Климат
Изображение в естественных цветах (слева) и на более коротких волнах (справа), позволяющие различить облачные полосы и атмосферный «капюшон» (снимок «Вояджера-2»)
Плутоном
Атмосферные образования, облака и ветра
Снимки, сделанные «Вояджером-2» в 1986 году, показали, что видимое южное полушарие Урана можно поделить на две области: яркий «полярный капюшон» и менее яркие экваториальные зоны. Эти зоны граничат на широте −45°. Узкая полоса в промежутке между −45° и −50°, именуемая южным «кольцом», является самой заметной особенностью полушария и видимой поверхности вообще. «Капюшон» и кольцо, как полагают, расположены в интервале давления от 1,3 до 2 бар и являются плотными облаками метана.
Зональные скорости облаков на Уране
Помимо крупномасштабной полосчатой структуры атмосферы, «Вояджер-2» отметил 10 маленьких ярких облачков, большая часть которых была отмечена в области нескольких градусов севернее «южного кольца»; во всех иных отношениях Уран выглядел «динамически мёртвой» планетой. Однако в 1990-х годах число зарегистрированных ярких облаков значительно выросло, причём бо́льшая их часть была обнаружена в северном полушарии планеты, которое в это время стало видимым. Первое объяснение этого (светлые облака легче заметить в северном полушарии, нежели в более ярком южном) не подтвердилось. В структуре облаков двух полушарий имеются различия: северные облака меньшие, более яркие и более чёткие. Судя по всему, они расположены на большей высоте. Время жизни облаков бывает самое разное — некоторые из замеченных облаков не просуществовали и нескольких часов, в то время как минимум одно из южных сохранилось с момента пролёта около Урана «Вояджера-2». Недавние наблюдения Нептуна и Урана показали, что между облаками этих планет есть и много схожего. Хотя погода на Уране более спокойная, на нём, так же как и на Нептуне, были отмечены «тёмные пятна» (атмосферные вихри) — в 2006 году впервые в его атмосфере был замечен и сфотографирован вихрь.
Первый атмосферный вихрь, замеченный на Уране. Снимок получен «Хабблом»
Сезонные изменения
Уран. 2005 год. Видно «южное кольцо» и яркое облачко на севере
Тем не менее, как показывают исследования, сезонные изменения на Уране не всегда зависят от факторов, указанных выше. В период своего предыдущего «северного солнцестояния» в 1944 году у Урана поднялся уровень яркости в области северного полушария — это показало, что оно не всегда было тусклым. Видимый, обращённый к Солнцу полюс во время солнцестояния набирает яркость и после равноденствия стремительно темнеет. Детальный анализ визуальных и микроволновых измерений показал, что увеличение яркости не всегда происходит во время солнцестояния. Также происходят изменения в меридианном альбедо. Наконец, в 1990-е годы, когда Уран покинул точку солнцестояния, благодаря космическому телескопу «Хаббл» удалось заметить, что южное полушарие начало заметно темнеть, а северное — становиться ярче, в нём увеличивалась скорость ветров и становилось больше облаков, но прослеживалась тенденция к прояснению. Механизм, управляющий сезонными изменениями, всё ещё недостаточно изучен. Около летних и зимних солнцестояний оба полушария Урана находятся либо под солнечным светом, либо под тьмой открытого космоса. Прояснения освещённых солнцем участков, как предполагают, происходят из-за локального утолщения тумана и облаков метана в слоях тропосферы. Яркое кольцо на широте в −45° также связано с облаками метана. Другие изменения в южной полярной области могут объясняться изменениями в более низких слоях. Вариации изменения интенсивности микроволнового излучения с планеты, по всей видимости, вызваны изменениями в глубинной тропосферной циркуляции, потому что толстые полярные облака и туманы могут помешать конвекции. Когда близится день осеннего равноденствия, движущие силы меняются, и конвекция может протекать снова.
Спутники
Семья состоит из 27 известных нам спутников Урана, разделенных на крупные, внутренние и нерегулярные. Наибольшими считаются Миранда, Ариэль, Умбриэль, Оберон и Титания. Их диаметр превосходит 472 км, а масса – 6.7 х 1019 кг для Миранды, а также 1578 км и 3.5 х 1021 кг у Титании.
Сравнение размеров крупнейших спутников Урана с размером планеты
Есть мнение, что все крупные луны появились в аккреционном диске, который присутствовал вокруг планеты еще долгое время с момента ее формирования. Каждая представлена практически равным соотношение горной породы и льда. Выделяется лишь Миранда, которая почти полностью создана из льда.
Можно отметить также наличие аммиака, диоксида углерода, а скалистая порода – углеродистый материал и органические соединения. Полагают, что в Титании и Обероне на черте между ядром и мантией может существовать жидкий водяной океан. Поверхность щедро усеяна кратерами. Самой молодой и «чистой» считается Ариэль, а вот Умбриэль – старушка со шрамами.
У главных спутников нет атмосферы, а орбитальный путь приводит к сильным сезонным колебаниям. Внутренних лун насчитывают 13: Корделия, Офелия, Биянка, Крессида, Дездемона, Джульетта, Порция, Розалинда, Купидон, Белинда, Пердита, Пак и Маб. Все они получили свои имена в честь героев творений Шекспира. На фото продемонстрированы спутники и кольца Урана.
Спутники и кольца Урана
Внутренние спутники обладают прочной связью с кольцевой системой планеты. С диаметром в 162 км Пак считается в этой группе крупнейшей луной и единственная, чей снимок удалось добыть Вояджеру-2.
Все они выступают темными телами. Сформированы из водяного льда с темным органическим материалом. Система лишена стабильности и модели показывают, что может произойти столкновение. Особенное беспокойство вызывают Дездемона и Крессида.
Есть 9 нерегулярных спутников, чья орбита расположена дальше Оберона. Они были захвачены уже после формирования самой планеты: Франциско, Калибан, Стефано, Тринкуло, Сикоракс, Маргарита, Просперо, Сетебос и Фердинанд. Они охватывают 18-150 км. Все вращаются в ретроградном направлении, кроме Маргариты.
Уран и его кольца (статьи и новости)
|
Уран стал первой планетой, обнаруженной в Новое время и при помощи телескопа. Несмотря на то, что порой Уран различим невооружённым глазом, ранние наблюдатели никогда не признавали Уран Систему Урана изучал с близкого расстояния лишь один космический аппарат — «Вояджер-2».
В отличие от газовых гигантов — Сатурна и Юпитера, Это самая холодная планетарная атмосфера Солнечной системы с минимальной температурой в 49 К (?224 °C).
Так же, как и у других газовых гигантов Солнечной системы, у Урана имеется система колец и магнитосфера, а кроме того, 27 спутников. Магнитное поле планеты наклонено на 60° относительно оси вращения. (Из Википедии и др. источников)
Наверное, наклон магнитосферы указывает на прежний наклон вращения планеты.
Возможно, это было время и других загадочных событий Солнечной системы, |
Планета Уран
В атмосфере Урана концентрация сероводорода значительно выше, чем в атмосфере Сатурна и Юпитера.
Однако низкая температура, вызванная удаленностью планеты от Солнца, замораживает газ.
Тм не менее, кристаллы газа могут образовывать даже облака.
Прошлое Урана
В прошлом Уран мог столкнуться с другой крупной планетой (вдвое больше Земли). Столкновение произошло три-четыре миллиарда лет назад. Именно тогда могли быть сформированы крупные спутники планеты.
Большое небесное тело до сих пор может находиться в Солнечной системе, но слишком далеко для того, чтобы астрономы могли его заметить. |
Уран столкнулся с большой планетой.
Сочинение
Уран — не газовый гигант, а ледяной гигант. В разделе, посвященном характеристикам, было видно, что плотность Урана, хотя и ниже, чем у каменистых планет, таких как Земля, но больше, чем у Сатурна, который вполне мог плавать на воде.
На самом деле большая часть Юпитера и Сатурна жидкая, а не газообразная, но Уран и Нептун содержат большое количество льда, не только воды, но и других соединений.
А поскольку масса Урана меньше, давление, вызывающее образование жидкого водорода, столь характерного для Юпитера и Сатурна, не возникает внутри него. Когда водород находится в этом состоянии, он ведет себя как металл, что вызывает сильные магнитные поля этих двух планет.
У Урана также есть свое собственное магнитное поле, диаграмма которого представлена на рис. 12, хотя любопытно, что силовые линии не проходят через его центр, как в случае с Землей, а, кажется, берут начало в другой точке, смещенной оттуда.
Итак, в атмосфере Урана есть молекулярный водород и гелий с небольшим процентом метана, который отвечает за его синий цвет, поскольку это соединение поглощает волны красного цвета.
Тело планеты как таковое состоит из льда, не только из воды, но и из аммиака и метана.
Пришло время выделить важную деталь: когда ученые-планетологи говорят о «льде», они не имеют в виду замороженную воду, которую мы добавляем в напитки, чтобы их охладить.
«Лед» замороженных планет-гигантов находится под большим давлением и высокими температурами, по крайней мере, в несколько тысяч градусов, поэтому он не имеет ничего общего с тем, что хранится в холодильниках, кроме состава.
Доклад про Уран
Уран – довольно интересная и удивительная планета. Но в чем ее особенность? И почему это космическое тело названо невидимым? На все вопросы найдутся ответы.
Почему планету прозвали невидимой и как ее открыли?
Долгое время астрономы не могли разглядеть Уран, по крайней мере, признать его планетой. Впервые Уран заметил астроном Джон Флемстид в 1690 году, но принял его за звезду. В 1781 году Уильям Гершель первым рассмотрел Уран в телескоп, однако поначалу считал его кометой. В то время люди считали, что планет всего пять. Никому и в голову не приходило, что их может быть больше. Вот отсюда и кличка – невидимка. Итак, разглядев яркий объект, Гершель понял, что у него не характерная для кометы орбита, да и расположен он слишком далеко. Изучив записи других астрономов, он заключил, что это планета.
Уран – это газовый гигант, правда, в Уране больше льда, чем газа. Другое название планеты – ледяной гигант. Третий по размерам и четвертый по весу. Уран состоит из камня, льда и газа. Как и другие газовые гиганты, планета окружена кольцами, но увидеть их можно лишь с помощью мощного телескопа. От остальных планет Уран отличается тем, что вращается вокруг Солнца, лежа на боку. Вероятно, такое положение планета приняла после попадания в нее крупного объекта.
Названа планета в честь римского бога неба. Диаметр Урана – 51 118 километров. Расстояние до Солнца – 3 миллиарда километров. Продолжительность одного года на Уране равна 84 земным годам. Продолжительность одних суток на Уране – это чуть более 17 часов на Земле. Средняя температура равна – 213 градусам по Цельсию. Атмосфера газового гиганта состоит из водорода, гелия и метана. Известны 27 спутников Урана, может их больше. Про погоду можно сказать, что там ураганы размером с США и постоянная температура.
Любопытные факты про Уран.
• Все спутники были названы именами героев Шекспира. Например, Оберон и Титания.
• Год на Уране проходит гораздо дольше, чем на Земле. А вот сутки – быстрее.
• У Урана нет твердой поверхности. Где – то 8000 километров – это газы.
• Ядро планеты разогрето до температуры + 7000 градусов по Цельсию. А ведь планета на 80% состоит из льда!
• Уран движется против часовой стрелки по солнечной орбите.
• Однажды на планету высаживался космический аппарат. После того момента никого там не было.
• Планируется полет на Уран в 2021 году. Целью будет исследование состава планеты.
Климат
Атмосфера Урана необычайно спокойна в сравнении с атмосферами остальных планет-гигантов. «Вояджер-2» обнаружил только 10 полосок облаков на видимом южном полушарии. Скорости ветров на экваторе (тут они направлены против вращения планеты) 50 – 100 м/сек. Удаляясь от экватора к широтам ±20°, ветры утихают, практически обнуляясь. А выше начинается постепенный рост скорости ветра до широт ±60°, где направление их уже прямое. На полюсах ветра почти нет.
Говорить о сезонных изменениях на Уране пока рано, но ясно одно: структура и толщина облаков в некоторые периоды заметно изменяются.
Спутники Урана (27)
У Урана есть 27 спутников, о которых известно астрономам. Все спутники Урана названы в честь персонажей произведений Вильяма Шекспира и Александра Поупа.
Все спутники совершенно разной величины: есть как очень маленькие луны, так и большие, Все спутники Урана, предположительно образовались в аккреционном диске, окружавшем планету сразу после её формирования. |
Спутниковая система Урана.
Обзор 5 главных спутников Урана
|
Старые (обнаруженные много раньше других) пять спутников Урана называют главными, или «основными». Из них четыре считаются планетоподобными космическими объектами Причём, 2 первых известных спутника, Титания и Оберон,
Эти 5 крупных спутников достаточно массивны, чтобы гидростатическое равновесие придало им шарообразную форму. Размеры крупных спутников варьируются от 472 км в диаметре (Миранда) и до 1578 км (Титания). Наибольший из этих 5-ти, Титания, имеет 1578 км в диаметре.
Крупнейшие спутники Урана состоят из каменного ядра и ледяной оболочки, Ариэль является самым светлым из этих космических тел,
Имевшие место в прошлом резонансы 3:1 между Мирандой и Умбриэлем Спутникам Урана легче выйти из орбитального резонанса, чем спутникам Сатурна или Юпитера, |
Три группы спутников Урана
Спутники Урана можно разделить на 3 группы — как по времени открытия, так и по удалённости от планеты-гиганта:
- I. «Домирандовские» спутники Урана (открыты после «основных» пяти):
- Корделия (Уран VI),
- Офелия (Уран VII),
- Бианка (Уран VIII),
- Крессида (IX),
- Дездемона (Уран X),
- Джульетта (Уран XI),
- Порция (Уран XII),
- Розалинда (Уран XIII),
- Купидон (Уран XXVII),
- Белинда (Уран XIV),
- Пердита (Уран XXV),
- Пак (Уран XV),
- Маб (Уран XXVI);
- II. Старые (главные, крупнейшие) спутники Урана:
- Миранда (Уран V: Дж. Койпер, 1948)
- Ариэль (Уран I: У. Ласселл, 1851)
- Умбриэль (Уран II: У. Ласселл, 1851)
- Титания (Уран III: У. Гершель, 1787)
- Оберон (Уран IV: У. Гершель, 1787)
- III. «Заобероновские» спутники Урана:
- Франциско (Уран XXII),
- Калибан (Уран XVI),
- Стефано (Уран XX),
- Тринкуло (Уран XXI),
- Сикоракса (Уран XVII),
- Маргарита (Уран XXIII),
- Просперо (Уран XVIII),
- Сетебос (Уран XIX),
- Фердинанд (Уран XXIV).
Как видим, система урановых спутников схожа с таковой у Сатурна:
главные («классические» и часто планетоподобные) спутники занимают среднюю зону,
а до и после неё располагаются малые тела большей частью астероидного происхождения.
Причём, у обоих планет имеются кольца.
Только у Урана система более симметричная.
Возможно, у Сатурна не все спутники открыты в ближней зоне, а у Урана — в дальней.
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.
Магнитное поле Урна
Магнитное поле нашего Урана имеет ряд своих характерных особенностей по сравнению с остальными планетами и по всей вероятности связано с его особенностями вращения и отсутствию внутреннего источника собственной энергии.
- Первая особенность – магнитная ось планеты сдвинута с центра оси планеты на треть его радиуса и при этом образуется угол в 60 градусов.
- Вторая особенность это непостоянство напряженности магнитных полей.
- Третье – имеется несколько разных пар магнитных полюсов, кроме основных двух еще 2 других более слабых.
Магнитное поле Урана
Своеобразное магнитное поле Урана формируется не в ядре, как у всех планет, а в более поверхностном слое океана водного аммиака с высокой электропроводностью. Именно здесь и начинают образовываются магнитные силовые линии, выходящие на большие расстояния за пределы планеты. Но со стороны Солнца на магнитный поток Урана давит солнечный ветер и препятствует его широкому движению.
С другой стороны выход для магнитных волн свободен и они, казалось бы должны распространяются на огромное расстояние в космическом пространстве. Но не тут то было. Для Урана это неприемлемо благодаря наклону оси вращения к магнитному полю.
Поэтому когда планета вращается, то получается что его силовые линии накручиваются друг на друга спиралевидным хвостом в длину до 10 млн км в обратную от Солнца сторону.
Физические характеристики Урана
Особенностью планеты Уран является то, что плоскость экватора планеты наклонена к плоскости орбиты планеты под углом 98°. В результате планета Уран вращается будто бы лёжа на своем боку.
Замечание 1
Согласно одному из последних исследований положение Урана «на боку» было следствием столкновения планеты с неким объектом, который примерно в два раза превосходил Землю по массе. Таким столкновением можно объяснить очень низкую температуру в атмосфере верхнего слоя планеты.
Радиус экватора Урана равен 25 559 км. Полярный же радиус меньше его на 300 километров.
Что касается периода вращения планеты, то он зависит от той или иной широты планеты. Так, к примеру, на широте в 70° он составляет 14 часов, а на широте в 33° этот показатель равен 16,2 часам.
Массу планеты рассчитали исходя из движения спутников Урана. Масса планеты оказалась в 14,5 раз больше массы нашей планеты.
В тоже время средняя плотность Урана равна 1,3 г/см3. Эта цифра лишь немного больше плотности воды.
В атмосфере Урана основным элементом является водород. Его доля в атмосфере планеты составляет 85%. Другими элементами атмосферы Урана следует назвать гелий, его доля равна 12% и метан с его долей в 2,3%.
Из –за того, что планета совершает вращение словно «лёжа на боку», то день и ночь по своей длительности сильно больше осевого периода вращения планеты. Так, на широте в 30° день и ночь длится 14 лет, а на широте в 60 ° уже больше -28 лет. А на полюсах длительность дня и ночи равна 42 годам.
Построение модели внутреннего строения планеты говорит о том, что температура в центре планеты более 7000 К. Эта цифра меньше, чем аналогичные показатели по Юпитеру и Сатурну. Ядро планеты состоит из сильно сжатых металлов, а также аммиака и метана в виде льда. Ядро занимает приблизительно около 0,3 радиуса планеты. Мантия планеты, судя по всему, состоит изо льда. Причём лёд этот состоит из смеси воды, метана и аммиака.
Уран и похожий на него Нептун выделяют в отдельную категорию «ледяных гигантов».
Поверхность Урана, которую мы можем наблюдать, состоит из газовой оболочки. В свою очередь, эта газовая оболочка состоит из таких элементов как водород и гелий.
Температура на всех широтах Урана считается примерно одинаковой. Так, на уровне заметной наблюдателям облачности температура составляет около 60 К. Это происходит из – за циркуляции атмосфера, или же в результате конденсации воды в атмосфере Урана.
Замечание 2
Особенностью Урана и отличием его от других планет-гигантов является почти полное отсутствие собственных источников энергии.
Особая динамика атмосферы Урана, которая образует теплоизолирующий слой, приводит к низкой метеорологической активности и к слабому тепловому излучению.
Исследования показали наличие у планеты собственного магнитного поля. Отмечается, что магнитосфера Урана обладает достаточно сложным строением.
Так, индукция магнитного поля близка к земной на уровне видимой облачной поверхности, где давление составляет 0,6 бара.
Отмечается, что магнитные полюса расположены на отдалении от полюсов географических, а точнее уранографических, этой планеты. Так, на 8 тысяч километров смещена к Северному полюсу и наклонена на 59 ° ось магнитного диполя.
