Какие особенности у Урана
Планета Уран
Общие сведения о Уране
Уран – это седьмая по удаленности от Солнца планета (седьмая планета Солнечной системы).
Уран относится к ледяным гигантам и назван в честь греческого бога неба Урана.
У Урана на данный моменты обнаружены 27 естественных спутников.
Соседями Урана являются Юпитер и Нептун, за которым начинается пояс Койпера.
Так же, как у газовых гигантов Солнечной системы, у Урана имеется магнитосфера.
Ориентация Урана в пространстве отличается от остальных планет Солнечной системы. Его ось вращения лежит «на боку» под углом 97,86˚ относительно плоскости орбиты этой планеты.
Стандартная модель Урана предполагает, что он состоит из трех частей: в центре – каменное ядро, в середине – ледяная оболочка, снаружи – водородно-гелиевая атмосфера.
У Урана есть слабо выраженная система колец, состоящая из очень темных частиц диаметром от микрометров до долей метра.
Орбита Урана
Среднее расстояние от Урана до Солнца 2,8 миллиарда километров (19,1914 астрономической единицы).
Перигелий (ближайшая к Солнцу точка орбиты): 2,749 миллиарда километров (18,38 астрономической единицы).
Афелий (самая далекая от Солнца точка орбиты): 3,004 миллиарда километров (20,08 астрономической единицы).
Средняя скорость движения Урана по орбите составляет около 6,81 километра в секунду.
Один оборот вокруг Солнца планета совершает приблизительно за 84 земных года.
Год на планете составляет 369,66 уранианских суток.
Расстояние от Урана до Земли варьируется в пределах от 2,6 до 3,15 миллиарда километров.
Физические характеристики Урана
Уран – третья по размеру планета в Солнечной системе и четвертая по массе.
Уран – самая холодная планета Солнечной системы с минимальной температурой -224 °C.
Средний радиус Урана составляет 25 362 ± 7 километров, то есть около 4 радиусов Земли.
Площадь поверхности Урана составляет 8,1156 миллиарда квадратных километров.
Средняя плотность Урана составляет 1,27 грамм на кубический сантиметр.
Ускорение свободного падения на Уране равно 8,87 метра на секунду в квадрате (0,886 g).
Масса Урана равна 8,6832 х 10 25 килограмм, что составляет около 14,6 масс Земли.
«Voyager 2» обнаружил у Урана специфическое магнитное поле, которое на 1/3 радиуса планеты смещено от ее геометрического центра и наклонено на 59˚ относительно оси вращения.
Атмосфера Урана
Атмосфера Урана условно делится на 3 части: тропосфера, стратосфера и термосфера/атмосферная корона. Мезосфера отсутствует.
Основными компонентами атмосферы Урана являются водород (около 83 ± 3%), гелий (15 ± 3%) и метан (2,3%).
Скорость ветров на Уране может достигать 900 километров в час.
Благодаря наклону оси (97,86˚) полярные области Урана получают в течение года больше солнечной энергии, чем экваториальные. Однако Уран теплее в экваториальных районах, чем в полярных. Механизм, вызывающий такое перераспределение энергии, пока остается неизвестным.
Уран показывает признаки сезонных изменений и погодной активности, вызванные приближением планеты к точке равноденствия.
Исследование Урана
Уран открыт 13 марта 1781 года английским астрономом Уильямом Гершелем, до этого момента он наблюдался 21 раз, но астрономы принимали его за звезду.
В 1789 году Уильям Гершель утверждал, что видел у Урана кольца, однако кольцевая система была однозначно подтверждена лишь в 1977 году, а их красноватый оттенок – только в 2006 году.
Единственное в истории космонавтики посещение окрестностей Урана в 1986 году совершил американский космический аппарат «Voyager 2». Он передал на Землю снимки Урана в видимом спектре с близкого расстояния, показав «невыразительную» планету без облачных полос и атмосферных штормов.
Интересные факты о Уране
Уран – наименее массивный из всех планет-гигантов Солнечной системы.
Каждый полюс Урана 42 земных года находится в темноте, а следующие 42 года купается в солнечных лучах.
При чистом темном небе Уран в противостоянии виден невооруженным глазом, а с биноклем его можно наблюдать даже в условиях города.
Уран стал первой планетой, открытой с помощью телескопа.
Уран – единственная большая планета Солнечной системы, название которой происходит не из римской, а из греческой мифологии.
Спутниковая система Урана наименее массивна среди спутниковых систем газовых гигантов. Даже суммарная масса крупнейших пяти спутников не составит и половины массы Тритона, спутника Нептуна.
Названия спутников Урана выбраны по именам персонажей произведений Уильяма Шекспира и Александра Поупа.
Ученые экспериментально подтвердили, что на Нептуне и Уране небо в алмазах.
Какие особенности у Урана
Продолжаем наше виртуальное путешествие по планетам Солнечной системы. Начали мы с Нептуна, как последней из них, а сейчас у нас на очереди седьмая планета от Солнца – Уран. Он находится почти в трех (2,8) миллиардах километров от нашей звезды и представляет собой газовый гигант. Хотя таковыми принято называть только Юпитер и Сатурн, а Нептун и Уран считают ледяными гигантами из-за их удаленности от Солнца. В общем, называйте, как хотите – и так, и этак будет правильно. Уран в 14,6 раз тяжелее Земли, сутки там длятся 17 часов, однако самые дальние от экватора территории оборачиваются вокруг оси планеты за 14 часов. Да, Уран вращается по своим правилам, и об этом мы сегодня тоже поговорим.
Атмосфера
Как и в случае с Нептуном, большая концентрация метана в верхних слоях атмосферы придают Урану яркий сине-зеленый цвет. У этих двух планет довольно много общего, и атмосфера не стала исключением. Здесь также преобладает водород, затем гелий и метан наверху.
Кстати, на планете имеются и залежи сероводорода, о которых мы уже рассказывали в статье: Чем пахнет Уран.
Атмосфера Урана
Про ядро Урана мало что известно. Ученые даже не могут утверждать, что оно есть. Но если имеется, то, скорее всего, состоит различных металлов и кремния.
Ядро Урана
Кольца
Может, это станет для вас открытием, но у Урана целых 13 колец. Почти все они очень темные, поэтому разглядеть их довольно сложно. Их вообще обнаружили только потому, что они перекрывали свет от звезд, наблюдаемых в 1977 году.
Одиннадцать колец практически черные, а вот оставшиеся два кардинально от них отличаются. Так внешнее кольцо имеет синий цвет (именно его вы обычно видите на картинках), а внутреннее – вообще красный. Также внешнее кольцо самое широкое из всех, поэтому его лучше видно. Его ширина 96 км, в то время как остальные достигают максимум 10.
Схема колец Урана
Спутники
Уран имеет 27 различных спутников, но большая часть из них не представляет интереса. Самых больших пять: Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титания и Оберон. Состоят они в основном изо льда и горных пород. И нет, лед там образуется из застывшего аммиака, метана и CO2, а не воды. Спутники вращаются вокруг планеты аки наша Луна – поворачиваясь всегда одной стороной.
Магнитосфера
Из-за весьма странного вращения Урана, в его магнитном поле тоже не все так просто. Так как магнитная ось и ось вращения не совпадают, оно слегка сдвинуто и вообще между две оси наклонены друг к другу под углом в 60 градусов. У планеты четыре магнитных полюса: два основных и два маломощных. Так как магнитная ось находится под наклоном, то сама магнитосфера сворачивается в штопор. Для сравнения: у всех остальных планет она вытягиваются по солнечному ветру ровной полосой.
Магнитосфера
Температура
Температуры Урана предсказуемо холодные и достигают значений Нептуна – около -220 градусов. Но в тропопаузе была зафиксирована температура в -224 градуса по Цельсию, а это позволяет сказать, что самой холодной планетой в солнечной системе является Уран, а не Нептун, который находится еще дальше от Солнца. Зато в стратосфере этой планеты творится самое настоящее пекло с температурами до +520 градусов.
Сам по себе Уран излучает крайне мало тепловой энергии, в 2,6 раза меньше, чем тот же Нептун. Почти всю энергию, что планета получает от Солнца, она оставляет внутри себя. Почему так происходит, доподлинно неизвестно, но, возможно, где-то в верхних слоях планеты имеется какая-то прослойка, которая и задерживает тепло.
Смена дня и ночи
Напоминаю, что планета буквально лежит на боку. Ну ладно, не совсем буквально, мы же говорим о космосе, где понятие верха и низа не то что бы очень уместны. Ось вращения Урана наклонена на 98 градусов, поэтому каждая часть его поворачивается к звезде по очереди.
Что мы из этого имеем? Что более ли менее нормальная смена дня и ночи здесь происходит только на экваторе, и то лишь в период равноденствия, когда Солнце находится перед ним. А на полюсах время суток не меняется целых 42 года. Сначала четыре десятка лет длится день, потом столько же ночь.
Климат
Если сравнивать климат Урана и других гигантов Солнечной системы, то здесь все относительно спокойно, без резких смен температуры. Ветра здесь направлены в противоположную от вращения планеты сторону и не достигают скорости больше 100 м/с, и то только на экваторе. Приближаясь к полюсам, они практически полностью затихают.
Нельзя точно сказать, как конкретно изменяются времена года на Уране, потому что такие исследования еще впереди. Но исходя из тех данных, что у нас уже есть, можно заявить, что толщина облаков и структура планеты все-таки меняются в определенные периоды.
Загадки
Если вы дочитали до этого места, то должны были уже догадаться, что самой большой загадкой Урана является вопрос: «С какого перепуга планета лежит на боку?». Доподлинно неизвестно, но предположение, конечно же, есть. Оно говорит о том, что когда-то давно, в процессе зарождения всей нашей системы, Уран столкнулся с какой-то протопланетой, которая и положила его на бок, изменив направленность магнитной оси и снизив тепловой поток. Это предположение могло бы ответить на практически все вопросы, касательно Урана, но вряд ли мы когда-либо узнаем, как оно все было на самом деле.
Вторая главная загадка касается его спутника Миранды. На снимках отчетливо видна область, практически не тронутая метеоритами. Эту «галочку», размером 140х200 км, легко рассмотреть на фото. Ей дали название «Шеврон», но откуда она появилась, пока никто не знает.
Шеврон
Каким было бы путешествие на Уран
А оно вам вообще надо? Нет, серьезно, там ведь нарушена ось вращения, магнитная ось, и вообще планета лежит на боку. На Уране творится настоящий хаос, но даже если это вам не помеха, то вы скорее всего отправитесь к праотцам раньше, чем сможете сказать: «Ой», потому что если ваш корабль не сгорит в стратосфере при адских температурах, то его встретит метан, который точно вас поджарит, вступив в реакцию с огнем из ваших двигателей.
Но если вы все-таки сумеете это все преодолеть, то помните о том, что там наверху дико смердит тухлыми яйцами из-за концентрации сероводорода. Хотя вряд ли вы бы в здравом уме вообще подумали «подышать» там без скафандра.
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.
Источники:
https://in-space.ru/planeta-uran/
https://kosmolog.ru/uran.html
https://o-kosmose.ru/solnechnaya-sistema/harakteristiki-planety-uran
