое немецким ученым Иоганном Боде из мифологии, — так в греческом пантеоне звали бога неба. Официально это имя было присвоено седьмой планете Солнечной системы Всемирным астрономическим сообществом в 1860 г.

Кроме самого Урана в 1787 г. Гершель открыл и 2 его крупнейших спутника: Титанию и Оберон, а в 1851 г. У. Лассел (пивовар и любитель астрономии) открыл еще 2: Ариэль и Умбриэль. Пятой стала Миранда, обнаруженная в 1948 г. американским астроном Дж. Койпером, а в 1980-х годах мир узнал о существовании колец Урана.

Физические характеристики

Седьмая планета в нашей системе является и 1 из самых крупных. По величине она уступает только Юпитеру и Сатурну. Физические характеристики Урана:

• масса — 8,69 × 10^25 кг;
• объем — 6,8 × 10^13 м³;
• плотность — 1,27 г/см³;
• диаметр на экваторе — около 51120 км, между полюсами — около 50000 км;
• скорость вращения по орбите — 6,8 км/секунду;
• видимая звездная величина — 6;
• среднее расстояние между планетой и солнцем — 2,8 млрд км (20 а.е.).

Период вращения Урана вокруг своей оси составляет чуть более 17 часов, а само движение совершается по часовой стрелке, т.е. является ретроградным.

Этот гигант почти лежит на плоскости своей орбиты (его ось наклонена на 98° к орбитальной), поэтому создается впечатление, что он катится вокруг Солнца, а не вращается волчком, как другие планеты.

Состав планеты

Специалисты относят Уран и Нептун к особому классу планет — ледяным гигантам, поскольку в их ядрах не обнаружено металлического водорода, но присутствует большое количество высокотемпературных модификаций льда. В недрах седьмой планеты кроме ледяных кристаллов находятся и горные породы. По химическому составу ее мантию можно назвать водно-аммиачным океаном с метановыми примесями.

Структура Урана

Планетная система Урана состоит из него самого, спутников и колец. Сейчас уже подтверждено существование 13 кольцеобразных объектов, оказавшихся намного более молодыми образованиями, чем сама планета. Предположительно, это могут быть остатки ранее захваченных объектов. Кольца Урана темные и узкие. Размер самых крупных частиц, их составляющих, не превышает 1 м.

Самое яркое — внешнее кольцо, удаленное от центра Урана на 52 тыс. км. Оно или мощнее, или плотнее других колец. Наружный объект ослабляет свет Солнца на 90%, в то время как внутренние кольца — только на 50%. Все кольцеобразные структуры имеют форму с выраженным эксцентриситетом, разную ширину и наклон к орбите, что позволяет предполагать наличие у Урана еще не открытых спутников.

Структурно Уран разделяют на 3 части:

• твердое ядро, разогретое до 5000°K;
• мантия, состоящая изо льда — модифицированной воды с растворенными в ней в больших количествах метаном и аммиаком;
• оболочка, образованная водородом и гелием в газообразном состоянии.

Наибольшую часть (около 60%) занимает мантия.

Гравитация и магнитное поле

По расчетам ученых, любое тело, падающее сверху на поверхность Урана, должно достигать ее со скоростью 8,69 м/секунду². Получается, что на планете, намного более тяжелой, чем наша, гравитация оказывается ниже земной. Это происходит потому, что значение силы тяжести на космическом объекте зависит не только от его массы, но и от плотности, а Уран относится к планетам с низкой плотностью и занимает предпоследнее место в Солнечной системе по этому параметру.

Его магнитное поле формируется в мантии, а не в геометрическом центре планеты (как это чаще всего бывает), причем не равномерно, а только в некоторой его части. Ось, соединяющая магнитные полюса, не совпадает с осью вращения Урана, а наклонена относительно нее на 59°.

Поэтому географические и магнитные полюса смещены относительно друг друга на расстояние, примерно равное ⅓ его радиуса.

Такая геометрия приводит к асимметричному распределению напряженности магнитного поля между разными точками на поверхности планеты, а полярное сияние наблюдается далеко от географических полюсов.

Атмосфера и поверхностный рельеф

На седьмой планете Солнечной системы нет литосферы в ее привычном понимании, поэтому не может быть и выраженного рельефа. Между мантией и стратосферой существует нечеткая граница перехода между жидкими и газообразным слоями. Температура на планете Уран опускается до -49°K (-224°C), поэтому он считается самой холодной планетой в нашей звездной системе.

На снимках в видимом спектре, полученных около 30 лет назад, Уран выглядит как космическое тело без атмосферных штормов, присущих другим планетам-гигантам. Однако сейчас по мере его приближения к точке равноденствия погодная активность на планете увеличивается, а скорость ветров над ледовым океаном достигает 250 м/секунду (900 км/ч).

Спектральный анализ показывает, что атмосфера Урана состоит по большей части из водорода (82%) и гелия (16%), а также содержит около 2% метана. Это углеводородное соединение и придает Урану зеленовато-голубой оттенок — метановые облака, составляющие верхний слой атмосферы, имеют свойство поглощать красный цвет спектра.

Нижний слой атмосферы — тропосфера начинается на расстоянии около 300 километров от жидкой мантии и простирается в высоту на 50 км. Еще 4 тыс. км приходится на стратосферу, а на высоте в 50 тыс. км над поверхностью ледяного гиганта заканчивается последний слой — термосфера.

В тропосфере предполагается наличие 4 облачных слоев:

• водяные облака, состоящие из кристаллов льда, находятся ближе всего к поверхности Урана;
• облака, образованные гидросульфидом аммония;
• аммиачные и сероводородные образования;
• метановые облака, расположенные на границе со стратосферой.

В верхних слоях кроме метана обнаружены следы и других углеводородов: этана, метилацетилена и диацетилена, которые могли образоваться в результате фотолиза под действием солнечной радиации.

Сравнение с Землей

Уран совершает полный оборот вокруг Солнца за 84 земных года. В момент наибольшего удаления седьмую планету и наше светило разделяют около 3 млрд км, а интенсивность солнечного излучения равна 1/400 от его значения, соответствующего орбите Земли.

По объему Уран занимает столько же пространства, как и 63 планеты, подобные нашей, но из-за более низкой плотности по массе он больше ее только в 14 раз. Сила притяжения на его поверхности составляет всего 90% от земной, поэтому гипотетически человек чувствовал бы себя там комфортно.

Исследования Урана

Уран является наименее изученной планетой Солнечной системы. Расстояние от Земли до Урана меняется от 2,7 до 2,85 млрд км, поэтому длительный срок были возможны только наземные наблюдения за ним. Первые снимки поверхности Урана были получены при помощи зонда «Вояджер-2», пролетавшего мимо планеты в 1986 г.

Аппаратура этого космического аппарата зафиксировала 2 новых кольца, проводила измерения магнитных величин и наблюдения за атмосферой, делала снимки спутников Урана. Дальнейшее изучение космического тела производилось в 1990-х годах при помощи радиотелескопа «Хаббл», которым были зафиксированы атмосферные вихри и обнаружена асимметрия в строении планеты.

Особенности планеты Уран

Планета Уран занимает седьмое место по удаленности от Солнца. Он долгое время прятался от взора наблюдателей и был обнаружен при помощи телескопа лишь в конце 18 века. Уран наряду с Нептуном – планеты Солнечной системы, объединенные в группу «ледяные гиганты». По сей день эти объекты нашей звездной системы являются малоизученными из-за больших расстояний, которые приходится преодолевать космическим зондам для их исследования.

История открытия и исследования

Седьмая планета была недоступна для наблюдения астрономам Античности и Средневековья из-за своей удаленности от Солнца и Земли и не самого заметного свечения на ночном небе. Открыл Уран в 1781 году английский астроном Фредерик Уильям Гершель. Он же предложил назвать его в честь английского монарха Георга III. Идея была отклонена другими астрономами и объект назвали в честь древнегреческого прародителя всех богов, олицетворяющего небо. Позднее Гершель открыл две крупнейших урановых луны, а также выдвинул предположение о наличии у него системы колец.

До конца 20 века небесное тело оставалась практически неизученной. Самые ценные сведения об Уране передал на Землю космический зонд Вояджер-2, которому в 1986 году удалось пройти на расстоянии 80 тыс. км от поверхности планеты. Аппарат обнаружил 10 спутников, а также изучил состав атмосферы планеты, ее климат и кольцевую систему.

Исследования поверхности ледяного гиганта также осуществляются благодаря космической обсерватории Хаббл. Ей были получены снимки Темного пятна в атмосфере планеты, а также информация о спутниках. В 2021 году планируется отправить межпланетную станцию для изучения химического состава урановой атмосферы, исследовании спутников и колец.

Общие сведения об Уране

Рассмотрим самые часто задаваемые вопросы о седьмой планете Солнечной системы.

Сколько лететь до Урана с Земли? Расстояние от нашей планеты до ледяного гиганта колеблется от 2,6 млрд. км до 3,15 млрд. км. Вояджер-2, двигаясь с максимальной скоростью в 57,9 тыс. км/ч, смог сблизиться с поверхностью планеты лишь через 10 лет после запуска с Земли. От 10 до 15 лет понадобится и новому космическому зонду, который планируется запустить через пару лет.

Сколько нам известно спутников у Урана? На данный момент открыто 27 урановых лун. Все вместе взятые его спутники имеют массу в 150 раз меньшую, чем самая крупная луна в Солнечной системе – Ганимед.

Как выглядит Уран? На снимках, сделанных Вояджером-2 планета, имеет бледно-голубой окрас. Атмосфера Урана богата метаном, поглощающим красную часть спектра, что придает планете цвет от голубого до зеленоватого.

Орбита и радиус

Объект удален от Солнца в среднем на 2,8 млрд. км. Его орбита обладает достаточно низким эксцентриситетом (0,046), а величина ее большой полуоси достигает 3 млрд. км. Двигаясь со средней скоростью 6,8 км/с, объект обращается вокруг Солнца за 84 года.

Сутки на ледяном гиганте длятся гораздо меньше. Полный осевой оборот он совершает за 17 часов 15 минут. По отношению с плоскости орбиты этот газовый шар лежит на боку: наклон его оси составляет почти 98°. В таких условиях его вращение получается ретроградным и в период солнцестояния один из урановых полюсов смотрит прямо на Солнце. Этим объясняется одна из особенностей Урана: на экваторе планеты смена периодов дня и ночи происходит быстро, а полярные фазы дня длятся по 42 года, как зима и лето.

Физические характеристики

• Диаметр Урана – 50,72 тыс. км, средний радиус – 25,4 тыс. км.
• Масса Урана – 8,7*10 25 кг, что больше земной в 14.5 раз.
• Среднее значение площади поверхности – 8,12*10 9 кв.км.
• Средняя плотность – 1,27 г/ куб. см.
• Температура Урана: максимальная (центр ядра) – 4,7 тыс. градусов Цельсия; минимальная(тропопауза) — -224 градуса Цельсия.

Строение Урана и его химический состав немного разнят его с остальными газовыми планетами в нашей звездной системе.

Атмосфера

Начинается атмосфера на высоте приблизительно в 300 км от жидкой оболочки. Нижний ее слой называется тропосферой и простирается на расстоянии 50 км. Еще 4000 км занимает стратосфера, а последний слой, термосфера, заканчивается на высоте 50000 км от поверхности Урана.

Атмосфера Урана состоит из водорода, гелия и метана с небольшими примесями двуокиси углерода, аммиака и воды. Она переходит сразу в мантию, которая в отличие от Юпитера и Сатурна, состоит не из жидкого водорода, а изо «льда». Ледяная оболочка – это вода, с растворенным в ней в больших концентрациях метаном и аммиаком. Она занимает более 60% радиуса планеты. Под мантией скрыто каменное ядро, наименее горячее среди ядер газовых гигантов Солнечной системы. Оно разогревается всего до 5000К.

Температура газовой оболочки меняется в зависимости по мере удаления от ледяной оболочки. На нижней границе тропосферы максимальное значение температуры – 47°С, через 50 км она падает до рекордно низких для планеты -220°С. В стратосфере и термосфере газ опять нагревается, достигая температуры 580°С.

Климат

Климат ледяного гиганта предположительно имеет сезонность. Но первые данные об изменениях атмосферы Урана были получены менее 84 лет назад, т.е. год на планете пока еще не закончился. Известно, что наибольшая освещенность объекта Солнцем приходится на период солнцестояния, а в период равноденствия до него доходит минимум солнечных лучей. При этом ярче освещаются полюса, а зона экватора достаточно темная зона.

По сравнению с Юпитером и Сатурном урановые ветры дуют реже и слабее. Периодически в атмосфере планеты регистрируют темные пятна – вихри в тропосфере с высокой скоростью вращения. На экваторе они дуют в обратном осевому вращению направлении и их скорость не превышает 100 м/с. Следующий пояс ветров наблюдается в пределах 20°-60° широты, где вихри перемещаются со скоростью от 150 до 240 м/с.

Рельеф

На Уране нет твердой поверхности. Между атмосферой и мантией имеется размытая граница перехода газовой оболочки в жидкость. Любые пятна, увиденные на снимках планеты, представляют собой вихревые облака верхних слоев урановой тропосферы.

Цвет урановой атмосферы обусловлен метаном. Этот углеводород поглощает красный цвет спектра, придавая ей зеленовато-голубой окрас.

Кольца Урана

Предположение о том, что Уран имеет кольца, выдвинул еще его первооткрыватель Уильям Гершель. Доказать его правоту смогли лишь через 200 лет. В период с 1977 по 2005 год были открыты 13 колец Урана. Часть из них названа цифрами, часть буквами греческого алфавита.

Химический состав колец до сих пор остается неизученным. Большая доля приходится на темное вещество, предположительно органического происхождения, преобразованное под влиянием магнитосферы планетарного гиганта. Также в их составе есть небольшой процент льда и пыли. Из-за своей тусклости кольца Урана долгое время не удавалось рассмотреть.

Радиус наиболее приближенного к планете кольца составляет 30 тыс. км, а удаленного – 98 тыс. км. Предположительно, вся кольцевая система образовалась вследствие столкновения нескольких мелких спутников.

Магнитное поле

У Урана строение магнитного поля не похоже на поля других планет Солнечной системы. Головная ударная волна расположена на расстоянии 23 радиусов планеты, а магнитопауза – на 18. У планеты есть достаточно развитый магнитный хвост, имеющий форму штопора.

Особенностью магнитосферы является смещение ее центра на треть радиуса к южному полюсу. Это объясняется тем, что магнитное поле на планете формируется не в ядре, а в жидком аммиаке мантии.

Спутники планеты

Титания и Оберон, первые и самые крупные урановые луны, были открыты еще в конце 18 века. Они были названы в честь королевы и короля фей из комедии Шекспира «Сон в летнюю ночь».

Титания достигает диаметра 1,5 тыс. км и массы 3,53*10 21 кг. Она является синхронным спутником и полностью лежит в пределах магнитного поля хозяина. Состоит она из ледяной мантии и каменной сердцевины.

Оберон – наиболее далекий спутник седьмой планеты. Он, как и Титания, состоит из ледяной мантии и каменного ядра. Поверхность Оберона изрыта ударными кратерами.

В 1851 году были обнаружены два других крупных спутника Урана – Ариэль и Умбриэль, названные в честь персонажей поэмы «Похищение локона» Александра Поупа. Эти небольшие урановые луны имеют ледяную оболочку и каменное ядро. Как и остальные спутники ледяного гиганта, Ариэль и Умбриэль были образованы из аккреционного диска, возникшего во время формирования планеты.

Последний крупный спутник был открыт в 1948 году и назван Мирандой – в честь героини шекспировской «Бури». Миранда самый малый из крупнейших урановых лун и находится ближе всего к планете. Также является синхронным спутником. Поверхность Миранды представляет собой водяной лед с примесями аммиака и содей кремния.

Кроме 5 крупных имеется еще 13 внутренних спутников планеты. Они состоят из того же темного вещества, которое входит в состав урановых колец. Темный цвет долгое время не позволял исследователей обнаружить их. Названы эти спутники также в честь героев поэм Поупа и Шекспира. На данный момент известно еще 9 нерегулярных спутников, чье движение вокруг планеты отличается от перемещения основных лун.

МКС Онлайн

«InSight Mars» «активно» устремляется внутрь Красной планеты

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.