ПЛАНЕТА УРАН

Send

Уран, який бере свою назву від грецького Бога неба, - це газовий гігант і сьома планета від нашого Сонця. Це також третя за величиною планета нашої Сонячної системи, яка займає позиції Юпітера та Сатурна. Як і його газові гіганти, у нього багато лун, кільцевої системи, і складається в першу чергу з газів, які, як вважають, оточують тверде ядро.

Хоча це можна побачити неозброєним оком, усвідомлення того, що Уран - це планета, було відносно недавнім. Хоча є вказівки на те, що він був помічений кілька разів протягом останніх двох тисяч років, але лише в 18 столітті його визнали за те, що це було. З цього часу стали відомі всі види лун планети, кільцевої системи та загадкової природи.

Відкриття та ім'я:

Як і п’ять класичних планет - Меркурій, Венера, Марс, Юпітер і Сатурн - Уран можна побачити без допомоги телескопа. Але завдяки його тьмяності та повільній орбіті стародавні астрономи вважали це зіркою. Найбільш раннє відоме спостереження було здійснено Гіппархосом, який записав його як зірку у своєму зірковому каталозі в 128 році до н.е. - спостереження, які згодом були включені до Птолемея Альмагест.

Найдавніше певне прицілювання Урана відбулося в 1690 році, коли англійський астроном Джон Фламстед - перший астроном Королівський - помітив його щонайменше шість разів і каталогізував його як зірку (34 Таурі). Французький астроном П'єр Лемонньє також спостерігав її щонайменше дванадцять разів упродовж 1750 - 1769 років.

Однак саме процес спостереження сера Вільяма Гершеля над Ураном 13 березня 1781 року розпочав процес його ідентифікації як планети. У той час він повідомив про це як прицілювання комети, але потім займався серією спостережень, використовуючи телескоп власної конструкції, щоб виміряти його положення відносно зірок. Коли він повідомив про це Королівському товариству, він стверджував, що це комета, але неявно порівнював її з планетою.

Після цього кілька астрономів почали досліджувати можливість того, що "комета" Гершеля насправді була планетою. Сюди входить російський астроном Андерс Йохан Лексель, який першим обчислив свою майже кругову орбіту, що призвело до висновку, що це планета. Берлінський астроном Йоганн Елерт Боде, член "Об'єднаного астрономічного товариства", погодився з цим після аналогічних спостережень за його орбітою.

Незабаром статус Урана як планети став науковим консенсусом, і до 1783 р. Сам Гершель визнав це Королівським товариством. Визнаючи своє відкриття, король Англії Георг III надав Гершелю щорічну стипендію в розмірі 200 фунтів за умови, що він переїде до Віндзора, щоб Королівська родина могла оглянути його телескопи.

На честь свого нового покровителя Вільям Гершель вирішив назвати своє відкриттяry Georgium Sidus ("Зірка Джорджа" або "Планета Жоржа"). Поза межами Британії ця назва не була популярною, і незабаром були запропоновані альтернативи. Сюди входив французький астроном Джером Лаланд, який пропонує назвати це Гершель на честь свого відкриття шведський астроном Ерік Просперін запропонував ім'я Нептун.

Йоган Елерт Боде запропонував назву Уран, латинізовану версію грецького бога неба - Ураноса. Це ім'я здавалося доречним, враховуючи, що Сатурн був названий на честь міфічного батька Юпітера, тому ця нова планета повинна бути названа на честь міфічного батька Сатурна. Зрештою, пропозиція Боде набула найбільшого поширення і стала універсальною до 1850 року.

Розмір, маса та орбіта Урана:

З середнім радіусом приблизно 25,360 км, об’ємом 6,833 × 10¹³ км³, і маса 8,68 × 10²⁵ кг, Уран приблизно в 4 рази перевищує розміри Землі і в 63 рази перевищує її об'єм. Однак, як газовий гігант, його щільність (1,27 г / см³) значно нижчий; отже, вона лише 14,5 настільки масивна, як Земля. Його низька щільність також означає, що хоча він є третім за величиною газових гігантів, він є найменш масивним (відстає від Нептуна на 2,6 маси Землі).

Різниця відстані Урана від Сонця також більша, ніж будь-яка інша планета (не включаючи карликових планет або плутоїдів). По суті, відстань газового гіганта від Сонця коливається від 18,28 АС (2,735,118,11 км) в перихеліоні до 20,09 АС (3,006,224 700 км) при афелії. На середній відстані 3 мільярди км від Сонця Урану потрібно приблизно 84 роки (або 30 687 днів), щоб виконати одну орбіту Сонця.

Період обертання внутрішньої частини Урана становить 17 годин, 14 хвилин. Як і у всіх планет-гігантів, його верхня атмосфера відчуває сильний вітер у напрямку обертання. На деяких широтах, таких як близько 60 градусів на південь, видимі особливості атмосфери рухаються набагато швидше, роблячи повне обертання всього за 14 годин.

Одна унікальна особливість Урана полягає в тому, що він обертається на боці. Тоді як усі планети Сонячної системи певною мірою нахилені до своїх осей, Уран має найвищий осьовий нахил 98 °. Це призводить до радикальних сезонів, які переживає планета, не кажучи вже про незвичний цикл день-ніч на полюсах. На екваторі Уран переживає нормальні дні та ночі; але на полюсах кожен переживає 42 земні роки в день, а потім - 42 роки ночі.

Склад Урана:

Стандартна модель структури Урана полягає в тому, що вона складається з трьох шарів: скелясте (силікатне / залізо-нікелеве) ядро в центрі, крижана мантія в середині та зовнішня оболонка газоподібного водню та гелію. Так само, як Юпітер і Сатурн, водень і гелій становлять більшу частину атмосфери - приблизно 83% і 15% - але лише невелику частину загальної маси планети (від 0,5 до 1,5 маси Землі).

Третім найпоширенішим елементом є метановий лід (СН⁴), на який припадає 2,3% від її складу і на який припадає аквамарин або блакитний забарвлення планети. У стратосфері Урана також виявлені слідові кількості різних вуглеводнів, які, як вважають, виробляються метаном та ультрафіолетовим радіаційним фотолізом. До їх складу входить етан (С₂Н₆), ацетилен (С₂Н₂), метилацетилен (СН₃С₂Н) та діацетилену (С₂HC₂Н).

Крім того, спектроскопія виявила окис вуглецю та діоксид вуглецю у верхній атмосфері Урана, а також наявність крижаних хмар водяної пари та інших летких речовин, таких як аміак та сірководень. Через це Уран і Нептун вважаються окремим класом планети-гіганта - відомої як «Крижані гіганти» - оскільки вони складаються в основному з більш важких летючих речовин.

Крижана мантія насправді не складається з льоду в загальноприйнятому розумінні, а з гарячої та густої рідини, що складається з води, аміаку та інших летких речовин. Ця рідина, яка має високу електропровідність, іноді називається океаном вода-аміак.

Ядро Урана порівняно мало, з масою всього 0,55 маси Землі та радіусом, що становить менше 20% від загального розміру планети. Мантія складається з її основної маси, що має близько 13,4 маси Землі, а верхня атмосфера є відносно незначною, важить близько 0,5 маси Землі і поширюється на останні 20% радіусу Урана.

Якість урану Урану оцінюється в 9 г / см³, з тиском в центрі 8 млн. бар (800 ГПа) і температурою близько 5000 К (що можна порівняти з поверхнею Сонця).

Атмосфера Урана:

Як і на Землі, атмосфера Урана розбивається на шари, залежно від температури та тиску. Як і інші газові гіганти, планета не має міцної поверхні, і вчені визначають поверхню як область, де атмосферний тиск перевищує один бар (тиск, виявлений на Землі на рівні моря). Все, доступне для дистанційного зондування - яке простягається приблизно на 300 км нижче рівня 1 бар - також вважається атмосферою.

За допомогою цих опорних точок атмосферу Урана можна розділити на три шари. Перший - тропосфера, між висотами -300 км під поверхнею та 50 км над нею, де тиск коливається від 100 до 0,1 бар (10 МПа до 10 кПа). Другий шар - це стратосфера, яка досягає між 50 і 4000 км і відчуває тиск між 0,1 і 10^-10 бар (від 10 кПа до 10 мкПа).

Тропосфера - найгустіший шар в атмосфері Урана. Тут температура коливається від 320 K (46,85 ° C / 116 ° F) в основі (-300 км) до 53 K (-220 ° C / -364 ° F) на 50 км, при цьому верхня область є найхолоднішою у Сонячній системі. Регіон тропопаузи відповідає за переважну більшість теплових інфрачервоних викидів Урана, таким чином визначаючи його ефективну температуру 59,1 ± 0,3 К.

Усередині тропосфери розташовані шари хмар - водні хмари при найменших тисках, над ними - гідросульфідні хмари амонію. Далі йдуть аміачні та сірководневі хмари. Нарешті, на верху лежали тонкі метанові хмари.

У стратосфері температура становить від 53 K (-220 ° C / -364 ° F) на верхньому рівні до між 800 і 850 K (527 - 577 ° C / 980 - 1070 ° F) в основі термосфери, в основному завдяки нагріванню, спричиненому сонячним випромінюванням. Стратосфера містить етановий смог, який може сприяти нудному вигляду планети. Ацетилен і метан також присутні, і ці серпанки допомагають зігріти стратосферу.

Найбільш зовнішній шар, термосфера та корона, простягаються від 4 000 км до висоти, що становить 50 000 км від поверхні. У цьому регіоні рівномірна температура 800-850 (577 ° C / 1,070 ° F), хоча вчені не впевнені у своїй причині. Оскільки відстань до Урана від Сонця настільки велика, кількість теплоти, що надходить від нього, є недостатньою для створення таких високих температур.

Як і Юпітер, і Сатурн, погода Урана дотримується аналогічної картини, коли системи розбиваються на смуги, що обертаються навколо планети, які рухаються внутрішнім теплом, що піднімається до верхньої атмосфери. Як результат, вітри на Урані можуть досягати 900 км / год (560 миль / год), створюючи масивні шторми, подібні до того, який помітив космічний телескоп Хаббла у 2012 році. хмарний вихор, який вимірював 1700 кілометрів на 3000 кілометрів (1100 миль на 1900 миль).

Луни Урана:

Уран має 27 відомих супутників, які поділяються на категорії більших місячних, внутрішніх і нерегулярних супутників (подібні до інших газових гігантів). Найбільші місяці Урана за розміром - Міранда, Аріель, Умбріель, Оберон та Титанія. Ці місяці мають діаметр і масу від 472 км до 6,7 × 10¹⁹ кг за Міранду до 1578 км та 3,5 × 10²¹ кг для Титанії. Кожна з цих лун особливо темна, з низьким зв’язком та геометричними альбедосами. Аріель - найяскравіша, а Умбріель - найтемніша.

Вважається, що всі великі місяці Урана утворилися в накопичувальному диску, який існував навколо Урана деякий час після його утворення, або був наслідком великого впливу, який зазнав Уран на початку своєї історії. Кожна з них складається приблизно з рівних порід і льоду, за винятком Міранди, яка складається переважно з льоду.

Льодовий компонент може включати аміак і вуглекислий газ, тоді як, як вважають, скельний матеріал складається з вуглецевого матеріалу, включаючи органічні сполуки (схожі на астероїди та комети). Вважається, що їх композиції є диференційованими, з крижаною мантією, що оточує скелясте ядро.

У випадку з Титанією та Обероном вважається, що на кордоні ядра / мантії можуть існувати рідкі океани води. Їх поверхні також сильно крейдовані; але в кожному конкретному випадку ендогенна відродження призвела до ступеня оновлення їх особливостей. Здається, що в Аріеля наймолодша поверхня з найменшими кратерами ударів, а Умбріель - найстаріший та найкресливіший.

Основні місяці Урана не мають помітної атмосфери. Крім того, через орбіту навколо Урана вони відчувають екстремальні сезонні цикли. Оскільки Уран обертається Сонцем майже на його боці, а великі місяці орбітають навколо екваторіальної площини Урана, північна та південна півкулі відчувають тривалий період денного та нічного часу (42 роки за один раз).

Станом на 2008 рік, Уран, як відомо, має 13 внутрішніх лун, орбіти яких лежать всередині Міранди. Вони є, по відстані від планети: Корделія, Офелія, Б'янка, Крессіда, Дездемона, Джульєтта, Портія, Розалінд, Амур, Белінда, Пердіта, Шайба і Маб. Відповідно до називання більших лун Урана, всі названі на честь персонажів із шекспірівських п'єс.

Всі внутрішні місяці тісно пов'язані з кільцевою системою Урана, що, ймовірно, було наслідком фрагментації однієї або декількох маленьких внутрішніх лун. Шайба, що знаходиться на 162 км, - найбільша із внутрішніх лун Урана - і єдина, яку зображено Вояджер 2 будь-якою деталлю - поки Пук і Маб - це два зовнішні внутрішні супутники Урана.

Всі внутрішні місяці - темні предмети. Вони виготовлені з водяного льоду, забрудненого темним матеріалом, який, ймовірно, органічні матеріали, оброблені випромінюванням Урана. Система також хаотична і, мабуть, нестабільна. Комп'ютерне моделювання передбачає, що можуть виникнути зіткнення, особливо між Дездемоною та Крессідою чи Джульєттою протягом наступних 100 мільйонів років.

Станом на 2005 рік, Уран також, як відомо, має дев'ять нерегулярних лун, які орбітують на відстані, значно більшій, ніж у Оберона. Усі нерегулярні місяці, ймовірно, захоплені об’єкти, які потрапили в пастку Урана незабаром після його утворення. Вони знаходяться на відстані від Урана: Франциско, Калібан, Стефано, Тринкуціо, Сикоракс, Маргарет, Просперо, Сетебос та Фердінард (ще раз названі персонажами у шекспірівських п'єсах).

Нерегулярні луни Урана коливаються приблизно від 150 км (Sycorax) до 18 км (Trinculo). За винятком Маргарет, усі обводять Уран на ретроградних орбітах (мається на увазі, вони обходять планету в протилежному напрямку її спіна).

Кільцева система Урана:

Як і Сатурн і Юпітер, Уран має кільцеву систему. Однак ці кільця складаються з надзвичайно темних частинок, які різняться за розміром від мікрометрів до частки метра - отже, чому вони майже не такі помітні, як Сатурна. В даний час відомо тринадцять різних кілець, найяскравішим є кільце з епсилону. І за винятком двох дуже вузьких, ці кільця зазвичай вимірюють кілька кілометрів у ширину.

Кільця, ймовірно, досить молоді, і, як вважають, утворилися з Ураном. Матерія в кільцях, можливо, колись була частиною місяця (або місяця), який був розбитий швидкими ударами. З численних шматочків уламків, які утворилися в результаті цих ударів, у стабільних зонах, що відповідають місцям кілець кілець, вижило лише кілька частинок.

Найдавніші відомі спостереження за системою кільця відбулися 10 березня 1977 року Джеймсом Л. Елліотом, Едвардом У. Данхем та Джессікою Мінк за допомогою повітряної десертної обсерваторії Куйпера. Під час окупації зірки SAO 158687 (також відомої як HD 128598) вони виявили п'ять кілець, що існували в системі навколо планети, і спостерігали ще чотири пізніше.

Кільця були безпосередньо зображені, коли Вояджер 2 пройшов Уран в 1986 році, і зонд зміг виявити два додаткові слабкі кільця - доведення кількості спостережуваних кілець до 11. У грудні 2005 року космічний телескоп Хаббла виявив пару невідомих раніше кілець, довівши їх загальну кількість до 13. Найбільше розташований вдвічі більше від Урана, ніж відомі раніше кільця, тому їх називають «зовнішньою» кільцевою системою.

У квітні 2006 р. Зображення нових кілець з обсерваторії Кека надали кольорів зовнішніх кілець: зовнішнє - синє, а інше - червоне. Навпаки, внутрішні кільця Урана виглядають сірими. Однією з гіпотез щодо синього кольору зовнішнього кільця є те, що він складається з дрібних частинок водяного льоду з поверхні Маба, які є досить маленькими, щоб розсіяти синє світло.

Дослідження:

Уран відвідав лише один раз космічний корабель: NASA Вояджер 2 космічний зонд, який пролетів повз планету в 1986 р. 24 січня 1986 р. Вояджер 2 пройшов в межах 81 500 км від поверхні планети, відправивши назад єдині крупні фотографії, зроблені з Урану. Вояджер 2 потім продовжив близьку зустріч з Нептуном у 1989 році.

Можливість відправки Кассіні космічний корабель від Сатурна до Урана оцінювали під час етапу планування розширення місії в 2009 році. Однак це ніколи не здійснилося, оскільки на це пішло б близько двадцяти років Кассіні дістатися до уранової системи після від'їзду до Сатурна.

Що стосується майбутніх місій, було зроблено багато пропозицій. Наприклад, орбітальним зондом і зондом Урану було рекомендовано Декадальне опитування планетних наук 2013–2022 рр., Опубліковане в 2011 році. Ця пропозиція передбачала запуск між 2020–2023 роками та 13-річний круїз по Урану. У ході дослідження була оцінена нова орбітальна граница Урану, яка була рекомендована, Справа про орбітала Урана. Однак ця місія вважається нижчою пріоритетністю, ніж майбутні місії на Марс та систему Джовіан.

Вчені з космічної лабораторії Маллард у Великобританії запропонували спільну місію НАСА-ЄКА в Урані, відому як Уран Патфіндер. Ця місія передбачає запуск місії середнього класу до 2022 року, і, за оцінками, її вартість складе 470 мільйонів євро (~ 525 мільйонів доларів США).

Ще одна місія до Урана, закликана Орбітальне розвідування уранової системи Гершеля (ХОРУС), був розроблений лабораторією прикладної фізики університету Джона Хопкінса. Пропозиція стосується орбітального ядерного орбіта, що містить набір інструментів, включаючи камеру візуалізації, спектрометри та магнітометр. Місія розпочнеться в квітні 2021 року і прибуде до Урана через 17 років.

У 2009 році команда планетарних вчених з Лабораторії реактивного руху НАСА розробила можливі проекти для орбіти Урана на сонячній енергії. Найбільш сприятливим стартовим вікном для такого зонду було б у серпні 2018 року, з прибуттям на Уран у вересні 2030 р. У науковий пакет можуть входити магнітометри, детектори частинок і, можливо, камера візуалізації.

Досить сказати, що Уран є важкою ціллю, коли йдеться про розвідку, і його відстань зробила процес його спостереження визнаючи його за тим, що було проблематичним у минулому. І в майбутньому, зважаючи на те, що більшість нашої місії була зосереджена на дослідженні Марса, Європи та навколоземних астероїдів, перспектива місії до цього регіону Сонячної системи не виглядає дуже ймовірною.

Але бюджетне середовище змінюється, як і наукові пріоритети. І з інтересом до вибуху поясу Койпера завдяки відкриттю багатьох транснептунівських об’єктів за останні роки, цілком можливо, що вчені вимагатимуть встановлення місії у зону сонячної системи. Якщо і коли це трапиться, можливо, змусити Урана вибухнути зонд, зібравши інформацію та фотографії, щоб допомогти просунути наше розуміння цього «Крижаного гіганта».

У нас є багато журналів про Уран у Space Space Magazine. Ми сподіваємось, що ви знайдете те, що шукаєте, у списку нижче: