Исследования Солнечной системы, проводимые в последнюю четверть XX века, дали науке целый ряд удивительных открытий. С помощью новых мощных оптических телескопов астрофизики, ученые-ядерщики, представители других отраслей науки и техники сумели получить бесценные научные данные о ближнем космосе. Благодаря полетам космических автоматических зондов человечеству стали известны интересные факты про состав и строение планетарной системы нашей звезды. Наконец-то научный мир сумел получить информацию о том, как выглядит планета Уран, что представляет собой Нептун и каковы истинные размеры Солнечной системы.
Самая удивительная планета Солнечной системы
Исследуя околоземное космическое пространство в телескоп, несложно прийти к ошибочному мнению – Солнечная система представляет собой простейший гелиоцентрический механизм, в котором все остальные космические тела и объекты подчиняются известным законам физики и математики. На самом деле все далеко не так просто, как кажется на первый взгляд. Каждое небесное тело в нашем ближайшем космосе живет своей жизнью, имеет свои характерные особенности и мало чем похоже на своих соседей. Яркий тому пример – планеты земной группы, среди которых только Землю и Марс можно с большой натяжкой поставить в один ряд.
Аналогичная ситуация с другой группой планет — газовыми гигантами — которые совершают свой бег вокруг Солнца по внешнему кругу. Если Юпитер и Сатурн имеют схожие астрофизические параметры и характеристики, то Уран на их фоне выглядит «белой вороной». Несмотря на внешнее сходство и одинаковое строение, Уран является единственной планетой нашей звездной системы, которая занимает необычное положение. Спецификой особенности такого небесного тела, как Уран, является следующий аспект. Планета не просто совершает размеренный бег по гелиоцентрической орбите, а катится, словно бильярдный шар вокруг Солнца. Проще говоря, планета просто лежит на боку и перекатывается в направлении своего движения по орбите. Это поведение не только не характерно двум другим газовым гигантам Солнечной системы — Юпитеру и Сатурну, положение оси вращения Урана по отношению к плоскости его орбиты выглядит необычно.
Если говорить о том, насколько градусов наклонен экватор Урана к плоскости своей орбиты, то эта величина составляет 97,86⁰. К примеру, Земля и Марс имеют угол наклона экватора к орбитальной плоскости 23,45 и 25,19 градусов соответственно. Экватор у Меркурия и у Юпитера практически перпендикулярен орбитальной плоскости. Уран же лежит на боку и вращается ретроградно. Такое положение оси выглядит с научной точки зрения нонсенсом, так как у седьмой от Солнца планеты смена дня и ночи наблюдается только в узком секторе планетарного диска. Восход и закат далекого Солнца происходит на небосклоне Урана почти так же, как и в полярных широтах на Земле. Благодаря такому положению оси вращения планеты, существует любопытный момент — разница в длительности уранского года на полюсах и на экваторе. Полюса планеты встречают день и ночь один раз в течение 42 земных лет, а вот на экваторе год удлиняется ровно в два раза и составляет 84 земных года.
Сказывается положение оси вращения планеты и на характере магнитного поля седьмой планеты. В отличие от других небесных тел Солнечной системы, магнитное поле Урана вращается вместе с самой планетой, постоянно меняя магнитные полюса. Другими словами, магнитное поле планеты Уран периодически открывается и закрывается. Если бы подобное происходило на Земле, нас бы каждый день ожидала планетарная катастрофа.
Открытие седьмой планеты
История открытия третьего газового гиганта всецело связана с именем англичанина Уильяма Гершеля. В 1781 году англичанин обнаружил новое небесное тело, которое первоначально принял за комету, посетившую Солнечную систему. Однако спустя некоторое время, изучив особенности движения объекта по орбите вокруг Солнца, астроном Уильям Гершель принял решение классифицировать его как седьмую планету. Это событие стало знаковым в астрономии. Впервые инструментальным способом человеку удалось обнаружить планету, о существовании которой ранее ничего не было известно. До этого момента астрономы опирались на информацию о существовании шести планет, принимая Уран за звезду. Представление о размерах Солнечной системы ограничивалось орбитой Сатурна.
Англичанин на правах первооткрывателя предложил назвать седьмую планету в честь английского монарха — «звезда Георга». Это название не пришлось по вкусу членам Королевской астрономической обсерватории, которые решили дать новой планете название Уран, в честь древнегреческого божественного символа небесной сферы. Впоследствии, когда Гершель наблюдал за движением Урана, была отмечена особенность поведения этого небесного тела на орбите. Седьмая планета неравномерно двигалась по орбите, то ускоряясь, то замедляя свое движение. Уже после смерти Гершеля, другие астрономы, англичанин Адамс и француз Лаверье выдвинули предположение, что за Ураном находится еще одно крупное небесное тело, гравитация которого и отражается на поведении третьего газового гиганта. Последующие математические расчеты подтвердили правильность предположения, что дало возможность в 1846 году открыть последнюю, восьмую планету Солнечной системы Нептун.
Таким образом, открытие Урана повлекло за собой цепную реакцию в научном мире, результатом которой стало расширение границ планетарной системы. Вслед за Ураном мы получили Нептун и Плутон — объекты, открытые путем математических вычислений.
Астрофизические характеристики: краткое описание планеты Уран
Несмотря на внешнее сходство с первыми двумя газовыми гигантами Солнечной системы, седьмая планета существенно отличается от Юпитера и Сатурна. В отличие от Юпитера и Сатурна, которые можно достаточно хорошо рассмотреть в телескоп, Уран в объективе выглядит небольшой звездочкой. Это объясняется огромным расстоянием, которое разделяет этот далекий мир от нашей планеты.
На небосклоне Земли третий гигант едва заметен, представляя собой тусклую звезду, яркость которой варьируется в диапазоне 5,9 — 5,32 звездной величины. Наблюдая в телескоп за далекой звездой бледно-голубого цвета, астрономы долгое время задавались вопросом, какого цвета седьмая планета на самом деле. Ответ на этот вопрос ученые получили только в 1986 году, когда космический зонд «Вояджер-2» пролетел в 80 тыс. км. от поверхности далекой планеты. На полученных снимках был виден бледно-голубой, с едва металлическим оттенком планетарный диск.
Расстояние от Солнца составляет в среднем 2 876 679 082 км. Уран совершает бег вокруг центра звездной системы по почти эллиптической орбите с незначительным эксцентриситетом (е), который составляет 0,46. Период обращение небесного тела вокруг центральной звезды составляет 30685 земных дня или 84 года. Скорость движения этой планеты невысокая — всего 6,8 километров в секунду. Только Нептун передвигается в космосе с еще меньшей орбитальной скоростью — 5,4 км/с.
Если говорить о том, сколько займет времени путешествие от Земли до третьей планеты–гиганта, то здесь можно опираться на данные полета все того же автоматического аппарата «Вояджер-2», который летел к Урану почти 9 лет. Эта пока единственная миссия, позволившая получить землянам представления об этом далеком объекте и его окрестностях.
Несмотря на свои скромные размеры в ночном небе, в действительности размер Урана впечатляет. Диаметр планетарного диска этого гиганта составляет 50724 км. Это конечно не так много, как у Юпитера и Сатурна, диаметры которых составляют 140 тыс. км и 116 тыс. км соответственно. Однако этого вполне достаточно для того, чтобы седьмая планета Солнечной системы прочно удерживала за собой третью позицию.
Впечатляет наблюдателя и масса этого небесного тела. Уран в 14,5 раз тяжелее Земли и весит 8,6832·1025 кг. По своей массе бледно-голубой гигант проигрывает не только Юпитеру и Сатурну. Даже дальняя спутница Урана, планета Нептун имеет большую массу. Относительная легкость далекого небесного тела объясняется его составом. В отличие от двух других планет Юпитера и Сатурна, где основная масса представлена полужидким и металлизированным водородом и гелием, Уран представляет огромный ледяной шар, который имеет скорость вращения вокруг собственной оси в 2,29 м/с.
Состав седьмой планеты и ее атмосфера
Лед на Уране — это различные высокотемпературные модификации. Здесь присутствует замерший аммиак, водяной лед и метан, находящийся в твердом ледяном состоянии. Ввиду ледяной природы, седьмая планета была переведена учеными-астрофизиками в категорию ледяных гигантов. Плотность ледяного шарика незначительная, почти в три раза меньше плотности планеты Земля и составляет 1,27 г/см3. Однако благодаря своей большой массе и орбитальным параметрам, на Уране достаточно сильные гравитационные силы. Ускорение свободного падения у ледяного гиганта практически идентично земному и составляет 8,87 м/с2.
Любопытно строение далекой планеты, которое выглядит следующим образом:
- твердое каменное ядро;
- ледяная мантия;
- мнимая поверхность;
- нижняя атмосфера (стратосфера и тропосфера);
- планетарная корона.
Поверхность небесного тела представлена соединениями водорода и гелия, пребывающими в газообразном состоянии. В состав атмосферы планеты входит метан, благодаря которому Уран имеет характерный бледно-голубой оттенок. Его концентрация уменьшается с высотой, где ввиду крайне низких температур метан вымерзает, оставляя место для водорода и гелия. Точный химический состав атмосферы седьмой планеты до конца не известен, однако судя по спектру, атмосфера в основном состоит из водорода, в ней также присутствуют соединения углеводородов, которые являются результатом воздействия на молекулы метана солнечной радиации. Слои атмосферы ледяного гиганта отличаются толщиной и температурой. Самый верхний слой — это атмосферная корона, простирающаяся далеко за пределы планеты на расстояние 8000 км. Нижние слои — это стратосфера и тропосфера, где преобладают низкие температуры. На высоте 50-300 км. от поверхности располагается слой облаков, состоящих из водяных паров, кристаллов аммиака и метана. Температуры в этом месте достигают отметки 227-250 градусов Цельсия с отметкой минус.
Заключение
Информация, которой сегодня располагают ученые о третьей планете-гиганте крайне ограниченная. Это объясняется расположением Урана. Основное внимание астрофизики и ученые уделяли изучению Юпитера и Сатурна и крайних районов Солнечной системы. Уран, расположенный в середине этого сообщества небесных тел, все время оказывался вне поля зрения научно-исследовательских программ. Космический аппарат «Voyager 2» стал пока единственным кораблем, достигшим окрестностей далекой планеты, предоставив первые документальные сведения о планете Уран, о составе ее атмосферы и окружении.
Как и всем другим газовым гигантам, которым свойственно наличие собственной системы небесных тел, ученые обнаружили урановское украшение — систему колец. Обнаружены и спутники планеты Уран, которых сегодня насчитывается 27 шт. С помощью телескопа «Хаббл» в 2005 году удалось рассмотреть подробно пять самых крупных спутников Урана — это Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титания и Оберон. Последующее изучение далекой планеты и его спутников, возможно, даст новую и полезную информацию ученым, однако в ближайшее время миссии в эту часть Солнечной системы не планируются.
