Уран є планетою, яка входить до складу Сонячної системи. Він займає сьому позицію від Сонця і має третій розмір по радіусу серед планет Сонячної системи. По масі цей об'єкт займає четверте місце.
Вперше зафіксовано планету була в 1781 році астрономом з Англії Вільямом Гершелем. Назву отримала на честь бога неба в стародавній Греції Урана, який був сином Кроноса і онуком самого Зевса.
Потрібно відзначити, що Уран є першою планетою, яку відкрили в новий час із застосуванням телескопа. Це відкриття було першим відкриттям планети з античних часів, що дозволило розширити відомі межі Сонячної системи. Незважаючи на те що планета має досить великі розміри, її раніше бачили з Землі, але сприймали як зірку зі слабким світінням.
Необхідно відзначити, що Уран є планетою з найхолоднішою атмосферою у всій Сонячній системі. Найнижчі зафіксовані дані температури рівні -224 ° C. За рахунок цього вчені вважають, що атмосфера планети складається з декількох шарів хмар, в яких водний горизонт займає нижні шари, а верхній шар представлений метаном. Що стосується надр планети, то вони складаються з гірських порід і льоду.
Як і всі гіганти Сонячної системи, Уран також має магнітосферу і систему кілець навколо планети. Цей об'єкт має 27 постійних супутників, які відрізняються діаметром і орбітами руху. Особливістю планети є горизонтальне положення осі обертання, за рахунок цього планета лежить збоку щодо Сонця.
Перші якісні знімки Урана людство отримало в 1986 році із застосуванням апарату «Вояжер-2». Знімки були зроблені з досить близької відстані, на них зображена невиразна планета, на якій не видно хмарних смуг або штормів. Сучасні дослідження доводять, що планета має сезонні зміни в атмосфері, також часто бувають шторми зі швидкістю руху вітру до 900 км / ч.
відкриття планети
Спостереження за Ураном було розпочато задовго до відкриття У. Гершеля, оскільки спостерігачі думали, що це зірка. Перші документальні дані спостереження за об'єктом датуються 1660 роком, їх проводив Джон Флемстид. Після цього в 1781 році вивченням об'єкта займався П'єр Моньє, який спостерігав планету більше 12 разів.
Гершель є вченим, який вперше зробив висновок, що це планета, а не зірка. Свої спостереження вчений починав, вивчаючи паралакс зірок, при цьому він використовував телескоп власного виготовлення. Перше спостереження за ураном Гершель здійснив 13.03.1781 року в саду біля власного будинку в місті Бат, який знаходиться у Великобританії. При цьому вчений в журналі зробив такий запис: «поруч із зіркою ζ сузір'я тільця знаходиться туманна зірка або комета». Через 4 дні вчений зробив ще одну замітку: «при пошуку спостерігається зірки або комети виявилося, що об'єкт поміняв положення, а цього говорить, що це комета».
Гершель продовжував опис як комети, але в той же час більшість дослідників підозрювали про інший природі об'єкта. Таким чином, Російським астрономом А.І. Лекселем було розраховане відстань до об'єкту, яке перевищувало відстань від Землі до Сонця і дорівнює 4 астрономічним одиницям. Також німецький астроном І. Боде припустив, що відкритий Гершелем об'єкт може бути зіркою, яка рухається далі орбіти Сатурна, крім того, вчений зазначив, що орбіта руху дуже схожа з планетарними орбітами. Остаточне підтвердження планетарної природи об'єкта зробив Гершель в 1783 році.
За це відкриття Гершель був удостоєний довічної стипендії від короля Георга III в розмірі 200 фунтів, з однією умовою, що вчений переїде ближче до короля, щоб він і його родина мали можливість спостерігати космічні об'єкти в телескоп вченого.
Назва планети
За рахунок того, що Гершель є першовідкривачем планети, він був удостоєний честі від королівського співтовариства астрономів назвати планету. Спочатку вчений хотів назвати планету на честь короля Георга III як «Зірка Георга», на латині це «GeorgiumSidus». Дана назва пояснювалося тим, що в той час не було актуально називати планету на честь стародавнього бога, крім того, це дасть відповідь на питання про те, коли була відкрита планета, на який можна було відповісти, що відкриття випадає на час уряду короля Георга III .
Також була пропозиція від французького вченого Ж. Ланда назвати планету на честь відкривача. Надходили пропозиції назвати на честь міфологічної дружини Сатурна, а саме Кибелой. Назва Уран запропонував німецький астроном Боде, який мотивував назву тим, що цей бог був батьком Сатурна. Уже через рік після смерті Гершеля первинна назва «Георг» практично ніде не зустрічалося, хоча в Великобританії планету називали так близько 70 років.
Остаточно назва Уран за планетою закріпилася з 1850 року, коли воно було закріплено в альманасі Його Величності. Потрібно відзначити, що Уран - єдина планета, назва якої взято з римської міфології, а не з грецької.
Обертання планети і її орбіта
Планета Уран віддалена від Сонця на відстань в 2,8 мільярда кілометрів. Планета робить повний оборот навколо Сонця за 84 земних роки. Уран і Землю поділяють від 2,7 і до 2,85 мільярдів років. Піввісь орбіти планети становить 19,2 а.о. що дорівнює майже 3 мільярдів кілометрів. На такій відстані сонячне випромінювання одно 1/400 від Земної орбіти. Елементи орбіти Урана вперше були досліджені П'єром Лапласом. Додаткові уточнення в розрахунки вніс Джон Адамс в 1841 році, він також уточнив гравітаційний вплив.
Період, за який Уран робить оборот навколо власної осі, дорівнює 17 годинам і 14 хвилинах. Як на всіх планетах-гігантах, на Урані утворюються потужні вітри, які дують паралельно обертанню планети. Дані вітру досягають швидкості в 240 м / c. В силу цього деякі деталі атмосфери, розташовані в південних широтах, роблять повний оборот навколо планети за 14 годин.
нахил осі
Особливістю планети є нахил осі обертання до площини орбіти, цей нахил дорівнює куту в 97,86 °. За рахунок цього планета при обертанні лежить на боці і обертається ретроградно. Це положення відрізняє планету від інших, пори року тут наступають зовсім іншим чином. Обертання всіх планет Сонячної системи можна порівняти з рухом дзиги, а обертання Урана більше схоже з катящимся кулею. Вчені припускають, що подібний нахил планети був за рахунок зіткнення планети з планетозималей ще під час формування Урана.
При сонцестояння на Урані один з полюсів повернуть повністю до Сонця, при цьому на екваторі відбувається дуже швидка зміна дня і ночі, а протилежної полюса не досягають сонячні промені. Через половину уранского року настає протилежна ситуація, оскільки планета повертається до Сонця іншим полюсом. Цікавим фактом є те, що кожен з полюсів Урана по 42 земних роки перебуває в повній темряві, а потім 42 роки освітлений Сонцем.
Незважаючи на те що полюса планети отримують максимальну кількість тепла, все ж на екваторі температура завжди вище. Чому так відбувається, до цих пір вченим не відомо. Також положення осі залишається загадкою, вченими висунуті тільки кілька гіпотез, які так і не підтверджені науковими фактами. Найбільш популярною гіпотезою нахилу осі Урана є те, що під час формування планет Сонячної системи в Уран врізалася так звана протопланета, яка мала розмір приблизно такий же, як і Земля. Але це не пояснює, чому жоден супутник планети не має такого нахилу осі. Також існує теорія, по якій планета мала великий супутник, розгойдати вісь планети, а в подальшому він був загублений.
видимість планети
Фізичні характеристики Урана
Планета в 14,5 рази важча за Землю, при цьому Уран є найменш масивним серед всіх планет-гігантів, які входять в Сонячну систему. Але щільність планети незначна і дорівнює 1,270 г / см³, що дозволяє зайняти друге місце серед планет з найменшою щільністю після Сатурна. Незважаючи на те що діаметр планети більше ніж у Нептуна, маса Урана все ж менше. Це в свою чергу підтверджує висунуту вченими гіпотезу, що Уран складається з льодів метану, аміаку і води. Гелій і водень в складі планети займають незначну частину від основної маси. За гіпотезам вчених гірські породи складають ядро планети.
Говорячи про будову Урана, прийнято розділяти його на три основні складові частини: внутрішня частина (ядро) представлено кам'яними породами, середня складається з декількох крижаних оболонок, а зовнішня представлена гелієво-водневої атмосферою. На ядро планети випадає приблизно 20% радіуса Урана, на крижану мантію - 60%, решта 20% займає атмосфера. Найбільшу щільність має ядро планети, де вона досягає показника в 9 г / см³, крім того, ця область має великий тиск, що доходить до позначки в 800 ГПа.
Необхідно уточнити, що крижані оболонки не мають загальноприйнятої фізичної форми льоду, вони складаються з щільної рідини, яка має дуже високу температуру. Ця речовина є сумішшю метану, води і аміаку, воно володіє відмінними електропровідними якостями. Описана схема будови не є однозначно прийнятою і доведеною на 100%, в силу цього висуваються й інші варіанти будови Урана. Сучасна техніка і методи вивчення не можуть однозначно дати відповідь на всі питання, що цікавлять людство питання.
Все ж планету прийнято сприймати як сфероид сплющеною форми, який має радіус біля полюсів близько 24,55 і 24,97 тисяч кілометрів.
Особливістю Урана також є значно менші показники внутрішнього тепла, ніж у інших планет-гігантів. Ученим ще не вдалося з'ясувати причину низького теплового потоку цієї планети. Навіть багато в чому схожий і менший Нептун випромінює в 2,6 рази більше тепла в космічний простір, ніж надходить від Сонця. Теплове випромінювання Урана дуже слабке і досягає показника в 0,047 Вт / м², це в 0,075 Вт / м² менше, ніж випромінює Земля. Більш детальні дослідження показали, що планета випромінює близько 1% тепла, яке отримує від Сонця. Найнижчі температури на Урані були зафіксовані в тропопаузе і рівні 49 К, даний показник робить планету найхолоднішою у всій Сонячній системі.
В силу відсутності великого теплового випромінювання вченим дуже складно вирахувати температуру надр планети. Все ж висуваються гіпотези про подібності Урана до інших гігантам Сонячної системи, в надрах цієї планети може бути вода в рідкому агрегатному стані. За рахунок цього можна робити висновки, що на Урані можливе існування живих організмів.
атмосфера Урана
Незважаючи на те що планета не має звичної твердої поверхні, досить складно говорити про розподіл на поверхню і атмосферу. Все ж найбільш віддалену частину від планети вважають атмосферою. За попередніми підрахунками вчених слід вважати, що атмосфера віддалена від основної частини планети на відстань в 300 кілометрів. Температура даного шару дорівнює 320 С при тиску в 100 бар.
Корона атмосфери Урана в два рази перевищує діаметр планети від поверхні. Атмосфера планети розділена на три шари:
- Тропосфера з тиском близько 100 бар, займає проміжок від -300 і до 50 кілометрів.
- Стратосфера має тиск від 0,1 до 10-10 бар.
- Термосфера, або корона, віддалена від поверхні планети на 4-50 тисяч кілометрів.
У складі атмосфери Урана знаходяться такі речовини, як водень в молекулярному стані і гелій. Потрібно відзначити, що гелій знаходиться не в середині планети, як у інших гігантів, а в атмосфері. Третьою основною складовою атмосфери планети є метан, який можна побачити в інфрачервоному спектрі, але з висотою його частка значно знижується. Верхні шари також мають такі речовини, як етан, диацетилу, вуглекислий і чадний газ, частки водяної пари.
кільця Урана
Ця планета має цілу систему кілець, які слабо виражені. Вони складаються з темних частинок дуже малого діаметру. Сучасні технології дозволили вченим більш детально ознайомитися з планетою і її структурою, при цьому було зафіксовано 13 кілець. Найбільш яскравим є кільце ε. Кільця планети відносно молоді, даний висновок можна зробити за рахунок малого відстані між ними. Формування кілець проходило паралельно з формуванням самої планети. Існують припущення, що кільця могли бути сформовані з частинок супутників Урана, які були зруйновані під час зіткнення між собою.
Перші згадки про кільцях були зроблені Гершелем, але це викликає сумніви, оскільки протягом двох століть ніхто не бачив кілець навколо планети. Офіційне підтвердження присутності кілець в Урані було зроблено тільки 10.03.1977 року.
супутники Урана
Уран має 27 постійних природних супутників, які відрізняються поміж собою діаметром, складом і орбітами обертання навколо планети.
Найбільші природні супутники Урана:
Назви супутників планети були підібрані з творів А. Поупа і У. Шекспіра. Незважаючи на велику кількість супутників, їх загальна маса дуже мала. Маса всіх супутників Урана наполовину менше маси Тритона - супутника Нептуна. Найбільший супутник Урана під назвою Титания має радіус всього в 788,9 кілометрів, а це половина радіуса нашої Місяця. Більшість супутників мають низьке альбедо, за рахунок того, що вони складаються з льодів і гірських порід в співвідношенні 1: 1.
Серед всіх супутників наймолодшим вважають Аріель, оскільки його поверхня має найменшу кількість ударних кратерів від метеоритів. А найстарішим супутником вважають Умбріель. Цікавим супутником є Міранда через великої кількості каньйонів глибиною до 20 кілометрів, які змінюються хаотичними терасами.