Планета Уран, одна из гигантских планет нашей Солнечной системы (занимающая третье место по величине после Юпитера и Сатурна), примечательна, прежде всего, своим необычным движением вокруг Солнца, а именно в отличие от всех остальных планет Уран вращается «ретроградно». Что это значит? А то, что если другие планеты, в том числе наша Земля, подобны движущимся крутящимся волчкам (за счет кручения происходит смена дня и ночи), то Уран, подобен катящемуся шару, и как результат смена дня/ночи, а также времена года на этой планеты существенно отличаются.

Кто открыл Уран

Но давайте начнем наш рассказ об этой необычной планете с истории ее открытия. Планета Уран был открыта английским астрономом Уильямом Гершелем в 1781 году. Что интересно, наблюдая ее необычное движение, астроном сперва принял ее за комету, и лишь спустя пару лет наблюдений она таки получила планетный статус. Гершель хотел назвать ее «Звездой Георга», но научному сообществу больше пришлось по вкусу название, предложенное Иоганном Боде – Уран, на честь античного бога Урана, являющегося олицетворением неба.

Бог Уран в античной мифологии является самым старым из богов, создателем всего и всея (в том числе других богов), и также дедушкой верховного бога Зевса (Юпитера).

Особенности планеты Уран

Уран тяжелее нашей Земли в 14,5 раз. Тем не менее, это самая легкая планета среди планет-гигантов, так соседняя с ним планета Нептун, хотя и имеет меньшие размеры, масса ее больше, нежели у Урана. Относительная легкость этой планеты обусловлена ее составом, значительную часть которого составляет лед, причем лед на Уране самый разнообразный: есть лед аммиачный, водный, метановый. Плотность Урана составляет 1.27 г/см кубичных.

Температура Урана

Какая температура на Уране? Ввиду удаленности от Солнца, разумеется, весьма холодная и дело здесь не только в ее удаленности, но и в том, что внутреннее тепло Урана в разы меньше, чем у других планет. Тепловой поток планеты чрезвычайно маленький, он меньше чем у Земли. Как следствие на Уране была зарегистрирована одна из самых низких температур Солнечной системы –224 С, что даже ниже чем у Нептуна, находящегося еще дальше от Солнца.

Есть ли жизнь на Уране

При температуре, описанной абзацем выше, очевидно, что зарождение жизни на Уране не возможно.

Атмосфера Урана

Какая атмосфера на Уране? Атмосфера этой планеты делится на слои, которые определяются температурой и поверхностью. Внешний слой атмосферы начинается на расстоянии 300 км от условной поверхности планеты и называется атмосферной короной, это самая холодная часть атмосферы. Далее ближе к поверхности идет стратосфера и тропосфера. Последняя – самая нижняя и самая плотная часть атмосферы планеты. Тропосфера Урана имеет сложное строение: она состоит из водных облаков, облаков аммиака, метановых облаков перемешанных между собой в хаотическом порядке.

Состав атмосферы Урана отличается от атмосфер других планет по причине высокого содержания гелия и молекулярного водорода. Также большая доля в атмосфере Урана принадлежит метану, химическому соединению, составляющему 2,3% всех молекул тамошней атмосферы.

Фото планеты Уран

Поверхность Урана

Поверхность Урана состоит из трех слоев: скалистого ядра, ледяной мантии и внешней оболочки из водорода и гелия, которые пребывают в газообразном состоянии. Также стоит отметить еще один важный элемент, который входит в состав поверхности Урана – это метановый лед, который создает, что называется фирменный, голубой окрас планеты.

Также ученые средствами спектроскопии обнаружили окись и двуокись углерода в верхних слоях атмосферы.

Кольца Урана

Да, и у Урана тоже есть кольца (впрочем, как и других планет-гигантов), пускай и не такие большие и красивые как у его коллеги Сатурна.
оборот, кольца Урана тусклые и почти не заметные, так как состоят из множества очень темных и маленьких частиц, диаметром от микрометра до долей метров. Что интересно, кольца у Урана были обнаружены раньше колец других планет за исключением Сатурна, еще первооткрыватель планеты У. Гершель утверждал, что видел у Урана кольца, но тогда ему не поверили, так как телескопы того времени не обладали достаточной мощностью, чтобы другие астрономы могли подтвердить увиденное Гершелем. Лишь спустя два века, в 1977 году американскими астрономами Джеймсоном Элиотом, Дагласом Минкомым и Эдвардом Данемом с помощью бортовой обсерватории Койпера удалось воочию наблюдать кольца Урана. Причем произошло это случайно, так как ученые просто собирались заниматься наблюдениями за атмосферой планеты и сами того не ожидая обнаружили наличие у нее колец.

На данный момент известно 13 колец Урана, самым ярким из которых является кольцо эпсилон. Кольца этой планеты являются сравнительно молодыми, они были образованы уже после ее рождения. Есть гипотеза, что кольца Урана образованы из остатков какого-то разрушенного спутника планеты.

Спутники Урана

К слову о спутниках, как думаете, сколько спутников у Урана? А их у него аж целых 27 штук (по крайней мере, известных на данный момент). Самыми большими считаются: Миранда, Ариэль, Умбриэль, Оберон и Титания. Все спутники Урана представляют собой смесь горных пород со льдом, за исключением Миранды, которая полностью состоит из льда.

Так выглядят спутники Урана по сравнению с самой планетой.

У многих спутников нет атмосферы, также часть из них движется внутри колец планеты, через что их также называют внутренними спутниками, и все они обладают прочной связью с кольцевой системой Урана. Ученые полагают, что многие спутники были захвачены гравитацией Урана.

Вращение Урана

Вращение Урана вокруг Солнца, пожалуй, является самой интересной особенностью этой планеты. Так как мы писали выше, Уран вращается иначе, чем все другие планеты, а именно «ретроградно», подобно тому, как катится по земле шар. В результате этого смена дня и ночи (в нашем привычном понимании) на Уране происходит только вблизи экватора планеты, притом, что Солнце там расположено очень низко над горизонтом, примерно как в полярных широтах на Земле. Что же касается полюсов планеты, то там «полярный день» и «полярная ночь» сменяют друг друга раз в 42 земных года.

Что же касается года на Уране, то один тамошний год равен нашим 84 земным годам, именно за такое время планета делает круг по своей орбите вокруг Солнца.

Сколько лететь до Урана

Сколько лететь до Урана от Земли? Если при современных технологиях полет к ближайшим нашим соседкам Меркурию, Венере, Марсу занимает по несколько лет, то полет к таким отдаленным планетам как Уран может растянуться на десятилетия. На данный момент лишь один космический аппарат совершил подобное путешествие: Вояджер-2, запущенный НАСА в 1977 году, долетел до Урана в 1986 году, как видите полет в одну сторону занял почти десятилетие.

Также предполагалось отправить к Урану аппарат Кассини, занимавшийся изучением Сатурна, но потом было принято решение оставить Кассини возле Сатурна, где тот и погиб совсем недавно – в сентябре прошлого 2017 года.

Интересные факты о планете Уран

• Через три года после своего открытия планета Уран стала местом действия сатирического памфлета. Часто эту планету упоминают в своих научно-фантастических произведениях писатели фантасты.
• Уран можно увидеть в ночном небе и невооруженным глазом, надо лишь знать, куда смотреть, и небо должно быть идеально темным (что, к сожалению, не возможно в условиях современных городов).
• На планете Уран есть вода. Вот только вода на Уране пребывает в замороженном виде, как лед.
• Планете Уран можно со всей уверенностью присвоить лавры «самой холодной планеты» Солнечной системы.

Источник: www.poznavayka.org

Демократия в Космосе зависит от Закона всемирного тяготения

Поскольку данный закон, как показала практика, не совсем демократичен, то следует уточнить физические параметры.

R=2,876679082·10¹² м – большая полуось

m=8,6832·10²⁵ кг – масса

V=6,833·10²² м³– объем

r=2,5362·10⁷ м – радиус

v=6,81·10³ м/с – орбитальная скорость

g=8,87 м/с² – ускорение св. падения

Т=2,65121856·10⁹ с – сидерический период обращения

Θ=76 К – температура, уровень 1 бара [1].

По закону всемирного тяготения физические параметры планет связаны с их массой. В Космосе, где небесные тела находятся в разной удаленности от Солнца и имеют  разную температуру, данный закон работает не корректно, в этом мы убеждались неоднократно. Поэтому, прежде всего, необходимо вычислить массу планет, а затем уточнить их физические параметры. Чтобы определить массу Урана необходимо воспользоваться орбитальными параметрами одной из лун Урана. Возьмем самый крупный спутник Титанию, восьмой по величине среди всех спутников в солнечной системе. Радиус окружности, по которой движется Титания, равен 4,3591·10⁸ м, а период его обращения равен 8,71 дня (7,52544·10⁵ с) [2].

(1)

Энергетический коэффициент (G_E) для Урана с учетом его температуры 76 К, которая соответствует давлению в 1 бар.

(2)

Масса Урана увеличилась в 3,8 раза.

Отсюда плотность Урана.

ρ=M/V=3,3342·10²⁶ кг/6,833·10²² м³=4879 кг/м³                                                                     (3)

Плотность вещества Урана возросла и приблизилась к плотности планет земной группы, что дает основание полагать о массивном и плотном ядре Урана.

Уточним силу притяжения с новыми значениями масс Солнца и Урана по закону всемирного тяготения. Предварительно вычислим гравитационный коэффициент между планетой и звездой.

(4)

(5)

Ускорение свободного падения на Уране близко к земному.

(6)

Уточним силу притяжения по второму закону Ньютона

(7)

Для совпадения результатов по формулам (5) и (7) необходимо в (7) ввести поправочный (тепловой) коэффициент К [3] его значение равно 0,95.

К=5,152·10²¹/5,375·10²¹=0,95

Для сравнительного анализа сведем вновь полученные данные и справочные в таблицу 1.

Таблица1.

Уран самая холодная планета

Минимальная температура на газовой поверхности Урана составляет 49 К (-224° C), что делает его самым холодным из восьми планет. Его верхние слои атмосферы покрыты туманом, в основном из метана, который скрывает ураганные бури.

Уран рассеивает теплоту меньше других планет. Весьма характерное сравнение с Нептуном, который близок по размерам, но находится на более удаленной от Солнца орбите. Источник [4] указывает, что «Уран излучает в 1,1 раза больше энергии, чем получает от Солнца, а Нептун излучает в 2,61 раза больше». Это обстоятельство стало для ученого мира очередной загадкой. На данный момент существует две гипотезы, пытающиеся объяснить  холодный мир Урана. 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. По второй гипотезе предполагается, что внутри планеты существует некий барьер, который не позволяет внутреннему теплу планеты вырваться на поверхность [4].

На мой взгляд, обе гипотезы не состоятельны. По первой гипотезе, если Уран и подвергся ударному действию огромного космического объекта, то он бы не то что не потерял свое тепло, а наоборот, теплоты бы только прибавилось. По второй версии существования внутреннего теплового барьера. На Земле есть хорошие природные теплоизоляторы, например, кора пробкового дерева или шерсть животных. Для того чтобы опоясать подобными теплоизоляторами (схожими по тепловым свойствам) такую огромную планету, как Уран, это конечно не возможно. Но, если гипотетически представить, что в Уране присутствует тепловая барьерная сфера, то куда должно деваться внутреннее тепло данной планеты? Оно должно накапливаться, т.к. такое огромное небесное тело должно тепло генерировать. Тогда, спустя определенное время, тепловая оболочка должна расшириться и лопнуть. Если она сверхпрочная и плотная, то Уран должен был бы давно взорваться.

Поэтому, в Уране нет никаких тепловых барьерных сфер. Тогда где теплота? Здесь также две версии: 1) либо ошиблись при измерениях, 2) либо атмосфера Урана обладает повышенной теплопроводностью, например, как на спутнике Сатурна Титане.

Магнитное поле Урана

 Рис. 1. Расположение магнитных диполей планет относительно осей вращения.

До 1986 года, перед исследованием «Вояджера-2», предполагалось, что магнитное поле Урана соответствует направлению солнечного ветра. В этом случае геомагнитные полюса должны были бы совпадать с географическими, которые лежат в плоскости эклиптики. Измерения «Вояджера-2» позволили обнаружить у планеты весьма специфическое магнитное поле, ось которого на 1/3 радиуса удалена от геометрического центра и наклонена на 59 градусов относительно оси вращения. Т.е. магнитный диполь смещён от центра планеты к северному географическому полюсу примерно на 1/3 от радиуса планеты. Эта асимметрия приводит к тому, что напряжённость магнитного поля на поверхности в южном полушарии может составлять 0,1 гаусса, тогда как в северном полушарии может достигать 1,1 гаусса (рис. 1). [5].

Магнитное поле Урана формируется в определенной части мантии и это является очередной загадкой для астрофизиков. Необычное магнитное поле Урана работает независимо от оси вращения планеты и положения ее ядра. Кроме Урана, аналогичное смещённое и «накренившееся» магнитное поле также наблюдается и у Нептуна, в связи с этим, в ученом мире, существует мнение, что такая конфигурация является характерной для ледяных гигантов.

На мой взгляд, дело не в специфике строения ледяных гигантов. Например, у планеты Земля ось магнитного диполя также не проходит через геометрический центр вращения и также удалена от него на расстояние почти на 1/4 радиуса планеты (1545 км) [6]. Тем не менее, во всех учебниках физики представлена, как основная теория – «теория гидромагнитного динамо», которая утверждает, что магнитное поле формируется в ядре. Каким образом магнитное поле может формироваться в ядре, если магнитная ось проходит почти по касательной к данному ядру?

Относительно аномального смещения магнитного диполя Урана и его магнитосферы в целом. Аномалия возникает, в основном по двум причинам: 1) длительный период обращения вокруг Солнца (84 земных года), 2) расположение оси вращения (98° от вертикали). Период, в течение которого одно полушарие полностью и непрерывно освещено Солнцем, длится 42 года. Этот период длительного дня или лета. Другое полушарие в это время пребывает в полной темноте и при самой низкой температуре (зима). Несмотря на удаленность от Солнца освещенное полушарие подпитывается солнечной энергией, которая растягивает атмосферу этого полушария, которая становится разреженней, возможно через эту полусферу и утекает теплота планеты. В результате в расплавленной мантии вокруг ядра возникает температурный градиент и разность давлений, что заставляет магму перемещаться по тороиду вокруг ядра. В процессе движения происходит трибозарядка в смежных слоях магмы, вызывая пульсирующий ток в виде разрядных молний, которые индуцируют магнитное поле.

Кроме того, структура магнитного поля имеет ярко выраженный квадрупольный характер. То есть фактически магнитное поле Урана имеет 4 полюса,  два северных и два южных полюса. Такая необычная геометрия приводит к очень асимметричному распределению напряженности магнитного поля в разных полушариях планеты.

Смещение диполя в сторону южного магнитного полюса означает, что ядро с расплавленной магмой смещено относительно геометрического центра в сторону неосвещенного полушария. Точнее сказать, смещена атмосфера относительно массивного ядра. Т.е. из-за продолжительного нагрева одного полушария возникает дисбаланс атмосферы относительно массивного ядра. На это указывает аномальное расположение магнитного диполя планеты Уран.

Источники

1. Уран, Википедия /URL: https://goo.gl/LGUCf1
2. Титания, Википедия / URL: https://goo.gl/oZcZvJ
3. Ершов Г.Д., Меркурий планета, Гравитация / URL: https://gennady-ershov.ru/planety/merkurij-planeta.html
4. Pearl J.C., Conrath B.J., Hanel R.A., Pirraglia J.A. The Albedo, Effective Temperature, and Energy Balance of Uranus as Determined from Voyager IRIS Data. Icarus 84: 12-28, 1990
5. Магнитосфера Урана, Galspace / URL: http://galspace.spb.ru/index416.html
6. Ершов Г.Д., Магнитное полюса Земли, Гравитация / URL: https://gennady-ershov.ru/zemlya/magnitnye-polyusa-zemli.html

Назад  Вперед

Источник: gennady-ershov.ru

Спутники | Кольца | Исследование | Фотографии

10 фактов, которые необходимо знать о планете Уран

1. Если бы Солнце было размером с входную дверь, то Земля была бы размером с монетку, а Уран с бейсбольный мяч.
2. Уран — седьмая планета от Солнца, находящаяся на расстоянии около 2,9 млрд км (1,8 миллиарда миль)или 19,19 АЕ.
3. День на Уране занимает около 17 часов (время, которое требуется Урану, чтобы совершить один полный оборот вокруг своей оси). Уран совершает полный оборот вокруг Солнца (год на Уране) за 84 земных года.
4. Уран является ледяным гигантом. Большая часть Урана (более 80%) состоит из горячей и плотной жидкости «ледяных» материалов — воды (H2O), метана (CH4) и аммиака (NH3), расположенные поверх каменного ядра.
5. Уран имеет атмосферу, состоящую в основном из водорода (Н2) и гелия (He), с небольшим количеством метана (CH4).
6. Уран имеет 27 спутников. Спутники Урана названы в честь персонажей из произведений Уильяма Шекспира и Александра Поупа.
7. Уран имеет слабые кольца. Внутренние кольца узкие и темные. Наружные кольца ярко окрашены.
8. Вояджер-2 является единственным космическим кораблем, посетившим Уран.
9. Уран не может поддерживать жизнь, в том виде, в котором мы ее знаем.
10. Как и Венера, Уран имеет ретроградное вращение, то есть вращается с востока на запад. В отличие от любых других планет, Уран вращается на боку, а это значит, он вращается по горизонтали.

История открытия планеты Уран

Хотя Уран виден невооруженным глазом, так же как и другие  планеты -Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн – долгое время ошибочно предполагали, что это звезда, из-за полумрака планеты и медленной орбиты. Интересно, что британский астроном Уильям Гершель открыл планету Уран случайно 13 марта 1781 года, во время съемки звезд. Одна «звезда» оказалась отличной от других, так как в течение года Уран следовал по планетарной орбите.

Что означает имя «Уран» ?

Интересный факт: многие имена были предложены для новой планеты, в том числе » Hypercronius » (» над Сатурном «), » Минерва » (римская богиня мудрости), и « Гершель ».  Отдавая почтение королю Англии Георгу III, Гершель предложил назвать планету » Georgium Sidus » (» Планета Георга «), но эта идея не была популярна за пределами Англии и в родном для Георга Гановере.  Немецкий астроном Иоганн Боде, который детально изучил орбиту Урана дал ей конечное название. Планета Уран, назван в честь греческого бога неба Урана, самого раннего из всех повелителей неба.

Особенности планеты Уран

Сине-зеленый цвет Урана —   результат присутствия метана в водородно-гелиевой атмосфере. Планету часто называют ледяным гигантом, так  как он на 80% и более процентов состоит из жидкой смеси водного, метанового и аммиачного льда.

В отличие от других планет Солнечной системы, орбита Урана наклонена так сильно, что он по существу вращается вокруг Солнца на боку, с осью вращения, указывающая на звезду. Этот необычный наклон может быть результатом столкновения с планетой большого тела вскоре после того, как был сформирован Уран.

Этот необычный наклон приводит к экстремальным сезонам длительностью 20 лет, означающие, что приблизительно в течение четверти года Урана, равного 84 земным годам, Солнце светит прямо на каждый полюс, оставляя другую половину планеты на испытание длинной, темной и холодной зимы.

Источник: o-kosmose.net

Полезные статьи по теме:

К какому семейству относится коала Географические направления Стеклянные губки представители Черепаха это земноводное или пресмыкающееся У какого животного нет хвоста Что едят морские звезды