История открытия
В отличие от большинства планет, открытых еще во времена античности, Уран был обнаружен только после изобретения телескопа. Официальным первооткрывателем его считается Уильям Гершель, хотя существуют задокументированные данные физика-астронома Джона Флемстида, который в 1690 году описал планету в своих заметках, приняв ее за звезду в созвездии Тельца. Подобные наблюдения проводились и французским астрономом Пьером де Моньер в течение 1750-1769 гг. Но лавры «победителя» все же принадлежат Гершелю, сконструировавшему свой собственный телескоп и подробно изложившему свои предположения относительно новой кометы (так сначала она была определена) в письме Королевскому обществу Великобритании.
Новое небесное тело в «образе» кометы пребывало недолго. Приблизительно в это же время Андрей Лексель, российский астроном, определил, что расстояние от объекта до Земли гораздо больше, нежели от Земли до Солнца, а это дает возможность утверждать о его планетарном происхождении. Версию косвенно подтвердил и немецкий ученый Иоганн Боде, выдвинув мнение, что орбита «движущейся звезды» напоминает, скорее, планетарную, чем кометную. Так, в 1783 году на карте Солнечной системы появилась новая планета, и возник вопрос — как же ее назвать?
Британское астрономическое сообщество предложило Гершелю самому придумать имя, признавая его заслуги перед мировой наукой. Его вариант — Georgium Sidus, что в переводе с латыни означает «Звезда Георга». Свое решение назвать планету в честь короля Георга III ученый мотивировал в письме президенту Королевского общества, Джозефу Банксу. Впоследствии планета была переименована в Уран, в честь греческого бога неба. Кстати, это единственный случай, когда название взято именно из древнегреческой мифологии, а не древнеримской. Официальной датой смены имени считается 1850 год, когда оно было опубликовано в Королевском Морском альманахе.
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.
Объект имел вид небольшого диска, а не яркой точки, и постепенно смещался относительно других звезд. Гершель предположил, что изучаемое им небесное тело является или звездой, окруженной туманностью, или кометой, но больше склонялся к последнему варианту. В мае того же года Андрей Лексель, академик из Петербурга, занялся вычислением параметров его орбиты.
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.
Первое упоминание планеты — запись английского ученого Джона Флемстида. Credit: universetoday.ru
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.
Какого цвета планета
Разберемся, как выглядит планета Уран. На космических фотографиях сделанных «Вояджером» и телескопом «Хаббл» гигант имеет сине-зеленый цвет. Так выглядит его атмосфера.
Наличие газообразного метана окрашивает атмосферу в яркие цвета. Солнечные лучи поглощаются атмосферными слоями и, отражаясь от облаков, возвращаются в космическое пространство.
Газ метан, из которого состоит верхний слой облаков, поглощает красные части спектра, в результате обратное излучение солнечного света приобретает сине-зеленый оттенок.
Кроме метана синие части спектра отражаются также от высотного фотохимического смога. Вероятно наличие в более низких слоях атмосферы облаков другого цвета, но их закрывают метановые облака.
Уран называют планетой цвета морской волны. Особенность облаков этого гиганта в том, что они находятся не в верхних слоях атмосферы, а в ее глубине.
Основной цвет Урана и Земли почти одинаковый, только гигант бледнее. Но если Земля выглядит голубой из-за ее водных просторов, то цвет другой планеты определяется особенностью отражения ее облаков.
Недавно американские астрономы установили, что внешнее кольцо Урана Эпсилон окрашено в синий цвет. До этого открытия считалось, что синее кольцо есть только у Сатурна. Их цвет определяется крохотными частицами, размер которых меньше микрона. Они отражают синюю часть спектра.
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.
Интересные факты о планете Уран
Открыт Уильямом Гершелем в 1781 году
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.
Осевой оборот занимает 17 часов и 14 минут
Планета Уран характеризуется ретроградностью, что не сходится с общей направленностью.
Год длится 84 лет
Но некоторые участки направлены прямо к Солнцу и так длится примерно по 42 года. Остальное время отведено на тьму.
Это ледяной гигант
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.
Морозная планета
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.
Есть два набора тонких колец
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.
Имена лун даны в честь литературных персонажей
Все спутники Урана названы по героям Уильяма Шекспира и Александра Поупа. Самой интересной считается Миранда с ледяными каньонами и странным видом поверхности.
Отправили одну миссию
К Урану в 1986 году наведывался Вояджер-2 на удаленности в 81500 км.
Особенности рельефа
Фотоснимков рельефа поверхности Урана нет. У него нет материков и кратеров. Поверхность Урана покрыта жидкостью и должна быть похожа на океаны Земли, так считают астрономы. Для того, чтобы добраться к твердому центру нужно пройти тысячи километров жидкой среды. Поэтому высадка космонавтов на эту планету невозможна.
На снимках, сделанных космическим аппаратом «Вояджер», поверхность этого гиганта кажется однородной. Облака Урана состоят из твердого льда и аммиака. Из-за очень низкой температуры поверхность кажется спокойной и тихой, что определил «Вояджер», пролетая мимо. Так как твердой поверхности в этом случае не имеется, ученые приняли за поверхность атмосферный слой с давлением 1 бару.
Поверхность Урана (фото из открытых источников)
Ученым непонятна причина этого явления. Жара, наблюдаемая в короне ледяной планеты, является ее удивительной особенностью.
Облачность небесного тела имеет многослойную структуру. Основные облака нижнего слоя состоят из сероводорода. Следующий слой облаков состоит из солей аммония. Еще выше располагаются облака состоящие из водяного льда. Конденсация паров ацетилена дает надоблачную дымку.
Всего полосок облаков 10. Это установлено с помощью телескопа «Хаббл». Этот мощный аппарат позволил обнаружить атмосферные вихри, которые кажутся небольшими пятнами темного цвета.
Физические характеристики планет
Сравнение основных физических характеристик Урана и Нептуна приведено в таблице.
| Параметр | Уран | Нептун |
| Масса (в кг), умноженная на 10 в 25 степени | 8,6813 | 10,243 |
| Радиус планеты (в км) | 25 362 | 24 622 |
| Средняя температура в области тропопаузы (в Кельвинах) | 53 | 55 |
| Орбитальная скорость, км/с | 6,81 | 5,45 |
Несмотря на то что скорость движения этих планет по орбите практически совпадает, продолжительность года на них различается.
Это вызвано тем, что Нептун находится на 11 астрономических единиц дальше от Солнца.
Схожесть Урана и Нептуна
Уран и Нептун относятся к категории газовых гигантов. Также их называют ледяными гигантами. Они являются практически планетами близнецами и имеют больше одинаковых черт, чем Земля и Венера.
Уран — самая холодная планета в Солнечной системе. Credit: versiya.info
В числе ключевых совпадений можно назвать:
- строение ядра (каменно-ледяное);
- состав атмосферы (водород, гелий и метан);
- температуру;
- период обращения вокруг оси около 17 земных часов.
И Уран, и Нептун имеют большое количество спутников — 27 и 14 соответственно. При этом все окружающие их тела имеют незначительные размеры. Предположительно, они были захвачены уже после формирования планет из пояса астероидов. Кольца, вращающиеся вокруг этих небесных тел, являются тонкими и тусклыми.
Ключевые различия
Несмотря на многочисленные свойства, между планетами наблюдаются и резкие различия. Наиболее существенные из них:
- направление вращения;
- наклон оси;
- состояние атмосферы.
Уран, как и Венера, вращается вокруг своей оси в направлении, называемым “ретроградным”. Нептун вместе с остальными планетами Солнечной системы движется с запада на восток.
Главное отличие Урана от Нептуна — это направление вращения. Credit: universemagazine.com
Плоскость экватора Урана наклонена к плоскости его орбиты под углом 97,86°. Поэтому, в отличие от Нептуна, напоминающего, как и другие планеты, волчок, его движение больше похоже на перемещение катящегося мяча. Такое положение приводит к тому, что полярные области получают больше солнечного света, чем экваториальные.
Столь специфическое положение Урана приводит к тому, что смена дня и ночи на рассматриваемых планетах отличается. На Уране это происходит один раз за его год. Нептун, вращаясь под углом, аналогичным с наклоном Земли, имеет сходный период чередования освещенности.
Ответ на вопрос, почему Уран имеет такой угол наклона оси вращения и движется в противоположном направлении относительно большинства спутников Солнца, астрономами не получен. Выдвигается 2 теории:
- Столкновение с крупным планетоидом на ранней стадии формирования.
- Влияние крупного спутника, потерянного до начала эры космических исследований землян.
Изначально астрономы считали, что состояние атмосферы этих космических близнецов кардинально различается. «Вояджер», пролетавший мимо них в 1989 г., передал на Землю трансляцию, в которой показал Уран как равномерно окрашенный объект.
Нептун же на переданных им снимках имел Большое и Малое темные пятна. Это были области штормов. Установлено, что ветер на этой планете имеет среднюю скорость 325 м/с. В центре урагана она может достигать 600 м/с.
В отличие от Юпитера, нептунианские штормы непостоянны. Дальнейшие исследования этого небесного тела, проводимые с помощью телескопа “Хаббл” в 1994 г., уже не обнаружили Большое темное пятно.
По причине такой бурной смены состояния атмосферы Нептун и противопоставлялся Урану в части климата. Однако новейшие исследования спокойной планеты показывают, что первое впечатление о ней было ошибочным. В 2007 г. на Уране началась весна. Одновременно с этим в его атмосфере стали формироваться зоны штормов.
Магнитное поле планеты Уран
Представление о магнитном поле планеты Уран исследователи получили только после того, как вблизи газового гиганта побывал космический аппарат НАСА «Вояджер-2». Случилось это знаменательное событие в далёком 1986 году. Посланец матушки-земли изучил не только магнитное поле. Он тщательнейшим образом ознакомился с атмосферой, открыл 10 новых спутников, два кольца, а также сфотографировал 5 самых больших спутников Урана.
Работа была проделана огромная, с учётом того, что космический аппарат также тщательнейшим образом проверил и структуру магнитосферы седьмой планеты. Вся эта уникальная информация благополучно достигла земли и стала достоянием специалистов.
На сегодняшний день известно: магнитное поле планеты Уран имеет определённые особенности, связанные со спецификой его вращения, но в целом соответствует аналогичным магнитным полям других планет из группы газовых гигантов.
Характерным отличительным признаком является то, что магнитная ось не соответствует оси вращения планеты. Она сдвинута относительно центра данного космического тела на 1/3 его радиуса. В дополнение к этому, магнитная ось отклонена от оси вращения и образует с ней угол в 60°. Напряжённость магнитного поля также не является величиной постоянной, а изменяется от одной области к другой. Кроме двух основных магнитных полюсов были замечены ещё два менее сильных магнитных полюса.
Все эти особенности, абсолютно несвойственные планетам земной группы, объясняются тем, что формирование магнитного поля Урана происходит не в ядре планеты, а в более близких к поверхности областях. Это жидкий аммиак, который существует между ядром и атмосферой. Именно в этой среде и формируются магнитные силовые линии, обволакивающие планету, как кокон гусеницу.
Этот кокон подвержен мощному влиянию солнечного ветра (гелиево-водородная плазма, испускаемая солнечной короной). Со стороны, обращённой к светилу, он испытывает на себе всю мощь пышущей жаром жёлтой звезды. Но силовые линии магнитного поля не уступают натиску: они выдерживают его и таким образом защищают планету от губительного и разрушающего воздействия могучей солнечной энергии.
С другой стороны планеты у магнитного поля нет противодействия. Силовые линии устремляются за текущим в космическую даль солнечным ветром и вытягиваются на многие миллионы километров. Такое образование, ограничивающее воздействие солнечной энергии, называется магнитосферой.
Магнитосфера присутствует у всех планет, имеющих магнитное поле. Везде она устремляется за солнечным ветром и тянется широкой полосой по бескрайней космической бездне. Это общепринятое правило, которому не подчиняется, только, Уран.
Его магнитосфера тянется не широкой полосой, а закручена в штопор. Это происходит из-за сильного наклона оси вращения к оси магнитного поля планеты. Планета Уран вращается, и силовые линии, подобно нитям, накручиваются друг на друга. В результате магнитосфера и приобретает такую оригинальную конфигурацию, напоминающую по форме штопор. Длина его составляет 10 миллионов километров и направлена в сторону орбиты Нептуна.
Планета Уран – одно из уникальнейших творений Космоса. Она прекрасна, загадочна и притягивает людей своими нераскрытыми тайнами. Последних же, по всей видимости, ещё очень и очень много. Видимо пройдёт немало лет, прежде чем голубовато-зелёноватая планета поделится с человеком своими основными секретами и приблизит нашу цивилизацию к разгадкам других тайн, надёжно укрытых в глубинах Вселенной.
Общие сведения
Уран – третья по размеру планета Солнечной системы с диаметром 50,5 тысяч км. В Уран могли бы вместиться 63 планеты Земля. Несмотря на большие размеры, вращается планета вокруг своей оси в полтора раза быстрее Земли, отчего скорость ветра достигает 900 км/ч.
Всё же планету нельзя назвать штормовой. Нет постоянных вихрей как на Юпитере (Большое Красное Пятно). На полюсах ветер практически отсутствует. Уран в основном состоит из водорода 82%, гелия 15%, метана 2,2% и прочих примесей.
Благодаря метану, планете придаётся зеленовато-голубой цвет. Коры у планеты как таковой нет, атмосфера сразу же переходит в мантию, в которой содержатся горячие льдины из примесей воды, метанового льда и аммиака. Занимает мантия 60% объёма всей планеты. Температура мантии 3000-4000°C. Ядро занимает 20% Урана, состоит из камня, примесей железа.
На Уране обнаружены 3 странных явления, которых нет на других планетах.
1. Планета «на боку»
Все другие планеты расположены в вертикальном положении или слегка наклонены к своей орбите вокруг Солнца. Если наклон оси Земли ~ 23,3° (благодаря такому наклону на Земле присутствуют времена года), то на Уране 98°.
Если другие планеты вертятся подобно юле, то Уран катится как мячик. Уран совершает оборот вокруг Солнца за 82 земных года. Значит день длится на одном из полюсов 42 года, затем 42 года ночь. Этому явлению учёные так и не нашли точного ответа.
Только высказываются косвенные предположения. Например, Давным-давно планета размером с Марс столкнулась с Ураном. От силы удара ось вращения поменялась с вертикального на горизонтальное положение. Но всё это только догадки.
2. Самая холодная планета.
Как правило, чем ближе планета к Солнцу, тем она жарче. Из-за парникового эффекта бывают исключения (Меркурий ближе к Солнцу в сравнении с Венерой, но температура ниже). Самая дальняя от Солнца планета Нептун (температура Нептуна -200°C).
Уран, который на 1.6 миллиарда км ближе к Солнцу, приобретает гораздо больше тепла от Солнца, но температура -224°С. Даже холоднее Плутона, который расположен дальше Нептуна и до 2006 года считался планетой. Почему Уран такой холодный, точного ответа нет.
Одна из версий, что планета состоит из нескольких слоёв. Некоторые слои предотвращают доступ тепла из мантии Урана. Ещё одно явление, которое учёные не могут объяснить, на экваторе Урана температура выше чем на полюсах. Но солнечные лучи чаще попадают на полюса, чем на экватор.
3. Ежедневная смена магнитного поля Урана
Магнитное поле движется со скоростью вращения планеты и меняет направление каждые сутки (17 часов 45 минут). На Земле магнитное поле удерживается вокруг полюсов и направлено всегда на север.
Направление на Земле менялось много раз. Последний раз поменялось 780 тысяч лет назад. В то время стрелка компаса показывала направление на юг. Если бы происходила смена так же часто, как и на Уране, то космическая радиация беспрепятственно достигала бы Землю. Жизни бы наступил конец.
На Уране же получается, что каждые сутки то останавливается излучение, то пропускается.
Марс
Атмосфера Марса, снимок получен искусственным спутником «Викинг» в 1976. Слева виден «кратер-смайлик» Галле
Увлекательные находки, которые сделаны на Красной планете за последние годы, показывают, что в далеком прошлом Марс был совсем другим. Миллиарды лет назад это была влажная планета с неплохой атмосферой и обширными водоемами. Кое-где на нем остались следы древней береговой линии – но это всё: сегодня сюда лучше не попадать. Современный Марс – это голая и мертвая ледяная пустыня, по которой то и дело проносятся мощные пылевые бури.
Плотной атмосферы, которая могла бы удерживать тепло и воду, на планете давно нет. Как она исчезла, еще не очень понятно, но скорее всего, Марс просто не обладает достаточной «притягательной силой»: примерно вдвое меньше Земли, он обладает почти втрое меньшей гравитацией.
В итоге на полюсах здесь царит глубокий холод и сохраняются полярные шапки, состоящие, в основном, из «сухого снега» – замерзшего углекислого газа. Стоит признать, что близ экватора температура днем может быть очень комфортной, около 20О C. Но, впрочем, ночью она все равно упадет на несколько десятков градусов ниже нуля.
Несмотря на откровенно слабую атмосферу Марса, снеговые бури у его полюсов и пылевые в остальных частях – вовсе не редкость. Самумы, хамсины и прочие изнурительные пустынные ветры, несущие мириады всепроникающих и колючих песчинок, ветры, с которыми на Земле сталкиваются лишь в некоторых регионах, здесь могут охватить всю планету, на несколько дней сделав ее совершенно нефотографируемой.
