Уран оборот вокруг своей оси. Открытие урана, седьмой планеты

Уран - самая холодная планета Солнечной системы, хотя и не самая отдаленная от Солнца. Этот гигант был открыт ещё в XVIII веке. Кто открыл его, и какие существуют супутники Урана? Что особенного в этой планете? Описание планеты Уран читайте ниже в статье.

Особенности

Это седьмая по удаленности планета от Солнца. По диаметру она является третьей, он составляет 50 724 км. Интересно, что диаметр Урана больше, чем у Нептуна, на 1 840 км, но по массе Уран меньше, что ставит его на четвертое место среди тяжеловесов Солнечной системы.

Самая холодная планета видна и невооруженным взглядом, но телескоп со стократным увеличением позволит разглядеть её лучше. Супутники Урана рассмотреть намного тяжелее. Всего их 27, но они значительно удалены от планеты и намного тусклее её.

Уран является одним из четырех газовых гигантов, а вместе с Нептуном образует отдельную группу По мнению ученых, газовые гиганты возникли намного раньше планет, которые входят в земную группу.

Открытие Урана

Из-за того, что его можно разглядеть на небе без оптических приборов, Уран часто принимали за тусклую звезду. Перед тем как определить, что это планета, его наблюдали на небосклоне 21 раз. Первым заметил его Джон Флемсид в 1690 году, указав как звезду под номером 34 в созвездии Тельца.

Открывателем Урана считается Вильям Гершель. 13 марта 1781 года он наблюдал за звездами из рукотворного телескопа, предположив, что Уран - это комета или туманная звезда. В своих письмах он неоднократно указывал на то, что 13 марта увидел именно комету.

Новость о новом замеченном небесном теле быстро разлетелась в научных кругах. Кто-то говорил, что это комета, хотя у некоторых ученых возникли сомнения. В 1783 году Уильям Гершель заявил, что это все-таки планета.

Новой планете решили дать название в честь греческого бога Урана. Все остальные названия планет взяты из римской мифологии, и только имя Урана - из греческой.

Состав и характеристика

Уран больше Земли в 14,5 раз. Самая холодная планета Солнечной системы не имеет привычной для нас твердой поверхности. Предполагается, что состоит она из твердого каменного ядра, покрытого оболочкой льда. А верхний слой составляет атмосфера.

Ледяная оболочка Урана не твердая. Она состоит из воды, метана и аммиака и составляет около 60% планеты. Из-за отсутствия твердого слоя возникают трудности с определением Поэтому атмосферой считают внешний газовый слой.

Эта оболочка планеты имеет синевато-зеленый цвет из-за содержания метана, который поглощает красные лучи. Его на Уране всего 2%. Остальные газы, которые входят в атмосферный состав - это гелий (15%) и водород (83%).

Подобно Сатурну, самая холодная планета имеет кольца. Сформировались они относительно недавно. Существует предположение, что когда-то они были спутником Урана, который распался на множество мелких частиц. Всего насчитывают 13 колец, внешнее кольцо имеет синий свет, за ним идет красное, а остальные обладают серым цветом.

Движение по орбите

Самая холодная планета Солнечной системы удалена от Земли на 2,8 млрд километров. Экватор Урана наклонен к его орбите, поэтому вращение планеты происходит почти «лежа» - горизонтально. Будто бы огромный газово-ледяной шар катится вокруг нашего светила.

Вокруг Солнца планета обращается за 84 года, а ее световой день длится примерно 17 часов. День и ночь сменяются быстро только в узкой экваториальной полосе. В остальных частях планеты 42 года длится день, а затем столько же - ночь.

С такой длительной сменой времени суток предполагалось, что разница температур должна быть достаточно серьезной. Однако самое теплое место на Уране - это экватор, а не полюса (даже освещенные Солнцем).

Климат Урана

Как уже говорилось, Уран - самая холодная планета, хотя Нептун и Плутон расположены гораздо дальше от Солнца. Наименьшая его температура достигает -224 градуса в среднем

Исследователи заметили, что Урану свойственны сезонные изменения. В 2006 году было отмечено и сфотографировано образование атмосферного вихря на Уране. Ученые только начинают изучать смену сезонов на планете.

Известно, что на Уране существуют облака и ветер. С приближением к полюсам скорость ветров уменьшается. Наибольшая скорость движения ветра на планете была около 240 м/с. В 2004 году с марта до мая была зафиксирована резкая смена погодных условий: увеличилась скорость ветра, начались грозы, а облака появлялись намного чаще.

Выделяют такие сезоны на планете: южное летнее солнцестояние, северная весна, равноденствие и северное летнее солнцестояние.

Магнитосфера и исследования планеты

Единственный космический аппарат, которому удалось достичь Урана - это «Вояжер-2». Он был запущен НАСА в 1977 году специально для исследований отдаленных планет нашей Солнечной системы.

«Вояжеру-2» удалось обнаружить новые, ранее невидимые кольца Урана, изучить его структуру, а также погодные условия. До сих пор многие из известных фактов об этой планете основываются на данных, полученных с этого аппарата.

«Вояжер-2» также обнаружил, что самая холодная планета имеет магнитосферу. Было отмечено, что магнитное поле планеты не исходит из её геометрического центра. Оно находится под наклоном в 59 градусов от оси вращения.

Такие данные свидетельствуют о том, что магнитное поле Урана несимметрично, в отличие от земного. Есть предположение, что это особенность ледяных планет, так как второй ледяной гигант - Нептун - тоже обладает асимметричным магнитным полем.

Уран - седьмая планета в Солнечной системе и третий по счету газовый гигант. Планета является третьей по величине и четвертой по массе, а свое название получила в честь отца римского бога Сатурна.

Именно Уран удостоился чести быть первой планетой, открытой в современной истории. Однако на самом деле, его первоначальное открытие его как планеты фактически не происходило. В 1781 году астроном Уильям Гершель при наблюдении звезд в созвездии Близнецов, заметил неких дискообразный объект, который он поначалу записал в разряд комет, о чем и сообщил в Королевское научное сообщество Англии. Однако позже самого Гершеля озадачил тот факт, что орбита объекта оказалась практически круглой, а не эллиптической, как это бывает у комет. И только когда это наблюдения было подтверждено другими астрономами, Гершель пришел к выводу, что на самом деле открыл планету, а не комету, и открытие, наконец, получило широкое признание.

После подтверждения данных о том, что обнаруженный объект является планетой, Гершель получил необыкновенную привилегию - дать ей свое название. Не долго думая, астроном выбрал имя короля Англии Георга III и назвал планету Georgium Sidus, что в переводе означает «Звезда Георга». Однако название так и не получило научного признания и ученые, в большинстве своем, пришли к выводу, что лучше придерживаться определенной традиции в названии планет Солнечной системы, а именно называть их в честь древнеримских богов. Так Уран получил свое современное название.

В настоящее время единственной планетарной миссией, которой удалось собрать сведения про Уран, является Voyager 2.

Эта встреча, которая произошла в 1986 году, позволила ученым получить достаточно большое количество данных о планете и сделать множество открытий. Космический корабль передал тысячи фотографий Урана, его спутников и колец. Несмотря на то, что многие фотографии планеты не отобразили практически ничего, кроме сине-зеленого цвета, который можно было наблюдать и с наземных телескопов, другие изображения показали наличие десяти ранее неизвестных спутников и двух новых колец. На ближайшее будущее никаких новых миссий к Урану не запланировано.

Из-за темно-синего цвета Урана атмосферную модель планеты оказалось составить гораздо сложнее, нежели модели того же или даже . К счастью, снимки, полученные с космического телескопа «Хаббл» позволили получить более широкое представление. Более современные технологии визуализации телескопа дали возможность получить гораздо более детальные снимки, нежели чем у Voyager 2. Так благодаря фотографиям «Хаббл» удалось выяснить, что на Уране существуют широтные полосы как и на других газовых гигантах. Кроме того, скорость ветров на планете может достигать более 576 км / час.

Считается, что причиной появления однообразной атмосферы является состав самого верхнего ее слоя. Видимые слои облаков состоят в основном из метана, который поглощает эти наблюдаемые длины волн, соответствующие красному цвету. Таким образом, отраженные волны представлены в виде синего и зеленого цветов.

Под этим наружным слоем метана, атмосфера состоит из примерно 83% водорода (H2) и 15% гелия, где присутствует определенное количество метана и ацетилена. Подобный состав аналогичен другим газовым гигантам Солнечной системы. Однако атмосфера Урана резко отличается в другом отношении. В то время как у атмосферы у Юпитера и Сатурна в основном газообразные, атмосфера Урана содержит гораздо больше льда. Свидетельством тому являются экстремально низкие температуры на поверхности. Учитывая тот факт, что температура атмосферы Урана достигает -224 °С, ее можно назвать самой холодной из атмосфер в Солнечной системе. Кроме того, имеющиеся данные указывают на то, что такая крайне низкая температура присутствует практически вокруг всей поверхности Урана, даже на той стороне которая не освещается Солнцем.

Уран, по мнению планетологов, состоит из двух слоев: ядра и мантии. Современные модели позволяют предположить, что ядро в основном состоит из камня и льда и примерно в 55 раз превышает массу . Мантия планеты весит 8,01 х 10 в степени 24 кг., или около 13,4 масс Земли. Кроме того, мантия состоит из воды, аммиака и других летучих элементов. Основным отличием мантии Урана от Юпитера и Сатурна является то, что она ледяная, пусть и не в традиционном смысле этого слова. Дело в том, что лед очень горячий и толстый, а толщина мантии составляет 5,111 км.

Что самое удивительное в составе Урана и то, что отличает его от других газовых гигантов нашей звездной системы, является то, что он не излучает больше энергии, чем получает от Солнца. Учитывая тот факт, что даже , который очень близок по размеру к Урану, производит примерно в 2,6 раза больше тепла, чем получает от Солнца, ученые сегодня очень заинтригованы в столь слабой мощности генерируемой Ураном энергии. На данный момент существует два объяснения данному явлению. Первая указывает на то, что Уран подвергся воздействию объемного космического объекта в прошлом, что привело к потере большей части внутреннего тепла планеты (полученной во время формирования) в космическое пространство. Вторая теория утверждает, что внутри планеты существует некий барьер, который не позволяет внутреннему теплу планеты вырваться на поверхность.

Орбита и вращение Урана

Само открытие Урана позволило ученым расширить радиус известной Солнечной системы почти в два раза. Это означает, что в среднем орбита Урана составляет около 2,87 х 10 в степени 9 км. Причиной столь огромного расстояния является длительность прохождения солнечного излучения от Солнца до планеты. Солнечному свету необходимо около двух часов и сорока минут чтобы достичь Урана, что почти в двадцать раз дольше, чем требуется солнечному свету для того, чтобы достигнуть Земли. Огромное расстояние влияет и на продолжительность года на Уране, он длится почти 84 земных года.

Эксцентриситет орбиты Урана составляет 0.0473, что лишь немногим меньше, чем у Юпитера - 0,0484. Данный фактор делает Уран четвертым из всех планет Солнечной системы по показателю круговой орбиты. Причиной столь небольшого эксцентриситета орбиты Урана является разница между его перигелием 2,74 х 10 в степени 9 км и афелием 3,01 х 109 км составляет всего 2,71 х 10 в степени 8 км.

Самым интересным моментом в процессе вращения Урана является положение оси. Дело в том, что ось вращения для каждой планеты, кроме Урана, примерно перпендикулярна их плоскости орбиты, однако ось Урана наклонена почти на 98°, что фактически означает, что Уран вращается на боку. Результатом такого положения оси планеты является то, что северный полюс Урана находится на Солнце половину планетарного года, а другая половина приходится на южный полюс планеты. Другими словами, дневное время на одном полушарии Урана длится 42 земных года, а ночное, на другом полушарии столько же. Причиной, по которой Уран «повернулся на бок», ученые опять же называют столкновение с огромным космическим телом.

Учитывая тот факт, что самыми популярными из колец в нашей Солнечной системе длительное время оставались кольца Сатурна, кольца Урана не удавалось обнаружить вплоть до 1977 года. Однако причина не только в этом, есть еще две причины столь позднего обнаружения: расстояние планеты от Земли и низкая отражательная способность самих колец. В 1986 году космический аппарат Voyager 2 смог определить наличия у планеты еще двух колец, помимо известных на то время. В 2005 году космический телескоп «Хаббл» заметил еще два. На сегодняшний день планетологам известно 13 колец Урана, самым ярким из которых является кольцо Эпсилон.

Кольца Урана отличаются от сатурнианских практически всем — от размеров частиц до из состава. Во-первых, частицы, составляющие кольца Сатурна маленькие, немногими больше, чем несколько метров в диаметре, тогда как кольца Урана содержат множество тел до двадцати метров в диаметре. Во-вторых, частицы колец Сатурна в основном состоят изо льда. Кольца Урана, тем не менее, состоят как изо льда так и значительной пыли и мусора.

Уильям Гершель открыл Уран в только 1781 году, так как планета была слишком тускла для того, чтобы ее могли заметить представители древних цивилизаций. Сам Гершель поначалу полагал, что Уран это комета, однако позже пересмотрел свое мнение и наука подтвердила планетарный статус объекта. Так Уран стал первой планетой, открытой в современной истории. Оригинальное название предложенное Гершелем было «Звезда Георга» — в честь короля Георга III, но научное сообщество не приняло его. Название «Уран» было предложено астрономом Иоганном Боде, в честь древнеримского бога Урана.
Уран делает оборот вокруг своей оси один раз за каждые 17 часов и 14 минут. Подобно , планета вращается в ретроградном направлении, противоположном направлению Земли и остальным шести планетам.
Считается, что необычный наклон оси Урана могло вызывать грандиозное столкновение с другим космическим телом. Теория состоит в том, что планета, размеры которой были предположительно с Землю резко столкнулась с Ураном, что сдвинуло его ось практически на 90 градусов.
Скорость ветра на Уране может достигать до 900 км в час.
Масса Урана составляет около 14,5 раз масс Земли, что делает его самым легким из четырех газовых гигантов нашей Солнечной системы.
Уран часто упоминается как «ледяной гигант». Помимо водорода и гелия в верхнем слое (как у других газовых гигантов), Уран также имеет ледяную мантию, которая окружает его железное ядро. Верхние слои атмосферы, состоят из аммиака и кристаллов ледяного метана, что дает Урану характерный бледно-голубой цвет.
Уран является второй наименее плотной планетой в Солнечной системе, после Сатурна.

Планета Уран, интересные факты о существовании которой были открыты впервые в 1781 г. английским учёным У. Гершелем, изучается и сегодня. Астроном несколько дней держал под наблюдением светящееся тело, которого раньше не замечали на звёздном небосводе. В ходе расчётов и рассуждений, наконец, он пришёл к выводу: неопознанный объект – это новая планета. Сообщество астрономов предложило Гершелю назвать планету своим именем. Но тот скромно отказался и предложил назвать своё детище в честь короля Англии Георга ІІІ – планета Георга. Эта идея не была принята обществом, и назвали Ураном.

Примечательно то, что до официального открытия учёные многократно отмечали место нахождения этой планеты в галактике. Но принимали её то за звезду, то за комету, а то и вовсе зарегистрировали как звезду в созвездии Тельца.

Зелёная звезда во Вселенной

Уран – единственная планета, названная именем древнегреческого бога, олицетворяющего небеса (обычно использовалась римская мифология). Находится Уран на 7 месте в Солнечной системе с отдалённостью от светила на 2,9 млрд. км. Содержит большое количество метана в облаках, который придаёт планете красивый сине-зелёный цвет.

В кромешной темноте вместе с Ураном витают 27 спутников. Все они были названы именами героев произведений У. Шекспира и А. Поупа. Среди всех спутников выделяют два самых больших:

• Оберон . Окружность спутника в диаметре составляет 1520 км. Находится на расстоянии около 582,6 тыс. км от Урана. Один виток вокруг своей планеты проходит за 13 дней, всегда повёрнут к ней одним боком. Температура ледяного великана не превышает отметки - 200˚С.
• Титания . Диаметр этого спутника равен 1580 км. От Урана его отделяют 436 тыс.км. Вокруг своей планеты оборачивается за 9 дней. Титания также холодна, как и Оберон, и имеет температуру – 200 ̊С.
• Самое невероятное тело, которое вращается на орбите Урана, – Миранда . При диаметре 400 км имеет горы высотой до 5 км в высоту и такой же глубины ущелья. В районе южного полюса спутника расположена уникальная впадина в 15 км.

Уран является третьей по величине планетой. Исследования её характеристик проводятся с помощью космического аппарата «Вояджер - 2». Изучение параметров позволяет открывать интересные факты о планете Урани узнавать много нового об этом небесном теле:

Отдельного внимания заслуживает кольцевая система планеты. Она имеет сложную структуру, состоящую из совокупности внутренней и внешней группы колец. Всего у Урана их насчитывается 13 штук. Особой яркостью они не отличаются и имеют достаточно мрачный вид. Считается что кольца – это останки бывшего спутника Урана. После разрушения при столкновении с планетой частицы мусора и пыли остались на орбите, принимая вид окружностей. Учитывая возраст колец, можно предположить, что катастрофа произошла относительно недавно.

Исследование физических и химических характеристик, колец и спутников Урана является длительным процессом. Астрономам удалось накопить небольшой объем информации о космическом теле.Не смотря на то, что планета Уран плохо изучена, собранные о ней, позволяют открыть новое в строении Солнечной системы.

В отличие от других планет-гигантов ось вращения Урана находится почти в плоскости орбиты, т. е. наклон экватора к орбите составляет 82°. Уран как бы «лежит на боку», поэтому длительность полярного дня и ночи по широте, которые составляют на полюсах по 42 года, на широте 60° — 28 лет, на широте 30° — 14 лет.

Уран имеет небольшое твердое железно-каменное ядро, над которым сразу начинается плотная мощная, толщиной не менее 8000 км атмосфера. Она состоит на 83 % из водорода, 15 % гелия и 2 % метана (рис. 1).

Общие характеристики планеты Уран

Метан, ацетилен и другие углеводороды в атмосфере Урана встречаются в значительно больших количествах, чем на Юпитере и Сатурне. Именно метановая дымка хорошо поглощает красные лучи, поэтому Уран кажется голубым. Подобно другим газовым планетам, он имеет полосы облаков, которые очень быстро перемещаются.

Средняя температура на поверхности планеты — 200 °С. Зима и лето на Уране сильно разнятся: целое полушарие зимой на несколько лет прячется от Солнца. Летом там тоже не бывает жарко, так как Уран получает в 370 раз меньше тепла от Солнца,чем Земля. Ветры в средних широтах на Уране перемешают облака в тех же направлениях, что и на Земле. Они дуют со скоростью от 40 до 160 м/с (на Земле — около 50 м/с).

Рис. 1. Состав атмосферы Урана

Уран был открыт 13 марта 1791 г. английским астрономом немецкого происхождения Уильямом Гер шел ем (1738-1822) (рис. 55). В 1787 г. он же открыл первые два спутника и дал им названия Оберон и Титания в честь короля и королевы фей из пьесы У. Шекспира «Сон в летнюю ночь». Это положило начало традиции называть новые спутники в честь персонажей пьес У. Шекспира: Дездемона, Корделия, Офелия, Джульетта, Розалинда, Белинда, Калибан и т. д. Наиболее крупный из них Титания, диаметром 1580 км. Всего же у Урана более 20 спутников.

В 1977 г. с Земли у Урана были открыты кольца, затем это открытие подтвердилось фотографиями с зонда «Вояджер-2», пролетевшего 24 января 1986 г. вблизи Урана.

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.