Уран

Уран - третья по величине планета по размеру и четвертая по массе в Солнечной системе. Диаметр Урана составляет примерно 37 673 мили (55 800 километров), а его масса примерно в 14,5 раз превышает массу Земли. Уран - седьмая по удаленности от Солнца планета, находящаяся в среднем на расстоянии более 1,8 миллиарда миль (2,9 миллиарда километров) от Солнца.

Урану требуется 84 года, чтобы обратиться вокруг Солнца, и 17 часов, чтобы вращаться вокруг своей оси. Уран также является самой холодной планетой в Солнечной системе, его минимальная температура составляет минус 371 градус по Фаренгейту (минус 224 градуса по Цельсию). Большинство планет Солнечной системы видны невооруженным глазом. Чтобы увидеть первые шесть планет нашей солнечной системы, не требуется никакого оборудования. Таким образом, планета Уран была неизвестна древним культурам, поскольку была открыта в 1700-х годах.

13 марта 1781 года астроном Уильям Гершель стал первым человеком, признавшим Уран еще одной планетой в нашей солнечной системе. Впервые в истории человечества число известных планет в Солнечной системе увеличилось. Несмотря на то, что Уран был открыт более 240 лет назад, практически все, связанное с ним, оставалось загадкой. Два основных фактора делают Уран сложным миром для наблюдения и детального изучения: расстояние и тусклость Урана. Уран вращается вокруг Солнца на среднем расстоянии 1,8 миллиарда миль (2,9 миллиарда километров), и поэтому он получает очень мало солнечного света по сравнению с другими планетами. Таким образом, Уран не только находится исключительно далеко, но и очень тусклый, и его трудно разглядеть без мощного телескопа. Большая часть того, что известно об Уране, исходит из облета Урана "Вояджером-2" в 1986 году, который не только предоставил ученым первые снимки Урана вблизи, но и показал состав, плотность и спутники планеты.

История наблюдений Урана

История наблюдений за Ураном очень интересна. Уран по большей части нельзя увидеть невооруженным глазом. Тем не менее, можно увидеть Уран в некоторых точках его орбиты, пока нет светового загрязнения. Учитывая, насколько далек и тускл Уран, было бы трудно отличить его от звезды. Интересно, что имеющиеся данные свидетельствуют о том, что древние греки и римляне, возможно, наблюдали Уран. Однако, поскольку планета движется так медленно, они не смогли бы заметить, что это планета, а не звезда. В 1600-х годах астрономы занесли Уран в каталог как звезду. В 1781 году астроном Уильям Гершель начал серию наблюдений за Ураном, который, по его мнению, был скорее кометой, чем звездой. Когда Гершель объявил, что этот объект является кометой, другие астрономы начали подозревать, что он открыл совершенно новую планету. К 1783 году астрономическое сообщество широко признало Уран планетой.

Присвоение имени Урану было длительным процессом. С тех пор как Уильям Гершель открыл его, он также должен был дать ему название. Как ни странно, Гершель решил назвать новую планету в честь короля Георга III, и новая планета стала известна как Джордж. Большинству астрономов не слишком нравилось называть новую планету Джордж, и было предложено много других названий. После долгих лет дебатов было выбрано одно из предложенных названий. Чтобы сохранить традицию называть планеты в честь мифологических персонажей, ученые назвали новую планету Уран в честь греческого бога неба и отца Титанов. Большая часть того, что известно об Уране, будет раскрыта во время полета "Вояджера-2" в 1986 году. На данный момент "Вояджер-2" - единственный космический корабль, посетивший Уран.

Орбита и вращение Урана

Поскольку Уран вращается вокруг Солнца на расстоянии 1,8 миллиарда миль (2,9 миллиарда километров), планете требуется много десятилетий, чтобы совершить один оборот вокруг Солнца. Урану требуется примерно 84 земных года, чтобы выйти на орбиту вокруг Солнца. С момента своего открытия Уран совершил почти три оборота по орбите. Фактически, в 2033 году Уран завершит свою третью орбиту с момента своего открытия в 1781 году. Орбита Урана - самая эллиптическая из всех планет Солнечной системы. Расстояние между Ураном и Солнцем изменяется на большее расстояние, чем у любой другой планеты. Во время своего максимального сближения Уран достигнет расстояния в 1,7 миллиарда миль (2,5 миллиарда километров) от Солнца. Во время своего самого дальнего сближения Уран находится на расстоянии 1,9 миллиарда миль (три миллиарда километров) от Солнца. Разница между ее самым дальним и самым близким приближением самая большая из всех планет Солнечной системы.

Вращение Урана - одно из самых странных в Солнечной системе. По большей части каждая планета в Солнечной системе вращается вокруг своей оси против часовой стрелки. Есть два исключения из этого правила: Венера и Уран. В случае с Ураном казалось бы, что планета вращается против часовой стрелки, если бы она была направлена в правильном направлении. Однако Уран был опрокинут на бок. Вместо того чтобы вращаться из стороны в сторону, Уран вращается сверху вниз, почти как колесо. В некотором смысле Уран вращается вокруг солнца. Это связано с тем, что Уран имеет самый большой наклон оси в Солнечной системе, при этом его ось наклонена на 97,7 градуса. Этот экстремальный наклон оси приводит к тому, что Уран испытывает некоторые интересные сезонные изменения. В течение одной половины своей орбиты одна сторона постоянно обращена к солнцу, а в течение другой половины эта же сторона будет постоянно обращена в сторону от солнца. Каждая сторона Урана будет испытывать 42 года солнечного света и 42 года темноты. В отличие от всех других планет, экватор Урана испытывает наименьшее количество солнечного света из всех регионов планеты. Интересно, что это наводит на мысль, что экватор холоднее, чем остальная часть планеты, но при этом заметно теплее. Точные причины этого остаются загадкой, но, вероятно, это связано с каким-то конвекционным процессом, происходящим внутри Урана.

Хотя точное объяснение того, почему Уран наклонен более чем на 97 градусов, остается загадкой, наиболее вероятным объяснением является то, что в какой-то момент своей истории Уран столкнулся с другой планетой, в результате чего вся планета перевернулась. В первые дни существования Солнечной системы, вероятно, из протопланетного диска образовалось более сотни планет. Подавляющее большинство этих планет столкнулись друг с другом и образовали более крупные планеты. Около четырех миллиардов лет назад Уран, вероятно, подвергся воздействию планеты размером с Землю. Столкновение привело к тому, что Уран перевернулся на бок, что привело к самому экстремальному наклону оси среди всех планет Солнечной системы.

Атмосфера Урана

Подобно Юпитеру и Сатурну, Уран - газовая планета-гигант, состоящая в основном из водорода и гелия. Однако, несмотря на то, что Уран определяется как газовый гигант, общий состав Урана заметно отличается от состава Юпитера и Сатурна. Уран (а также Нептун) содержит гораздо большее количество льда, состоящего из воды, метана и аммиака. Уран классифицируется как газовый гигант, но он также классифицируется как ледяной гигант. Что делает Уран ледяным гигантом, так это то, что лед составляет большую часть массы планеты. Хотя водород и гелий составляют большую часть состава Урана, они также являются двумя самыми легкими элементами во Вселенной. Таким образом, они составляют очень малую часть общей массы Урана. Масса Урана составляет около 14,5 масс Земли, при этом где-то от 9,3 до 13,5 масс Земли находятся в форме различных льдов.

Как и другие газовые гиганты, Уран не имеет четко очерченной поверхности. На данный момент неизвестно, имеет ли Уран вообще твердую поверхность. Это может быть просто газ насквозь, или там может быть каменистое ядро. Без определенной поверхности сложно определить, где начинается атмосфера Урана. Астрономы обычно определяют атмосферу Урана как область, которую можно обнаружить с помощью дистанционного зондирования. Для Урана это простирается примерно на 300 километров вглубь планеты. Атмосфера Урана разделена на два отдельных слоя: тропосферу и стратосферу. Тропосфера - это самая низкая область атмосферы Урана, а также она имеет самую высокую плотность. Тропосфера - это очень холодная область атмосферы, средняя температура которой составляет примерно минус 353 градуса по Фаренгейту (минус 214 градусов по Цельсию). Облака, вероятно, являются обычным явлением в тропосфере, где более низкие температуры способствуют образованию метановых облаков, облаков аммиака и облаков сероводорода. В стратосфере содержится гораздо больше водорода и гелия, но она все еще содержит льды, такие как вода и метан. Метан в верхних слоях атмосферы придает Урану голубоватый оттенок. Метан поглощает падающий красный свет от солнца и рассеивает синий свет.

Внутренняя структура Урана

Внутреннее строение Урана, по сути, остается загадкой, поскольку ни один космический корабль не отваживался проникнуть на планету. Единственной миссией на Уран был полет "Вояджера-2", и он смог наблюдать только атмосферу. Однако наблюдения с таких телескопов, как "Хаббл", выявили некоторые свидетельства того, что происходит внутри Урана. Принято считать, что Уран разделен на три слоя: атмосферу, мантию и скалистое ядро. Что касается его ядра, то считается, что Уран имеет скалистый центр и, по оценкам, массу 0,55 земных масс. По сравнению с у остальной части Урана ядро невелико и составляет менее 20% от общего радиуса планеты. Мантия составляет большую часть Урана, и это действительно интересное место. Давление и температура в мантии настолько высоки, что это приводит к распаду молекул метана. Атомы углерода, которые отделяются от метана, конденсируются в алмазы и проваливаются сквозь мантию. На Уран алмазы падают градом. Эксперименты на Земле также предполагают, что мантия может содержать океан жидкого углерода, в котором большие структуры алмаза свободно плавают по мантии. Ученые называют эти алмазные структуры алмазными айсбергами.

Учитывая его удаленность от Солнца, неудивительно, что Уран - сухая холодная планета. Однако что удивительно, так это то, насколько здесь холодно. Уран холоднее Нептуна, хотя он значительно ближе к солнцу. В отличие от внутренних скалистых миров, газовые гиганты в основном получают тепло от внутренних процессов, а не от солнца. Как правило, газовые гиганты выделяют в космос больше энергии, чем получают от солнца. Уран, однако, является исключением из этого правила. В то время как Нептун выделяет в космос в два раза больше тепла, чем получает от солнца Уран выделяет в космос очень мало избыточного тепла. Уран - самая холодная планета в Солнечной системе, с самой холодной температурой, когда-либо зарегистрированной, - минус 371 градус по Фаренгейту (минус 224 градуса по Цельсию). Точные причины более низких температур на Уране остаются загадкой, но одно из объяснений связано с возможным ударом, который перевернул планету много миллиардов лет назад. Удар, вызвавший наклон оси Урана в настоящее время, возможно, также привел к тому, что внутренности планеты потеряли большую часть своего тепла. Другое возможное объяснение состоит в том, что Уран содержит некий барьер, препятствующий выходу тепла из недр в космос.

Лунная система Урана

Уран является домом для третьей по величине лунной системы в Солнечной системе. У Урана 27 известных спутников, все из которых названы в честь персонажей шекспировских пьес и стихотворений Александра Поупа. Интересно, что, несмотря на то, что у Урана больше спутников, чем у Нептуна, общая масса всех его спутников значительно меньше массы Нептуна, что делает лунную систему Урана наименее массивной из всех газовых гигантов. Из его 27 лун стоит отметить три: Титанию, Оберон и Миранду.

Титания - самый большой спутник Урана и восьмой по величине спутник в Солнечной системе в целом. Титания имеет диаметр около 981 мили (1578 километров) и вращается вокруг Урана на расстоянии 271 000 миль (436 000 километров). Титании требуется примерно 8,7 суток, чтобы выйти на орбиту Урана. Как и большинство лун, поверхность Титании покрыта ударными кратерами, однако на Луне, на удивление, отсутствуют кратеры, оставшиеся с первых дней существования Солнечной системы. Это говорит о том, что Титания, возможно, была геологически активна в далеком прошлом, и, вероятно, она пережила крупномасштабное событие всплытия, которое разрушило ее самые старые кратеры. Титания состоит в основном из камня и льда.

Оберон - самый дальний из пяти главных спутников Урана, а также второй по величине спутник Урана. Оберон очень похож на Титанию, так как оба состоят почти из одного и того же вещества. Оберон состоит из равных частей льда и камня. Оберон вращается вокруг Урана на расстоянии 584 000 километров, и Луне требуется около 13,5 дней, чтобы выйти на орбиту вокруг Урана.

Миранда, возможно, и не самая большая луна Урана, но она, вероятно, самая интересная. Миранда - самая маленькая и самая внутренняя из пяти главных лун, но ее поверхность не похожа ни на что другое в Солнечной системе. Миранда имеет всего 470 километров в поперечнике, но она стала одним из наиболее интенсивно изучаемых спутников в Солнечной системе. Это потому, что поверхность Миранды - одна из самых разнообразных и экстремальных среди всех объектов Солнечной системы. На Миранде даже находится одна из самых больших скал в Солнечной системе - сооружение под названием Верона Рупес, высота которого превышает 20 километров. Поскольку Миранду когда-либо видел только космический корабль "Вояджер-2", большая часть этой луны остается загадкой. Миранда вращается вокруг Урана на расстоянии 129 000 километров, в результате чего период обращения составляет всего 34 часа.

Кольца Урана

Как и другие газовые гиганты нашей солнечной системы, Уран имеет систему колец. На данный момент ученые обнаружили 13 колец вокруг Урана. Кольца Урана являются вторыми по величине в Солнечной системе после колец Сатурна. Однако, в отличие от колец Сатурна, кольца Урана чрезвычайно темные, и их трудно разглядеть. Кольца Сатурна в основном состоят из льда, отражающего солнечный свет. Однако кольца Урана, по-видимому, состоят из гораздо более темного материала, вероятно, горных пород и органических соединений. Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что кольца образовались не рядом с Ураном и, вероятно, являются относительно недавним дополнением к планете. Обычно считается, что кольца когда-то были луной, которая приблизилась слишком близко к Урану, и гравитационное притяжение планеты разорвало Луну на части. Обломки должны были выйти на орбиту и образовать систему колец.

Информационный бюллетень по Урану

Это интересно:

Как образовалась Луна?

Марс

Как работают плотины гидроэлектростанций?