Уран

Далекая планета Уран – ледяная пустыня Солнечной системы

СОДЕРЖАНИЕ
1
16 мая 2018

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.

Уран

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.

Древние астрономы

Древние астрономы

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.

Телескоп Гершеля

Телескоп Гершеля

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

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

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

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.

Планеты-гиганты

Планеты-гиганты

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

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.

Строение Урана

Строение Урана

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

Атмосфера Урана

Атмосфера Урана

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

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

«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.

Комментировать
1
  • http://vk.com/id290999172 Елена Бурова

    Познавательная статья, мне кажется, что космос, вообще, бескрайний. Астрономия все таки очень интересная наука.

Это интересно