Уран

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.

Кто, когда и каким образом открыл Уран

Планета стала первой, открытой в современной истории. Почти сто лет с конца XVII века Уран периодически наблюдали в небе астрономы, но принимали его за звезду. И только в 1781 году астроном Уильям Гершель из Англии, прослеживая за изменениями положений звезд на своем телескопе, обнаружил и открыл планету Уран. Официальной датой открытия планеты стало 13 марта 1781 года.

Уильям Гершель (фото из открытых источников)

Рассматривая небо на самом большом телескопе того времени, сделанном своими руками, Гершель установил, что неподвижные звезды медленно, но смещаются. Астроном сделал вывод, что это Солнце со своими планетами движется в одном определенном направлении, а не звезды. А Уран, как раз и перемещался по небу, тем самым опровергая, что он не звезда.

Обнаружив, ученый сначала принял его за комету, звезду. Но при детальном наблюдении в свой телескоп, а так же, на основании расчетов, он понял, что нашел новую планету Солнечной системы. За это открытие Гершель был награжден стипендией от короля Георга III пожизненно.

Открытие планеты и споры о названии

На самом деле в 17 веке астрономы часто замечали Уран, но считали его тусклой и далекой звездой, не требующей внимания. И только в следующем столетии английский астроном Уильям Гершель решил изучить это небесное тело и сделал открытие – оно оказалось планетой. Всё дело в том, что неподвижные звезды медленно смещаются в одном направлении, а вот Уран перемещался по-другому. Так официальной датой открытия новой планеты Солнечной системы стало 13 марта 1781 года.

Уильям Гершель хотел пойти против астрономической традиции и назвать новую планету в честь английского короля Георга III – «Георгиум Сидиус» или «Звезда Георга», однако остальные астрономы не приняли такой вариант. Имена «Минерва» (богиня мудрости) и «Гиперкроний» (над Сатурном) также отклонили. В итоге остановились на имени «Уран» (бог неба), которое предложил Иоганн Боде. Интересные факты об Уране для детей обязательно должны включать в себя историю его названия.

название Урана

Имена планетам было принято давать из римской мифологии, однако имя Уран происходит из греческой. Иоганн Боде объяснил свой вариант тем, что Сатурн – отец Юпитера, а значит следующая планета должна называться в честь отца Сатурна. Имя Уран определилось по порядку открытия небесных тел, будь он найден раньше, то мог бы носить другое название.

Интересные факты

• Уран на 80% состоит из различных жидкостей. Есть и вода, в виде сверхзамороженного льда.
• Эту планету вполне можно разглядеть даже невооруженным взглядом с Земли, необходимо только точно знать ее координаты и находиться подальше от города.
• Магнитное поле северного полушария Урана в десять раз сильнее, чем южного.
• Бури на поверхности планеты охватывают огромные площади, сопоставимые с размерами континентов на Земле.
• Это единственная планета системы, которая выделяет меньше тепла, чем ей дается Солнцем. Этот феномен до сих пор не нашел однозначного объяснения.
• Размер самого крупного спутника — Титании — вполовину меньше диаметра Луны.
• Уран составляет пару Венере, они вдвоем вращаются иначе, чем остальные планеты — с востока на запад относительно своей оси.
• Свет Солнца достигает поверхности Урана только спустя три часа.
• Это самая малоизученная планета нашей системы.
• Уран регулярно попадает в различные произведения культуры. Уже через три года после открытия на него перенесли действие сатирических памфлетов. Его включали в романы ведущие писатели-фантасты. Именно на Уране развивается сюжет фильма «Путешествие к седьмой планете», там оказываются герои сериалов «Космический патруль» и «Доктор Кто». Загадочный Уран дает полную свободу фантастическим комиксам, ярким аниме и популярным компьютерным играм.

АСТРОНОМИЯ ДЛЯ ВСЕХ. 230 ЛЕТ НАЗАД УИЛЬЯМ ГЕРШЕЛЬ ОТКРЫЛ СПУТНИКИ УРАНА!

11 января 1787 года Уильям ГЕРШЕЛЬ, спустя 6 лет после открытия планеты Уран, открывает два его первых спутника Титанию и Оберон. Уран – седьмая планета от Солнца, находящаяся на расстоянии около 2,9 млрд км была открыта Уильямом Гершелем 13 марта 1781 года. Уран имеет 27 известных на сегодня спутников и систему колец. Титания и Оберон являются 17-м и 18-м по удаленности от Урана спутниками.

Имена этим спутникам дал сын первооткрывателя Урана — Джон ГЕРШЕЛЬ в 1852 году. Он назвал их в честь духов воздуха из произведения Уильяма ШЕКСПИРА «Сон в летнюю ночь»: царя эльфов – Оберона и царицы фей – Титании. Причины такого выбора, по-видимому, кроются в том, что Уран, как бог неба и воздуха, сопровождается духами воздуха. Так Уран стал уникален тем, что это единственная планета, спутники которой были названы в честь персонажей из пьес и поэм.

Титания и Оберон – два самых крупных и наиболее далеких спутника Урана, они имеют диаметры 1580 и 1520 км и расположены на расстояниях 435,8 и 583,6 тысяч км от Урана. Внешне они похожи, как две капли воды. Оберон находится на самом краю спутниковой системы Урана и имеет синхронную орбиту с планетой, т.е один оборот вокруг Урана занимает столько же времени, сколько необходимо для одного оборота Оберона вокруг оси (примерно 13,5 земных суток). Оберон имеет каменно-ледяную поверхность, которая сильно изрыта метеоритными кратерами.

На поверхности Титании, помимо множества кратеров, имеется целая сетка масштабных тектонических разломов, а также признаки существования вулканизма и вулканических извержений в далеком прошлом. На Титании существует огромный каньон протяженностью около 1500 км. Самый большой обнаруженный на Титании кратер – Гертруда, он примерно 326 км в диаметре (это почти 20% от диаметра всего спутника)!

Спутники Урана обращаются по круговым орбитам, расположенным в плоскости экватора планеты, и в том же направлении, в каком вращается центральное тело. А так как вращение Урана обратное, то и движение спутников тоже обратное. Орбиты их круто наклонены к плоскости эклиптики. Поэтому они движутся то «вверх», то «вниз». Наблюдая столь странное движение спутников Урана, астрономы пришли к выводу, что Уран вращается лежа на боку.

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 с помощью любительских телескопов высокого класса.

***

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.

История открытия

Первое упоминание планеты — запись английского ученого Джона Флемстида. В течение 1690 года он несколько раз наблюдал это небесное тело, но зафиксировал его только как звезду 34 созвездия Тельца. Уже в 18-ом веке французский астроном ле Моньер вел наблюдения за планетой почти 20 лет, по — прежнему считая ее звездой.

Уильям Гершель вообще вначале счел Уран кометой. В 1781 году он проводил наблюдения за созвездием Тельца и заметил: там, где согласно всем астрономическим картам того времени обязана быть пустота, имеется небесное тело. Объект медленно двигался относительно соседних звезд и был вполне отчетливо виден.

Уран — первая планета, обнаруженная при помощи телескопа. Модель этого телескопа находится в музее города Бат в Великобритании.

Изучая открытое небесное тело с разными линзами, Гершель пришел к выводу, что это не звезда, так как при приближении ее размер менялся. Но он не обнаружил ни хвоста, ни головы, что свойственно кометам. Но если кометы оставались в объективе телескопа четкими, то новый объект становился расплывчатым. При этом ученый смог уточнить орбиту движения, эллипсоидную и очень вытянутую.

В это же время астроном из России А. И. Лексель определил расстояние от Земли до объекта. Оно превысило в 18 раз расстояние от Солнца до Земли. Ни одной кометы на таком расстоянии в то время известно не было. Немецкий ученый Боде рекомендовал считать объект скорее планетой. Что и подтвердил окончательно в 1783 году сам Гершель. Это открытие принесло ему пожизненную стипендию в 200 тысяч фунтов и приглашение переехать в Виндзорский дворец. Король Англии желал лично разглядывать звезды в телескопы ученого.

Встал вопрос о названии новой планеты. Гершель, пользуясь правом первооткрывателя, предложил назвать ее планетой Георга, в честь английского короля, в эпоху правления которого и была обнаружена планета. Его коллеги-астрономы предлагали другие названия: Кибела, Гершель. Потом вспомнили, что новая планета вращается за Сатурном. По греческой мифологии отцом бога Сатурна являлся Уран, бог неба. Это название прижилось, хотя в Англии еще почти 70 лет планету называли Георгом. Окончательно название Уран официально принято в 1860 году Всемирным астрономическим обществом.

Уран — единственная планета нашей системы, чье название имеет корни в греческой, а не в римской мифологии.

Гигантская защитница Земли

Мало кто знает, но Уран является одной из планет-гигантов нашей Солнечной системы. По сравнению с Солнцем, они небольшие, но если сравнивать размер с Землей, то они во много раз больше. Ещё две планеты – Юпитер и Сатурн. Это тоже удивительные небесные тела, все они разные. О них тоже собраны удивительные факты, о которых тоже стоит узнать.

Но в чём важность Планет-гигантов? Если бы их не было, то Земля была бы практически беззащитной. Всё дело в том, что ученые благодаря компьютерным расчётам выяснили, что Гиганты защищают нашу и другие планеты от астероидов и комет, принимая многие удары на себя

Уран, как и другие большие небесные тела, играют огромную роль в Солнечной системе, сложно представить, что было бы с Землей без них.

Как образовались планеты?

Первоначальное газопылевое облако под воздействием собственной гравитации катастрофически быстро сжалось (коллапсировало) и сформировало протозвезду. Из оставшейся пыли и мельчайших частиц образовался протопланетный диск, который вращался вокруг протозвезды. Протопланетный диск также уплотнялся. В нем образовывались отдельные сгустки — планетезимали. Постепенно допланетные тела сформировали будущие планеты. За счет постоянного сжатия и нагрева в протозвезде начались термоядерные реакции и она стала полноценной звездой. В центре температура выросла. Возникла зона испарения, и за счет солнечного ветра легкие элементы были оттеснены от Солнца и захвачены будущими газовыми планетами, а тяжелые и плотные сформировали скальные планеты.

Планеты Солнечной системы сформировались, когда вещество протопланетного облака за счет гравитации и активности будущей звезды объединилось

Как Миранда попала в кино

Миранда – маленькая луна Урана, которая находится во внутренней группе. Она также считается самым уродливым спутником в Солнечной системе. Астрологи выяснили, что когда-то Миранда подверглась масштабной катастрофе, из-за которой она была полностью разрушена. А спустя время луна собралась заново, но на её поверхности остались бесформенные и сложные рельефы с ледяными пустынями, где возвышается геологическое образование. Высокий уступ высотой 20 метров назвали «уступ Вероны».

Миранда в кино

Это известно благодаря снимкам космического аппарата «Вояджер». Несмотря на ярлык спутника, создатели фильма «Wanderers» («Странники») 2014 года выпуска, решили взять фотографии Миранды и на их основе смоделировать скалу, с которой прыгали герои.

Атмосфера Урана

Атмосфера Урана состоит по большей части из водорода – 83%, и гелия – 15%. Также имеется много метана и ацетилена. Так как метан поглощает красную часть спектра, планета имеет зелёно-голубой цвет. Теперь вы знаете, почему Уран имеет именно такой интересный цвет.

Голубоватый цвет Урана объясняется наличием в атмосфере метана.

Планета не имеет четкой границы между атмосферой и поверхностью, так как последней у неё просто нет. Поэтому очень сложно сказать, какой толщины эта атмосфера, ведь точки отсчёта нет. Если бы мы начали спускаться в неё из космоса, то заметили бы, как давление растёт, пока газ не переходит в промежуточное полужидкое состояние, а затем и в жидкое. На какой высоте это происходит, узнать нельзя, состояние газа меняется не резко, а постепенно.

Хотя со стороны Уран выглядит совершенно монотонной, «мертвой» планетой голубого цвета, на которой можно обнаружить разве что пару облачков, на самом деле это не так. На нём дуют ветра со скоростью до 240 м/с и образуются большие вихри.

В самом нижнем слое – в тропосфере, ниже всех расположены водные облака, как привычные нам земные. Выше их – облака из гидросульфида аммония, а еще выше – облака из сероводорода и аммиака. Еще выше находится слой, в котором находятся метановые облака. Тропосфера – весьма беспокойное место, здесь дуют сильные ветра, много облаков, и меняются сезоны.

Выше находятся тропопауза и стратосфера, по нижнему слою которой этан и ацетилен образуют слой тумана. В тропопаузе «Вояджер-2» как раз и зарегистрировал самую низкую температуру в -249 градусов. Именно из-за низких температур и туманной прослойки Уран имеет такой унылый вид, без деталей. На самом деле мы просто не можем видеть то, что находится ниже, а облаков в верхних слоях очень мало, буквально единицы.

Самые высокие слои атмосферы – термосфера и корона, как ни странно, имеют большую температуру, чем нижние. Это еще одна загадка Урана, так как Солнце не даёт столько энергии, чтобы разогреть эти слои до 500С.

Еще одна особенность Урана — термосфера распространяется на расстояние в 50 тысяч километров, два радиуса планеты.

Уран в мире

Самые большие запасы урана находятся в Австралии. Затем идут Казахстан, Россия, Канада, ЮАР, Нигер и Бразилия.

Что касается производства электроэнергии с помощью атомных электростанций, то Канада, Казахстан и Австралия занимают лидирующие позиции. Эти три страны вместе производят более чем половину ядерной энергии в мире.

Смотрите таблицу с данными по производству и запасам урана каждой из перечисленных стран.

Страна	Запасы урана (тысяч тонн / в год)	Производство обогащённого урана (тонн / в год)
Австралия	1 661	7 743
Казахстан	629	7 994
Россия	487	3 239
Канада	468	10 485
Нигер	421	3 355
Бразилия	276	238

Уран и ядерные бомбы

Для производства электроэнергии уран обогащают для того, чтобы содержание изотопа 235U составило 3 или 4 %.

Для производства же атомной бомбы его содержание должно быть 90 %.

Когда уран обогащён до таких показателей, ядерное деление путём нейтронной бомбардировки представляет собой серьёзный процесс. При аварии на ядерном реакторе последствия будут катастрофическими.

Бомба, сброшенная США на Хиросиму (город в Японии) в конце Второй мировой войны, называлась «Малыш» (от англ. Little boy). Она содержала 64 кг обогащённого урана. Разрушительная сила этой бомбы была равна 15 000 тоннам тротилового эквивалента.

Облако над Хиросимой после взрыва атомной бомбы

«Малыш» произвёл тепловую волну, температура которой достигла 4000 градусов, а её скорость равнялась 440 метрам в секунду.

Взрыв стал причиной гибели 80 000 человек. Тысячи людей подверглись радиации.

Помимо того, что атомная бомба прервала жизни многих людей, последствия радиации будут испытывать на себе бессчётное количество поколений жертв бомбардировки.

Читайте про Чернобыльскую аварию и Экологические проблемы.

Контрольные проверки

Один из способов определить возраст Земли — это изучение периода полураспада урана.

Период полураспада урана составляет примерно 4,5 миллиарда лет. Это означает, что за это время половина атомов урана-238 превращается в атомы свинца-206. Изучая содержание урана-238 и свинца-206 в образцах горных пород, ученые могут определить, сколько времени прошло с момента образования этих пород и, соответственно, возраст Земли.

Почему период полураспада урана совпадает с возрастом Земли в 4,5 миллиарда лет? Это связано с особенностями физических процессов, которые происходят при полураспаде урана. При полураспаде атомы урана-238 превращаются в атомы свинца-206, а это происходит со стабильной скоростью. Таким образом, за определенное количество времени половина атомов урана-238 претерпевает полураспад. Именно эта стабильность и предопределяет совпадение периода полураспада с возрастом Земли.

Контрольные проверки этих данных проводятся с использованием различных методов и техник. Ученые также сравнивают результаты измерений с данными, полученными с помощью других методов, чтобы подтвердить правильность результатов. Научное сообщество проводит множество измерений и сравнений, чтобы убедиться в достоверности данных о возрасте Земли.

Метеориты тоже нужны

Ученые применили радиоизотопное датирование для изучения фрагментов метеорита Каньон Диабло, который упал на нашу планету около 40 000 лет назад. Его возраст был определен в 4,5 миллиарда лет, что на сегодняшний день является наиболее точным возрастом Земли. Но зачем ученым изучать метеориты, чтобы определить возраст нашей планеты? Тут все просто. Земля – гигантский переработчик материала, из которого состоит. Она постоянно берет старые камни, плавит их и создает новые. Однако эта переработка не касается метеоритов. Это куски камня и металла плавают в нашей Солнечной системе с момента ее зарождения.

На данный момент 4,5 миллиарда лет – самое точное значение, которое есть у ученых.

Интересные факты об Обероне

Оберон является второй по величине луной Урана и 9-й по массе известной луной в Солнечной системе. Из всех спутников Урана, больше только Титания.

Как и в случае с кольцами и другими крупными лунами Урана, Оберон вращается вблизи экваториальной плоскости своей планеты. Это означает, что луны разделяют экстремальный сезонный цикл Урана из – за того, что каждый полюс испытывает постоянную ночь или день в течение половины Уранского года, а это составляет 42 земных года!

Ученые считают, что Оберон, как и все крупные луны Урана, вероятно, состоит примерно из половины льда и половины скалистого материала, из которого состоит ядро. Возможно, что тонкий жидкий океан может существовать между мантией и ядром. Это возможно при достаточном количестве аммиака и тепла ядра.

На поверхности Оберона преобладают две особенности – кратеры и несколькими каньонами, которые напоминают каменистые долины на Земле. Поверхность спутника, вероятно, сформировались во время расширения поверхности, когда луна охлаждалась и нагревалась.

• Оберон — самый кратерный из уранских спутников, а самый крупный из них — 206 км в диаметре.
• Орбита Оберона выводит его за пределы магнитосферы Урана, в результате чего он является единственным крупным спутником Урана, не проявляющим затемнения своей задней полусферы.
• Каждые 42 года, в период равноденствия, можно зафиксировать редкий транзит Оберона, когда луна проходит перед Ураном, спутник может «засветить» одну из четырех других крупных лун.
• Считается , что Оберон сформировался миллиарды лет назад из аккреционного диска, окружавшего вновь сформированный Уран. Возможно, даже из обломков от колоссального удара, который опрокинул Уран на бок.
• Единственный зонд, который посетил систему Урана (и ее спутники), был космический аппарат Вояджер 2 в 1986 году, где ему удалось сфотографировать 40% поверхности Оберона во время короткого пролета возле системы Урана.
• К сожалению, нет никаких планов на будущие зонды, чтобы посетить Уран (и его спутники).

Открытие

Уранская система наблюдалась в ноябре 2002 г. (ISAAC на VLT) и в августе 2007 г. (NACO с адаптивной оптикой). В 2007 году кольца были видны сбоку, отсюда и тот факт, что на фото они гораздо менее заметны.

Уильям Гершель открыл первые два спутника ( Титанию и Оберон ) 11 января 1787 года, через шесть лет после открытия Урана. В последующие годы Гершель считал, что он обнаружил еще четыре спутника ( см. Следующий абзац ) и, возможно, кольцо. В течение пятидесяти лет Гершель был единственным, кто наблюдал спутники Урана. В течение 1840-х годов более совершенные инструменты и благоприятное положение Урана в небе позволили наблюдения, предполагающие присутствие дополнительных лун. Ариэль и Умбриэль были обнаружены Уильямом Ласселом в 1851 году. Нумерация спутников Урана римскими цифрами оставалась неопределенной в течение очень долгого времени, и публикации колебались между нумерацией Гершеля (в котором Титания и Оберон — II и IV) и той. Ласселя (где иногда бывают I и II). Подтвердив существование Ариэля и Умбриэля, Лассел присвоил номерам от I до IV в порядке возрастания расстояния до Урана. Эта конвенция была наконец принята. В 1852 году сын Гершеля Джон Гершель дал имена четырем известным тогда спутникам Урана.

Ни один другой спутник не был обнаружен в течение следующего столетия. В 1948 году Джерард Койпер открыл в обсерватории Макдональда Миранду , самый маленький и последний из пяти больших сферических спутников Урана . Десятилетия спустя полет » Вояджера-2″ над Ураном в январе 1986 года идентифицировал десять внутренних спутников. Пак был обнаружен в конце 1985 года, а затем в течение января 1986 года Джульетта , Порция , Крессида , Дездемона , Розалинда , Белинда , Корделия , Офели и Бьянка . Другой спутник, Пердита , был обнаружен в 1999 году при изучении старых фотографий « Вояджера-2» (открытие опубликовано в 2001 году). Калибан и Сикоракс были открыты наземными телескопами в 1997 году. Сетебос , Стефано и Просперо были открыты в 1999 году, Тринкуло , Франциско и Фердинанд — в 2001 году, Маргарет , Маб и Купидон — в 2003 году.

Уран был последней планетой-гигантом без известного необычного естественного спутника . С 1997 года с помощью наземных телескопов было идентифицировано девять внешних спутников неправильной формы. Два дополнительных внутренних спутника, Купидон и Маб , были обнаружены с помощью космического телескопа Хаббла в 2003 году . Спутник Маргарет — последний обнаруженный на сегодняшний день (2008 г.); его открытие было опубликовано в октябре 2003 года.

В октябре 2016 года было объявлено о косвенном обнаружении еще двух комнатных спутников. Их присутствие было выведено из возмущений, которые они создают на кольцах. Они будут слишком маленькими и темными, чтобы их можно было увидеть с помощью современных средств наблюдения. Нам придется дождаться ввода в эксплуатацию космического телескопа Джеймса Уэбба в 2018 году, чтобы надеяться обнаружить их.

Ложное открытие еще четырех спутников Гершелем

После того, как Гершель открыл Титанию и Оберон 11 января 1787 года, он считал, что идентифицировал четыре дополнительных спутника: два в 1790 году (18 января и 9 февраля) и два в 1794 году (28 февраля и 26 марта). В течение нескольких десятилетий астрономы считали, что Уран имеет шесть спутников, хотя последние четыре никогда не наблюдались другими астрономами. В году Уильям Лассел открыл Ариэль и Умбриэль, что опровергло наблюдения Гершеля. Действительно, Гершель должен был открыть Ариэль и Умбриэль, если бы он действительно обнаружил четыре дополнительных спутника, но параметры орбиты Ариэля и Умбриэля не соответствуют параметрам этих четырех спутников. Согласно Гершелю, четыре спутника имели сидерический период 5,89 дня (между Ураном и Титанией), 10,96 дня (между Титанией и Обероном), 38,08 и 107,69 дня (за пределами Оберона). Астрономы пришли к выводу, что четырех дополнительных спутников, обнаруженных Гершелем, не существовало, поскольку Гершель мог ошибочно принять маленькие звезды в окрестностях Урана за спутники. Следовательно, открытие Ариэля и Умбриэля было приписано Ласселлу.

Исследование

После открытия Урана его изучение долгое время оставалось проблематичным из-за его громадной удаленности. Ученые могли наблюдать только самые крупные спутники, строить предположения о кольцах или атмосфере.

Только в двадцатом веке был запущен зонд «Вояджер — 2», который, стартовав в 1977 году, в 1986 году достиг планеты. Он передал первые снимки— невыразительная, тусклая поверхность, едва видная сквозь облака. Миссия «Вояджера — 2» состояла в изучении магнитного поля Урана, наблюдении за атмосферой. Так же аппарат изучал погоду, обнаружил два неизвестных ранее кольца и сделал снимки наиболее крупных спутников. Часть планеты осталась вне поля зрения ученых, так как зонд приблизился к освещенной Солнцем части планеты.

Больше полезных сведений дали наблюдения с помощью радиотелескопа «Хаббл» уже в девяностые годы. Именно он первым зафиксировал атмосферные вихри Урана, обнаружил «темное пятно» в облаках и асимметрию в строении планеты.

Эти открытия позволили группе из 168 ученых начать подготовку к новому проекту. В настоящее время НАСА готовит к запуску аппарат Uranus Pathfinder. Зонд начнет путешествие на Земле и завершит его в районе Урана, где пройдет сквозь атмосферу и возьмет множество проб. Проект предполагает масштабное исследование внешней стороны Солнечной системы. Будут визуально обследованы гигантские области за Ураном. Предполагается, что аппарат стартует в 20-х годах. Миссия может растянуться до 15 лет, из которых почти 10 уйдет на полет к голубой планете.

Происхождение Солнечной системы

Считается, что Солнечная система сформировалась из-за нарушения в облаке газа и пыли сверхновой звезды, которое вызвало взрыв и волны, сжимающие пыль и облака. Затем облако начало разрушаться, в то время как газ и пыль удерживались вместе гравитационной силой, образуя Солнечную туманность. Впоследствии облако начало вращаться настолько быстро, что его центр стал более плотным и горячим. Кроме того, вокруг облака образовался диск пыли и газа. Центр диска был очень горячим, а его края прохладными. Диск становился все тоньше и тоньше, а частицы склеивались и образовывали скопления. Эти скопления формировали планеты и спутники, которые мы знаем сегодня. Со временем облако стало очень жарким и сформировало Солнце, а также появилась Солнечная система.

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).