Уран строение планеты. Уран элемент

Уран - самая холодная планета Солнечной системы, хотя и не самая отдаленная от Солнца. Этот гигант был открыт ещё в XVIII веке. Кто открыл его, и какие существуют супутники Урана? Что особенного в этой планете? Описание планеты Уран читайте ниже в статье.

Особенности

Это седьмая по удаленности планета от Солнца. По диаметру она является третьей, он составляет 50 724 км. Интересно, что диаметр Урана больше, чем у Нептуна, на 1 840 км, но по массе Уран меньше, что ставит его на четвертое место среди тяжеловесов Солнечной системы.

Самая холодная планета видна и невооруженным взглядом, но телескоп со стократным увеличением позволит разглядеть её лучше. Супутники Урана рассмотреть намного тяжелее. Всего их 27, но они значительно удалены от планеты и намного тусклее её.

Уран является одним из четырех газовых гигантов, а вместе с Нептуном образует отдельную группу По мнению ученых, газовые гиганты возникли намного раньше планет, которые входят в земную группу.

Открытие Урана

Из-за того, что его можно разглядеть на небе без оптических приборов, Уран часто принимали за тусклую звезду. Перед тем как определить, что это планета, его наблюдали на небосклоне 21 раз. Первым заметил его Джон Флемсид в 1690 году, указав как звезду под номером 34 в созвездии Тельца.

Открывателем Урана считается Вильям Гершель. 13 марта 1781 года он наблюдал за звездами из рукотворного телескопа, предположив, что Уран - это комета или туманная звезда. В своих письмах он неоднократно указывал на то, что 13 марта увидел именно комету.

Новость о новом замеченном небесном теле быстро разлетелась в научных кругах. Кто-то говорил, что это комета, хотя у некоторых ученых возникли сомнения. В 1783 году Уильям Гершель заявил, что это все-таки планета.

Новой планете решили дать название в честь греческого бога Урана. Все остальные названия планет взяты из римской мифологии, и только имя Урана - из греческой.

Состав и характеристика

Уран больше Земли в 14,5 раз. Самая холодная планета Солнечной системы не имеет привычной для нас твердой поверхности. Предполагается, что состоит она из твердого каменного ядра, покрытого оболочкой льда. А верхний слой составляет атмосфера.

Ледяная оболочка Урана не твердая. Она состоит из воды, метана и аммиака и составляет около 60% планеты. Из-за отсутствия твердого слоя возникают трудности с определением Поэтому атмосферой считают внешний газовый слой.

Эта оболочка планеты имеет синевато-зеленый цвет из-за содержания метана, который поглощает красные лучи. Его на Уране всего 2%. Остальные газы, которые входят в атмосферный состав - это гелий (15%) и водород (83%).

Подобно Сатурну, самая холодная планета имеет кольца. Сформировались они относительно недавно. Существует предположение, что когда-то они были спутником Урана, который распался на множество мелких частиц. Всего насчитывают 13 колец, внешнее кольцо имеет синий свет, за ним идет красное, а остальные обладают серым цветом.

Движение по орбите

Самая холодная планета Солнечной системы удалена от Земли на 2,8 млрд километров. Экватор Урана наклонен к его орбите, поэтому вращение планеты происходит почти «лежа» - горизонтально. Будто бы огромный газово-ледяной шар катится вокруг нашего светила.

Вокруг Солнца планета обращается за 84 года, а ее световой день длится примерно 17 часов. День и ночь сменяются быстро только в узкой экваториальной полосе. В остальных частях планеты 42 года длится день, а затем столько же - ночь.

С такой длительной сменой времени суток предполагалось, что разница температур должна быть достаточно серьезной. Однако самое теплое место на Уране - это экватор, а не полюса (даже освещенные Солнцем).

Климат Урана

Как уже говорилось, Уран - самая холодная планета, хотя Нептун и Плутон расположены гораздо дальше от Солнца. Наименьшая его температура достигает -224 градуса в среднем

Исследователи заметили, что Урану свойственны сезонные изменения. В 2006 году было отмечено и сфотографировано образование атмосферного вихря на Уране. Ученые только начинают изучать смену сезонов на планете.

Известно, что на Уране существуют облака и ветер. С приближением к полюсам скорость ветров уменьшается. Наибольшая скорость движения ветра на планете была около 240 м/с. В 2004 году с марта до мая была зафиксирована резкая смена погодных условий: увеличилась скорость ветра, начались грозы, а облака появлялись намного чаще.

Выделяют такие сезоны на планете: южное летнее солнцестояние, северная весна, равноденствие и северное летнее солнцестояние.

Магнитосфера и исследования планеты

Единственный космический аппарат, которому удалось достичь Урана - это «Вояжер-2». Он был запущен НАСА в 1977 году специально для исследований отдаленных планет нашей Солнечной системы.

«Вояжеру-2» удалось обнаружить новые, ранее невидимые кольца Урана, изучить его структуру, а также погодные условия. До сих пор многие из известных фактов об этой планете основываются на данных, полученных с этого аппарата.

«Вояжер-2» также обнаружил, что самая холодная планета имеет магнитосферу. Было отмечено, что магнитное поле планеты не исходит из её геометрического центра. Оно находится под наклоном в 59 градусов от оси вращения.

Такие данные свидетельствуют о том, что магнитное поле Урана несимметрично, в отличие от земного. Есть предположение, что это особенность ледяных планет, так как второй ледяной гигант - Нептун - тоже обладает асимметричным магнитным полем.

УРАН

Вика Воробьева

Уран - седьмая планета Солнечной системы. Он движется вокруг Солнца по почти круговой орбите на расстоянии около 19,2 а.е. и делает один оборот за 84 года. Освещенность, создаваемая Солнцем на таком расстоянии, в 390 раз меньше освещенности, создаваемой Солнцем на орбите Земли (на глаз это примерно соответствует ранним сумеркам после захода Солнца). Масса Урана составляет 14,37 масс Земли, его диаметр почти в 4 раза превышает диаметр нашей планеты, а средняя плотность (1,30 г/куб.см) всего на 30% больше плотности воды.
Уран входит в группу планет-гигантов Солнечной системы, куда кроме него входят также Юпитер , Сатурн и Нептун . Однако, в отличие от Юпитера и Сатурна, сложенных в основном водородом и гелием, масса водорода и гелия в составе Урана и Нептуна составляет не более 15-20% от их полной массы. Уран и Нептун еще называют малыми, или ледяными гигантами Солнечной системы.
Уникальная особенность Урана среди "настоящих" планет Солнечной системы заключается в необычно большом наклоне оси вращения к плоскости его орбиты. Этот наклон составляет почти 98 градусов. Уран вращается, как говорится, "лежа на боку".

Если бы мы могли посмотреть на Солнечную систему "сверху", со стороны северного полюса Солнца, мы увидели бы, что все планеты вращаются вокруг Солнца против часовой стрелки примерно в одной плоскости. Большинство планет вращается вокруг своей оси в ту же сторону (против часовой стрелки). Такое вращение называется проградным, или прямым. Однако Уран и Венера вращаются в другую сторону, по часовой стрелке. Такое вращение называют ретроградным, или обратным.
Все это приводит к очень необычной смене сезонов на Уране. Находясь вблизи его полюса, мы бы видели, как Солнце в течение 21 года по спирали поднимается почти в зенит, потом так же по спирали опускается за горизонт, и после 42-летнего полярного лета наступает 42-летняя полярная ночь. За полярным кругом оказывается почти все полушарие планеты, кроме узкой полосы вдоль экватора. Только весной и осенью, вблизи равноденствий, Уран освещается Солнцем "как полагается" - с восходами, закатами и сменой дня и ночи. Сутки на Уране длятся 17 часов 14 минут.

АТМОСФЕРА УРАНА

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ УРАНА

КОЛЬЦА УРАНА

СПУТНИКИ УРАНА

Атмосфера Урана состоит из водорода (примерно 72%), гелия (26%) и метана (около 2%). Кроме этих основных компонентов, она содержит также малые примеси веществ, являющихся результатом фотолиза метана: ацетилен C2 H2 , диацетилен C4 H2 , этилен C2 H4 и этан C2 H6 , а также более сложные углеводороды, образующие тонкую надоблачную дымку. Молекулы метана активно поглощают красные лучи, что придает диску Урана голубовато-бирюзовый цвет.
"Вояджер-2", пролетев мимо Урана в 1986 году, не нашел на его диске никаких контрастных деталей, атмосфера планеты была очень чистой и прозрачной.

Этот снимок Урана был сделан "Вояджером-2" 10 января 1986 года с расстояния 18 млн.км. В это время Уран был повернут к Солнцу южным полушарием, там стояло полярное лето. "Вояджер-2" подлетал к Урану со стороны южного полюса (он находится чуть левее центра этого изображения)

Эффективная температура Урана составляет всего около 60К (-213С). При такой температуре на уровне давления около 1,2 атмосферы мог бы сконденсироваться метан, образуя яркие белые облака подобно метановым облакам в атмосфере Нептуна. Однако в тот момент в южном полушарии Урана стояло полярное лето, и давление паров метана в тропосфере ("метановая влажность") составило лишь около 50% от необходимого для образования метановых облаков. Более поздние снимки , сделанные космическим телескопом им. Хаббла (в 1994 и 1997 годах), показали наличие отдельных ярких облаков в низких широтах. По всей видимости, "Вояджеру-2" просто "не повезло", и он пролетел мимо Урана не в самое удачное для изучения атмосферной динамики время.

Основной слой облаков на Уране расположен на уровне давления 2,4-3,4 атмосферы и состоит из замерзшего сероводорода H2 S.Температура в этой области составляет около 100К (-173С). Ниже первого слоя облаков, на уровне давления 20-30 атмосфер, расположен второй облачный слой из гидросульфида аммония NH4 SH. Еще глубже (на уровне давления около 50 атмосфер) находятся облака из водяного льда.
Температурный минимум (тропопауза) в атмосфере Урана составляет 52К (-221С) и достигается при давлении 0,1 атмосферы. При такой низкой температуре конденсируются пары продуктов фотолиза метана (ацетилен, диацетилен и др.), образуя тонкую надоблачную дымку. Ранее считалось, что именно оптически толстая дымка скрывает разнообразные облачные детали на диске Урана, однако, согласно данным "Вояджера-2", оптическая толщина надоблачного воздуха составляет всего от 0,3 до 0,9, а поглощение солнечного света в основном обусловлено поглощением в линиях метана и молекулярного водорода, уширенных из-за частых взаимных столкновений молекул. Надоблачная атмосфера Урана чиста и прозрачна.
Выше тропопаузы лежит стратосфера - область атмосферы, где температура растет с высотой. На уровне давления 10-8 атмосфер температура составляет около 800К и дальше с высотой уже не меняется.

Температурные профили атмосферы Урана. На верхнем графике отражен температурный профиль верхней атмосферы Урана: стратосфера, область мезопаузы и термосфера. На нижнем графике отражены более глубокие слои атмосферы Урана: тропосфера и стратосфера. Видна тропопауза на уровне 0,1 атмосферы и устойчивый рост температуры с глубиной. На уровне около 1 атм. могут конденсироваться облака из замерзшего метана. Основной облачный слой расположен на уровне около 3 атмосфер и состоит из замерзшего сероводорода. Эти данные были получены путем радиопросвечивания атмосферы Урана Вояджером-2, когда космический аппарат с точки зрения земного наблюдателя проходил за планетой. График, помеченный словом "вход", отражает температурный профиль при заходе Вояджера-2 за Уран, график, помеченный словом "выход", отражает данные при выходе аппарата из-за Урана.

Атмосфера Урана вращается в ту же сторону, что и планета в целом. В средних широтах ветер дует в направлении движения планеты со скоростью около 150 м/сек, в экваториальной зоне ветер дует в обратном направлении со скоростью около 100 м/сек. Температура атмосферы максимальна около экватора, понижается на несколько градусов к средним широтам и снова растет к полюсу.

Уран - единственная планета-гигант Солнечной системы, которая не имеет мощного внутреннего источника тепла и излучает практически столько же, сколько получает от Солнца. Причина этого пока не известна.

Магнитное поле Нептуна и Урана заметно отличается от магнитного поля Земли, Юпитера и Сатурна. Если магнитное поле Земли и ближайших планет-гигантов вызвано конвекцией в жидком ядре планеты и является дипольным по своей структуре (имеет один северный и один южный полюс), то магнитное поле Урана вызвано конвекцией в водно-амимиачной мантии планеты. Если описывать реальное магнитное поле Урана как дипольное, то окажется, что магнитная ось диполя смещена от центра планеты на треть радиуса и наклонена на 60 градусов к оси вращения.
Еще лучше магнитное поле Урана описывается как квадрупольное (т.е. имеющее два южных и два северных полюса).
Напряженность магнитного поля на поверхности планеты составляет примерно 0,25 Гаусс.

Как и все газовые гиганты в Солнечной системе, Уран имеет систему колец. Они были открыты в 1977 году во время покрытия Ураном далекой звезды (т.е. когда Уран прошел точно между звездой и земными наблюдателями). Сначала были открыты 5 колец, потом еще 4. Во время пролета "Вояджера-2" в 1986 году было обнаружено еще 2 кольца. И, наконец, совсем недавно, в 2003 году, по снимкам с космического телескопа им. Хаббла было открыто 2 новых кольца Урана.
Кольца Урана очень темные и узкие. Альбедо частиц, составляющих кольца, лишь около 1,5%, они чернее каменного угля! Этим они разительно отличаются от колец Сатурна, сложенных в основном водяным льдом и оттого очень ярких.
Всего известно 13 колец Урана. Их свойства приведены в данной таблице.

название кольца	расстояние от центра Урана, км	эксцентриситет	наклон к экватору Урана, * 0,001 градуса	ширина, км	толщина, км	средняя оптическая глубина	альбедо
1986U2R	38 000			2,5	0,1	0,001-0,0001	0,015
	41 840	0,0010		1-3	0,1	0,2-0,3	0,015
	42 230	0,0019		2-3	0,1	0,5-0,6	0,015
	42 580	0,0010		2-3	0,1	0,3	0,015
альфа	44 720	0,0008		7-12	0,1	0,3-0,4	0,015
бета	45 670	0,0004		7-12	0,1	0,2	0,015
эта	47 190			0-2	0,1	0,1-0,4	0,015
гамма	47 630	0,0001		1-4	0,1	1,3-2,3	0,015
дельта	48 290			3-9	0,1	0,3-0,4	0,015
1986U1R	50 020			1-2	0,1	0,1	0,015
эпсилон	51 140	0,0079		20-100	0,5-2,1	0,5-2,3	0,018
R/2003 U2	66 100
R/2003 U1	97 730

Судя по заметному эксцентриситету и не равному нулю наклону нескольких колец (максимальная высота колец 4, 5, 6 над плоскостью экватора Урана достигает 24-46 км), кольца Урана - молодые образования. Они тесно связаны с внутренними спутниками и быстро эволюционируют. Возможно, в сравнительно недалеком будущем (миллионы и десятки миллионов лет) часть внутренних спутников будет разрушена взаимными столкновениями, и кольца Урана станут плотнее, шире и массивнее.
В отличие от колец Нептуна , сложенных мелкими пылевыми частицами, кольца Урана состоят из крупных глыб размером приблизительно от 10 см до 10 м.

На данный момент известно 27 спутников Урана . Как и спутники Нептуна, их можно разделить на три явно выраженных группы. Первая - это внутренние спутники: Корделия, Офелия, Бианка, Крессида, Дездемона, Джульетта, Порция, Розалинда, Купидон, Белинда, Пердита, Пак и Маб. Вторая - относительно крупные спутники Урана: Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титания и Оберон. Наконец, в третью группу входят внешние спутники: Франциско, Калибан, Стефано, Тринкуло, Сикоракса, Маргарита, Просперо, Сетебос и Фердинанд.
Все внутренние спутники Урана - темные (альбедо около 7%) глыбы неправильной формы размером 50-150 км, вращающиеся в прямом направлении (т.е. в направлении вращения Урана) по круговым орбитам практически в плоскости экватора планеты. Часть из них (возможно, все) связаны с кольцами Урана и являются источником материала колец. Каждый из внутренних спутников облетает планету всего за несколько часов.
Недавние наблюдения Урана не только привели к открытию двух новых спутников (Купидона и Маб) и двух новых колец, но и обнаружили значительные изменения в параметрах орбит внутренних спутников со времени первых наблюдений Урана на космическом телескопе им. Хаббла в 1994 году. Судя по всему, система внутренних спутников Урана отличается молодостью и динамичностью, их орбиты быстро эволюционируют. В ближайшие несколько десятков миллионов лет часть из них столкнется друг с другом, рассыплется на множество осколков и даст начало новым кольцам, часть упадет на Уран или его крупные спутники, а часть может покинуть систему Урана и перейти на гелиоцентрические орбиты.

Ни один из главных спутников Урана не достигает размеров Плутона. Ни один из них не имеет атмосферы. Самый крупный спутник Урана - Титания - имеет диаметр 1578 км, что примерно вдвое меньше диаметра Луны. Оберон лишь немного меньше Титании, его диаметр 1522 км. Ариэль и Умбриэль, соответственно, имеют размеры 1158 км и 1170 км. Вместе с тем именно Ариэль демонстрирует наиболее молодую поверхность. На его изображениях видны многочисленные разломы, напоминающие разломы на поверхности Дионы, спутника Сатурна, а кратеров сравнительно немного. Некоторые детали его поверхности напоминают застывшие потоки криовулканической лавы. Его альбедо 0,39, это самый яркий спутник Урана.
Умбриэль, напротив, имеет самую темную поверхность из крупных спутников Урана, его альбедо 0,21. На темной, покрытой многочисленными кратерами поверхности выделяется яркое белое пятно вблизи лимба - по всей видимости, крупный молодой кратер с яркими ледяными стенками.
Титания покрыта многочисленными кратерами, ее поверхность заметно старше поверхности Ариэля. Вместе с тем на ней тоже присутствуют явные следы геологической активности, например, крупный разлом вблизи терминатора.
Миранда - самый необычный спутник Урана. Будучи всего 472 км в диаметре, она демонстрирует сложную молодую поверхность. Возможно, она является аналогом Энцелада, спутника Сатурна, который также при небольших размерах демонстрирует молодую поверхность и современный вулканизм.
Средняя плотность главных спутников Урана близка и составляет 1,52-1,70 г/куб.см. Это говорит о том, что в их составе кроме льда присутствует значительное количество скальных пород.

Девять внешних спутников вращаются на самом краю системы Урана на расстоянии в миллионы и десятки миллионов километров от планеты. Судя по эксцентричным орбитам, сильному наклону к плоскости экватора Урана и обратному движению эти небольшие очень темные глыбы являются захваченными объектами аналогично внешним спутникам Нептуна

Это третий по размерам из четырех газовых гигантов. Он был обнаружен в 1871 году Фредериком Уильямом Гершельем.
Уран удивителен тем, что это единственная планета в Солнечной системе, которая имеет ось, лежащую в плоскости движения планет вокруг Солнца, и кольца, перпендикулярны к этой плоскости.
Если это представить, то Уран вращается лежа на боку.
Планета делает один оборот за 84 земных года. Смена времен года происходит только на небольшой территории возле полюсов. Так 42 года на одном полюсе лето, через 42 года лето на другом полюсе, а на противоположном, соответственно – зима.

Холодная зона, сторона планеты, которая обращена в сторону от солнца имеет температуру от -271 ° С до -268 ° С (от 2 до 5 К), в то время как температура на стороне планеты, обращенной к Солнцу, имеет температуру -213 ° С.
Это официально принятые данные. Но с другой стороны – планета является газовым гигантом, и у нее просто нет некой четко обозначенной поверхности.
Сначала идет газ, далее ближе к центру планеты – жидкость или сжиженный газ под действием давления и возможно еще ближе к центру есть твердая порода, но которая существует и образовалась только благодаря колоссальному давлению на нее.
Атмосфера планеты состоит из водорода и гелия, есть следы метана и других углеводородов.
Уран вращается вокруг Солнца на расстоянии 2 871 млн. км. Вращение вокруг своей оси занимает около 17 часов, это меньше, чем вращение и .
Масса планеты составляет пятнадцать масс , а плотность 1,2 г / см 3 .
Радиус планеты составляет примерно 26200 км.
Планета имеет голубой цвет, - этот цвет планете придает метан, содержащийся в ее атмосфере.

В недрах Урана различают три зоны: горячее ядро с радиусом 7500 км, состоящим из железа и силикатов. Оболочка-мантия 10000 км изо льда, воды, метана и аммиака.
Поверхностный слой состоит из гелия, водорода и метана.
Уран, в отличие от Юпитера и Сатурна не имеют внутреннего интенсивного источника теплового излучения.

С 1977 года, были открыты девять колец вокруг Урана. Зонд «Вояджер» подтвердил их существование, и обнаружили еще два. Эти одиннадцать колец располагаются в промежутке 41800 и 51200 км от планеты.

Уран имеет 15 естественных спутников (по некоторым источникам - 17).

Уран является планетой, которая входит в состав Солнечной системы. Он занимает седьмую позицию от Солнца и имеет третий размер по радиусу среди планет Солнечной системы. По массе этот объект занимает четвертое место.

Впервые зафиксирована планета была в 1781 году астрономом с Англии Уильямом Гершелем. Название получила в честь бога неба в древней Греции Урана, который был сыном Кроноса и внуком самого Зевса.

Нужно отметить, что Уран является первой планетой, которую открыли в новое время с применением телескопа. Это открытие было первым открытием планеты с античных времен, что позволило расширить известные границы Солнечной системы. Несмотря на то что планета имеет достаточно большие размеры, ее ранее видели с Земли, но воспринимали как звезду со слабым свечением.

Сравнивая Уран с такими газовыми гигантами, как Юпитер и Сатурн, которые состоят из гелия и водорода, можно отметить, что в нем отсутствует водород в металлической форме. В составе планеты находится много льда в различных модификациях. В этом Уран очень схож с Нептуном, эти планеты ученые относят в отдельные категории под названием «ледяные гиганты». Все же атмосфера урана состоит из гелия и водорода, не так давно в атмосфере планеты был найден метан и добавки углеводородов. Атмосфера имеет ледяные облака, которые состоят из водорода и аммиака в твердой форме.

Необходимо отметить, что Уран является планетой с самой холодной атмосферой во всей Солнечной системе. Самые низкие зафиксированные данные температуры равны −224 °C. За счет этого ученые полагают, что атмосфера планеты состоит из нескольких слоев облаков, в которых водный горизонт занимает нижние слои, а верхний слой представлен метаном. Что касается недр планеты, то они состоят из горных пород и льда.

Как и все гиганты Солнечной системы, Уран также имеет магнитосферу и систему колец вокруг планеты. Этот объект имеет 27 постоянных спутников, которые отличаются диаметром и орбитами движения. Особенностью планеты является горизонтальное положение оси вращения, за счет этого планета лежит сбоку относительно Солнца.

Первые качественные снимки Урана человечество получило в 1986 году с применением аппарата «Вояжер-2». Снимки были сделаны с достаточно близкого расстояния, на них изображена невыразительная планета, на которой не видно облачных полос или штормов. Современные исследования доводят, что планета имеет сезонные изменения в атмосфере, также часто бывают штормы со скоростью движения ветра до 900 км/ч.

Открытие планеты

Наблюдение за Ураном было начато задолго до открытия У. Гершеля, поскольку наблюдатели думали, что это звезда. Первые документальные данные наблюдения за объектом датируются 1660 годом, их проводил Джон Флемстид. После этого в 1781 году изучением объекта занимался Пьер Моньер, который наблюдал планету более 12 раз.

Гершель является ученым, который впервые сделал вывод, что это планета, а не звезда. Свои наблюдения ученый начинал, изучая параллакс звезд, при этом он использовал телескоп собственного изготовления. Первое наблюдение за ураном Гершель осуществил 13.03.1781 года в саду возле собственного дома в городе Бат, который находится в Великобритании. При этом ученый в журнале сделал такую запись: «рядом со звездой ζ созвездия тельца находится туманная звезда или комета». Через 4 дня ученый сделал еще одну заметку: «при поиске наблюдаемой звезды или кометы оказалось, что объект поменял положение, а этого говорит, что это комета».

Дальнейшие наблюдения объекта при большом увеличении на телескопе показывали комету как размытое пятно, которое было слабо различимо, хотя при этом окружающие звезды были выразительными и яркими. Повторные исследования говорили, что это комета. В апреле этого же года ученый получил исследования коллеги с Королевского сообщества астрономов Н. Маскелайна, который говорил, что им не было найдено ни головы, ни хвоста в этой комете. За счет этого можно сделать вывод, что это либо комета с очень вытянутой орбитой, либо же еще одна планета.

Гершель продолжал описание как кометы, но в то же время большинство исследователей подозревали о другой природе объекта. Таким образом, Российским астрономом А.И. Лекселем было рассчитано расстояние к объекту, которое превышало расстояние от Земли к Солнцу и равно 4 астрономическим единицам. Также немецкий астроном И. Боде предположил, что открытый Гершелем объект может быть звездой, которая двигается далее орбиты Сатурна, кроме того, ученый отметил, что орбита движения очень схожа с планетарными орбитами. Окончательное подтверждение планетарной природы объекта сделал Гершель в 1783 году.

За это открытие Гершель был удостоен пожизненной стипендии от короля Георга III в размере 200 фунтов, с одним условием, что ученый переедет ближе к королю, чтобы он и его семья имели возможность наблюдать космические объекты в телескоп ученого.

Название планеты

За счет того, что Гершель является первооткрывателем планеты, он был удостоен чести от королевского сообщества астрономов назвать планету. Первоначально ученый хотел назвать планету в честь короля Георга III как «Звезда Георга», на латыни это «GeorgiumSidus». Данное название объяснялось тем, что в то время не было актуально называть планету в честь древнего бога, кроме того, это даст ответ на вопрос о том, когда была открыта планета, на который можно было ответить, что открытие выпадает на время правительства короля Георга III.

Также было предложение от французского ученого Ж. Ланда назвать планету в честь открывателя. Поступали предложения назвать в честь мифологической жены Сатурна, а именно Кибелой. Название Уран предложил немецкий астроном Боде, который мотивировал название тем, что этот бог был отцом Сатурна. Уже через год после смерти Гершеля первоначальное название «Георг» практически нигде не встречалось, хотя в Великобритании планету называли так порядка 70 лет.

Окончательно название Уран за планетой закрепилось с 1850 года, когда оно было закреплено в альманахе Его Величества. Нужно отметить, что Уран - единственная планета, название которой взято с римской мифологии, а не с греческой.

Вращение планеты и ее орбита

Планета Уран удалена от Солнца на расстояние в 2,8 миллиардов километров. Планета делает полный оборот вокруг Солнца за 84 земных года. Уран и Землю разделяют от 2,7 и до 2,85 миллиардов лет. Полуось орбиты планеты составляет 19,2 а.е. что равно почти 3 миллиардам километров. На таком расстоянии солнечное излучение равно 1/400 от Земной орбиты. Элементы орбиты Урана впервые были исследованы Пьером Лапласом. Дополнительные уточнения в расчеты внес Джон Адамс в 1841 году, он также уточнил гравитационное воздействие.

Период, за который Уран делает оборот вокруг собственной оси, равен 17 часам и 14 минутам. Как на всех планетах-гигантах, на Уране образуются мощные ветра, которые дуют параллельно вращению планеты. Данные ветра достигают скорости в 240 м/c. В силу этого некоторые детали атмосферы, расположенные в южных широтах, делают полный оборот вокруг планеты за 14 часов.

Наклон оси

Особенностью планеты является наклон оси вращения к плоскости орбиты, этот наклон равен углу в 97,86°. За счет этого планета при вращении лежит на боку и вращается ретроградно. Это положение отличает планету от других, времена года здесь наступают совсем иным образом. Вращение всех планет Солнечной системы можно сравнить с движением волчка, а вращение Урана больше схоже с катящимся шаром. Ученые предполагают, что подобный наклон планеты был за счет столкновения планеты с планетозималью еще во время формирования Урана.

При солнцестоянии на Уране один из полюсов повернут полностью к Солнцу, при этом на экваторе происходит очень быстрая смена дня и ночи, а противоположного полюса не достигают солнечные лучи. Через половину уранского года наступает противоположная ситуация, поскольку планета поворачивается к Солнцу другим полюсом. Интересным фактом является то, что каждый из полюсов Урана по 42 земных года находится в полной темноте, а потом 42 года освещен Солнцем.

Несмотря на то что полюса планеты получают максимальное количество тепла, все же на экваторе температура постоянно выше. Почему так происходит, до сих пор ученым не известно. Также положение оси остается загадкой, учеными выдвинуты только несколько гипотез, которые так и не подтверждены научными фактами. Наиболее популярной гипотезой наклона оси Урана является то, что во время формирования планет Солнечной системы в Уран врезалась так называемая протопланета, которая имела размер приблизительно такой же, как и Земля. Но это не объясняет, почему ни один спутник планеты не имеет такого наклона оси. Также существует теория, по которой планета имела большой спутник, раскачавший ось планеты, а в дальнейшем он был утерян.

Видимость планеты

На протяжении более десяти лет, с 1995 года по 2006 год, визуальная звездная величина планеты Уран колебалась от +5,6m и до +5,9 m, это позволяло созерцать планету с Земли без применения оптических приборов. В это время угловой радиус планеты колебался от 8 и до 10 угловых секунд. При чистом ночном небе Уран можно обнаружить невооруженным глазом, при использовании бинокля планета видна даже с городских условий. Наблюдая за объектом с применением любительского телескопа, можно рассмотреть диск бледно-голубого цвета, который имеет потемнение по краям. Используя мощные телескопы с объективом в 25 сантиметров, можно разглядеть даже самый большой спутник планеты под названием Титан.

Физические характеристики Урана

Планета в 14,5 раза тяжелее Земли, при этом Уран является наименее массивным среди всех планет-гигантов, которые входят в Солнечную систему. Но плотность планеты незначительна и равна 1,270 г/см³, что позволяет занять второе место среди планет с наименьшей плотностью после Сатурна. Несмотря на то что диаметр планеты больше чем у Нептуна, масса Урана все же меньше. Это в свою очередь подтверждает выдвинутую учеными гипотезу, что Уран состоит изо льдов метана, аммиака и воды. Гелий и водород в составе планеты занимают незначительную часть от основной массы. По гипотезам ученых горные породы составляют ядро планеты.

Говоря о строении Урана, принято разделять его на три основные составляющие части: внутренняя часть (ядро) представлено каменными породами, средняя состоит из нескольких ледяных оболочек, а наружная представлена гелиево-водородной атмосферой. На ядро планеты выпадает приблизительно 20% радиуса Урана, на ледяную мантию – 60%, остальные 20% занимает атмосфера. Наибольшую плотность имеет ядро планеты, где она достигает показателя в 9 г/см³, кроме того, эта область имеет большое давление, доходящее до отметки в 800 Гпа.

Необходимо уточнить, что ледяные оболочки не имеют общепринятой физической формы льда, они состоят из плотной жидкости, которая имеет очень высокую температуру. Это вещество является смесью метана, воды и аммиака, оно обладает отличными электропроводными качествами. Описанная схема строения не является однозначно принятой и доказанной на 100%, в силу этого выдвигаются и другие варианты строения Урана. Современная техника и методы изучения не могут однозначно дать ответ на все интересующие человечество вопросы.

Все же планету принято воспринимать как сфероид сплющенной формы, который имеет радиус у полюсов около 24,55 и 24,97 тысяч километров.

Особенностью Урана также являются значительно меньшие показатели внутреннего тепла, чем у других планет-гигантов. Ученым еще не удалось выяснить причину низкого теплового потока этой планеты. Даже во многом схожий и меньший Нептун излучает в 2,6 раза больше тепла в космическое пространство, чем поступает от Солнца. Тепловое излучение Урана очень слабое и достигает показателя в 0,047 Вт/м², это в 0,075 Вт/м² меньше, чем излучает Земля. Более детальные исследования показали, что планета излучает около 1% тепла, которое получает от Солнца. Самые низкие температуры на Уране были зафиксированы в тропопаузе и равны 49 К, данный показатель делает планету самой холодной во всей Солнечной системе.

В силу отсутствия большого теплового излучения ученым очень сложно высчитать температуру недр планеты. Все же выдвигаются гипотезы о подобности Урана к другим гигантам Солнечной системы, в недрах этой планеты может быть вода в жидком агрегатном состоянии. За счет этого можно делать выводы, что на Уране возможно существование живых организмов.

Атмосфера Урана

Несмотря на то что планета не имеет привычной твердой поверхности, достаточно сложно говорить о распределении на поверхность и атмосферу. Все же наиболее удаленную часть от планеты считают атмосферой. По предварительным подсчетам ученых следует полагать, что атмосфера удалена от основной части планеты на расстояние в 300 километров. Температура данного слоя равна 320 К при давлении в 100 бар.

Корона атмосферы Урана в два раза превышает диаметр планеты от поверхности. Атмосфера планеты разделена на три слоя:

• Тропосфера с давлением около 100 бар, занимает промежуток от -300 и до 50 километров.
• Стратосфера имеет давление от 0,1 до 10−10 бар.
• Термосфера, или корона, удалена от поверхности планеты на 4-50 тысяч километров.

В составе атмосферы Урана находятся такие вещества, как водород в молекулярном состоянии и гелий. Нужно отметить, что гелий находится не в середине планеты, как у других гигантов, а в атмосфере. Третьей основной составляющей атмосферы планеты является метан, который можно увидеть в инфракрасном спектре, но с высотой его доля значительно снижается. Верхние слои также имеют такие вещества, как этан, диацетилен, углекислый и угарный газ, частицы водяной пары.

Кольца Урана

Эта планета имеет целую систему колец, которые слабо выражены. Они состоят из темных частиц очень малого диаметра. Современные технологии позволили ученым более детально ознакомиться с планетой и ее структурой, при этом было зафиксировано 13 колец. Наиболее ярким является кольцо ε. Кольца планеты относительно молоды, данный вывод можно сделать за счет малого расстояния между ними. Формирование колец проходило параллельно с формированием самой планеты. Существуют предположения, что кольца могли быть сформированы из частиц спутников Урана, которые были разрушены при столкновении между собой.

Первые упоминания о кольцах были сделаны Гершелем, но это вызывает сомнения, поскольку на протяжении двух веков никто не видел колец вокруг планеты. Официальное подтверждение присутствия колец в Уране было сделано только 10.03.1977 года.

Спутники Урана

Уран имеет 27 постоянных естественных спутников, которые отличаются меду собой диаметром, составом и орбитами вращения вокруг планеты.

Самые крупные естественные спутники Урана:

• Умбриэль;

Названия спутников планеты были подобраны из произведений А. Поупа и У. Шекспира. Несмотря на большое количество спутников, их общая масса очень мала. Масса всех спутников Урана наполовину меньше массы Тритона - спутника Нептуна. Самый большой спутник Урана под названием Титания имеет радиус всего в 788,9 километров, а это половина радиуса нашей Луны. Большинство спутников имеют низкое альбедо, за счет того, что они состоят изо льдов и горных пород в соотношении 1:1.

Среди всех спутников самым молодым считают Ариэль, поскольку его поверхность имеет наименьшее количество ударных кратеров от метеоритов. А самым старым спутником считают Умбриэль. Интересным спутником является Миранда из-за большого количества каньонов глубиной до 20 километров, которые меняются хаотическими террасами.

Современные технологии не позволяют человечеству обрести ответы на все вопросы, касающиеся Урана, но все же нам уже много известно, и на этом исследования не заканчиваются. В ближайшем будущем планируется запуск космических аппаратов к планете. В планах НАСА существует проект запуска в 2020 году под названием Uranusorbiter.

Характеристики планеты:

• Расстояние от Солнца: 2 896.6 млн км
• Диаметр планеты: 51 118 км *
• Сутки на планете: 17ч 12мин **
• Год на планете: 84,01 года ***
• t° на поверхности: -210°C
• Атмосфера: 83% водород; 15% гелий; 2% метан
• Спутники: 17

* диаметр по экватору планеты
** период вращения вокруг собственной оси (в земных сутках)
*** период обращения по орбите вокруг Солнца (в земных сутках)

Развитие оптики в новое время привело к тому, что 13 марта 1781-го были расширены границы солнечной системы открытием планеты Уран, открытие было совершено Уильямом Гершелем.

Презентация: планета Уран

Это седьмая по счету планета солнечной системы, она имеет 27 спутников и 13 колец.

Внутреннее строение

Определить внутренне строение Урана можно лишь косвенно. Массу планеты, равную 14.5 земных масс определили ученые после изучения гравитационного влияния планеты на спутники. Есть предположение, что в центре Урана находится каменное ядро, которое в основном состоит из оксидов кремния. Его диаметр в 1.5 раза должен превысить диаметр земного ядра. Затем должна идти оболочка изо льда и камней, а после океан жидкого водорода. По другой точке зрения Уран вовсе не имеет ядра, и вся планета представляет собой огромный шар изо льда и жидкости, окруженный газовым покрывалом.

Атмосфера и поверхность

Атмосфера Урана в основном состоит из водорода, метана и воды. Это и есть практически весь основной состав недр планеты. Плотность Урана выше, чем у Юпитера или Сатурна в среднем она составляет 1.58 г/см3. Это говорит о том, что частично Уран состоит из гелия или обладает ядром, состоящим из тяжелых элементов.В атмосфере Урана присутствуют метан и углеводород. Его облака состоят из твердого льда и аммиака.

Спутники планеты Сатурн

У планеты, также, как у двух других крупных гигантов Юпитер и Сатурн, есть своя система колец. Обнаружены они были совсем не так давно в 1977 году совершенно случайно во время обычного наблюдения за затмением под Ураном одной из светивших звезд. Дело в том, что кольца Урана имеют крайне слабую способность отражать свет, поэтому об их наличии до того времени никто и не догадывался. В дальнейшем космический аппарат "Вояджер-2" подтвердил наличие системы колец у Урана.

Спутник планеты были обнаружены намного раньше, еще в 1787 году тем же астрономом Уильямом Гершелем, который и открыл саму планету. Первые открытые два спутника - Титания и Оберон. Они самые крупные спутники планеты, состоят в основном из льда серого цвета. В 1851 году астроном из Великобритании Уильям Лассел открыл еще два спутника - Ариэль и Умбриэль. , а еще спустя почти 100 лет в 1948 году астроном Джеральд Койпер нашел пятый спутник Урана Миранда. Позже межпланетный аппарат "Вояджер-2" обнаружит еще 13 спутников планеты, недавно были открыты еще несколько спутников, поэтому на настоящее время известно уже о 27 спутниках Урана.

В 1977 году на Уране была обнаружена необычная система колец. Главное их отличие от сатурновских заключается в том, что они состоят из крайне темных частиц. Кольца можно обнаружить только при сильном ослаблении света звезд, находящихся за ними.

Уран имеет 4 крупных спутника: Титания, Оберон, Ариэл ь, Умбриэль, возможно они имеют кору, ядро и мантию. Необычны и размеры планетной системы, они очень невелики. Самый дальний спутник Оберон движется по орбите, отдаленной от планеты на 226 000 км, а ближайший спутник Миранда вращается на расстоянии всего в 130 000 км.

Это единственная планета солнечной системы ось, которой имеет наклон к орбите более чем в 90 градусов. Соответственно получается, что планета как бы «лежит на боку». Считается, что произошло это вследствие столкновения гиганта с огромным астероидом, что и привело к смещению полюсов. Лето на южном полюсе длится в течение 42 земных лет, за это время солнце ни разу не покидает небосклон, зимою же наоборот 42 года царит непроглядная тьма.

Это самая холодная планета солнечной системы, самая низкая зафиксированная температура равна -224°C. На Уране дуют постоянные ветра, скорость которых колеблется в пределах 140 - 580 км/ч.

Изучение планеты

Единственный достигший Урана космический аппарат - Вояджер 2. Полученные с него данные просто поражали, оказывается планета имеет 4 магнитных полюса, 2 главных и 2 второстепенных. Также были сделаны измерения температуры на разных полюсах планеты, что также привело ученых в замешательство. Температура на планете постоянна, и отличается примерно на 3-4 градуса. Ученые пока не могут объяснить причину, но считается, что это происходит из-за насыщенности атмосферы парами воды. Тогда движение воздушных масс в атмосфере схоже с земными морскими течениями.

Загадки солнечной системы еще не раскрыты, а Уран является одной из самых ее наиболее загадочных представителей. Масса полученной информации с Вояджера 2 лишь слегка приоткрыла завесу тайны, но с другой стороны эти открытия привели к еще большим загадкам и вопросам.