Історія відкриття урану. Повідомлення про планету уран Рух урану навколо сонця

І Сатурна), примітна, перш за все, своїм незвичайним рухом навколо Сонця, а саме на відміну від решти планет Уран обертається «ретроградно». Що це означає? А те, що якщо інші планети, у тому числі наша Земля, подібні до рухомих вовчок, що крутяться (за рахунок крутіння відбувається зміна дня і ночі), то Уран, подібний до кульки, що котиться, і як результат зміна дня/ночі, а також пори року на цій планети суттєво відрізняються.

Хто відкрив Уран

Але почнемо нашу розповідь про цю незвичайну планету з історії її відкриття. Планета Уран була відкрита англійським астрономом Вільямом Гершелем у 1781 році. Що цікаво, спостерігаючи її незвичайний рух, астроном спочатку прийняв її за , і лише через кілька років спостережень вона таки набула планетного статусу. Гершель хотів назвати її «Зіркою Георга», але науковій спільноті більше припала до смаку назва, запропонована Йоганном Боді – Уран, на честь античного бога Урана, що є уособленням неба.

Бог Уран в античній міфології є найстарішим з богів, творцем всього і всієї (зокрема інших богів), і навіть дідусем верховного бога Зевса (Юпітера).

Особливості планети Уран

Уран важчий за нашу Землю в 14,5 разів. Тим не менш, це найлегша планета серед планет-гігантів, так сусідня з ним планета, хоча і має менші розміри, маса її більша, ніж у Урана. Відносна легкість цієї планети обумовлена ​​її складом, значну частину якого становить лід, причому лід на Урані найрізноманітніший: є лід аміачний, водний, метановий. Щільність Урану становить 1.27 г/см3 кубічних.

Температура Урану

Яка температура на Урані? Зважаючи на віддаленість від Сонця, зрозуміло, дуже холодна і справа тут не тільки в її віддаленості, а й у тому, що внутрішнє тепло Урана в рази менше, ніж у інших планет. Тепловий потік планети надзвичайно маленький, він менший, ніж у Землі. Як наслідок на Урані була зареєстрована одна з найнижчих температур Сонячної системи -224 С, що навіть нижче ніж у Нептуна, що ще далі від Сонця.

Чи є життя на Урані

При температурі, описаній вище абзацом, очевидно, що зародження життя на Урані не можливе.

Атмосфера Урану

Яка атмосфера на Урані? Атмосфера цієї планети поділяється на шари, що визначаються температурою та поверхнею. Зовнішній шар атмосфери починається на відстані 300 км. від умовної поверхні планети і називається атмосферною короною, це найхолодніша частина атмосфери. Далі ближче до поверхні йде стратосфера та тропосфера. Остання – найнижча та найщільніша частина атмосфери планети. Тропосфера Урана має складну будову: вона складається з водних хмар, хмар аміаку, метанових хмар перемішаних між собою хаотично.

Склад атмосфери Урана відрізняється від атмосфер інших планет через високий вміст гелію та молекулярного. Також велика частка в атмосфері Урану належить метану, хімічному поєднанню, що становить 2,3% всіх молекул тамтешньої атмосфери.

Фото планети Уран

Поверхня Урану

Поверхня Урану складається з трьох шарів: скелястого ядра, крижаної мантії та зовнішньої оболонки з водню та гелію, які перебувають у газоподібному стані. Також варто відзначити ще один важливий елемент, який входить до складу поверхні Урану – це метановий лід, який створює, що називається фірмове, блакитне забарвлення планети.

Також вчені засобами спектроскопії виявили окис та двоокис вуглецю у верхніх шарах атмосфери.

Так, і Уран теж має кільця (втім, як і інших планет-гігантів), нехай і не такі великі і красиві як у його колеги. Навпаки, кільця Урану тьмяні і майже непомітні, оскільки складаються з безлічі дуже темних і маленьких частинок, діаметром від мікрометра до доль метрів. Що цікаво, кільця в Урана були виявлені раніше кілець інших планет за винятком Сатурна, ще першовідкривач планети У. Гершель стверджував, що бачив у Урана кільця, але тоді йому не повірили, тому що телескопи того часу не мали достатньої потужності, щоб інші астрономи могли підтвердити побачене Гершелем. Лише через два століття, в 1977 році американськими астрономами Джеймсоном Еліотом, Дагласом Мінком і Едвардом Данемом за допомогою бортової обсерваторії Койпера вдалося наочно спостерігати кільця Урана. Причому це сталося випадково, оскільки вчені просто збиралися займатися спостереженнями за атмосферою планети і самі того не чекаючи виявили наявність у неї кілець.

На даний момент відомо 13 кілець Урану, найяскравішим з яких є кільце епсілон. Кільця цієї планети є порівняно молодими, вони були утворені після її народження. Є гіпотеза, що кільця Урана утворені із залишків якогось зруйнованого супутника планети.

Супутники Урану

До речі, про супутників, як думаєте, скільки супутників у Урана? А їх у нього аж цілих 27 штук (принаймні відомих на даний момент). Найбільшими вважаються: Міранда, Аріель, Умбріель, Оберон і Титанія. Всі супутники Урану є сумішшю гірських порід з льодом, за винятком Міранди, яка повністю складається з льоду.

Так виглядають супутники Урану проти самої планетою.

У багатьох супутників немає атмосфери, також частина з них рухається всередині кілець планети, через що їх також називають внутрішніми супутниками, і всі вони мають міцний зв'язок з кільцевою системою Урана. Вчені вважають, що багато супутників було захоплено Ураном.

Обертання Урану

Обертання Урану навколо Сонця, мабуть, є найцікавішою особливістю цієї планети. Так як ми писали вище, Уран обертається інакше, ніж усі інші планети, а саме «ретроградно», подібно до того, як котиться по землі куля. Внаслідок цього зміна дня і ночі (у нашому звичному розумінні) на Урані відбувається лише поблизу екватора планети, при тому, що там розташовано дуже низько над горизонтом, приблизно як у полярних широтах Землі. Що ж до полюсів планети, то там «полярний день» і «полярна ніч» змінюють один одного раз на 42 земні роки.

Що ж до року на Урані, то один тамтешній рік дорівнює нашим 84 земним рокам, саме за такий час планета робить коло по своїй орбіті навколо Сонця.

Скільки летіти до Урану

Скільки летіти до Урану від Землі? Якщо за сучасних технологій політ до найближчих наших сусідок, Венері, Марсу займає по кілька років, то політ до таких віддалених планет як Уран може розтягнутися на десятиліття. На даний момент лише один космічний апарат здійснив подібну подорож: Вояджер-2, запущений НАСА у 1977 році, долетів до Урана у 1986 році, як бачите політ в один бік зайняв майже десятиліття.

Також передбачалося відправити до Урану апарат Кассіні, який займався вивченням Сатурна, але потім було ухвалено рішення залишити Кассіні біля Сатурна, де той і загинув нещодавно – у вересні минулого 2017 року.

• Через три роки після відкриття планета Уран стала місцем дії сатиричного памфлету. Часто цю планету згадують у своїх науково-фантастичних творах письменники фантасти.
• Уран можна побачити в нічному небі та неозброєним оком, треба лише знати, куди дивитися, і небо має бути ідеально темним (що, на жаль, неможливо в умовах сучасних міст).
• На планеті Уран є вода. Ось тільки вода на Урані перебуває у замороженому вигляді, як лід.
• Планеті Уран можна з усією впевненістю привласнити лаври «найхолоднішої планети» Сонячної системи.

Планета Уран

І на завершення цікаве відео про планету Уран.

Ця стаття доступна англійською – .

Планета Уран займає сьоме місце за віддаленістю від Сонця. Він тривалий час ховався від погляду спостерігачів і знайшли за допомогою телескопа лише наприкінці 18 століття. Уран поруч із Нептуном – планети Сонячної системи, об'єднані у групу «крижані гіганти». Досі ці об'єкти нашої зіркової системи є маловивченими через великі відстані, які доводиться долати космічним зондам для їх дослідження.

Історія відкриття та дослідження

Сьома планета була недоступна для спостереження астрономам Античності та Середньовіччя через свою віддаленість від Сонця та Землі і не найпомітнішого світіння на нічному небі. Відкрив Уран у 1781 році англійський астроном Фредерік Вільям Гершель. Він запропонував назвати їх у честь англійського монарха Георга III. Ідея була відхилена іншими астрономами і об'єкт назвали на честь давньогрецького прабатька всіх богів, який уособлює небо. Пізніше Гершель відкрив два найбільші уранові місяці, а також висунув припущення про наявність у нього системи кілець.

До кінця 20 століття небесне тіло залишалося практично невивченим. Найцінніші відомості про Уран передав на Землю космічний зонд Вояджер-2, якому в 1986 вдалося пройти на відстані 80 тис. км від поверхні планети. Апарат виявив 10 супутників, а також вивчив склад атмосфери планети, її клімат та кільцеву систему.

Дослідження поверхні крижаного гіганта здійснюються завдяки космічній обсерваторії Хаббл. Їй були отримані знімки Темної плями в атмосфері планети, а також інформація про супутників. У 2021 році планується відправити міжпланетну станцію для вивчення хімічного складу уранової атмосфери, дослідження супутників та кілець.

Загальні відомості про Уран

Розглянемо найчастіші питання про сьому планеті Сонячної системи.

Скільки летіти до Урану із Землі? Відстань від нашої планети до крижаного гіганта коливається від 2,6 млрд км до 3,15 млрд км. Вояджер-2, рухаючись з максимальною швидкістю 57,9 тис. км/год, зміг зблизитися з поверхнею планети лише через 10 років після запуску із Землі. Від 10 до 15 років знадобиться і новий космічний зонд, який планується запустити через пару років.

Скільки нам відомо супутників Урану? На даний момент відкрито 27 уранових місяців. Всі разом узяті його супутники мають масу в 150 разів меншу, ніж найбільший місяць у Сонячній системі – Ганімед.

Який вигляд має Уран? На знімках, зроблених Вояджером-2 планета, має блідо-блакитне забарвлення. Атмосфера Урана багата метаном, що поглинає червону частину діапазону, що надає планеті колір від блакитного до зеленого.

Орбіта та радіус

Об'єкт віддалений від Сонця загалом на 2,8 млрд. км. Його орбіта має досить низький ексцентриситет (0,046), а величина її великої півосі досягає 3 млрд. км. Рухаючись із середньою швидкістю 6,8 км/с, об'єкт обертається навколо Сонця за 84 роки.

Доба на крижаному гіганті триває набагато менше. Повний осьовий оборот він здійснює за 17 годин 15 хвилин. Стосовно площині орбіти ця газова куля лежить на боці: нахил його осі становить майже 98°. У таких умовах його обертання виходить ретроградним і в період сонцестояння один із уранових полюсів дивиться прямо на Сонце. Цим пояснюється одна з особливостей Урану: на екваторі планети зміна періодів дня і ночі відбувається швидко, а полярні фази дня тривають по 42 роки, як зима та літо.

Фізичні характеристики

• Діаметр Урану – 50,72 тис. км, середній радіус – 25,4 тис. км.
• Маса Урана - 8,7 * 10 25 кг, що більше земної в 14.5 разів.
• Середнє значення площі поверхні – 8,12*109 кв.км.
• Середня щільність – 1,27 г/куб. див.
• Температура Урану: максимальна (центр ядра) – 4,7 тис. градусів за Цельсієм; мінімальна (тропопауза) - -224 градуси Цельсія.

Будова Урана та його хімічний склад трохи різнять його з рештою газових планет у нашій зірковій системі.

Атмосфера

Починається атмосфера на висоті приблизно 300 км від рідкої оболонки. Нижній її шар називається тропосферою і тягнеться на відстані 50 км. Ще 4000 км займає стратосфера, а останній шар, термосфера, закінчується на висоті 50 000 км від поверхні Урана.

Атмосфера Урану складається з водню, гелію та метану з невеликими домішками двоокису вуглецю, аміаку та води. Вона перетворюється одночасно в мантію, яка на відміну від Юпітера і Сатурна, складається не з рідкого водню, а з «льоду». Крижана оболонка - це вода, з розчиненим у ній у великих концентраціях метаном та аміаком. Вона займає понад 60% радіусу планети. Під мантією приховано кам'яне ядро, найменше гаряче серед ядер газових гігантів Сонячної системи. Воно розігрівається лише до 5000К.

Температура газової оболонки змінюється в залежності від віддалення від крижаної оболонки. На нижній межі тропосфери максимальне значення температури – 47°С, через 50 км вона знижується до рекордно низьких для планети -220°С. У стратосфері та термосфері газ знову нагрівається, досягаючи температури 580°С.

Клімат

Клімат крижаного гіганта має сезонність. Але перші дані про зміни атмосфери Урану отримано менше 84 років тому, тобто. рік на планеті поки що не закінчився. Відомо, що найбільша освітленість об'єкта Сонцем посідає період сонцестояння, а період рівнодення до нього доходить мінімум сонячних променів. При цьому яскравіше висвітлюються полюси, а зона екватора досить темна зона.

Порівняно з Юпітером та Сатурном уранові вітри дмуть рідше та слабше. Періодично в атмосфері планети реєструють темні плями – вихори у тропосфері з високою швидкістю обертання. На екваторі вони дмуть у зворотному осьовому обертанні напрямку та їхня швидкість не перевищує 100 м/с. Наступний пояс вітрів спостерігається в межах 20-60° широти, де вихори переміщуються зі швидкістю від 150 до 240 м/с.

Рельєф

На Урані немає твердої поверхні. Між атмосферою та мантією є розмита межа переходу газової оболонки в рідину. Будь-які плями, побачені на знімках планети, є вихровими хмарами верхніх шарів уранової тропосфери.

Колір уранової атмосфери обумовлений метаном. Цей вуглеводень поглинає червоний колір спектру, надаючи їй зеленувато-блакитного забарвлення.

Кільця Урану

Припущення про те, що Уран має обручки, висунув ще його першовідкривач Вільям Гершель. Довести його правоту змогли лише за 200 років. У період з 1977 по 2005 рік було відкрито 13 кілець Урану. Частина названа цифрами, частина літерами грецького алфавіту.

Хімічний склад кілець досі залишається невивченим. Велика частка посідає темне речовина, імовірно органічного походження, перетворене під впливом магнітосфери планетарного гіганта. Також у їхньому складі є невеликий відсоток льоду та пилу. Через свою тьмяність кільця Урана довгий час не вдавалося розглянути.

Радіус найбільш наближеного до планети кільця становить 30 тис. км, а віддаленого – 98 тис. км. Імовірно, вся кільцева система утворилася внаслідок зіткнення кількох дрібних супутників.

Магнітне поле

У Урана будова магнітного поля не схоже на поля інших планет Сонячної системи. Головна ударна хвиля розташована на відстані 23 радіусів планети, а магнітопауза – на 18. Планета має досить розвинений магнітний хвіст, що має форму штопора.

Особливістю магнітосфери є усунення її центру на третину радіусу до південного полюса. Це тим, що магнітне полі планети формується над ядрі, а рідкому аміаку мантії.

Супутники планети

Титанія та Оберон, перші та найбільші уранові місяці, були відкриті ще наприкінці 18 століття. Вони були названі на честь королеви та короля фей із комедії Шекспіра «Сон у літню ніч».

Титанія досягає діаметра 1,5 тис. км та маси 3,53*10 21 кг. Вона є синхронним супутником і лежить у межах магнітного поля господаря. Складається вона з крижаної мантії та кам'яної серцевини.

Оберон – найдальший супутник сьомої планети. Він, як і Титанія, складається з крижаної мантії та кам'яного ядра. Поверхня Оберона порита ударними кратерами.

У 1851 році було виявлено два інші великі супутники Урана – Аріель та Умбріель, названі на честь персонажів поеми «Викрадення локону» Олександра Поупа. Ці невеликі уранові місяці мають крижану оболонку та кам'яне ядро. Як і інші супутники крижаного гіганта , Аріель та Умбріель були утворені з акреційного диска, що виник під час формування планети.

Останній великий супутник було відкрито 1948 року і названо Мірандою – на честь героїні шекспірівської «Бурі». Міранда найменший з найбільших уранових місяців і знаходиться найближче до планети. Також є синхронним супутником. Поверхня Міранди є водяною кригою з домішками аміаку і содей кремнію.

Крім 5 великих є ще 13 внутрішніх супутників планети. Вони складаються з тієї ж темної речовини, яка входить до складу уранових кілець. Темний колір довгий час не дозволяв дослідникам виявити їх. Названі ці супутники також на честь героїв поем Поупа та Шекспіра. На даний момент відомо ще 9 нерегулярних супутників, рух яких навколо планети відрізняється від переміщення основних місяців.

• Це найхолодніша планета Сонячної системи. Її ядро ​​прогріте найгірше серед планет-газових гігантів. Мінімальна температура, що реєструється в тропопаузі, становить рекордні для нашої системи -224 градуси за Цельсієм.
• Міранда – супутник із досить цікавим рельєфом. Незважаючи на свої малі розміри, цей урановий місяць побитий кратерами, усіяний пагорбами, каньйонами та цілою мережею розломів.
• Однойменний хімічний елемент виявили через 8 років після виявлення сьомої планети Сонячної системи. Тому й назвали її на честь.
• Виною тому, що це небесне тіло лежить на боці до своєї орбіти, стало його зіткнення з великим космічним об'єктом.
• Простежити зміну сезонів на Урані поки що не вдалося, т.к. з його дослідження Вояджером-2 не минуло ще повного уранового года(84 земних).
• Уранові зима та літо тривають по 42 роки.
• Планету можна побачити на нічному небі неозброєним оком. Спостерігати його краще в моменти протистояння, коли Земля і Уран наближені один до одного на максимально близьку відстань. У 2019 році найкращою своєю видимістю сьома планета досягне 28 жовтня.
• Єдиним апаратом за історію дослідження космосу, що пролетів поблизу уранової орбіти, став американський зонд Вояджер-2. Його знімки допомогли астрономам виявити нові супутники планети, її обручки, а також вивчити атмосферу. Наступний зонд зможе полетіти у цьому напрямку не раніше 2020 року.
• Планета займає передостаннє місце у Сонячній системі за щільністю після Сатурна.
• Зовнішнє кільце планети має синій колір, наступне - червоний. Всі інші уранові кільця темні через органічну речовину, що входить до їх складу поряд з льодом та пилом.
• Сонячне проміння досягає його поверхні за 3 години.
• Останні 3 із відомих супутників (Маб, Купідом, Маргарита) були відкриті з різницею у 4 дні.
• Це найнудніша і найнедослідженіша планета Сонячної системи.
• Вік крижаного гіганта становить близько 4,6 млрд. років. Його кільця утворилися значно пізніше, можливо, внаслідок його зіткнення з іншим небесним тілом.
• Потужність магнітосфери на південному полюсі планети у десять разів слабша, ніж на північному.

Уран – сьома планета Сонячної системи, третя за діаметром і четверта за масою. Була відкрита в 1781 англійським астрономом Вільямом Гершелем і названа на честь грецького бога неба Урана, отця Кроноса (в римській міфології Сатурна) і, відповідно, діда Зевса (у римлян - Юпітер).
На відміну від газових гігантів - Сатурна та Юпітера, що складаються в основному з водню та гелію, у надрах Урана і схожого з ним Нептуна відсутній металевий водень, зате багато льоду в його високотемпературних модифікаціях. З цієї причини фахівці виділили ці дві планети в окрему категорію «крижаних гігантів». Основу атмосфери Урану становлять водень та гелій. Крім того, у ній виявлено сліди метану та інших вуглеводнів, а також хмари з льоду, твердого аміаку та водню. Це найхолодніша планетарна атмосфера Сонячної системи з мінімальною температурою 49 К (-224 °C). Вважають, що Уран має складну шарувату структуру хмар, де вода становить нижній шар, а метан – верхній. На відміну від Нептуна, надра Урана складаються в основному з льодів та гірських порід.

Планета Уран
Першовідкривач	Вільям Гершель
Місце відкриття	Бат, Великобританія
дата відкриття	13 березня 1781
Спосіб виявлення	пряме спостереження
Орбітальні характеристики:
Перигелій	2748938461 км (18,375 а. е.)
Афелій	3004419704 км (20,083 а. е.)
Велика піввісь	2876679082 км (19,229 а. е.)
Ексцентриситет орбіти	0,044 405 586
Сидеричний період звернення	30 685,4 днів (84.01 року)
Синодичний період звернення	369,66 днів
Орбітальна швидкість	6,81 км/с
Середня аномалія (Mo)	142,955717°
Нахилення	0,772556° (6,48° щодо сонячного екватора)
Довгота висхідного вузла	73,989821°
Аргумент перицентру	96,541318°
Фізичні характеристики:
Полярний стиск	0,02293
Екваторіальний радіус	25 559 км
Полярний радіус	24 973 км
Об `єм	6,833*10 13 км 3
Маса	8,6832*10 25 кг (14,6 земних)
Середня щільність	1,27 г/см3
Прискорення вільного падіння на екваторі	8,87 м/с 2
Друга космічна швидкість	21,3 км/с
Екваторіальна швидкість обертання	2,59 км/с (9324 км/год)
Період обертання	0,71833 днів (17 год 14 хв 24 с)
Нахил осі	97,77°
Пряме сходження північного полюса	17 год 9 хв 15 с (257,311 °)
Відмінювання північного полюса	-15,175 °
Видима зоряна величина	5,9 - 5,32
Кутовий діаметр	3,3" - 4,1"
Температура:
рівень 1 бару	76 K
0,1 бар (тропопауза)	хв. 49 К (-224 °C), серед. 53 К (-220 °C), макс. 57 К (-216 °C)
Атмосфера:
Склад:	83±3% Водень 15±3% Гелій 2,3% Метан Лід: - аміачний, - водяний, - гідросульфідно-аміачний, - метановий
Планета Уран

Так само, як і в інших газових гігантів Сонячної системи, Уран має систему кілець, магнітосферу і 27 супутників. Орієнтація Урану у просторі відрізняється від інших планет Сонячної системи - його вісь обертання лежить хіба що «на боці» щодо площині звернення цієї планети навколо Сонця. Внаслідок цього планета буває звернена до Сонця по черзі то північним полюсом, то південним, то екватором, то середніми широтами.
1986 року американський космічний апарат «Вояджер-2» передав на Землю знімки Урана з близької відстані. На них видно «невиразну» у видимому спектрі планету без хмарних смуг та атмосферних штормів, характерних для інших планет-гігантів. Однак наземними спостереженнями вдалося розрізнити ознаки сезонних змін і збільшення погодної активності на планеті, викликаних наближенням Урана до точки свого рівнодення. Швидкість вітрів на Урані може досягати 250 м/с (900 км/год).

Орбіта та обертання:

Середня віддаленість планети від Сонця становить 19,1914 а. е. (2,8 млрд км). Період повного обігу Урана навколо Сонця становить 84 земні роки. Відстань між Ураном та Землею змінюється від 2,7 до 2,85 млрд км. Велика піввісь орбіти дорівнює 19229 а. е., або близько 3 млрд км. Інтенсивність сонячного випромінювання з такому відстані становить 1/400 від значення орбіті Землі. Вперше елементи орбіти Урана були обчислені в 1783 французьким астрономом П'єром-Сімоном Лапласом, проте згодом були виявлені невідповідності розрахункових і спостережуваних положень планети. У 1841 року британець Джон Кауч Адамс першим припустив, що помилки у розрахунках викликані гравітаційним впливом ще відкритої планети. У 1845 році французький математик Урбен Левер'є розпочав незалежну роботу з обчислення елементів орбіти Урана, а 23 вересня 1846 року Йоганн Готфрід Галле виявив нову планету, пізніше названу Нептуном, майже на тому ж місці, яке передбачив Левер'є. Період обертання Урана навколо осі становить 17 годин 14 хвилин. Однак, як і на інших планетах-гігантах, у верхніх шарах атмосфери Урана дмуть дуже сильні вітри у напрямку обертання, що досягають швидкості 240 м/с. Таким чином, близько 60 градусів південної широти деякі видимі атмосферні деталі роблять оберт навколо планети всього за 14 годин.
Площина екватора Урана нахилена до площини його орбіти під кутом 97,86 ° - тобто планета обертається ретроградно, «лежачи на боці трохи вниз головою». Це призводить до того, що зміна пори року відбувається зовсім не так, як на інших планетах Сонячної системи. Якщо інші планети можна порівняти з дзигами, що обертаються, то Уран більше схожий на кулю, що котиться. Таке аномальне обертання зазвичай пояснюють зіткненням Урана з великою планетезімаллю на ранньому етапі його формування. У моменти сонцестояння один із полюсів планети виявляється спрямованим на Сонце. Тільки вузька смужка біля екватора відчуває швидку зміну дня та ночі; при цьому Сонце там розташоване дуже низько над горизонтом – як у земних полярних широтах. Через півроку (ураніанського) ситуація змінюється на протилежну: «полярний день» настає в іншій півкулі. Кожен полюс 42 земні роки знаходиться в темряві - і ще 42 роки під світлом Сонця. У моменти рівнодення Сонце стоїть «перед» екватором Урана, що дає таку саму зміну дня і ночі, як інших планетах. Чергове рівнодення на Урані настало 7 грудня 2007 року.

Планета Уран
Північна півкуля	Рік	Південна півкуля
Зимове сонцестояння	1902, 1986	Літнє сонцестояння
Весняне рівнодення	1923, 2007	Осіннє рівнодення
Літнє сонцестояння	1944, 2028	Зимове сонцестояння
Осіннє рівнодення	1965, 2049	Весняне рівнодення
Планета Уран

Завдяки такому нахилу осі полярні області Урану отримують протягом року більше енергії від Сонця, ніж екваторіальні. Проте Уран тепліший в екваторіальних районах, ніж у полярних. Механізм, що викликає такий перерозподіл енергії, поки що залишається невідомим.
Пояснення незвичного положення осі обертання Урану також поки що залишаються в галузі гіпотез, хоча зазвичай вважається, що під час формування Сонячної системи протопланета розміром приблизно на Землю врізалася в Уран і змінила його вісь обертання. Багато вчених не згодні з цією гіпотезою, так як вона не може пояснити, чому жодна з місяців Урана не має такої ж похилої орбіти. Було запропоновано гіпотезу, що вісь обертання планети за мільйони років розгойдав великий супутник, згодом загублений.

Вісь обертання Урана Найдивовижніша риса Урана - це його дивне становище. Меркурій і Юпітер обертаються навколо Сонця строго вертикально, Земля і Марс мають помірний нахил щодо своєї осі приблизно на 20-30 °, а Уран, як з'ясувалося, відхилений на 98 ° - іншими словами, його Північний полюс розташований трохи нижче щодо орбіти планети. Якщо інші планети обертаються, як дзиґа, Уран, мабуть, крутиться по своїй орбіті подібно до кульки. На планеті сформувалася найдивніша система сезонів року: у полярних регіонах по 40 років тягнеться зима вічної ночі, за якою настає літо нескінченного сонячного світла, яке також триває 40 років, а в екваторіальних областях зміна дня і ночі відбувається відповідно до щоденного обертання Урану. (Планета здійснює виток навколо своєї осі за 17 годин 14 хвилин). Протягом року на крижаному гіганті, мабуть, відносно рівномірна температура на всій поверхні, і цей фактор, ймовірно, пов'язаний із погодою на планеті.

Планета Уран

Під час першого відвідування Урана «Вояджером-2» у 1986 році південний полюс Урана був навернений до Сонця. Цей полюс називається "південним". Згідно з визначенням, схваленим Міжнародним астрономічним союзом, південний полюс - той, який знаходиться з певної сторони площини Сонячної системи (незалежно від напрямку обертання планети). Іноді використовують іншу угоду, згідно з якою напрям на північ визначається виходячи з напряму обертання за правилом правої руки. За таким визначенням полюс, який був освітленим 1986 року, не південний, а північний. Астроном Патрік Мур прокоментував цю проблему так лаконічно: «Вибирайте будь-який».

Фізичні характеристики

Внутрішня структура

Уран важчий за Землю в 14,5 разів, що робить його найменш потужною з планет-гігантів Сонячної системи. Щільність Урана, що дорівнює 1,270 г/см 3 , ставить його на друге після Сатурна місце серед найменш щільних планет Сонячної системи. Незважаючи на те, що радіус Урану трохи більший за радіус Нептуна, його маса дещо менша, що свідчить на користь гіпотези, згідно з якою він складається в основному з різних льодів - водного, аміачного та метанового. Їхня маса, за різними оцінками, становить від 9,3 до 13,5 земних мас. Водень і гелій становлять лише малу частину загальної маси (між 0,5 і 1,5 земних мас); частка, що залишилася (0,5 - 3,7 земних мас) припадає на гірські породи (які, як вважають, складають ядро ​​планети).
Стандартна модель Урану передбачає, що Уран складається з трьох частин: у центрі – кам'яне ядро, у середині – крижана оболонка, зовні – воднево-гелієва атмосфера. Ядро є відносно невеликим, з масою приблизно від 0,55 до 3,7 земних мас і з радіусом у 20% від радіусу всієї планети. Мантія (льоди) становить більшу частину планети (60% від загального радіусу, до 13,5 земних мас). Атмосфера при масі, що становить лише 0,5 земних мас (або, за іншими оцінками, 1,5 земної маси), сягає 20% радіусу Урана. У центрі Урана щільність повинна підвищуватися до 9 г/см 3 тиск повинен досягати 8 млн бар (800 ГПа) при температурі в 5000 К. Крижана оболонка фактично не є крижаною в загальноприйнятому сенсі цього слова, так як складається з гарячої і щільної рідини, сумішшю води, аміаку і метану, що є. Цю рідину, що має високу електропровідність, іноді називають «океаном водного аміаку». Склад Урану та Нептуна сильно відрізняється від складу Юпітера та Сатурна завдяки «льодам», що переважають над газами, виправдовуючи приміщення Урана та Нептуна в категорію крижаних гігантів.

Будова Урану У холодній його верхній атмосфері домінують водень і гелій, до яких також підмішано десь 2,3% метану. Слабка гравітація дозволяє Урану формувати величезну корону з водню, що тягнеться на відстань, що вдвічі перевищує радіус самої планети. Над поверхнею лежать шари хмар, що з різних хімічних елементів, включаючи воду. Приблизно на 5000 км нижче видимої поверхні знаходиться шар «хлюпаючої» мантії, багатою водою та аміаком. Хоча ці шари називають «льодами», вони більше схожі на рідку сльоту, змішану з невідомою кількістю водню та гелію. Кам'янисте ядро ​​Урана розміром, ймовірно, із Землю.

Планета Уран

Незважаючи на те, що описана вище модель є найбільш поширеною, вона не є єдиною. На підставі спостережень можна також побудувати й інші моделі - наприклад, якщо значна кількість водневого і скельного матеріалу змішується в крижаній мантії, то загальна маса льодів буде нижче, і, відповідно, повна маса водню і скельного матеріалу - вище. В даний час доступні дані не дозволяють визначити, яка модель правильніша. Рідка внутрішня структура означає, що Уран немає ніякої твердої поверхні, так як газоподібна атмосфера плавно переходить в рідкі шари. Проте, задля зручності за «поверхню» було вирішено умовно прийняти сплющений сфероїд обертання, де тиск дорівнює 1 бару. Екваторіальний та полярний радіус цього сплющеного сфероїду становлять 25 559 ± 4 та 24 973 ± 20 км. Далі у статті ця величина і прийматиметься за нульовий відлік для шкали висот Урану.
Внутрішнє тепло Урана значно менше, ніж в інших планет-гігантів Сонячної системи. Тепловий потік планети дуже низький, і причина цього невідома. Нептун, схожий на Уран розмірами і складом, випромінює в космос у 2,61 рази більше теплової енергії, ніж отримує від Сонця. Урана ж надлишок теплового випромінювання дуже малий, якщо взагалі є. Тепловий потік від Урана дорівнює 0,042 - 0,047 Вт/м 2 і ця величина менше, ніж у Землі (приблизно 0,075 Вт/м 2). Вимірювання в дальній інфрачервоній частині спектра показали, що Уран випромінює лише 1,06±0,08% енергії від тієї, що отримує від Сонця. Найнижча температура, зареєстрована в тропопаузі Урана, становить 49 К, що робить планету найхолоднішою зі всіх планет Сонячної системи - навіть холоднішою, ніж Нептун.
Існують дві гіпотези, які намагаються пояснити цей феномен. Перша з них стверджує, що ймовірне зіткнення протопланети з Ураном під час формування Сонячної системи, яке викликало великий нахил його осі обертання, призвело до розсіювання тепла, що було. Друга гіпотеза свідчить, що у верхніх шарах Урану є якийсь прошарок, що перешкоджає тому, щоб тепло від ядра досягало верхніх шарів. Наприклад, якщо сусідні шари мають різний склад, конвективне перенесення тепла від ядра вгору може бути утрудненим.

Відсутність надлишкового теплового випромінювання планети значно ускладнює визначення температури її надр, проте якщо припустити, що температурні умови всередині Урана близькі до характерних для інших планет-гігантів, там можливе існування рідкої води і, отже, Уран може входити до планет Сонячної системи, де можливе існування життя.

Планета Уран зобов'язана своїм відкриттям Гершелю, який вивчав небосвід у сконструйований ним телескоп.

До свого відкриття планета Уран була неодноразово помічена і помилково зарахована до зірок. Серед нерухомих небесних тіл англійський астроном помітив одне, що рухається траєкторією і відрізняється від інших за кольором. Так, наприкінці XVIII століття було виявлено нову планету. У вибраній назві першовідкривач хотів уславити короля Георга III, та його ідея не мала успіху. Через кілька років німець Боне, який продовжив вивчення невідомого тіла, запропонував ім'я грецького бога – Уран, визнане громадськістю.

Місцезнаходження

Урану так довго вдавалося залишатися непоміченим через його виняткову віддаленість від світила. Відстань від Сонця до далекого гіганта становить 2,8 млрд км. Це сьома планета у нашій системі. Астрономи визначають їх у групу газових гігантів. Колосальна відстань від джерела тепла та енергії зробила Уран найхолоднішою планетою серед усіх вивчених. На поверхні гіганта зафіксовані рекордно низькі дані температури, вона опускається до -220 градусів за Цельсієм.

Особливості планети

Уран унікальний за своїм розташуванням, його вісь знаходиться під нахилом 98 градусів, що змушує оригінальну планету здійснювати рух по орбіті, лежачи на боці. У такому положенні області полюсів спрямований основний потік сонячної енергії, але, в розріз з логічними висновками, температура на ділянці екватора має більш високі показники. Напрямок обертання крижаного гіганта зворотний, по відношенню до руху орбітою. Один оборот Уран робить за 84 земні роки, а доба минає за 17 годин, цей термін обчислюється приблизно через нерівномірне переміщення газоподібної поверхні.

Особливості будови та атмосфери

Маса небесного тіла становить 8,68х10 в 25 кг, вона менша, ніж вага газових гігантів, розташованих поблизу. Це пов'язано з мінімальною щільністю планети – 1,27 г/см3, має основою легкі компоненти. Її будова включає ядро ​​із заліза та каменю; мантію – крижаний корпус, що становить більшу частину гіганта, та атмосферу. Ця модель розроблена теоретично, її основою стало вивчення гравітаційного впливу Урана на супутники. Ефектне блакитне сяйво надає планеті наявність у верхніх шарах частинок метану, його масова частка становить 2%. Основою газової оболонки є водень – 82% та гелій – 15%. Решту ділять аміак і ацетилен. Мантія не є крижаною оболонкою у фізичному розумінні – це модифікована суміш води та аміаку. На планеті немає твердої поверхні, цей рівень обчислюється умовно, виходячи з показників тиску.

Нижня область атмосфери динамічна і схильна до ураганних вітрів. Над нею розташована тропопауза з хмарами аміаку та сірководню. Сезони на Урані тривають кілька років, у цей період одна півкуля позбавлена ​​сонячного світла. Магнітне поле планети потужне та складне, його вісь зміщена від осі обертання на 60 градусів.

Кільця Урану

Планета оточена власною , складаються з частинок різного діаметра. Маючи чорний колір, вони не виділяються і погано помітні. Їх розглянули лише 1977 року. Налічується 13 кілець – 11 внутрішніх та 2 зовнішніх, що мають забарвлений спектр.

Супутники

Уран не самотній у космічних просторах, його компанію поділяють 27 великих та дрібних супутників. Два з них знайшов у 1787 Вільям Гершель, через 80 років відкрили наступну пару. Останній із п'яти великих супутників помітили майже через сторіччя. Ці космічні об'єкти мають форму кулі, їхні тіла створені з льоду та каменю. Кожен з них має свої особливості: - найближчий до Урану місяць, - має дуже темну поверхню, - наймолодший і світлий, - порізаний кратерами, слідами минулої вулканічної діяльності. схожа розмірами та зовнішнім виглядом на Оберон – це два найбільші супутники. 22 об'єкти було відкрито пізніше, з допомогою потужних телескопів і апарату « ». Для назв прийнято використовувати імена персонажів творів Шекспіра та Поупа.

Основні параметри планети

Маса: 86,832 x 10*24 кг
Об'єм: 6833 х 10*10 км3
Середній радіус: 25362 км.
Середній діаметр: 50724 км.
Середня густина 1,270 г/см 3
Перша космічна швидкість: 21,3 км/с
Прискорення вільного падіння: 8.87 м/с 2
Природних супутників: 27
Наявність кілець - так
Велика піввісь: 2872460000 км
Орбітальний період: 30685.4 днів
Перигелій: 2741300000 км
Афелій: 3003620000 км
Середня орбітальна швидкість: 6.81 км/с
Нахилення орбіти: 0,772°
Ексцентриситет орбіти: 0,0457
Зірковий період обертання: 17.24 годин
Тривалість дня: 17.24 годин
Осьовий нахил: 97,77°
Дата відкриття: 13 березня 1781
Мінімальна відстань від Землі: 2581900000 км
Максимальна відстань від Землі: 3157300000 км
Максимальний видимий діаметр із Землі: 4.1 кутових секунди
Мінімальний видимий діаметр із Землі: 3.3 кутових секунди
Максимальна зіркова величина: 5.32

Серед найважливіших відкриттів, які належать дослідникам Всесвіту, одне з перших місць займає відкриття сьомої великої планети Сонячної системи — Урана. Події, подібної до цього, в історії більше не було, і вона заслуговує, щоб розповісти про неї докладніше. А почалося з того, що у пошуках заробітку до Англії приїхав молодий німецький музикант на ім'я Вільям Гершель (1738-1822).

Ще в дитинстві Вільяму потрапила в руки книга Роберта Сміта «Система оптики», і під її впливом у нього з'явився великий потяг до астрономії.

На початку 1774 Вільям побудував свій перший дзеркальний телескоп з фокусною відстанню близько 2 м. У березні того ж року оп приступив до регулярних спостережень зоряного неба, попередньо давши собі слово «не залишати жодного, навіть самого нікчемного клаптика неба без належного дослідження». Таких спостережень ніхто не проводив. Так розпочалася кар'єра Вільяма Гершеля як астронома. Вірною помічницею Гершеля у всіх його справах була Кароліна Гершель (1750-1848). Ця самовіддана жінка змогла підпорядкувати особисті інтереси науковим захопленням брата. А брат її, який поставив собі грандіозну «зоряну мету», постійно прагнув вдосконалювати засоби спостережень. Після 7-футовим телескопом він споруджує 10-футовий, та був і 20-футовий.

Позаду вже було сім років напружених досліджень незмірного зоряного «океану», коли настав вечір 13 березня 1781 року. Скориставшись ясною погодою, Вільям вирішив продовжити спостереження; записи у журналі вела сестра. У той пам'ятний єчер він поставив за мету визначити положення деяких подвійних зірок в області неба, розташованої між «рогами» Тельця і ​​«ногами» Близнюків. Нічого не підозрюючи, Вільям направив туди свій 7-футовий телескоп і був вражений: одна зі зірок світилася у вигляді маленького диска.

Усі зірки без винятку видно в телескоп точками, що світяться, і Гершель відразу зрозумів, що дивне світило — не зірка. Щоб остаточно переконатися в цьому, він двічі здійснив заміну окуляра телескопа на сильніший. Зі збільшенням збільшення труби діаметр диска невідомого об'єкта теж збільшувався, тоді як у сусідніх зірок нічого подібного не спостерігалося. Відійшовши від телескопа, Гершель почав вдивлятися в нічне небо: таємниче світило ледь помітне простим оком...

Подальші спостереження показали, що загадковий об'єкт має власний рух щодо оточуючих його зірок. З цього факту Гершель зробив висновок, що він відкрив комету, хоча ніякого хвоста та туманної оболонки, властивих кометам, не було видно. Про те, що це могла бути нова планета, Гершель навіть не думав.

26 квітня 1781 року Гершель представив до Королівського товариства (Англійську академію наук) «Повідомлення про комету». Незабаром астрономи почали спостерігати нову «комету». Вони з нетерпінням чекали на той час, коли гершелівська комета наблизиться до Сонця і подарує людям феєричне видовище. Але «комета», як і раніше, повільно робила свій шлях десь біля меж сонячних володінь.

До літа 1781 кількість спостережень дивної комети була вже цілком достатньою для однозначного обчислення її орбіти. Їх виконав з великою майстерністю петербурзький академік Андрій Іванович Лексель (1740-1784). Він перший встановив, що Гершель відкрив зовсім не комету, а нову, ще нікому не відому планету, яка рухається майже круговою орбітою, розташованою в 2 рази далі від Сонця, ніж орбіта Сатурна, і в 19 разів далі, ніж орбіта Землі. Лексель визначив також період обігу нової планети навколо Сонця: він дорівнював 84 рокам. Отже, Вільям Гершель виявився першовідкривачем сьомої планети Сонячної системи. З її появою радіус планетної системи збільшився одразу в 2 рази! Такого сюрпризу ніхто не очікував.

Звістка про відкриття нової великої планети швидко рознеслася по всьому світу. Гершель був нагороджений золотою медаллю, обраний членом Королівського товариства, йому було присвоєно багато наукових ступенів, у тому числі почесного члена Петербурзької Академії наук. І, звичайно, скромного «любителя зірок», який раптом став світовою знаменитістю, побажав побачити сам англійський король Георг III. За наказом короля Гершель разом з його інструментами доставили до королівської резиденції, і весь двір захопився астрономічними спостереженнями. Зачарований розповіддю Гсршеля, король зробив його на посаду придворного астронома з щорічним окладом 200 фунтів. Тепер Гершель зміг цілком присвятити себе астрономії, а музика залишилася йому лише приємною розвагою. За пропозицією французького астронома Жозефа Лаланда планета деякий час носила ім'я Гершеля, а надалі їй, але традиції, привласнили міфологічну назву — Уран. Так у Стародавній Греції називався бог неба.

Отримавши нове призначення, Гершель оселився із сестрою у містечку Слоу, поблизу Віндзорського замку — літньої резиденції англійських королів. З подвоєною енергією взявся він за організацію нової обсерваторії.

Неможливо навіть перерахувати всі наукові здобутки Гершеля. Їм були відкриті сотні подвійних, кратних та змінних зірок, тисячі туманностей та зоряних скупчень, супутники у планет та багато іншого. Але тільки відкриття Урана було б достатньо, щоб ім'я допитливого астронома-самоучки назавжди увійшло в історію розвитку світової науки. А будиночок у Слоу, де колись жив і працював Вільям Гершель, нині відомий як «Дім-обсерваторія». Домінік Франсуа Араго назвав його "куточком світу, в якому було зроблено найбільшу кількість відкриттів".