Субота, 20.10.2018, 01:55    Ви увійшли як Гість | Група "Гости"Вітаю Вас Гість | RSS
Світ астрономії 
                                                                     

Уран

Уран сьома від Сонця велика планета Сонячної системи, належить до планет-гігантів.

Рух, розміри, маса

Уран рухається навколо Сонця по еліптичній орбіті, велика піввісь котрої (середня геліоцентрична відстань) в 19,182 більше, ніж у Землі, і складає 2871 млн. км. Ексцентриситет орбіти дорівнює 0,047, тобто орбіта досить близька до кругової. Площина орбіти нахилена до екліптики під кутом 0,8° . Один оберт навколо Сонця Уран здійснює за 84,01 земного року. Період власного обертання Урана складає приблизно 17 годин. Неточність визначення значення цього періоду обумовлений декількома причинами, із яких основними є дві: газові поверхні планети не обертається як єдине ціле і, крім того, на поверхні Урана не виявлено помітних локальних неоднорідностей, що допомогли б уточнити тривалість доби на планеті.

Планета Уран обертає навколо Сонця один раз кожні 84 земні роки. Його середня відстань від Сонця близько 20 а.о.

Обертання Урана володіє низкою відмінних рис: вісь обертання майже горизонтальна (98) до площини орбіти, а напрямок обертання протилежна напрямку обертання навколо Сонця, тобто обернене (із всіх інших великих планет обернений напрямок обертання спостерігається тільки у Венери).

Уран відносять до числа планет-гігантів: його екваторіальний радіус (25600 км) майже в чотири рази, а маса (8,7·1025 кг) — у 14,6 разу більше, ніж у Землі. При цьому середня густина Урана (1,26 г/см3) у 4,38 разу менше, ніж густина Землі. Відносно мала густина типова для планет-гігантів: у процесі формування з газово-пилової протопланетної хмари найбільше легкі компоненти (у першу чергу, водень і гелій) стали для них основним «будівельним матеріалом», тоді як планети земної групи включають помітну частку більш важких елементів.

 

 

 

 

Склад і внутрішня будова

Подібно до інших планет-гігантів, атмосфера Урану в основному складається з водню, гелію та метану, хоча їх частки дещо нижче в порівнянні з Юпітером і Сатурном.

Теоретична модель будови Урана така: його поверхневий шар газорідкою оболонкою, під якою знаходиться крижана мантія (суміш водяного й аміачного льоду), а ще глибше — ядро з твердих порід. Маса мантії та ядра складає приблизно 85-90 % від усієї маси Урану. Зона твердої речовини сягає 3/4 радіуса планети.

Температура в центрі Урана близька до 10000 °C при тиску 7-8 млн. атмосфер. На межі ядра тиск приблизно на два порядки нижчий.

Ефективна температура, визначена за тепловим випромінюванням з поверхні планети, складає близько 55 °C.

 

 

 

 

Магнітосфера 

Уран, як багато планет має магнітосферу. Вона незвичайна тим, що вісь симетрії її нахилена майже на 60 градусів осі обертання (біля Землі цей кут складає 12 градусів). Якби так йшла справа на Землі, те орієнтування за допомогою компаса мало б цікаву особливість: стрілка майже зовсім би не потрапляла покажчиком на північ або південь, а була б націлена на дві протилежні точки 30-х паралелей. Ймовірно, магнітне поле навколо планети генерується рухами в порівняно поверхневих областях Урану, а не в його ядрі.  Джерело поля - невідоме; існування гіпотетичного електропровідного океану води або аміаку доки не підтверджене дослідженнями. Як на Землі, так і на інших планетах, джерелом магнітного поля вважають течії в розплавлених породах, розташованих недалеко від ядра.

Інтенсивність поля на поверхні Урану у загальних рисах порівнянна із Земною, хоча воно і сильніше змінюється в різних точках поверхні із-за великого зміщення осі симетрії поля від центру Урану.

Як біля Землі, Юпітера і Сатурну, у Урану є магнітний хвіст, що складається із захоплених полем заряджених часток, розтягнувся на мільйони кілометрів за Уран від Сонця. "Вояждер 2" "відчував" поле, принаймні, в 10-ти мільйонах кілометрів від планети.

 

 

Супутники Урана

Уран, сьома планета Сонячної системи, має 27 супутників. Всі вони отримали назви на честь персонажів з творів Вільяма Шекспіра та Олександра Поупа. Перші два супутники — Титанію і Оберон — 1787 року відкрив Вільям Гершель. Ще два сферичні супутники (Аріель та Умбріель) були відкриті 1851 р. Вільямом Ласселом. 1948 Джерард Койпер відкрив Міранду. Останні супутники були відкриті після 1985 р., під час місії «Вояджера-2», або за допомогою вдосконалених наземних телескопів.

Супутники Урану можна розділити на три групи: тринадцять внутрішніх, п'ять великих і дев'ять нерегулярних супутників.

Внутрішні супутники — це невеликі, темні об'єкти, схожі за характеристиками і походженням з кільцями планети. П'ять великих супутників досить масивні, щоб гідростатична рівновага надала їм сфероїдальну форму. На чотирьох з них відмічені ознаки внутрішньої і зовнішньої активності, такі як формування каньйонів і передбачуваний вулканізм на поверхні. Найбільший з цих п'яти, Титанія, має 1578 км. в діаметрі і є восьмим за величиною супутником у Сонячній Системі. Вона в 20 разів менш масивна, ніж земний Місяць.

Нерегулярні супутники Урану мають еліптичні і дуже нахилені (збільшого ретроградні) орбіти на великій відстані від планети.

Уран - його кільця і супутники
Знято телескопом Хаббл в 1998 році
фото hubblesite.org

Відкриття

Два перші відомі супутники, Титанія і Оберон, були виявлені сером Уїльямом Гершелем 11 січня 1787 року, через шість років після відкриття ним Урану. Пізніше Гершель вважав, що виявив шість супутників, і, можливо, навіть кільце (див. нижчий). У течію майже 50 років інструмент Гершеля був єдиним, в який можна було розрізнити супутники Урану. У 1840-і рр. досконаліші інструменти спостережень і сприятливе положення Урану дозволили відмітити спорадичні ознаки інших супутників, окрім Титанії і Оберона. Кінець кінцем, два наступні супутники, Аріель і Умбріель, були відкриті Уїльямом Ласселом в 1851 році.

Протягом довгого часу римська схема нумерації супутників Урану була спірною і в публікаціях вагалася між позначеннями Гершеля (де Титанія і Оберон — Уран II і IV) і Уїльяма Лассела (де вони часом — I і II). Після того, як існування Умбріеля і Аріеля було підтверджено, Лассел пронумерував супутники від I до IV в порядку віддалення. З тих пір нумерація не мінялася. У 1852 році син У. Гершеля — Джон Гершель дав назви чотирьом відомим тоді супутникам.

На протязі майже століття жодних нових відкриттів супутників Урану зроблено не було. У 1948 р. Джерард Койпер виявив найменший з п'яти найбільших, сферичних супутників — Міранду. Декілька десятиліттями опісля, в січні 1986 космічний зонд «Вояджер-2» відкрив 10 внутрішніх супутників. «Вояджером» спостерігався ще один супутник — Пердіта, але тоді він не був пізнаний як супутник. Пердіту «повторно» відкрили в 2001 році при вивченні старих фотографій з «Вояджера-2».

Уран був єдиним планетою-гігантом, в якої не було відомо нерегулярних супутників, але з 1997 року наземними спостереженнями було виявлено дев'ять віддалених нерегулярних супутників. Ще два маленькі внутрішні супутники, Купідон і Маб, були відкриті в 2003 році з використанням Космічного телескопа «Хаббл». Останній з виявлених на 2008 рік супутників Урану — Маргарита — був відкритий в 2003 році.

Уявні супутники

Після відкриття Гершелем Титанії і Оберона 11 січня 1787 р., він згодом вважав, що спостерігав ще 4 супутники: два — 18 січня 9 лютого 1790 р. і ще два — 28 лютого і 26 березня 1794 року. Таким чином, багато подальших десятиліть вважалося, що в Урану 6 супутників, хоча існування 4 з них не підтвердив жоден астроном. Спостереження Лассела в 1851, коли він виявив Аріель і Умбріель, не підтвердили спостереження Гершеля; Аріель і Умбріель, які Гершель, звичайно ж повинен був бачити, якщо він бачив супутники біля Титанії і Оберона, не відповідали жодному з додаткових супутників, відмічених Гершелем, по орбітальних характеристиках . Тому прийшли до виводу, що 4 супутники, відмічених Гершелем окрім двох, були ілюзорними — ймовірно, результатом помилкового пізнання зірок біля Урану як супутників, і право Лассела на відкриття Аріеля і Умбріеля отримало визнання. Як вважалося, в чотирьох уявних супутників Гершеля були наступні сидеричні періоди: 5,89 днів (ближче чим Титанія до Урану), 10,96 днів (між Титанієм і Обероном), 38,08 і 107,69 днів (далі за Оберон).

Назви

Перші два супутники Урану, відкриті в 1787 р., були названі лише в 1852 — рік потому після виявлення ще два. Обов'язок дати їм назви узяв на себе Джон Гершель, син першовідкривача Урану. Він вирішив не брати назви для супутників з грецької міфології, назвавши їх на честь магічних духів з англійської літератури: пануючи і цариці фей і ельфів Оберона і Титанії з «Сну в літню ніч» Уїльяма Шекспіра і сильфів Аріеля і Умбріель з «Викрадання локона» Олександра Пупа (Аріель також ще і ельф з Шекспірівської «Бурі»). Причини такого вибору, мабуть, криються в тому, що Уран, як бог піднебесся і повітря, супроводжується духами повітря. Подальші назви, замість того, щоб продовжити нову традицію давати імена духів повітря (лише Пак і Маб продовжили цю традицію), зосередилися на першоджерелах Гершеля. У 1949 р. п'ятий супутник, Міранда, був названий його першовідкривачем Джерардом Койпером на честь смертного персонажа з Шекспірівської «Бурі».

Поточна практика найменування супутників прийнята в МАС включає персонажів п'єс Шекспіра і «Викрадання локона» (на справжній момент лише Аріель, Умбріель і Белінда мають імена з останньої поеми; всі інші з Шекспіра). Спочатку найбільш віддалені від центру супутники називали на честь персонажів з однієї п'єси («Буривши»); але з Маргаритою, якою було дано ім'я з «Багато галасу даремно», ця традиція припинилася.

Особливості і групи

Система супутників Урану найменш масивна серед систем супутників планет-гігантів; сукупна маса всіх 5 найбільших місяців Урану не складе і половини від маси Тритона (сьомого найбільшого супутника Сонячної системи). Найбільший з супутників, Титанія, володіє радіусом в 788,9 км., що менше радіусу Земної Луни, але трохи більше, чим в Реї, другого з крупних супутників Сатурну, що робить Титанію восьмим найбільшим супутником в Сонячній системі. Уран приблизно в 10000 разів масивніше, ніж його супутники.

Внутрішні супутники

За даними на 2008 рік, Уран має 13 внутрішніх супутників. Їх орбіти лежать всередині орбіти Міранди. Всі внутрішні «місяці» тісно пов'язані з кільцями Урану, які, можливо, являють собою результат розпаду одного або декількох маленьких внутрішніх «місяців». Корделія і Офелія служать «пастухами» кільця ?, а невеликий місяць Маб, можливо, джерело найбільш віддаленого кільця ?. Пак обертається на орбіті між Пердітою і Мабом, і, можливо є перехідним об'єктом між внутрішніми місяцями і крупними супутниками Урану. Всі внутрішні місяці — темні обьекти; їх геометричне альбедо не перевищує 10 %. Внутрішні місяці складаються з водяного льоду з домішкою темного матеріалу, можливо — перетвореної радіацією органіки. Невеликі внутрішні супутники постійно виступають один для одного як суперечливі фактори. Система є хаотичною і, ймовірно, непостійною. Розрахунки показують, що внутрішні супутники виступають в ролі суперечливих факторів один для одного у випадку, якщо їх орбіти перетинаються; кінець кінцем, це може привести до зіткнень між ними. Дездемона може зіткнутися з Крессидою або Джульєтою протягом подальших 100 мільйонів років.

Великі супутники

Серед супутників Урану виділяються п'ять найбільших: Міранда, Аріель, Умбріель, Титанія і Оберон. За діаметром вони розрізняються від 472 км. для Міранди до 1578 км. для Титанії. Всі великі супутники Урану — відносно темні обьекти: їх геометричне альбедо змінюєтся в діапазоні 30—50 %, а альбедо Бонда — між 10—23 %. Умбріель — найтемніший з цих супутників, а Аріель — найяскравіший. Маси супутників складають від 6,7*1019 кг (Міранда) до 3,5*1021 кг (Тітанія). Для порівняння, маса земного Місяця — 7,5*1022 кг. Найбільші супутники Урану, як вважають, сформувалися в аккреційонному диску, який існував довкола Урану протягом деякого часу після того, як він сформувався, або виник в результаті зіткнення Урану з іншим небесним тілом в ранній період його історії. Всі крупні супутники Урану складаються наполовину з льоду і гірських порід, за винятком Міранди, що складається переважно з льоду. Складовими льоду можуть бути аміак і вуглекислий газ. Їх поверхня поцяткована кратерами, але всі вони (за винятком Умбрієля) демонструють ознаки «оновлення» поверхні, що виражаються у формі утворення каньйонів і, у випадку з Мірандою, яйцевидними, схожими на гоночні треки структурами, званими коронами. За утворення «корон» як вважають відповідальні різкі піднімання діапірів. Поверхня Аріеля, можливо, наймолодша, з найменшою кількістю кратерів. Поверхня Умбріеля ж здається найстарішою. Що мали місце у минулому резонанси 3:1 між Мірандою і Умбріелем і 4:1 між Аріелем і Титанією, як вважають, відповідальні за нагрівання, яке викликало істотну ендогенну активність на Міранді і Аріелі. До такого висновку приводить наявність у Міранди високого орбітального нахилу, невластивого для настільки близького до планети тіла. Найбільші супутники Урану складаються з ядра з гірських порід в центрі і крижаного покриву зовні. Титанія і Оберон можуть мати океан з рідкої води на межі ядра/мантії.

Історія відкриття Урана

Протягом багатьох сторіч астрономи Землі знали тільки п'ять «блукаючих зірок» — планет. 1781 був ознаменований відкриттям ще однієї планети, названої Ураном. Це відбулося, коли англійський астроном Вільям Гершель приступив до реалізації грандіозної програми: упорядкуванню повного систематичного огляду зоряного неба.

13 березня 1781 року поблизу однієї з зірок сузір'я Близнят Гершель помітив цікавий об'єкт, що явно не був зіркою: його видимі розміри змінювалися в залежності від збільшення телескопа, а головне, змінювалося його положення на небі. Гершель спочатку вирішив, що відкрив нову комету (його доповідь на засіданні Королевського товариства 26 квітня 1781 так і називався — «Повідомлення про комету»), але від кометної гіпотези незабаром довелося відмовитися. На подяку Георгу III, що призначив Гершеля королівським астрономом, останній запропонував назвати планету «Георгієва зірка», проте, щоб не порушувати традиційного зв'язку з міфологією, було прийнято назву «Уран».

Перші нечисленні спостереження ще не дозволяли достатньо точно визначити параметри орбіти нової планети, але, по-перше, число цих спостережень (зокрема, у Росії, Франції і Німеччині) швидко збільшувалося, і по-друге, уважне дослідження каталогів минулих спостережень дозволило переконатися, що планета неодноразово фіксувалася і раніше, але приймалася за зірку, що також помітно збільшувало число даних.

Протягом 30 років після відкриття Урану гострота інтересу до нього періодично падала, але тільки на час. Справа в тому, що підвищення точності спостережень виявило загадкові аномалії в русі планети: він то «відставав» від розрахункового, то починав «випереджати» його. Теоретичне пояснення цих аномалій призвело до нових відкриттів — виявлення зауранових планет.

"Вояджер-2" - єдиний апарат, який досліджував Уран з близької відстані. Над тарілкою антени, спрямованої на Землю, - платформа з телекамерами.

Вид кільця Урану з ребра. Темні, як кам'яне вугілля, брили діаметром не більше 4-6 км рухаються навколо Урану, утворюючи кілька вузьких кілець. На дальньому плані зображення видно, що здалеку окремі камені вже не прогдядаються і кільце виглядає як суцільне утворення.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема кілець Урана

 

Пошук
Хмаринка тегів
Зоряне небо

Земля та Місяць
Сонячна система