Газовые гиганты
За Марсом расположены самые большие объекты, которые сопровождают Солнце. Планеты (спутники планет этой группы) изучались при помощи различной техники. Самым большим объектом нашей системы является Юпитер. Он в 2,5 раз массивнее, чем все вместе взятые планеты, обращающиеся вокруг Солнца. Он состоит из гелия, водорода (чем похож на нашу звезду). Планета излучает тепло. Однако, чтобы считаться звездой, Юпитеру необходимо стать в 80 раз тяжелее. Обладает 63 спутниками.
Сатурн немного меньше Юпитера. Он известен своими кольцами. Это ледяные частицы различного диаметра. Плотность планеты меньше, чем у воды. Обладает 62 спутниками.
Уран и Нептун расположены еще дальше, чем две предыдущие планеты. Они были обнаружены при помощи телескопа. В их составе находится большое количество высокотемпературных модификаций льда. Это «Ледяные гиганты». Уран имеет 23 спутника, а Нептун — 13.
История открытия, наименования и изучения
Оберон был открыт Уильямом Гершелем 11 января 1787 года (в один день с Титанией и через 6 лет после Урана). Позднее Гершель сообщил об открытии ещё четырёх спутников, но эти наблюдения оказались ошибочными. В течение 50 лет после открытия Титанию и Оберон не наблюдал никто, кроме Гершеля, ввиду слабой проницающей силы телескопов того времени, но сейчас эти спутники можно наблюдать с Земли и с помощью любительских телескопов высшего класса.
Первоначально Оберон называли «Вторым спутником Урана», а в 1848 году Уильям Лассел дал ему имя «Уран II», хотя он иногда и использовал нумерацию Уильяма Гершеля, где Титания и Оберон именовались как Уран II и Уран IV соответственно. Наконец, в 1851 году Лассел переименовал четыре известных на тот момент спутника римскими цифрами в порядке их удалённости от планеты, и с тех пор Оберон носил имя Уран IV.
Впоследствии все спутники Урана были названы в честь персонажей произведений Вильяма Шекспира и Александра Поупа. Оберон получил своё название в честь Оберона — царя фей и эльфов из пьесы «Сон в летнюю ночь». Наименования для всех четырех на тот момент известных спутников Урана были предложены сыном Гершеля — Джоном — в 1852 году по просьбе Уильяма Лассела, который годом ранее обнаружил два других спутника — Ариэль и Умбриэль.
Единственные на сегодняшний день изображения Оберона крупным планом были получены космическим аппаратом «Вояджер-2». В январе 1986 года он сблизился с Обероном на расстояние 470 600 км и сделал снимки с разрешением около 6 километров (с лучшим были сняты только Миранда и Ариэль). Изображения охватывают 40 % поверхности, но только 25 % заснято с качеством, достаточным для геологического картирования. Во время пролёта «Вояджера» Солнце освещало южное полушарие Оберона (как и других спутников). Северное полушарие было погружено в полярную ночь и, таким образом, не могло быть изучено.
До полёта «Вояджера-2» о спутнике было мало что известно. В результате наземных спектрографических наблюдений было установлено наличие на Обероне водяного льда. Никакой другой космический аппарат никогда не посещал Уран или Оберон, не планируются посещения и в обозримом будущем.
Спутники Урана (27)
|
У Урана есть 27 спутников, о которых известно астрономам. Все спутники Урана названы в честь персонажей произведений Вильяма Шекспира и Александра Поупа.
Все спутники совершенно разной величины: есть как очень маленькие луны, так и большие, Все спутники Урана, предположительно образовались в аккреционном диске, окружавшем планету сразу после её формирования. |
Спутниковая система Урана.
Обзор 5 главных спутников Урана
|
Старые (обнаруженные много раньше других) пять спутников Урана называют главными, или «основными». Из них четыре считаются планетоподобными космическими объектами Причём, 2 первых известных спутника, Титания и Оберон,
Эти 5 крупных спутников достаточно массивны, чтобы гидростатическое равновесие придало им шарообразную форму. Размеры крупных спутников варьируются от 472 км в диаметре (Миранда) и до 1578 км (Титания). Наибольший из этих 5-ти, Титания, имеет 1578 км в диаметре.
Крупнейшие спутники Урана состоят из каменного ядра и ледяной оболочки, Ариэль является самым светлым из этих космических тел,
Имевшие место в прошлом резонансы 3:1 между Мирандой и Умбриэлем Спутникам Урана легче выйти из орбитального резонанса, чем спутникам Сатурна или Юпитера, |
Три группы спутников Урана
Спутники Урана можно разделить на 3 группы — как по времени открытия, так и по удалённости от планеты-гиганта:
- I. «Домирандовские» спутники Урана (открыты после «основных» пяти):
- Корделия (Уран VI),
- Офелия (Уран VII),
- Бианка (Уран VIII),
- Крессида (IX),
- Дездемона (Уран X),
- Джульетта (Уран XI),
- Порция (Уран XII),
- Розалинда (Уран XIII),
- Купидон (Уран XXVII),
- Белинда (Уран XIV),
- Пердита (Уран XXV),
- Пак (Уран XV),
- Маб (Уран XXVI);
- II. Старые (главные, крупнейшие) спутники Урана:
- Миранда (Уран V: Дж. Койпер, 1948)
- Ариэль (Уран I: У. Ласселл, 1851)
- Умбриэль (Уран II: У. Ласселл, 1851)
- Титания (Уран III: У. Гершель, 1787)
- Оберон (Уран IV: У. Гершель, 1787)
- III. «Заобероновские» спутники Урана:
- Франциско (Уран XXII),
- Калибан (Уран XVI),
- Стефано (Уран XX),
- Тринкуло (Уран XXI),
- Сикоракса (Уран XVII),
- Маргарита (Уран XXIII),
- Просперо (Уран XVIII),
- Сетебос (Уран XIX),
- Фердинанд (Уран XXIV).
Как видим, система урановых спутников схожа с таковой у Сатурна:
главные («классические» и часто планетоподобные) спутники занимают среднюю зону,
а до и после неё располагаются малые тела большей частью астероидного происхождения.
Причём, у обоих планет имеются кольца.
Только у Урана система более симметричная.
Возможно, у Сатурна не все спутники открыты в ближней зоне, а у Урана — в дальней.
Физические характеристики
Размер, масса, орбита
Уран занимает седьмое место по удаленности от Солнца и является третьей по величине планетой в Солнечной системе. Средний диаметр составляет около 51 118 км, а радиус Урана соответственно 25 559 км. Масса Урана равна примерно 8,683*10^25 кг. Планета обращается вокруг Солнца на орбите, которая занимает около 84 земных года.
Внутренняя структура
Подобно другим газовым гигантам, планета состоит главным образом из оболочки из газов, включающей в себя водород и гелий. Внутреннее каменное ядро остается слабо изученным объектом, и его структура требует дополнительных исследований.
Структура и масса планеты Уран были определены исключительно через косвенные наблюдения. Её внешний облик с далеких расстояний напоминал огромный шар, окрашенный в сине-зеленые оттенки из-за присутствия метана в атмосфере. Глубже под поверхностью скрывалась вязкая масса, которая с увеличением глубины становилась плотнее и горячее.
Условия здесь настолько экстремальны, что газ превращается в жидкость, и даже исследовательский аппарат рисковал бы просто испариться при попытке проникнуть в этот удивительный мир
Внутреннее тепло
Уровень внутреннего тепла у этого космического объекта значительно ниже, чем у других гигантов. Ученые не знают причин этого, но Нептун, схожий объект, выделяет в 2,6 раз больше энергии тепла. В то же время, Уран выделяет даже меньше тепла, чем Земля.
Кольца Урана
Планета обладает набором колец, которые делают ее уникальной среди всех газовых гигантов. Кольца Урана состоят из огромного количества твердых частиц, варьирующихся в размерах от мельчайших гравитационных агрегатов до крупных обломков льда и камня. Несмотря на свою значительную массу, кольца Урана остаются почти невидимыми для наблюдения с Земли, и их существование было обнаружено лишь после запуска космических миссий.
Система колец Урана
Магнитосфера
Этот космический объект также привлекает внимание своей магнитосферой. В отличие от других газовых гигантов, у которых магнитное поле обычно выравнивается с их осью вращения, магнитосфера Урана значительно смещена и наклонена
Это делает ее уникальной и загадочной для ученых. Причина такого отклонения остается неясной и требует дальнейших исследований.
Гравитация
Гравитация планеты также имеет свою загадку. Несмотря на то, что он является газовым гигантом, гравитация на его поверхности значительно слабее, чем на других планетах-гигантах. Это связано с его меньшей массой и размерами в сравнении с Юпитером и Сатурном.
Поскольку Уран не обладает такой массой, чтобы подавить собственное тепло, как это делают другие газовые гиганты, он остывает медленнее и имеет менее активную атмосферу.
Формирование и эволюция
Согласно общепринятой в настоящее время гипотезе, формирование Солнечной системы началось около 4,6 млрд лет назад с гравитационного сжатия небольшой части гигантского межзвёздного газопылевого облака. Это начальное облако было, вероятно, размером в несколько световых лет и являлось прародителем для нескольких звёзд.
В процессе сжатия размеры газопылевого облака уменьшались и, в силу закона сохранения углового момента, росла скорость вращения облака. Центр, где собралась большая часть массы, становился всё более и более горячим, чем окружающий диск. Из-за вращения скорости сжатия облака параллельно и перпендикулярно оси вращения различались, что привело к уплощению облака и формированию характерного протопланетного диска диаметром примерно 200 а.е. и горячей, плотной протозвездой в центре. Полагается, что на этой стадии эволюции Солнце было звездой типа T Тельца. Изучение звёзд типа T Тельца показывают, что они часто окружены протопланетными дисками с массами 0,001—0,1 солнечной массы, с подавляющим процентом массы туманности, сосредоточенным непосредственно в звезде. Планеты сформировались путём аккреции из этого диска.
В течение 50 млн лет давление и плотность водорода в центре протозвезды стали достаточно высокими для начала термоядерной реакции. Температура, скорость реакции, давление и плотность увеличивались, пока не было достигнуто гидростатическое равновесие с тепловой энергией, противостоящей силе гравитационного сжатия. На этом этапе Солнце стало полноценной звездой главной последовательности.
Солнечная система, насколько известно сегодня, просуществует, пока Солнце не начнёт развиваться вне главной последовательности диаграммы Герцшпрунга — Рассела. Поскольку Солнце сжигает запасы водородного топлива, выделяющаяся энергия, поддерживающая ядро, имеет тенденцию к исчерпанию, заставляя Солнце сжиматься. Это увеличивает давление в его недрах и нагревает ядро, таким образом ускоряя сжигание топлива. В результате Солнце становится ярче примерно на десять процентов каждые 1,1 млрд лет, и станет ещё на 40 % ярче в течение следующих 3,5 млрд лет.
Приблизительно через 7 млрд лет с настоящего времени водород в солнечном ядре будет полностью преобразован в гелий, что завершит фазу главной последовательности; Солнце станет субгигантом. Ещё через 600 млн лет внешние слои Солнца расширятся примерно в 260 раз по сравнению с нынешними размерами — Солнце перейдёт на стадию красного гиганта. Из-за чрезвычайно увеличившейся площади поверхности она будет гораздо более прохладной, чем при нахождении на главной последовательности (2600 К). Резко увеличившись, Солнце, как ожидается, поглотит ближайшие планеты Меркурий и Венеру. Земля, возможно, избежит поглощения внешними солнечными оболочками, но станет совершенно безжизненной, поскольку обитаемая зона сместится к внешним краям Солнечной системы.
В конечном итоге, в результате развития термических неустойчивостей, внешние слои Солнца будут выброшены в окружающее пространство, образовав планетарную туманность, в центре которой останется лишь небольшое звёздное ядро — белый карлик, необычно плотный объект в половину первоначальной массы Солнца, но размером только с Землю. Эта туманность возвратит часть материала, который сформировал Солнце, в межзвёздную среду.
В настоящий момент неясно, устойчива ли Солнечная система. Можно показать, что если она неустойчива, то характерное время распада системы очень велико.
Климат
Изображение в естественных цветах (слева) и на более коротких волнах (справа), позволяющие различить облачные полосы и атмосферный «капюшон» (снимок «Вояджера-2»)
Плутоном
Атмосферные образования, облака и ветра
Снимки, сделанные «Вояджером-2» в 1986 году, показали, что видимое южное полушарие Урана можно поделить на две области: яркий «полярный капюшон» и менее яркие экваториальные зоны. Эти зоны граничат на широте −45°. Узкая полоса в промежутке между −45° и −50°, именуемая южным «кольцом», является самой заметной особенностью полушария и видимой поверхности вообще. «Капюшон» и кольцо, как полагают, расположены в интервале давления от 1,3 до 2 бар и являются плотными облаками метана.
Зональные скорости облаков на Уране
Помимо крупномасштабной полосчатой структуры атмосферы, «Вояджер-2» отметил 10 маленьких ярких облачков, большая часть которых была отмечена в области нескольких градусов севернее «южного кольца»; во всех иных отношениях Уран выглядел «динамически мёртвой» планетой. Однако в 1990-х годах число зарегистрированных ярких облаков значительно выросло, причём бо́льшая их часть была обнаружена в северном полушарии планеты, которое в это время стало видимым. Первое объяснение этого (светлые облака легче заметить в северном полушарии, нежели в более ярком южном) не подтвердилось. В структуре облаков двух полушарий имеются различия: северные облака меньшие, более яркие и более чёткие. Судя по всему, они расположены на большей высоте. Время жизни облаков бывает самое разное — некоторые из замеченных облаков не просуществовали и нескольких часов, в то время как минимум одно из южных сохранилось с момента пролёта около Урана «Вояджера-2». Недавние наблюдения Нептуна и Урана показали, что между облаками этих планет есть и много схожего. Хотя погода на Уране более спокойная, на нём, так же как и на Нептуне, были отмечены «тёмные пятна» (атмосферные вихри) — в 2006 году впервые в его атмосфере был замечен и сфотографирован вихрь.
Первый атмосферный вихрь, замеченный на Уране. Снимок получен «Хабблом»
Сезонные изменения
Уран. 2005 год. Видно «южное кольцо» и яркое облачко на севере
Тем не менее, как показывают исследования, сезонные изменения на Уране не всегда зависят от факторов, указанных выше. В период своего предыдущего «северного солнцестояния» в 1944 году у Урана поднялся уровень яркости в области северного полушария — это показало, что оно не всегда было тусклым. Видимый, обращённый к Солнцу полюс во время солнцестояния набирает яркость и после равноденствия стремительно темнеет. Детальный анализ визуальных и микроволновых измерений показал, что увеличение яркости не всегда происходит во время солнцестояния. Также происходят изменения в меридианном альбедо. Наконец, в 1990-е годы, когда Уран покинул точку солнцестояния, благодаря космическому телескопу «Хаббл» удалось заметить, что южное полушарие начало заметно темнеть, а северное — становиться ярче, в нём увеличивалась скорость ветров и становилось больше облаков, но прослеживалась тенденция к прояснению. Механизм, управляющий сезонными изменениями, всё ещё недостаточно изучен. Около летних и зимних солнцестояний оба полушария Урана находятся либо под солнечным светом, либо под тьмой открытого космоса. Прояснения освещённых солнцем участков, как предполагают, происходят из-за локального утолщения тумана и облаков метана в слоях тропосферы. Яркое кольцо на широте в −45° также связано с облаками метана. Другие изменения в южной полярной области могут объясняться изменениями в более низких слоях. Вариации изменения интенсивности микроволнового излучения с планеты, по всей видимости, вызваны изменениями в глубинной тропосферной циркуляции, потому что толстые полярные облака и туманы могут помешать конвекции. Когда близится день осеннего равноденствия, движущие силы меняются, и конвекция может протекать снова.
Атмосфера
Состав
Атмосфера Урана — это тонкий слой газов, который окружает планету. Состав атмосферы Урана отличается от состава атмосфер других газовых гигантов в солнечной системе, таких как Юпитер и Сатурн.
Основным компонентом атмосферы Урана является водород (около 83%) и гелий (около 15%). Остальные частицы составляют около 2% и включают метан, гидроэтилен и другие углеводороды.
Тропосфера
Атмосфера планет разделена на несколько слоев. Наиболее нижний слой называется тропосферой. Тропосфера — это слой атмосферы, который простирается от поверхности планеты до определенной высоты.
В тропосфере присутствует метан, который придает планете характерный голубой цвет. Этот газ поглощает красный свет, отражая голубой, что придает планете свой необычный вид.
Верхняя часть атмосферы
Выше тропосферы находятся верхние слои атмосферы. В этих слоях преобладают водород и гелий. Они расширяются в пространство и плавно переходят в просторы космоса. Верхние слои атмосферы обладают холодной температурой из-за удаленности планеты от Солнца.
Атмосферные образования, облака и ветра
Атмосфера Урана содержит образования, которые наблюдаются на его поверхности. Однако из-за холодных температур и неустойчивого гравитационного взаимодействия, эти образования менее выражены и сложны для наблюдения в сравнении с другими газовыми гигантами.
Некоторые исследования предполагают, что на планете могут образовываться облака из метана или других газов, хотя их природа до сих пор не полностью изучена. Ветры на поверхности атмосферы этого космического объекта достигают очень высоких скоростей (до 240 м/с), и их характерные особенности связаны с аномальной ориентацией оси вращения планеты.
Сезонные изменения
Уран обладает уникальными сезонными изменениями, связанными с его особенным наклоном оси вращения. Этот наклон примерно 98 градусов, что приводит к тому, что полюса планеты направлены прямо на Солнце. Это вызывает сезонные изменения в атмосфере Урана, которые происходят в течение его орбитального периода вокруг Солнца, продолжительность которого составляет около 84 лет.
Что такое «спутники планет» и сколько их всего в Солнечной системе?
Спутниками являются космические тела, меньшие по размеру, чем планеты-«хозяева» и вращающиеся по орбитам последних. Вопрос о происхождении спутников до сих пор открыт и является одним из ключевых в современной планетологии.
На сегодня известно 179 естественных космических объектов, которые распределены следующим образом:
- Венера и Меркурий – 0;
- Земля – 1;
- Марс – 2;
- Плутон – 5;
- Нептун – 14;
- Уран – 27;
- Сатурн – 63;
- Юпитер – 67.
Технологии совершенствуются с каждым годом, находя больше небесных тел. Возможно, в скором времени будут обнаружены новые спутники. Нам остается только ждать, постоянно проверяя новости.
Орбита и вращение
Уран — его кольца и спутники
Наклон оси вращения
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.
| 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 |
Благодаря такому наклону оси полярные области Урана получают в течение года больше энергии от Солнца, чем экваториальные. Однако Уран теплее в экваториальных районах, чем в полярных. Механизм, вызывающий такое перераспределение энергии, пока остаётся неизвестным.
Объяснения необычного положения оси вращения Урана также пока остаются в области гипотез, хотя обычно считается, что во время формирования Солнечной системы протопланета размером примерно с Землю врезалась в Уран и изменила его ось вращения. Многие учёные не согласны с данной гипотезой, так как она не может объяснить, почему ни одна из лун Урана не обладает такой же наклонной орбитой. Была предложена гипотеза, что ось вращения планеты за миллионы лет раскачал крупный спутник, впоследствии утерянный.
Во время первого посещения Урана «Вояджером-2» в 1986 году южный полюс Урана был обращён к Солнцу. Этот полюс называется «южным». Согласно определению, одобренному Международным астрономическим союзом южный полюс — тот, который находится с определённой стороны плоскости Солнечной системы (независимо от направления вращения планеты). Иногда используют другое соглашение, согласно которому направление на север определяется исходя из направления вращения по правилу правой руки. По такому определению полюс, который был освещённым в 1986 году, не южный, а северный. Астроном Патрик Мур прокомментировал эту проблему следующим лаконичным образом: «Выбирайте любой».
Видимость
С 1995 по 2006 год видимая звёздная величина Урана колебалась между +5,6m и +5,9m, то есть планета была видна невооружённым глазом на пределе его возможностей (приблизительно +6,0m)). Угловой диаметр планеты был в промежутке между 3,4 и 3,7 угловыми секундами (для сравнения: Сатурн: 16-20 угловых секунд, Юпитер: 32-45 угловых секунд). При чистом тёмном небе Уран в противостоянии виден невооружённым глазом, а с биноклем его можно наблюдать даже в городских условиях. В большие любительские телескопы с диаметром объектива от 15 до 23 см Уран виден как бледно-голубой диск с явно выраженным потемнением к краю. В более крупные телескопы с диаметром объектива более 25 см можно различить облака и увидеть крупные спутники (Титанию и Оберон).
Спутники Урана
Уран имеет 27 известных спутников. Спутники Урана уникальны тем, что названы в честь персонажей из произведений Уильяма Шекспира и Александра Поупа.
Все внутренние спутники Урана кажутся примерно наполовину ледяными, наполовину каменными. Состав внешних лун остается неизвестным, но они, скорее всего, являются захваченными астероидами.
|
Параметры спутников Урана |
||||
|
№ |
Название |
Средний диаметр (км) |
Дата открытия |
|
|
1 |
Уран VI |
Корделия |
42 ± 6 |
1986 |
|
2 |
Уран VII |
Офелия |
46 ± 8 |
1986 |
|
3 |
Уран VIII |
Бианка |
54 ± 4 |
1986 |
|
4 |
Уран IX |
Крессида |
82 ± 4 |
1986 |
|
5 |
Уран X |
Дездемона |
68 ± 8 |
1986 |
|
6 |
Уран XI |
Джульетта |
106 ± 8 |
1986 |
|
7 |
Уран XII |
Порция |
140 ± 8 |
1986 |
|
8 |
Уран XIII |
Розалинда |
72 ± 12 |
1986 |
|
9 |
Уран XXVII |
Купидон |
~ 18 |
2003 |
|
10 |
Уран XIV |
Белинда |
90 ± 16 |
1986 |
|
11 |
Уран XXV |
Пердита |
30 ± 6 |
1986 |
|
12 |
Уран XV |
Пак |
162 ± 4 |
1985 |
|
13 |
Уран XXVI |
Маб |
~ 25 |
2003 |
|
14 |
Уран V |
471,6 ± 1,4 |
1948 |
|
|
15 |
Уран I |
1157,8 ± 1,2 |
1851 |
|
|
16 |
Уран II |
1169,4 ± 5,6 |
1851 |
|
|
17 |
Уран III |
1577,8 ± 3,6 |
1787 |
|
|
18 |
Уран IV |
1522,8 ± 5,2 |
1787 |
|
|
19 |
Уран XXII |
Франциско |
~ 22 |
2001 |
|
20 |
Уран XVI |
Калибан |
~ 98 |
1997 |
|
21 |
Уран XX |
Стефано |
~ 20 |
1999 |
|
22 |
Уран XXI |
Тринкуло |
~ 10 |
2001 |
|
23 |
Уран XVII |
Сикоракса |
~ 190 |
1997 |
|
24 |
Уран XXIII |
Маргарита |
~ 11 |
2003 |
|
25 |
Уран XVIII |
Просперо |
~ 30 |
1999 |
|
26 |
Уран XIX |
Сетебос |
~ 30 |
1999 |
|
27 |
Уран XXIV |
Фердинанд |
~ 12 |
2001 |
Подробности исследования небесного тела
Космические исследования Урана были проведены один раз с помощью аппарата «Вояджер-2». Запущен он был в 1977 году и его первоначальной целью были Юпитер и Сатурн. В конце семидесятых и начале восьмидесятых годов все планеты-гиганты распределились довольно близко друг к другу.
Это сделало возможным продлить миссию аппарата до Урана и Нептуна. Причем в управлении полетами были проведены гравитационные маневры, во время которых энергия от планет перешла к космическому аппарату. Такие действия позволили значительно сократить общее время и сэкономить топливо. «Вояджер-2», вместо расчетных 30 лет в пути, долетел до Урана в 1986 году.
Сложность ученым доставила работа с аппаратурой, которая не была рассчитана на такое удаление от пульта управления. Поэтому по ходу миссии пришлось по новой программировать бортовые компьютеры. Была введена установка на сжатие видео для быстрейшей передачи в управление, а все антенны были объединены для усиления приема.
Во время пересечения орбиты планеты телекамеры постоянно вели съемку ее поверхности и спутников. Так как Уран слабо освещался Солнцем, приходилось вести съемку с длительной экспозицией. В результате пролета аппарата удалось снять только южное полушарие, так как только оно было освещено. Исследования планеты будут продолжаться, и ближайшие запланированы на начало двадцатых годов нынешнего столетия.
Можно ли увидеть Уран невооруженным глазом?
Уран — самая отдаленная планета Солнечной системы, которую можно наблюдать без оптики. Тем не менее, она находится на грани видимости невооруженным глазом, поэтому требуется особая подготовка, чтобы ее увидеть. Во-первых, нужно найти максимально темное место вдали от больших городов и светового загрязнения. Затем нужно привыкнуть к темноте, чтобы повысить чувствительность зрения. Держитесь подальше от ярких источников света, включая экраны телефонов, как минимум 15-30 минут. Если вы используете Sky Tonight, переключите экран в ночной режим, коснувшись значка со звездами и полумесяцем на панели быстрых настроек, которая находится внизу главного экрана.
Теперь осталось только найти Уран в небе. Пользователи Sky Tonight легко справятся с этой задачей: нужно всего лишь открыть окно поиска, нажав на иконку лупы внизу экрана, ввести “Уран” в поисковую строку и нажать голубую иконку цели напротив названия планеты. Затем остается лишь нажать на значок компаса в нижней части экрана или направить свое устройство на небо. Следуйте за белой стрелкой, чтобы узнать, где находится Уран в реальном ночном небе над вами. Другой способ найти планету — использовать карты звездного неба с таких сайтов, как theskylive.com.
Орбита и вращение Урана
Изучение орбиты Урана помогло астрономам открыть Нептун. Французский ученый Пьер-Симон Лаплас в 1783 году вычислил орбиту Урана, однако со временем обнаружились различия между предсказанным и наблюдаемым положением планеты. Астрономы предположили, что некое космическое тело вмешивается в движение ледяного гиганта. Благодаря этому предположению они смогли установить расстояние от Солнца до неизвестного объекта и его примерную массу и впоследствии обнаружили Нептун.
Наклон оси вращения
Уран вращается под углом в 97,77°, то есть ось вращения Урана почти параллельна плоскости его орбиты. Это самая необычная ось вращения среди всех планет Солнечной системы; для сравнения, Нептун, который находится по соседству, вращается под углом 28,5°
В результате, в моменты солнцестояний на этой планете, один из полюсов Урана все время направлен на Солнце. Каждый полюс Урана на протяжении 42 земных лет находится в темноте и еще 42 года освещен Солнцем. При этом в моменты равноденствий Солнце обращено к экватору планеты, что приводит к “обычной” смене дня и ночи — похожей на ту, что есть на других планетах.
Пока неизвестно, почему у Урана такой необычный наклон оси вращения. Ученые считают, что эта планета-гигант “перевернулась на бок” 3-4 млрд лет назад из-за одного или нескольких столкновений с другим космическим объектом. Кстати, это же столкновение могло привести к необычному вращению Урана. Ледяной гигант (как и Венера) вращается по часовой стрелке, при этом другие планеты Солнечной системы вращаются против часовой стрелки, то есть в том же направлении, что и Солнце.
Сколько длится год на Уране?
Урану требуется 84 земных года, чтобы завершить один оборот вокруг Солнца. В 2033 году ледяной гигант сделает третий полный оборот вокруг нашей звезды с момента открытия планеты в 1781 году.
Сколько длится день на Уране?
Из-за удаленности планеты от Солнца, звездные и солнечные сутки на Уране практически равны — первые длятся 17 часов 14 минут и 24 секунды, а вторые на секунду меньше. Продолжительность одного года на Уране — 42 718 уранианских солнечных дней.
Исследование Урана
Хронология открытий
Хронология открытий, связанных с Ураном:
1781 год:
13 марта, Уильям Гершель обнаруживает Уран, используя свой телескоп в городе Бате, Великобритания. Открытие планеты было важным вехой в астрономии.
1787 год:
Астроном Гершель обнаруживает первые две луны Урана, Титанию и Оберон, используя свой телескоп. Это было первое открытие спутников планеты.
1789 год:
Гершель объявляет о своем открытии планеты Королевскому обществу Лондона, и его работа официально признается научным сообществом.
1821 год:
Астроном Лассель обнаруживает две новые луны Урана, Ариэль и Умбриэль. Эти открытия расширяют список спутников, известных на тот момент.
1851 год:
Ученые Лассель и Джеймс Челленджер открывают еще две луны Урана, Титанию и Оберон. Это событие дает возможность лучше понять спутники Урана и их орбитальные характеристики.
1977 год:
При помощи телескопов изучается атмосфера Урана. Наблюдения позволяют определить химический состав атмосферы и выявить метан, что объясняет его характерный голубой цвет.
1986 год:
Исследовательский аппарат Voyager 2 проходит мимо Урана на расстоянии около 81 500 километров и становится первым и единственным космическим аппаратом, который совершал пролет мимо этой планеты. В ходе миссии были собраны ценные данные о магнитосфере, атмосфере и кольцах Урана.
Исследование автоматическими межпланетными станциями
Больше двух веков планета Уран оставалась загадкой, лишь немногие факты были известны о ней. Таинственная планета раскрывала свои секреты лишь благодаря миссии космического зонда «Вояджер-2», запущенного с мыса Канаверал в августе 1977 года.
Основной задачей зонда было исследование отдаленных планет, включая и эту. В 1986 году зонд достиг максимального сближения с ледяным гигантом на расстоянии всего 81,5 тыс. км, возвращая на Землю тысячи уникальных снимков, которые пролили свет на многие до сих пор неизвестные аспекты планеты.
С помощью «Вояджера-2» ученые смогли обнаружить ранее неизвестные спутники и кольца вокруг Урана, а также изучить силу и распределение магнитных полей.
Видимость планеты
На протяжении более десяти лет, с 1995 года по 2006 год, визуальная звездная величина планеты Уран колебалась от +5,6m и до +5,9 m, это позволяло созерцать планету с Земли без применения оптических приборов. В это время угловой радиус планеты колебался от 8 и до 10 угловых секунд. При чистом ночном небе Уран можно обнаружить невооруженным глазом, при использовании бинокля планета видна даже с городских условий. Наблюдая за объектом с применением любительского телескопа, можно рассмотреть диск бледно-голубого цвета, который имеет потемнение по краям. Используя мощные телескопы с объективом в 25 сантиметров, можно разглядеть даже самый большой спутник планеты под названием Титан.
Строение системы спутников Урана[править | править код]
Почти всем спутникам были присвоены имена персонажей Шекспира. Все спутники можно разделить на три явно выраженных группы:
- Первая — внутренние спутники: Корделия, Офелия, Бианка, Крессида, Дездемона, Джульетта, Порция, Розалинда, Купидон, Белинда, Пердита, Пак и Маб.
- Вторая — крупные спутники Урана: Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титания и Оберон.
- Третья — внешние спутники: Франциско, Калибан, Стефано, Тринкуло, Сикоракса, Маргарита, Просперо, Сетебос и Фердинанд.
Все внутренние спутники Урана — тёмные (альбедо около 7%), и представляют собой глыбы неправильной формы размером от 50 до 150 км, вращающиеся в прямом направлении (т. е. в направлении вращения Урана) по круговым орбитам практически в плоскости экватора планеты. Часть из них (вероятно большая) связана с кольцами Урана и является источником материала для образования колец. Каждый из внутренних спутников облетает планету всего за несколько часов. Крупные спутники Урана имеют относительно небольшие размеры по меркам Солнечной системы и не достигают даже размеров Плутона. Все крупные спутники Урана лишены собственной атмосферы, и, вероятно, могут иметь лишь чрезвычайно разряженную временную атмосферу как продукт редкой криовулканической деятельности. Самый крупный спутник Урана — Титания — по размерам вдвое меньше Луны. Большие спутники Урана на 50% состоят из водного льда, на 20% — из углеводородных и азотных соединений, на 30% — из разнообразных соединений кремния (силикатов металлов). Их поверхности, почти монотонно тёмно-серые, носят следы геологической истории. Девять внешних спутников вращаются на самом краю системы спутников Урана на расстоянии в миллионы и десятки миллионов километров от планеты. Судя по эксцентричным орбитам, сильному наклону к плоскости экватора Урана и обратному движению, эти небольшие, очень тёмные глыбы являются захваченными объектами, аналогично внешним спутникам других планет-гигантов. Самый удалённый из них (Фердинанд) делает один оборот вокруг Урана почти за 8 лет. Внешние спутники Урана были открыты с помощью наземных наблюдений и снимков космического телескопа Хаббла.
