Уран

Уран еле-еле виден на небе простым глазом. Открыт в 1781 г. Вильямом Гершелем (одновременно с первыми двумя спутниками).

Уран отстоит от Солнца на 19 19 а.е. От Солнца до него в среднем - 2 870 990 000 км.

Год на Уране длится 84 02 земного года.

Скорость движения вокруг Солнца - 6 81 км/с. В четыре с лишним раза медленней Земли.

Орбита Урана почти круговая (эксцентриситет - 0 047).

Угол наклона орбиты почти сходен с земным (отличие на 0 8 градуса).

Масса Урана - 14 6 земной массы. Это четвёртая по массе планета Солнечной системы.

Диаметр на экваторе - 3 8 земного. Планета сплюснута не так сильно как Юпитер и Сатурн: диаметр по экватору - 51 118 км полярный диаметр - 49 946 км (недавние уточнённые данные). Объём в 64 раза превосходит объём Земли.

Уран тоже во много раз уступает Земле по плотности. Средняя плотность - 1 29 г/см3. Причины этого - изначальный элементный состав (преобладают лёгкие водород и гелий).

Сила тяжести на периферии Урана (в верхней части облачного слоя) составляет всего 0 79 земной хотя планета почти в 15 раз массивнее Земли. Это происходит из-за удалённости облачного слоя от центра планеты.

Уран как и другие планеты-гиганты быстро вращается вокруг своей оси и делает оборот за 10 часов 42 минут.

Ось вращения наклонена к плоскости эклиптики гораздо больше чем у Земли - на 82 градуса. Или даже на 97 2 градуса если учитывать знаки магнитного поля. Уран просто лежит на боку! Поэтому на Уране есть смена времён года хотя до недавнего времени мы не знали никаких её проявлений.

Освещённость Солнцем - 1/400 земной. Это всё равно в 1000 раз больше чем в лунную ночь.

В атмосфере Урана давно был известен метан.

Температура на верхушках облаков составляет на Уране минус 210 градусов Цельсия (новые уточнённые данные). О температуре твёрдой поверхности говорить не имеет смысла так как Уран - газовый шар с небольшим твёрдым ядром.

Какие-либо детали на поверхности Урана до недавнего времени были не видны да и сейчас мы знаем о них мало.

В середине XX века были известны 5 спутников Урана с 1986 г. - 15.

Новые сведения

24 января 1986 г. Урана достигла станция "Вояджер-2" запущенная ещё в 1977 г. [Встреча "Вояджера-2" с планетой Уран 1986]. Она прошла в 81 600 км от планеты.

В 1977 г. с Земли вблизи Урана открыты кольца. В 1986 г. они обследованы станцией "Вояджер-2" обнаружено 11 колец и примерно 100 поясов пыли вокруг Урана а число известных спутников этой планеты достигло 15 [Встреча "Вояджера-2"... 1986].

Что же касается самого Урана то он оказался тихим и однообразно облачным хотя предполагалось что это столь же штормистая планета как другие гиганты. Уран холоден и внутри и снаружи (минус 210 градусов снаружи). Выяснилось что он отдаёт в Космос удивительно мало тепла от ядерных реакций в своих недрах так как в далёком прошлом всё отдал из-за нестабильности [Почему Уран холодный 1995]. Нестабильность возможно связана с резкой сменой времён года из-за необычной направленности оси вращения.

На поверхности Урана были отмечены только единичные облачка из кристаллов замёрзшего метана (никаких различно окрашенных облачных поясов вихрей и т.п.) по которым определена скорость ветра - 300 км/час. Для планет-гигантов это сравнительно низкая скорость. Глубинные атмосферные течения Урана скрыты голубой метановой дымкой. Уран ещё более голубой чем наша планета.

В атмосфере найдены ацетилен и метан а основными её составляющими являются водород и гелий в тех же примерно соотношениях что и у других гигантских планет (и у звёзд) [Купер Хенбест 1998]. Водорода - 85% гелия - 12% метана - 3% [Вселенная 1999].

С колец или метеоритных тел в атмосферу непрерывно падает какое-то количество воды [Вода в атмосферах планет-гигантов 1998].

Хотя смена времён года на Уране очень чёткая (день и ночь на полюсах длятся по 42 года) летние и зимние температура на планете отличаются всего на 2 градуса из-за большой скорости ветра перемешивающего атмосферу [Встреча "Вояджера-2"... 1986].

На Уране обнаружено магнитное поле которое по величине сравнимо с земным. Интересно что магнитная ось отклонена от оси вращения на 55 градусов (или 60 градусов по другим данным) а у других планет - не более 20 градусов. Кроме того выяснено что источник поля находится в 10 000 км от ядра Урана. Видимо магнитное поле обусловлено не токами в слое расплавленного железа а токами в слое воды и аммиака (аммиак растворяется в воде и диссоциирует на ионы аммония и гидроксила: NH3 + H2O -> NH4OH -> NH4+ + OH-).

В центре Урана исходя из плотности планеты и её магнитного поля должно находиться ядро из твёрдых веществ (диаметром около 17 000 км и температурой около 7000 градусов Цельсия) над ним - слой сжатых почти до жидкого состояния водяных паров аммиака и метана а выше - атмосфера уже описанного состава. Слой металлического водорода отсутствует. Есть предположения что эти слои должны быть сильно перемешаны так как уж очень быстро Уран вращается вокруг своей оси [Встреча "Вояджера-2"... 1986].

На Уране как и на других планетах-гигантах бывают полярные сияния и т.п. явления связанные с наличием магнитного поля.

Недавно разработана математическая модель подтверждающая возможность возникновения Урана и Нептуна примерно там где находятся Юпитер и Сатурн. Возникло 4 - 5 протопланетных ядер но два из них были потом выброшены подальше от Солнца. Возникнуть же в областях где Уран и Нептун находятся сейчас они не могли так как облако пыли и газа было в этом месте разреженным [Как и где родились Уран и Нептун? 2000].

Кольца Урана

Кольца вокруг Урана оказались безусловно самым интересным объектом в системе Урана так как они даны нам в развитии они много рассказывают о своей эволюции и вообще об эволюции такого образования как кольца планет-гигантов. Этим кольцам посвящена специальная статья в журнале "В мире науки" [Кузи Эспозито 1987].

Кольца Урана были открыты с Земли в 1977 г. во время покрытия Ураном звезды. Звезда на которую надвигался Уран должна была исчезнуть за диском планеты хоть и не сразу так как есть атмосфера но очень быстро. Звезда же при приближении к диску Урана начала "подмигивать" и менять яркость задолго до диска. Тогда стали пристально наблюдать покрытия Ураном всех и даже слабых звёзд. В результате этого было открыто 9 колец.

"Вояджер-2" открыл ещё кольцо (или даже два если считать с одним менее чётким объектом). Этой станцией были определены также ширина и другие параметры всех колец.

Обнаружены были также примерно 100 поясов пыли которые располагались примерно там же где и настоящие кольца (они видны на единственном снимке с длительной экспозицией который сделан на просвет против Солнца).

У колец Урана оказались следующие особенности:

не все кольца круговые некоторые имеют форму эллипса;

все кольца тёмные как уголь (таковы же и 10 спутников Урана);

все кольца узкие (от 2 до 100 км а не 60 000 км как у Сатурна);

ширина колец разная в разных местах (эллиптические кольца менее широки ближе к Урану);

имеются разомкнутые кольца (в какой-то части орбиты нет частиц).

Самое внешнее из колец (эпсилон-кольцо) обладает рядом специфических черт. Во-первых оно самое яркое. Во-вторых это кольцо с двух сторон (с внутренней и внешней) ограничено спутниками-"пастухами" которых нет у остальных колец или же они крайне малы и не зафиксированы. Спутники удерживают частицы кольца за счёт резонанса (кратности периодов обращения этих спутников и частиц кольца). Это кольцо эллиптическое не круговое. Вблизи Урана оно имеет ширину 20 км и непрозрачное вдали - 96 км и прозрачное разреженное.

Предполагается что система Урана очень многочленна и есть около миллиона мелких спутников которые по размеру промежуточны между известными спутниками и частицами колец.

По-видимому кольца Урана - это не длительно живущие образования а фрагмент истории спутников. Кольца рассеиваются и вновь возникают при столкновении спутников. Жить долго кольца не могут так как атмосфера Урана простирается до колец и частицы должны тормозить и падать на планету.

Спутники Урана

Спутникам Урана посвящена специальная статья в журнале "В мире науки" [Джонсон и др. 1987].

Все 15 до недавнего времени известных спутников Урана имеют ледяную поверхность но тем не менее они темнее и содержат больше скальных пород чем спутники Сатурна то есть это не ледяные глыбы.

Позднее были известны 17 спутников но последние два почти не изучены [Сурдин 1998в]. Потом сообщалось о 21 спутнике но один из них вскоре был "разжалован" [Уран лишился одного спутника 2002].

5 спутников были известны давно. Они значительно крупнее остальных и вращаются дальше от планеты подчиняясь принципам Боде и другим принципам построения Солнечной системы: каждый следующий примерно в полтора раза дальше предыдущего размеры по мере удаления сначала возрастают а потом падают (верно только для последней пары спутников). Все эти спутники в несколько раз меньше Луны (по диаметру в 2-5) но всё-таки это значительные небесные тела. Примерно такая же закономерность в относительных размерах характерна для четырёх крупных спутников Юпитера.

Ещё 10 спутников открыты сравнительно недавно. Они вращаются ближе к планете и гораздо меньше предыдущих. Один из них (самый внешний) имеет диаметр порядка 160 км а остальные девять - 40 - 80 км. Два ближних к планете спутника "стерегут" внешнее кольцо а остальные обращаются вне пояса колец. Принципы Боде и т.п. принципы на них не распространяются если не принимать во внимание что они в целом не велики и близки к планете как планеты земной группы в сравнении с планетами-гигантами. В остальном же они другие (часть из них "бегает" вокруг планеты почти "кучей" относительные размеры ближних и более далёких не подчиняются каким-либо правилам).

Не исключено что у Урана есть и более далёкие спутники которые аналогичны группам далёких спутников Юпитера и Сатурна но они малы по размеру и потому пока не открыты...

Стоп! Предыдущая фраза уже устарела так как совсем недавно открыты два дальних спутника. Пока пишется работа и эта фраза может устареть. Их будет уже не два... А 5 - 6!

КОРДЕЛИЯ. Примерно в 1 8 радиуса планеты от её центра в 98 градусах к орбите планеты диаметром порядка 30 км. Открыт "Вояджером-2" в 1986 г. как и все остальные мелкие спутники Урана. Движение по орбите в обратном направлении как и вращение Урана вокруг оси. Самый близкий к Урану спутник и единственный который вращается внутри пояса колец. Внутренний "пастух" внешнего кольца самого большого и яркого.

ОФЕЛИЯ. В 2 1 радиуса планеты в 98 градусах к орбите планеты диаметром порядка 30 км. Движение по орбите в обратном направлении как и вращение Урана вокруг оси. Внешний "пастух" внешнего кольца.

БЬЯНКА (БИАНКА). В 2 3 радиуса планеты в 98 градусах к орбите планеты диаметром порядка 40 км.

КРЕССИДА. В 2 4 радиуса планеты в 98 градусах к орбите планеты диаметром порядка 70 км.

ДЕЗДЕМОНА. В 2 45 радиуса планеты в 98 градусах к орбите планеты диаметром порядка 60 км.

ДЖУЛЬЕТТА. В 2 5 радиуса планеты в 98 градусах к орбите планеты диаметром порядка 80 км.

ПОРЦИЯ. В 2 6 радиуса планеты в 98 градусах к орбите планеты диаметром порядка 110 км.

РОЗАЛИНДА. В 2 7 радиуса планеты в 98 градусах к орбите планеты диаметром порядка 60 км.

БЕЛИНДА. В 2 8 радиуса планеты в 98 градусах к орбите планеты диаметром порядка 70 км.

ПУК (ПЭК). В 3 3 радиуса планеты в 98 градусах к орбите планеты диаметром около 150 км. Последний из группы мелких спутников (самый крупный в этой группе) последний из скученно кружащихся спутников и первый начиная с которого соблюдаются принципы Боде и т.п.

МИРАНДА. Самый близкий к планете крупный и давно известный спутник. В 5 1 радиуса планеты от её центра (в 130 000 км от поверхности планеты) оборот за 1 4 земных суток в 98 градусах к орбите планеты диаметром 472 км (недавние данные). Открыт Койпером (Квипером) в 1948 г. Движение обратное совпадающее с направлением вращения Урана как и у всех его спутников. Относительно светлый спутник. Нагромождение гигантских скал и кратеров. Ущелья в 10 раз глубже Большого Каньона на Земле. Видимо Миранда когда-то разлетелась от столкновения а потом осколки вновь соединились под действием взаимного притяжения. Видны "швы" на границах блоков [Купер Хенбест 1998]. Есть отвесный обрыв высотой 15 км [Энциклопедия для детей том 8 1997]. Кратеров на Миранде относительно мало [Океан... 1987].

АРИЭЛЬ. В 7 5 радиусах планеты (в 192 000 км) оборот за 2 5 земных суток в 98 градусах к орбите планеты диаметром как считали около 800 км (по последним данным - 1158 км). Открыт Ласселем в 1851 г. Движение обратное (как и вращение Урана). Самый светлый из спутников Урана (отражает 40% света). Покрыт сетью расщелин глубиной до 30 км но метеоритных кратеров меньше чем на следующем спутнике. Видно что форма и размер кратеров менялись при извержении вулканов (потому кратеров и меньше - разрушены). Большие метеоритные кратеры почти отсутствуют.

УМБРИЭЛЬ. В 10 5 радиуса планеты (в 267 000 км) оборот за 4 1 земных суток в 98 градусах к орбите планеты диаметром 1169 км (недавние данные). Открыт Ласселем в 1851 г. Движение обратное (как и вращение Урана). Самый тёмный из больших спутников Урана (отражает только 19% света). Много метеоритных кратеров и отсутствуют следы недавней вулканической и т.п. активности. Кратер Вунда диаметром 110 км окружён светлым кольцом.

ТИТАНИЯ. В 17 2 радиуса планеты (в 439 000 км) оборот за 8 7 земных суток в 98 градусах к орбите планеты диаметром около 1600 км (по последним данным - 1578 км). Открыта Гершелем в 1787 г. Движение в обратном направлении (как и вращение Урана). Самый большой спутник Урана но по диаметру всё-таки в 2 раза уступает Луне. Много метеоритных кратеров. Есть сеть тектонических разломов и признаки древнего вулканизма.

ОБЕРОН. В 23 0 радиусах планеты (в 587 000 км) оборот за 13 5 земных суток в 98 градусах к орбите планеты диаметром около 1450 км. Открыт Гершелем в 1787 г. Движение в обратном направлении (как и вращение Урана). Второй по величине спутник Урана по диаметру примерно в 2 раза уступает Луне. Обладает ледяной и сильно кратерированной поверхностью без признаков геологической активности (трещин вулканов).

СПУТНИК S/1997 U2 (СИКОРАКСА). Открыт в начале сентября 1997 г. с помощью пятиметрового телескопа Паломарской обсерватории в США. Названия этого и следующего спутников придуманы только что - Сикоракса (из "Бури" Шекспира) [Калибан и Сикоракса... 1999]. Большая полуось орбиты имеет радиус в 253 радиуса Урана (6 470 000 км) оборот совершается за 495 земных суток орбита наклонена на 153 градуса к эклиптике [Сурдин 1998б]. Звёздная величина - 20 4 [Калибан и Сикоракса ... 1999]. Предполагаемый радиус - 60 км. Типичный "неправильный" далёкий спутник планеты-гиганта с вытянутой орбитой который из-за солнечной гравитации тяготеет углом наклона орбиты не к экватору планеты а к плоскости её орбиты [Сурдин 1998в].

СПУТНИК S/1997 U1 (КАЛИБАН). Тоже открыт в начале сентября 1997 г. с помощью того же телескопа. Большая полуось орбиты имеет радиус в 305 радиусов Урана (7 800 000 км) оборот совершается за 654 земных суток орбита наклонена на 146 градусов к эклиптике.

Страницы: 1 2