Сообщение о планете Уран – описание, характеристика, строение

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 Сатурн 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.

3D-модель Урана

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 &plusmn 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.

Сравнительные размеры Урана и Земли

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 &plusmn 3%), гелий (15 &plusmn 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.

Планета Уран

Уран – седьмая планета от Солнца и третья по размеру планета в Солнечной система после Юпитера и Сатурна. Обладает коллекцией спутников и кольцевой системой.

Хотя его можно отыскать без использования увеличительных приборов, планетарный статус выявили лишь в 18-м веке. Давайте внимательнее изучим интересные факты об Уране для детей и взрослых.

Интересные факты

  • Это тусклая планета, поэтому была недоступной древним людям. Сначала Гершель посчитал, что видит комету, но спустя пару лет объект получил планетарный статус. Ученый хотел назвать ее «Звездой Георга», но вариант Иоганна Боде подошел лучше.
  • Планета Уран характеризуется ретроградностью, что не сходится с общей направленностью.
  • Но некоторые участки направлены прямо к Солнцу и так длится примерно по 42 года. Остальное время отведено на тьму.
  • Подобно остальным газовым гигантом, верхний слой Урана представлен водородом с гелием. Но ниже идет ледяная мантия, сосредоточенная над ледяным и скалистым ядром. Верхняя атмосфера – вода, аммиак и кристаллы метанового льда.
  • При показателе температуры в -224°C считается самой холодной планетой. Периодически Нептун остывает еще сильнее, но большую часть времени мерзнет Уран. Верхний атмосферный слой укрыт метановой дымкой, скрывающей бури.
  • Частички крайне маленькие. Есть 11 внутренних и 2 наружных кольца. Сформировались при крушении древних спутников. Первые кольца заметили лишь в 1977 году, а остальные – на снимках телескопа Хаббл в 2003-2005 гг.
  • Все спутники Урана названы по героям Уильяма Шекспира и Александра Поупа. Самой интересной считается Миранда с ледяными каньонами и странным видом поверхности.
  • К Урану в 1986 году наведывался Вояджер-2 на удаленности в 81500 км.
Читайте также:
Доклад про созвездие Рыбы - сообщение о происхождении, мифы

Размер, масса и орбита

При радиусе в 25360 км, объеме – 6.833 × 10 13 км 3 и массе – 8.68 × 10 25 кг, планета Уран в 4 раза крупнее Земли и в 63 раза превосходит её по объему. Но не забывайте, что это газовый гигант с плотностью в 1.27 г/см 3 , поэтому здесь он уступает нам.

Физические характеристики планеты Уран

Полярное сжатие 0,02293
Экваториальный

Уран отличается наибольшим переменным расстоянием от Солнца. По сути дистанция колеблется между 2 735 118 110 км и 3 006 224 700 км. При среднем расстоянии в 3 млрд. км на один орбитальный проход уходит 84 года.

Вращение оси длится 17 часов и 14 минут (столько занимает день на Уране). На верхнем атмосферном слое заметен сильный ветер в сторону вращения. На некоторых широтах массы движутся быстрее и выполняют оборот за 14 часов.

Орбита и вращение планеты Уран

Афелий 3 004 419 704 км
20,083 305 26 а. е.
Большая полуось 2 876 679 082 км
19,229 411 95 а. е.
Эксцентриситет

Удивительно то, что эта планета совершает обороты практически на боку. Пока у одних наблюдается небольшой осевой наклон, показатель Урана достигает 98°. Из-за этого планета проходит сквозь кардинальные перемены. На экваторе ночь и день длятся нормально, но на полюсах они охватывают по 42 года!

Состав и поверхность

Планетарная структура представлена тремя слоями: скалистое ядро, ледяная мантия и внешняя оболочка из водорода (83%) и гелия (15%) в газообразном состоянии. Есть еще один важный элемент – 2.3% метанового льда, который влияет на голубой окрас Урана. В составе стратосферы можно найти различные углеводороды, среди которых этан, диацетилен, ацетилен и метилацетилен. На нижнем фото можно внимательно изучить строение Урана.

Внутреннее строение Урана

При помощи спектроскопии обнаружили окись углерода и двуокись углерода в верхних слоях, а также ледяные облака водяного пара и аммиак с сероводородом. Именно поэтому Уран вместе с Нептуном именуют ледяными гигантами.

Ледяная мантия представлена горячей и плотной жидкостью, в составе которой присутствуют вода, аммиак и прочие летучие вещества. Жидкость (водно-аммиачный океан) характеризуется высокой электропроводностью.

Масса ядра достигает всего 0.55 земной, а по радиусу – 20% от общего планетарного размера. Мантия – 13.4 земной массы, а верхний атмосферный слой – 0.5 земной массы.

Плотность ядра – 9 г/см 3 , где давление в центре поднимается до 8 млн. бар, а температура – 5000К.

Спутники

Семья состоит из 27 известных нам спутников Урана, разделенных на крупные, внутренние и нерегулярные. Наибольшими считаются Миранда, Ариэль, Умбриэль, Оберон и Титания. Их диаметр превосходит 472 км, а масса – 6.7 х 10 19 кг для Миранды, а также 1578 км и 3.5 х 10 21 кг у Титании.

Сравнение размеров крупнейших спутников Урана с размером планеты

Есть мнение, что все крупные луны появились в аккреционном диске, который присутствовал вокруг планеты еще долгое время с момента ее формирования. Каждая представлена практически равным соотношение горной породы и льда. Выделяется лишь Миранда, которая почти полностью создана из льда.

Можно отметить также наличие аммиака, диоксида углерода, а скалистая порода – углеродистый материал и органические соединения. Полагают, что в Титании и Обероне на черте между ядром и мантией может существовать жидкий водяной океан. Поверхность щедро усеяна кратерами. Самой молодой и «чистой» считается Ариэль, а вот Умбриэль – старушка со шрамами.

У главных спутников нет атмосферы, а орбитальный путь приводит к сильным сезонным колебаниям. Внутренних лун насчитывают 13: Корделия, Офелия, Биянка, Крессида, Дездемона, Джульетта, Порция, Розалинда, Купидон, Белинда, Пердита, Пак и Маб. Все они получили свои имена в честь героев творений Шекспира. На фото продемонстрированы спутники и кольца Урана.

Спутники и кольца Урана

Внутренние спутники обладают прочной связью с кольцевой системой планеты. С диаметром в 162 км Пак считается в этой группе крупнейшей луной и единственная, чей снимок удалось добыть Вояджеру-2.

Все они выступают темными телами. Сформированы из водяного льда с темным органическим материалом. Система лишена стабильности и модели показывают, что может произойти столкновение. Особенное беспокойство вызывают Дездемона и Крессида.

Есть 9 нерегулярных спутников, чья орбита расположена дальше Оберона. Они были захвачены уже после формирования самой планеты: Франциско, Калибан, Стефано, Тринкуло, Сикоракс, Маргарита, Просперо, Сетебос и Фердинанд. Они охватывают 18-150 км. Все вращаются в ретроградном направлении, кроме Маргариты.

Атмосфера и температура

Атмосфера Урана также делится на слои, определяемые температурой и давлением. Это газовый гигант, поэтому лишен твердой поверхности. Дистанционные зонды способны опускаться до 300 км вглубь.

Можно выделить тропосферу (300 км ниже поверхности и 50 км над ней с давлением в 100-0.1 бар) и стратосферу (50-4000 км и 0.1-10 10 бар).

Зависимость температуры на Уране от высоты атмосферы и давления

Наиболее плотный слой – тропосфера, где нагрев достигает 46.85°C и опускается до -220°C. Верхняя область считается самой морозной в системе. Большая часть ИК-лучей создаются в тропопаузе.

Здесь располагаются облака: водные, ниже идут аммиачные и сероводородные, а сверху – тонкие метановые. В стратосфере температура меняется от -220°C до 557°C, к чему приводит солнечная радиация. На этом слое отмечают этановый смог, создающий внешний вид планеты. Есть ацетилен и метан, которые прогревают этот шар.

Термосфера и корона охватывают 4000-50000 км от точки «поверхности», где температура держится на 577°C. Пока никто точно не знает, как планете удается так прогреваться, ведь она удалена от Солнца, а внутреннего тепла недостаточно.

По погоде напоминает старших газовых гигантов. Есть полосы, совершающие обороты вокруг планеты. В итоге, ветры разгоняются до 900 км/ч, приводя к масштабным штормам. В 2012 году телескоп Хаббл заметил Темное пятно – гигантский вихрь, простирающийся на 1700 км х 3000 км.

Кольца

Кольца планеты Уран состоят из темных частичек, чей размер от микрометра до доли метра, поэтому их не так легко разглядеть. Сейчас удается выделить 13 колец, среди которых наиболее яркое – эпсилон. Если не считать двух узких, то тянутся в ширину на несколько км.

Это цветное изображение колец Урана было сделано Вояджером 21 января 1986 года, на расстоянии 4.17 млн. км (2.59 млн миль). На этой фотографии видны все 9 его колец

Кольца молодые и сформировались уже после самой планеты. Есть мнение, что выступают частью разрушенной луны (или нескольких). Одно из первых наблюдений за кольцами выполнили Джеймс Эллиот, Джессика Минк и Эдвард Данхем в 1977 году. В период затмения звезды HD 128598 они отыскали 5 формирований.

Кольца появились и на снимках Вояджера-2 в 1986 году. А новые обнаружил уже телескоп Хаббл в 2005 году. Крупнейшее вдвое шире планеты. В 2006 году обсерватория Кека показала кольца в цвете: внешнее – синее, а внутреннее – красное. Остальные кажутся серыми.

История изучения

Уран входит в список пяти планет, которые можно было разглядеть невооруженным глазом. Но это тусклый объект, а орбитальный путь проходит слишком медленно, поэтому древние считали, что перед ними классическая звезда. Ранний обзор принадлежит Гиппарху, указавшему на тело как на звезду в 128 г. до н. э.

Первое точное наблюдение за планетой выполнил Джон Фламстид в 1690-м году. Он заметил ее минимум 6 раз и записал в качестве звезды (34 Тельца). Примерно 20 раз за Ураном следил Пьер Лемоньер в 1750-1769 гг.

Телескоп, при помощи которого Уильям Гершель наблюдал за Ураном

Но лишь в 1781 году Уильям Гершель начал наблюдать за Ураном как за планетой. Правда сам он считал, что смотрит на комету, которая по повадкам смахивает на планетный объект. В итоге, к изучению подключились и другие астрономы, среди которых был Андерс Лекселл. Ему первому удалось определить почти круговую орбиту. Это подтвердил и Иоганн Боде.

В 1783 году Уран официально признали планетой, а Гершель получил 200 фунтов от короля. За это ученый прозвал объект звездой Георга в честь нового покровителя. Но за пределы Великобритании наименование не вышло.

Уран, запечатленный космическим телескопом Хаббл

Современное наименование предложил Иоганн Боде. Это была латинская версия греческого бога неба. Название прижилось и стало официальным в 1850-м году. Ниже представлена карта Урана.

Карта поверхности

Нажмите на изображение, чтобы его увеличить

Планета Уран

Седьмую планету солнечной системы – Уран – открыли лишь в 1781 году и назвали в честь древнегреческого бога, который был отцом Кроноса. Эту планету классифицируют, как одну из газообразных планет-гигантов, наряду с Юпитером, Сатурном и Нептуном.
Ульям Гершель, открывший Уран, сначала принял его за комету. Он наблюдал за созвездием Тельца, и обратил внимание на небесное тело, находившееся в том месте, которое должно было пустовать, судя по звездным картам того времени. Объект был достаточно четким и медленно двигался относительно звезд.

Он рассказал о своем наблюдении коллегам астрономам, математикам и другим ученым. Европейские астрономы принялись изучать объект, его расстояние, массу, орбиту и прочие характеристики. Российский ученый Андрей Лексель, определил расстояние между Солнцем и Ураном, оно составляло, целых 18 а. е. (2,8 млрд. км). Так, через 2 месяца, после ежедневных многочасовых наблюдений, ученые были убеждены, что Гершель открыл не комету, а далекую седьмую планету. За свое открытие, он был удостоен пожизненной денежной королевской выплаты в 200 фунтов стерлингов и награжден орденом. Эта была первая планета, открытая в Новое время. Уран расширил границы солнечной системы в глазах человека, со времен Античности.

Строение Урана

Как показывают наблюдения со спутников, железно-каменное ядро с температурой около 7000 K, на Уране присутствует, а вот рек и океанов, наблюдать не приходится. Отсутствие металлического водорода, уменьшает количество тепла, выделяемое планетой до 30%, поэтому 70% тепловой энергии Уран получает от Солнца. За ядром сразу начинается плотная очень плотная атмосфера, толщиной около 8 тыс. км. Химический состав атмосферы Урана таков: 83% водорода (H2), 15% гелия (Не) и около 2% метан (CH4). Метан, так же как и водород, принимают активное участие в поглощении солнечной радиации, и, следовательно, инфракрасного и красного спектров. Этим объясняется сине-зеленый цвет планеты. Ветры в средних слоях, движутся со скоростью 250м/с.

Наклон оси Урана

Уран – уникальная планета солнечной системы. Наклон оси вращения составляет около 98°, это значит, что планета практически завалена набок. Для наглядности: если все планеты похожи на вращающуюся юлу, то Уран, скорее похож, на катящийся шар для боулинга. Из-за такого необычного положения, смены дня и ночи и времен года на планете, протекают, мягко говоря, нестандартно. Получается, что 42 года, один полюс находится в темноте, на другой светит Солнце, а потом они меняются. Ученые объясняют такое странное положение планеты, столкновением с другим небесным телом (возможно с другой планетой), которое произошло миллионы лет назад.

Спутники Урана

В начале третьего тысячелетия открыто и исследовано 27 спутников планеты Уран. Основными, являются 5 самых крупных спутников. Самый большой спутник – Титания – имеет диаметр всего 1570 км, это очень немного, по сравнению со спутниками остальных планет. Оберон – второй по величине спутник Урана. Он и Титания, были открыты все тем же Гершелем, обнаружившим саму планету. Далее идут еще меньшие по размерам спутники: Умбриэль, Ариель и Миранда. Интересен тот факт, что имена всем спутникам Урана, давали в честь героев бессмертных произведений Уильяма Шекспира.

Характеристики Урана

• Масса: 8,69*1025 кг (в 14 раз больше Земли)
• Диаметр на экваторе: 51118 км (в 4 раз больше Земли)
• Диаметр на полюсе: 49946 км
• Наклон оси: 98°
• Плотность: 1,27 г/см³
• Температура верхних слоев: около –220 °C
• Период обращения вокруг оси (сутки): 17 часов 15 минут
• Расстояние от Солнца (среднее): 19 а. е. или 2,87 млрд. км
• Период обращения вокруг Солнца по орбите (год): 84,5 года
• Скорость вращения по орбите: 6,8 км/с
• Эксцентриситет орбиты: e = 0,044
• Наклон орбиты к эклиптике: i = 0,773°
• Ускорение свободного падения: около 9 м/с²
• Спутники: есть 27 шт.

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.

Планета Уран

Планета Уран — седьмая планета нашей Солнечной системы. Открыта она не так давно и изучена очень мало. Являясь седьмой планетой по удаленности от Солнца, Уран третий по величине в нашей Солнечной системе, а по своей массе — четвертый.

Люди видели эту планету, но принимали ее за звезду. Именно поэтому планета Уран остается до сих пор огромной загадкой для землян. Огромной Уран называют еще и оттого, что это третья по величине планета системы, диаметр ее по экватору в четыре раза превышает земной, а по массе Уран в 14 раз тяжелее. С Земли Уран видится голубым, так как в его атмосфере большое количество метана.

Основные характеристики

Масса: 8,69*1025 кг (в 14 раз больше Земли)
Диаметр на экваторе: 51118 км (в 4 раз больше Земли);

Планета Уран относится к классу газовых гигантов. Экваториальный радиус примерно составляет 25 560 км, полярный радиус 24973. Планета имеет шарообразную форму, на полюсах сплюснутую.

В чем состоит уникальность Урана, так это в оси вращения, наклон которой составляет практически 98 градусов к орбитальной плоскости и в движении вокруг своей оси, подобно Венере, он двигается по часовой стрелке. К примеру, земная ось имеет наклон 66 градусов к плоскости орбиты и вращается с запада на восток, против часовой стрелки. Получается, что по орбите Уран движется на боку, катясь как шарик, и вращается с востока на запад.

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.

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

Уильям Гершель вообще вначале счел Уран кометой. 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.

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.

Видимость

Вид Урана в телескопе

С 1995 по 2006 год видимая звёздная величина Урана колебалась между +5,6 m и +5,9 m , то есть планета была видна невооружённым глазом на пределе его возможностей . 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).

Строение Урана

Ученые выдвигают несколько версий внутреннего строения планеты от двухярусной модели до классической трехярусной. За основу большинство принимают стандартную модель.

Атмосферой на Уране называют часть газовой оболочки, которая наиболее удаляется от центральной части планеты. Эти данные были получены с помощью космического аппарата “Вояджер 2”, который смог получить снимки атмосферного спектра.

Начинается атмосфера приблизительно на расстоянии в 300 км от внешнего слоя. Состав такой же, как и других газовых гигантах — содержит больше 70% водорода, 25 % гелия, и метан, приблизительно 2%.

Максимальная скорость ветра, которую удалось зафиксировать, на планете Уран достигает до 240 метров в секунду. Температурный минимум минус 224 градуса, это самая холодная планета в нашей системе.

Ниже атмосферы и находится мантия. За поверхностный слой условно принята поверхность с давление 1 бар. Мантия скорее всего представляет собой океан растворенного в воде аммиака и метана из плотной смеси с высокой электропроводностью. Её называют «океаном водного аммиака». Благодаря этому Уран причисляют к ледяным гигантам. Слой металлического водорода в отличии от Юитера и Стурна уже отсутствует. Ближе к центр как давление так и температура растут.

В центре планеты как всегда находится особенно плотное и с большой температурой раскаленное ядро. Температура ядра предполагается до 7 000 К, а давление до 6 млн атмосфер. Размер ядра составляет д о 20% от R и предположительно из камня и железа. Его плотность до 9 г/см³.

Как и другие планеты, Уран имеет магнитосферу, содержащую заряженные частицы — протоны, электроны, ионы.

Магнитное поле Урна

Магнитное поле нашего Урана имеет ряд своих характерных особенностей по сравнению с остальными планетами и по всей вероятности связано с его особенностями вращения и отсутствию внутреннего источника собственной энергии.

  • Первая особенность – магнитная ось планеты сдвинута с центра оси планеты на треть его радиуса и при этом образуется угол в 60 градусов.
  • Вторая особенность это непостоянство напряженности магнитных полей.
  • Третье – имеется несколько разных пар магнитных полюсов, кроме основных двух еще 2 других более слабых.

Магнитное поле Урана

Своеобразное магнитное поле Урана формируется не в ядре, как у всех планет, а в более поверхностном слое океана водного аммиака с высокой электропроводностью. Именно здесь и начинают образовываются магнитные силовые линии, выходящие на большие расстояния за пределы планеты. Но со стороны Солнца на магнитный поток Урана давит солнечный ветер и препятствует его широкому движению.

С другой стороны выход для магнитных волн свободен и они, казалось бы должны распространяются на огромное расстояние в космическом пространстве. Но не тут то было. Для Урана это неприемлемо благодаря наклону оси вращения к магнитному полю.

Поэтому когда планета вращается, то получается что его силовые линии накручиваются друг на друга спиралевидным хвостом в длину до 10 млн км в обратную от Солнца сторону.

Кольца Урана

Практически каждый знает, что кольца есть у Сатурна, но мало кто слышал про кольца Урана.
Девять колец у планеты Уран впервые обнаружил американский астроном Джеймс Элиот, в марте 1977 года.

Космический аппарат «Вояджер 2», в 1986 году, прибавил в список известных 2 кольца и, наконец, с помощью мощнейшего телескопа «Хаббл» в 2005 году обнаружились еще два.

На сегодняшний день учеными изучаются 13 колец планеты Уран.

Состав колец разнообразен и состоит из космической пыли и объектов, размерами от 19-20 см до 20-21 метра. Внутренние кольца имеют серый цвет. Самое внешнее — синий, учеными было выдвинуто предположение, что это кольцо состоит из частичек льда и темного вещества.
Ширина колец не превышает нескольких километров, только центральное кольцо имеет внушительную ширину, около 100 км.

Расположение колец начинается, примерно на расстоянии 40000 — 50000 км. И только два внешних кольца расположены на расстояние в два раза большее.
Что именно удерживает кольца в своих границах, пока непонятно, но ученые работают над этой загадкой.

Спутники Урана

На сегодняшний день планета Уран является обладателем 27 спутников, хотя маленьких и незамеченных спутников наверняка гораздо большее количество.

Спутников у планеты много. Хотя некоторая их часть была когда — то захвачена гравитацией Урана и распалась. Самый большой спутник Титания, чуть меньше Оберон. Оба были открыты Гершелем. За ними следуют Умбриэль, Ариэль и Миранда. Из них только Миранда целиком состоит изо льда, остальные — смесь льда и горных пород. Часть спутников движется внутри колец планеты, поэтому называется внутренними.

Всем спутникам Урана достались имена в честь героев произведений Уильяма Шекспира. Это тоже дань первооткрывателю из Англии.

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.

В культуре

Уже через 3 года после открытия Уран стал местом действия сатирического памфлета . С тех пор в сюжетную линию своих научно-фантастических произведений его включали Стенли Вейнбаум, Рэмси Кэмпбелл, Ларри Нивен , Сергей Павлов, Георгий Гуревич и другие .

Уран был выбран в качестве места действия фильма «Путешествие к седьмой планете» , а также отдельных эпизодов сериалов «Космический патруль» и «Генеральный план далеков» (эпизод телесериала «Доктор Кто») . Также планета упоминается в нескольких комиксах, аниме и компьютерных играх.

В астрологии Уран считается управителем знака Водолея .

Загадки

Боковое вращение

Это, пожалуй, главная загадка планеты. Почему она лежит на боку? Существует предположение, что в далёкие времена зарождения Солнечной системы Уран столкнулся с протопланетой, положившей его на бок, что изменило направление магнитной оси. Оно же остудило и тепловой поток планеты.

Шеврон

Это загадка Миранды. При обработке снимков со спутника на нём выявилась область правильной формы, почти не атакованная метеоритами. Эта «галочка» размером 140х200 км получила название «шеврон», происхождение его пока неизвестно.

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.

Видео

Особенности планеты Уран

  • История открытия и исследования
  • Общие сведения об Уране
  • Орбита и радиус
  • Физические характеристики
  • Атмосфера
  • Климат
  • Рельеф
  • Кольца Урана
  • Магнитное поле
  • Спутники планеты
  • Интересные факты про Уран

Планета Уран занимает седьмое место по удаленности от Солнца. Он долгое время прятался от взора наблюдателей и был обнаружен при помощи телескопа лишь в конце 18 века. Уран наряду с Нептуном – планеты Солнечной системы, объединенные в группу «ледяные гиганты». По сей день эти объекты нашей звездной системы являются малоизученными из-за больших расстояний, которые приходится преодолевать космическим зондам для их исследования.

История открытия и исследования

Седьмая планета была недоступна для наблюдения астрономам Античности и Средневековья из-за своей удаленности от Солнца и Земли и не самого заметного свечения на ночном небе. Открыл Уран в 1781 году английский астроном Фредерик Уильям Гершель. Он же предложил назвать его в честь английского монарха Георга III. Идея была отклонена другими астрономами и объект назвали в честь древнегреческого прародителя всех богов, олицетворяющего небо. Позднее Гершель открыл две крупнейших урановых луны, а также выдвинул предположение о наличии у него системы колец.

До конца 20 века небесное тело оставалась практически неизученной. Самые ценные сведения об Уране передал на Землю космический зонд Вояджер-2, которому в 1986 году удалось пройти на расстоянии 80 тыс. км от поверхности планеты. Аппарат обнаружил 10 спутников, а также изучил состав атмосферы планеты, ее климат и кольцевую систему.

Исследования поверхности ледяного гиганта также осуществляются благодаря космической обсерватории Хаббл. Ей были получены снимки Темного пятна в атмосфере планеты, а также информация о спутниках. В 2021 году планируется отправить межпланетную станцию для изучения химического состава урановой атмосферы, исследовании спутников и колец.

Общие сведения об Уране

Рассмотрим самые часто задаваемые вопросы о седьмой планете Солнечной системы.

Сколько лететь до Урана с Земли? Расстояние от нашей планеты до ледяного гиганта колеблется от 2,6 млрд. км до 3,15 млрд. км. Вояджер-2, двигаясь с максимальной скоростью в 57,9 тыс. км/ч, смог сблизиться с поверхностью планеты лишь через 10 лет после запуска с Земли. От 10 до 15 лет понадобится и новому космическому зонду, который планируется запустить через пару лет.

Сколько нам известно спутников у Урана? На данный момент открыто 27 урановых лун. Все вместе взятые его спутники имеют массу в 150 раз меньшую, чем самая крупная луна в Солнечной системе – Ганимед.

Как выглядит Уран? На снимках, сделанных Вояджером-2 планета, имеет бледно-голубой окрас. Атмосфера Урана богата метаном, поглощающим красную часть спектра, что придает планете цвет от голубого до зеленоватого.

Орбита и радиус

Объект удален от Солнца в среднем на 2,8 млрд. км. Его орбита обладает достаточно низким эксцентриситетом (0,046), а величина ее большой полуоси достигает 3 млрд. км. Двигаясь со средней скоростью 6,8 км/с, объект обращается вокруг Солнца за 84 года.

Сутки на ледяном гиганте длятся гораздо меньше. Полный осевой оборот он совершает за 17 часов 15 минут. По отношению с плоскости орбиты этот газовый шар лежит на боку: наклон его оси составляет почти 98°. В таких условиях его вращение получается ретроградным и в период солнцестояния один из урановых полюсов смотрит прямо на Солнце. Этим объясняется одна из особенностей Урана: на экваторе планеты смена периодов дня и ночи происходит быстро, а полярные фазы дня длятся по 42 года, как зима и лето.

Физические характеристики

  • Диаметр Урана – 50,72 тыс. км, средний радиус – 25,4 тыс. км.
  • Масса Урана – 8,7*10 25 кг, что больше земной в 14.5 раз.
  • Среднее значение площади поверхности – 8,12*10 9 кв.км.
  • Средняя плотность – 1,27 г/ куб. см.
  • Температура Урана: максимальная (центр ядра) – 4,7 тыс. градусов Цельсия; минимальная(тропопауза) — -224 градуса Цельсия.

Строение Урана и его химический состав немного разнят его с остальными газовыми планетами в нашей звездной системе.

Атмосфера

Начинается атмосфера на высоте приблизительно в 300 км от жидкой оболочки. Нижний ее слой называется тропосферой и простирается на расстоянии 50 км. Еще 4000 км занимает стратосфера, а последний слой, термосфера, заканчивается на высоте 50000 км от поверхности Урана.

Атмосфера Урана состоит из водорода, гелия и метана с небольшими примесями двуокиси углерода, аммиака и воды. Она переходит сразу в мантию, которая в отличие от Юпитера и Сатурна, состоит не из жидкого водорода, а изо «льда». Ледяная оболочка – это вода, с растворенным в ней в больших концентрациях метаном и аммиаком. Она занимает более 60% радиуса планеты. Под мантией скрыто каменное ядро, наименее горячее среди ядер газовых гигантов Солнечной системы. Оно разогревается всего до 5000К.

Температура газовой оболочки меняется в зависимости по мере удаления от ледяной оболочки. На нижней границе тропосферы максимальное значение температуры – 47°С, через 50 км она падает до рекордно низких для планеты -220°С. В стратосфере и термосфере газ опять нагревается, достигая температуры 580°С.

Климат

Климат ледяного гиганта предположительно имеет сезонность. Но первые данные об изменениях атмосферы Урана были получены менее 84 лет назад, т.е. год на планете пока еще не закончился. Известно, что наибольшая освещенность объекта Солнцем приходится на период солнцестояния, а в период равноденствия до него доходит минимум солнечных лучей. При этом ярче освещаются полюса, а зона экватора достаточно темная зона.

По сравнению с Юпитером и Сатурном урановые ветры дуют реже и слабее. Периодически в атмосфере планеты регистрируют темные пятна – вихри в тропосфере с высокой скоростью вращения. На экваторе они дуют в обратном осевому вращению направлении и их скорость не превышает 100 м/с. Следующий пояс ветров наблюдается в пределах 20°-60° широты, где вихри перемещаются со скоростью от 150 до 240 м/с.

Рельеф

На Уране нет твердой поверхности. Между атмосферой и мантией имеется размытая граница перехода газовой оболочки в жидкость. Любые пятна, увиденные на снимках планеты, представляют собой вихревые облака верхних слоев урановой тропосферы.

Цвет урановой атмосферы обусловлен метаном. Этот углеводород поглощает красный цвет спектра, придавая ей зеленовато-голубой окрас.

Кольца Урана

Предположение о том, что Уран имеет кольца, выдвинул еще его первооткрыватель Уильям Гершель. Доказать его правоту смогли лишь через 200 лет. В период с 1977 по 2005 год были открыты 13 колец Урана. Часть из них названа цифрами, часть буквами греческого алфавита.

Химический состав колец до сих пор остается неизученным. Большая доля приходится на темное вещество, предположительно органического происхождения, преобразованное под влиянием магнитосферы планетарного гиганта. Также в их составе есть небольшой процент льда и пыли. Из-за своей тусклости кольца Урана долгое время не удавалось рассмотреть.

Радиус наиболее приближенного к планете кольца составляет 30 тыс. км, а удаленного – 98 тыс. км. Предположительно, вся кольцевая система образовалась вследствие столкновения нескольких мелких спутников.

Магнитное поле

У Урана строение магнитного поля не похоже на поля других планет Солнечной системы. Головная ударная волна расположена на расстоянии 23 радиусов планеты, а магнитопауза – на 18. У планеты есть достаточно развитый магнитный хвост, имеющий форму штопора.

Особенностью магнитосферы является смещение ее центра на треть радиуса к южному полюсу. Это объясняется тем, что магнитное поле на планете формируется не в ядре, а в жидком аммиаке мантии.

Спутники планеты

Титания и Оберон, первые и самые крупные урановые луны, были открыты еще в конце 18 века. Они были названы в честь королевы и короля фей из комедии Шекспира «Сон в летнюю ночь».

Титания достигает диаметра 1,5 тыс. км и массы 3,53*10 21 кг. Она является синхронным спутником и полностью лежит в пределах магнитного поля хозяина. Состоит она из ледяной мантии и каменной сердцевины.

Оберон – наиболее далекий спутник седьмой планеты. Он, как и Титания, состоит из ледяной мантии и каменного ядра. Поверхность Оберона изрыта ударными кратерами.

В 1851 году были обнаружены два других крупных спутника Урана – Ариэль и Умбриэль, названные в честь персонажей поэмы «Похищение локона» Александра Поупа. Эти небольшие урановые луны имеют ледяную оболочку и каменное ядро. Как и остальные спутники ледяного гиганта, Ариэль и Умбриэль были образованы из аккреционного диска, возникшего во время формирования планеты.

Последний крупный спутник был открыт в 1948 году и назван Мирандой – в честь героини шекспировской «Бури». Миранда самый малый из крупнейших урановых лун и находится ближе всего к планете. Также является синхронным спутником. Поверхность Миранды представляет собой водяной лед с примесями аммиака и содей кремния.

Кроме 5 крупных имеется еще 13 внутренних спутников планеты. Они состоят из того же темного вещества, которое входит в состав урановых колец. Темный цвет долгое время не позволял исследователей обнаружить их. Названы эти спутники также в честь героев поэм Поупа и Шекспира. На данный момент известно еще 9 нерегулярных спутников, чье движение вокруг планеты отличается от перемещения основных лун.

Уран – строение планеты, описание, орбита, поверхность, спутники, атмосфера, фото и видео

Уран считается четвертой по массе и третьей по диаметру планетой Солнечной системы. Этот голубой «ледяной гигант» был открыт в 1781 году. Хотя Уран прекрасно виден с Земли невооруженным взглядом, астрономы долго считали его сначала кометой, потом тусклой звездой. Именно поэтому планета мало изучена и сегодня представляет большой интерес для ученых астрофизиков. Свое название Уран получил в честь греческого бога, отца Сатурна.

Размер, масса, орбита

Уран обладает следующими параметрами:

  • Масса в 14,6 раз больше Земли (8,683*10^25 кг);
  • Площадь 8,1156 млрд км2;
  • Радиус по экватору 25559 км;
  • Плотность 1,27 г/см3;
  • Наклон оси 97,77°;
  • Орбитальная скорость 6,81 км/с;
  • Радиус по полюсам 24973 км.

Орбита Урана

Уран имеет форму шара, сплюснутого на полюсах. Он самый легкий среди планет-гигантов, ведь основную его часть составляет лед. Сила притяжения меньше земной всего на 10 %.

Вращение

Большой осевой наклон стал причиной того, что планета движется боком. Она катится как шарик, вращаясь по часовой стрелке. Ее полюса обращены к Солнцу согласно орбитальному периоду. Когда на одном в течение 42 лет непрерывно царит день, и длится лето, то в это время на другом темно и очень холодно.

Демонстрация наклона планеты Уран

На экваторе день и ночь сменяют друг друга через 17 час 14 мин. Именно за столько времени Уран делает виток вокруг своей оси. Полный оборот вокруг светила планета совершает за 84 года.

По мнению одних астрофизиков, причиной сильного наклона оси стало столкновение Урана с большим космическим объектом, который смог перевернуть планету на бок. По мнению других – существовал некий спутник, который смог раскачать ось вращения своим гравитационным полем. Сам же он был притянут к другому космическому объекту, размером превышающим Уран.

У голубого гиганта трудно определить, какой полюс северный, какой южный. Так происходит, потому что магнитное поле движется вместе с планетой. При аналогичных условиях на Земле постоянно происходили бы разные погодные явления. Но на Уране кроме двух основных магнитных полюсов существуют еще две пары более слабых.

Видимость

Звездная величина Урана колеблется в пределах 5,6m-5,9m. Это говорит о том, что планету можно увидеть с Земли даже невооруженным взглядом, если знать точное местоположение в данный момент. Он выглядит как тусклая звезда.

Но наблюдать за Ураном нужно в телескоп, имеющий объектив не менее 250 мм. На темном небосводе хорошо виден голубовато-зеленый диск и два спутника: Оберон и Титания. В более мощный телескоп с объективом 400 мм можно разглядеть темные пояса, пятна и различающиеся по цвету зоны. Хорошо виден спутник Ариэль и Умбриэль.

Состав, строение, поверхность

В центре Урана находится каменное ядро, окруженное горячей «ледяной» мантией. Она состоит из смеси воды, метана и аммиака – «океан водного аммиака». В отличие от других планет, Уран получает от Солнца гораздо больше тепла, чем выделяет сам. Ученые выдвинули две версии, объясняющие это явление:

  1. Подвергшись внешнему механическому воздействию огромного космического объекта, планета потеряла большую часть внутреннего тепла, полученного при формировании.
  2. Существует специфический барьер, преграждающий выброс внутреннего тепла на поверхность.

В инфракрасном свете видны облака, окружающие эту удивительную и непохожую на остальные планету.

Спутники

У планеты Уран существует 27 естественных спутников: 13 внутренних, 5 крупных и 9 нерегулярных. Каждый обладает определенными особенностями.

Первые спутники Урана – Титанию и Оберон астроном Гершель обнаружил в 1787 году. Через два года британским астрономом Ласселем были открыты Ариэль и Умбриэль. В 1948 году американец Койпер обнаружил Миранду. С помощью зонда «Вояджер-2» удалось разглядеть еще 11 спутников. Последним был открыт нерегулярный спутник Маргарита.

Пять крупных естественных лун Урана достаточно массивны. Титания имеет диаметр 1578 км. Но их совокупная масса меньше, чем у одного спутника Нептуна – Тритона. На поверхности Титании обнаружены следы вулканической активности. Видны извилистые долины, напоминающие русла рек, длиной до 1000 км.

Луны состоят из каменных пород и льда. По мнению ученых, на границе ядра и мантии находится водный океан. А Миранда состоит изо льда, включающего аммиак и углерод. На ее поверхности видны причудливые ледяные каньоны. Нерегулярные спутники – это небольшие объекты эллиптической формы с ретроградными орбитами, проходящими далеко от планеты.

Состав и происхождение внутренних спутников сходны с кольцами планеты. Это небольшие объекты темного цвета с хаотичной системой. Они часто нарушают орбиты друг друга, что приводит к столкновениям. Внешние спутники – это «пришельцы» захваченные силами притяжения Урана. Они часто меняют свою траекторию и способны выйти за пределы системы.

МАС (международный астрономический союз) принял соглашение назвать луны Урана в честь шекспировских персонажей.

Атмосфера, климат, температура

Атмосфера Урана начинается выше 300 км от верхней границы мантии (условной поверхности). Она состоит из трех слоев, находящихся на определенной высоте:

  • тропосфера до 50 км;
  • стратосфера от 50 км до 4000 км;
  • термосфера от 4000 км до 50000 км.

Кроме водорода и гелия, которые являются основой атмосферы Урана, в ее составе обнаружен аммиак и метан. Последний придает Урану голубое сияние. Многочисленные облака находятся в тропосфере и имеют слоистое строение. Нижний уровень состоит изо льда, а верхний – из метана.

Уран, несомненно, самая холодная планета Солнечной системы. На поверхности температура воздуха может составлять -224 °C.

В экваториальных областях направление ветра обратно вращению планеты. Чем дальше от экватора, тем сильнее скорость потоков. В гигантских вихрях она может достигать 900 км/ч. Ближе к полюсам направление ветра меняется, а его скорость стремительно падает.

Сезонные изменения

На снимках, сделанных «Вояджером-2» в 1986 году с близкого расстояния, Уран предстал спокойной, невыразительной планетой без атмосферных штормов. Но позже, наблюдая за ним в современные и мощные телескопы, ученые смогли различить сезонные погодные изменения.

Сильный осевой наклон Урана повлиял на необычную смену времен года. Если один полюс 42 земных года находится под солнечными лучами, то другой весь этот период пребывает в темной морозной зиме со штормовыми ветрами.

Смена сезонов на Уране мало изучена. В 2004 году зафиксировано резкое изменение погоды. В начале марта появилось большое количество облаков, ветер усилился до 824 км/ч, начались сильные грозы, которые продолжались до 4 июля. В 2006 году удалось сфотографировать начало образования атмосферного вихря.

Одни облака на планете могут неожиданно исчезнуть через несколько часов после появления. Другие остаются неизменными в течение десятилетий. На Уране выделяют 4 «экстремальных» сезона:

  • южное солнцестояние;
  • северная весна;
  • сезон равноденствия;
  • северное солнцестояние.

Приблизившись к солнцестоянию, оба полушария планеты находятся в одинаковых условиях: либо освещенные Солнцем, либо во тьме космоса.

Кольца

Впервые о кольцах Урана У. Гершель написал в 1789 году. Но ученый мир посчитал его предположение ошибкой и на 200 лет не возвращался к этому вопросу. Лишь в 1977 году американские астрономы подтвердили наличие девяти колец Урана. При помощи телескопа «Хаббл» ученым удалось открыть еще четыре.

Сегодня известно, что система состоит из 13 основных колец и множества почти неразличимых пылевых полос. В ультрафиолетовых лучах из цвет красноватый, в инфракрасном излучении – серый. Темные оттенки показывают, что в их составе смесь льда и неизвестного вещества, возможно, схожего с составом внутренних спутников Урана. Ведь кольца сформировались гораздо позже самой планеты.

Самым ярким и плотным является «эпсилон». Его толщина достигает 150 метров. По мнению ученых, механизмом сдерживания частиц в определенных границах служат «спутники-пастухи». Например, у «эпсилона» это Корделия и Офелия. Ширина колец «альфа» и «бета» варьируется от 4,8 до 11.4 км. Кольца 4, 5, 6 являются самыми тусклыми.

Физические характеристики

Объем Урана в 63 раза превышает размер Земли, а масса только в 14 раз. Эти данные говорят о том, что он в основном состоит из воды. Одна модель, взятая за основу, предполагает наличие у планеты каменного ядра, которое по размерам больше Земли. Другая модель утверждает о его отсутствии. Тогда Уран состоит из снеговой «каши», окутанный оболочкой из газа.

Сравнение Урана и Земли

У планеты отсутствует твердая поверхность, и ученые условно принимают за ее верхнюю границу сфероид вращения с давлением в один бар. Именно от него начинается отсчет шкалы слоев атмосферы.

Формирование Урана

Протосолнечная туманность – это огромный вращающийся шар из газа и пыли. В результате его уплотнения начала формироваться Солнечная система. Водород и гелий стали строительным материалом для Солнца, а частички пыли для строительства протопланет.

Планеты увеличивали свои массы и формировали гравитационные поля, которые удерживали вокруг них остаточный газ.

Такая теория возникновения небесных тел вполне устраивает ученых. Но вызывает много вопросов по отношению возникновения газовых гигантов, к которым относится Уран и Нептун.

Процесс аккреции у Урана шел слишком медленно, в результате ему не удалось набрать достаточную газовую массу. В его составе слишком мало гелия и водорода. Поэтому Уран относится к группе «ледяных гигантов».

Сколько лететь до Урана

Экстремальные физические особенности Урана даже в будущем не позволят людям посетить эту планету. Но ученые рассчитали время полета к голубому гиганту. Зонд «Вояджер-2», стартовавший с Земли в 1977 году, добрался до Урана спустя 8,5 лет. Его скорость равнялась 15,4 км/с.

Гипотетически до Урана можно добраться:

  • на велосипеде за 15000 лет;
  • на Боинге за 326 лет;
  • на Ан-2 за 1500 лет;
  • со скоростью света за 2ч 40мин.

Гравитация

Несмотря на большие размеры, плотность Урана очень маленькая, всего 1,27 г/см3. А гравитация зависит от этого параметра. Поэтому она на Уране даже немного меньше, чем на Земле, и равна 8,69 м/с2.

Жизнь на Уране

Уран нагревается внутренним теплом. В атмосфере происходят грозы, дуют ветра, присутствуют химические элементы, способствующие формированию простейших органических веществ. Кроме того, ядро планеты окружает жидкий океан, составной частью которого является вода.

Но огромное давление не сможет выдержать никакая форма жизни, известная человеку. Поверхность Урана имеет низкую температуру, она считается полюсом холода солнечной системы. При -220 °C возможна только внеземная инопланетная жизнь.

И еще один фактор, исключающий жизнь на планете – это недостаточное количество солнечной энергии, связанное с большим расстоянием между Ураном и светилом.

Расстояние до Солнца

Солнечный свет достигает поверхности Земли за 8 минут. До далекого Урана ему необходимо потратить приблизительно 2,7 часа. Среднее расстояние составляет 2.88 млрд км, что в пересчете на астрономические единицы равняется 19,2 а.е.

День на Уране

Сутки на Уране длятся 17 ч 14 мин 24 с. За это время планета совершает оборот вокруг своей оси. Но поскольку наклон небесного тела большой, оно практически лежит на боку. Из-за этого долгое время одно полушарие находится на Солнце, а другое в тени.

Расстояние до Урана

В связи с беспрерывным движением планет по своим орбитам, меняется расстояние между ними. Максимальное сближение происходит в момент, когда случается «парад планет».

Расстояние от Урана до Земли: от 2,6 – 3,1 млрд км.

Открытие планеты

Уран – первая планета, открытая благодаря телескопу. Уильям Гершель, музыкант из Лондона, увлекался астрономией. Он сам сделал телескоп и ночи напролет наблюдал за звездами. Его мечтой было создание подробной карты звезд Северного полушария. 13 марта 1781 года его внимание привлекла странная звезда, имевшая вид диска. Уильям решил, что это комета. Позже выяснилось, что она имеет круговую орбиту и не может быть кометой.

Уильям Гершель – астроном, открывший Уран

Открытие Урана решило судьбу Гершеля. Король Георг III, увлекающийся наблюдением за звездами, назначил его астрономом и определил жалованье в 200 фунтов.

История изучения

Внутреннее строение и масса Урана определялись только по косвенным признакам. Издалека планета похожа на гигантский шар сине-зеленого цвета, благодаря метану. Если бы удалось «нырнуть» под оболочку атмосферы, можно было попасть в вязкую массу, которая по мере падения в нее становится более плотной и горячей. Здесь такое давление и температура, что газ способен превратиться в жидкость. Любой исследовательский аппарат просто испарится в таких условиях.

Исследования автоматическими межпланетными станциями

На протяжении двух веков об Уране было очень мало информации. Все сведения об этой таинственной планете ученые получили благодаря космическому зонду. «Вояджер-2» был запущен с мыса Канаверал в августе 1977 года. В его задачу входило исследование самых отдаленных планет, в том числе и Урана. Максимальное сближение произошло в январе 1986 года. Расстояние между ледяным гигантом и аппаратом составляло 81,5 тыс. км. На Землю были переданы тысячи уникальных снимков. Благодаря зонду удалось обнаружить новые спутники и кольца. Ученые выяснили силу и расположение магнитных полей.

Чтобы максимально сократить время полета к Урану, надо использовать силу притяжения соседних планет. Так «Вояджер-2» ускоряли Юпитер и Сатурн. Самое трудное и важное – это правильно рассчитать время и силу торможения зонда, иначе он может просто пролететь мимо заданной цели.

В 2030 году Юпитер будет находиться в очень удобном положении для ускорения нового зонда, способного относительно быстро достичь Урана. У космического сообщества есть 10 лет на подготовку нового, более тщательного исследования дальних планет.

Интересное видео об Уране

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: