Планета Уран — самая холодная в Солнечной системе

Уран — седьмая планета Солнечной системы. Это третий по счету газовый гигант после Юпитера и Сатурна, и также третий по величине. По массе он занимает четвёртое место.

Планета Уран – не самая далёкая от Солнца, после неё есть еще Нептун. Но это самая холодная планета, из-за чего её вместе с Нептуном относят к группе ледяных гигантов. Уран, как и другие планеты Солнечной системы, сильно отличается от других. Это особый мир, который имеет свои тайны и может удивлять.

История открытия Урана

Эта планета стала первой, которую открыли в Новое время, с использованием телескопа. Все более близкие, от Меркурия до Сатурна, прекрасно видны на небе невооружённым глазом, и их знали со времён античности. Уран же был открыт Уильямом Гершелем 13 марта 1781 года, при помощи телескопа собственного изготовления.

Планета Уран с Земли видна как звезда яркостью около 5-6 m, то есть её можно обнаружить невооружённым глазом при хорошем зрении. И, конечно, её много раз видели, но считали обычной звездой. Так как Уран очень удалён от Солнца, его движение по орбите слабо заметно и требует длительных наблюдений.

Так, например, в 1690 году английский астроном Джон Флемстид сделал записи, где отметил наблюдение Урана, и даже обозначил эту звезду как 34 Тельца. Другие астрономы тоже наблюдали эту звезду, но никто не заметил, что это планета.

И только Уильям Гершель отметил, что эта звезда выглядит несколько туманно, и похожа на комету. Он использовал увеличение в 227 крат, затем 460 и 932 крат и обнаружил, что этот объект увеличивается, в отличие от обычных звёзд. Занявшись им внимательнее, Гершель заметил, что он перемещается, и сначала решил, что это комета.

Затем Гершеля озадачило, что эта комета не имеет хвоста, а вычисленная орбита практически круговая, тогда как кометы имеют сильно вытянутую эллиптическую. Другие астрономы тоже озадачились, так как объект больше был похож на планету, чем на комету, да и находился слишком далеко от Солнца.

В 1783 году Уильям Гершель признал факт, что открытый им объект является планетой Солнечной системы, не известной ранее. За открытие король Георг III назначил учёному пожизненную стипендию в 200 фунтов стерлингов в год – по тем временам солидная сумма. Кстати, в 1787 году Гершель открыл и два спутника Урана – Титанию и Оберон.

Как первооткрыватель, Уильям Гершель имел право дать название открытой им планете. Он назвал её «Звезда Георга», в честь короля. Но это название не прижилось, и астрономы решили не отходить от традиции называть планеты в честь древнеримских богов и богинь. Так планета Уран и получила название в честь древнегреческого бога, отца бога Сатурна. Хотя всё-таки немного отклонились от традиции – этот бог не римский, а греческий.

Характеристики Урана

Эта планета – огромный газовый гигант, по размеру третий после Юпитера и Сатурна. Он в 14.5 раз больше Земли, состоит преимущественно из водорода, гелия и метана. Твёрдой поверхности, как мы это понимаем, не имеет, аналогично всем газовым планетам – она условная, без определённой границы.

Характеристики Урана довольно впечатляющие. Основные из них вы можете видеть в таблице.

Структура Урана

Планета по строению очень своеобразна и отличается от других газовых гигантов. Конечно, требуется еще множество исследований, но на основании имеющихся данных учёные построили модель строения Урана.

Масса планеты Уран 14.5 раз больше, чем у Земли, но по сравнению с другими планетами-гигантами он лёгкий, по плотности идёт вторым после Сатурна. Даже Нептун, который меньше размером, весит больше Урана. Дело в том, что состав этой планеты в основном лёд, водяной, метановый и аммиачный. Лишь в ядре есть немного горных пород – камня. Не зря же Уран ещё называют ледяным гигантом.

В центре находится ядро, которое состоит из камня и льда. Оно занимает всего 20% радиуса планеты.

Вокруг ядра находится жидкая мантия, которая занимает 60% радиуса планеты. Она ледяная, но этот лёд совсем не такой, как мы его представляем. Он разогрет до 5000 градусов и находится под огромным давлением. Эта смесь воды, метана и аммиака находится в особом состоянии, которое называют «горячим льдом».

Далее идёт слой атмосферы, который занимает еще 20% радиуса.

Поверхность у планеты Уран как таковая отсутствует. У него газ атмосферы просто плавно переходит в жидкость, и где проходит граница, установить точно нельзя. Поэтому за поверхность считают точку, где давление равно 1 бару – всё, что выше, считается атмосферой.

Температура Урана

Юпитер и Сатурн тоже состоят из газа и состав их похож, но в атмосфере Урана очень много льда. Температура атмосферы достигает – 224⁰С, и это самая холодная планета Солнечной системы. Причём такой холод наблюдается и на освещенной, и на ночной стороне.

Другие гиганты выделяют тепла больше, чем получают от Солнца. Даже Нептун, который похож на Уран своими характеристиками, но расположен гораздо дальше, выделяет тепла в 2.61 раз больше, чем получает. Выделение энергии происходит из-за гравитационного сжатия и вращения ядра. Но Уран с квадратного метра выделяет тепла даже меньше, чем Земля, то есть почти совсем не выделяет.

Это очень странно и почему так происходит, учёные пока не выяснили. Есть предположение, что выделяемое из недр тепло просто не может вырваться за пределы атмосферы – что-то его задерживает. Возможно, этим экраном может быть слой атмосферы, имеющий другой состав. Но тепло ведь должно куда-то деваться. Поэтому есть еще одна теория, что если Уран во всём остальном схож с прочими планетами-гигантами, то где-то в его глубине может существовать слой жидкой воды, а значит, и возможно наличие жизни.

Уран, самая холодная планета Солнечной системы не так прост, как кажется. Не выделяя тепло наружу, он тратит его на что-то внутри. Возможно, здесь мы сможем обнаружить нечто похожее на парниковый эффект Венеры. Конечно, возможны и другие объяснения, данных пока недостаточно.

Атмосфера Урана

Атмосфера Урана состоит по большей части из водорода – 83%, и гелия – 15%. Также имеется много метана и ацетилена. Так как метан поглощает красную часть спектра, планета имеет зелёно-голубой цвет. Теперь вы знаете, почему Уран имеет именно такой интересный цвет.

Планета не имеет четкой границы между атмосферой и поверхностью, так как последней у неё просто нет. Поэтому очень сложно сказать, какой толщины эта атмосфера, ведь точки отсчёта нет. Если бы мы начали спускаться в неё из космоса, то заметили бы, как давление растёт, пока газ не переходит в промежуточное полужидкое состояние, а затем и в жидкое. На какой высоте это происходит, узнать нельзя, состояние газа меняется не резко, а постепенно.

Хотя со стороны Уран выглядит совершенно монотонной, «мертвой» планетой голубого цвета, на которой можно обнаружить разве что пару облачков, на самом деле это не так. На нём дуют ветра со скоростью до 240 м/с и образуются большие вихри.

В самом нижнем слое – в тропосфере, ниже всех расположены водные облака, как привычные нам земные. Выше их – облака из гидросульфида аммония, а еще выше – облака из сероводорода и аммиака. Еще выше находится слой, в котором находятся метановые облака. Тропосфера – весьма беспокойное место, здесь дуют сильные ветра, много облаков, и меняются сезоны.

Выше находятся тропопауза и стратосфера, по нижнему слою которой этан и ацетилен образуют слой тумана. В тропопаузе «Вояджер-2» как раз и зарегистрировал самую низкую температуру в -249 градусов. Именно из-за низких температур и туманной прослойки Уран имеет такой унылый вид, без деталей. На самом деле мы просто не можем видеть то, что находится ниже, а облаков в верхних слоях очень мало, буквально единицы.

Самые высокие слои атмосферы – термосфера и корона, как ни странно, имеют большую температуру, чем нижние. Это еще одна загадка Урана, так как Солнце не даёт столько энергии, чтобы разогреть эти слои до 500⁰С.

Еще одна особенность Урана — термосфера распространяется на расстояние в 50 тысяч километров, два радиуса планеты.

Орбита

Планета Уран удалена от Солнца на 19.19 а.е, то есть в 19 раз дальше, чем Земля. Это просто огромное расстояние. В километрах это будет 2 миллиарда 800 миллионов километров. Орбита планеты Уран слегка вытянута, то есть не строго круговая. Точка наибольшего удаления от Солнца удалена на 3 миллиарда километров.

Эта планета тратит 84 земных года, чтобы совершить один оборот вокруг Солнца – путь её очень длинный. То есть с момента открытия Урана Уильямом Гершелем в 1781 году эта планета только завершает третий оборот. Для нас это большой промежуток времени – более двух веков, но на Уране идет только третий год с его открытия.

Из-за большого удаления от Солнца Уран получает от него энергии в 400 раз меньше, чем Земля.

Полный оборот вокруг оси Уран делает за 17 часов 14 минут. Но газовые гиганты вращаются не как каменистые планеты, а как жидкие, с разной скоростью в разных широтах. Так как в верхних слоях атмосферы дуют ветра со скоростью до 240 м/с, притом по направлению вращения планеты. Поэтому находящиеся там облака могут совершить полный оборот, опережая планету – за 14 часов.

У Урана есть уникальное свойство – его ось вращения наклонена на 97.86⁰, то есть он немного перевернут «вниз головой», как будто лежит на боку. И по орбите он как бы катится, а другие планеты похожи на стоящие вращающиеся волчки. Поэтому целых 42 года одно полушарие освещено, а на другом темно. Затем в другом полушарии наступает 42-летний день. При этом Солнце на полюсе стоит в зените, а на экваторе быстро встаёт и быстро заходит. Конечно, это можно было бы наблюдать, находясь на условной поверхности, и если бы не мешал толстый облачный и туманный покров.

Кольца Урана

Кольца Сатурна прекрасны, спору нет. Но многие люди просто не знают, что подобное украшение есть и у остальных планет-гигантов – у Юпитера, Урана и Нептуна. Конечно, кольца Урана не столь впечатляющие, однако вполне реальные. С Земли их можно обнаружить разве что на крупных обсерваториях, и то не всегда, так как они тонкие и слабо отражают свет, в отличие от ярких колец Сатурна. В их состав входят мелкие темные частицы, размером от микрометров до десятков сантиметров.

Всего Уран имеет 13 колец, самое яркое обозначается буквой эпсилон (ε). Все они не только отличаются цветом и яркостью, но и имеют широкие промежутки. Ученые считают, что они просто молоды, и сформировались недавно. Возможно, это остатки какого-нибудь спутника, который столкнулся с другим телом или был разорван приливными силами планеты.

Кольца Урана были открыты случайно в 1977 году группой ученых, которые наблюдали покрытие планетой звезды. При анализе данных выявилось неравномерное изменение яркости звезды, причем с обоих сторон планеты. Так открыли 9 колец.

В 1989 году «Вояджер-2» прислал фотографии, на которых кольца Урана видны во всей красе. Так открыли еще 2 кольца. А в 2005 году с помощью телескопа «Хаббл» открыли еще 2 кольца и теперь их стало 13.

Что любопытно, еще в 1789 году Уильям Гершель отметил, что Уран имеет кольцо, и даже указал, что оно красное. С тех пор никто из астрономов не смог их обнаружить и это посчитали просто ошибкой. Еще интереснее, что предпоследнее кольцо действительно имеет красный цвет. Так что слова Гершеля имели смысл. Но как он смог увидеть эти кольца? Или только предположил их наличие? Это остаётся загадкой.

Спутники Урана

Сейчас известно 27 спутников Урана, из них самый крупный – Титания, с радиусом 788 км. Он вдвое меньше Луны. Еще к крупным относятся Миранда, Ариэль, Умбриэль и Оберон. Если все их сложить вместе, то Тритон, спутник Нептуна, всё равно окажется тяжелее.

Состав спутников Урана – лёд и камень, примерно поровну. Поверхность их тёмная и плохо отражает свет. Однако Титанию и Оберон открыл еще Уильям Гершель, в 1787 году.

Интересные факты об Уране

Суммируя множество информации, можно выделить самые интересные факты о планете Уран.

• Уран видели многие, но принимали его за обычную слабую звезду. Только Уильям Гершель в 1781 году с помощью самодельного телескопа выяснил, что это планета.
• Имя планете придумал немецкий астроном Иоганн Боде. Логика была простая – Сатурн – отец Юпитера, поэтому следующую планету надо назвать именем отца Сатурна – Ураном.
• Только один космический аппарат был около Урана – «Вояджер-2» в 1986 году. Он сблизился с планетой до 81.5 тысяч километров и собрал много ценных данных.
• Скорость ветра на Уране может достигать 240 м/с. А еще там бывают мощные грозы.
• Уран имеет зеленовато-голубой оттенок из-за наличия метана в атмосфере, который поглощает красную часть спектра.
• Уран – самая холодная планета Солнечной системы. Температура на нём опускается до -224 градуса, до абсолютного нуля совсем немного.
• Уран практически не выделяет собственного тепла, в отличие от других планет-гигантов.
• На Уране возможно наличие жидкой воды, а в ней может обитать что-нибудь интересное.
• Уран – единственная планета, которая «катится на боку» по своей орбите из-за сильного наклона оси в почти 98 градусов.
• Уран в астрологии управляет созвездием Водолей.
• В недрах Урана возможно существование жидкости в экстремальном состоянии – жидкий лёд при высокой температуре и давлении.

Исследования Урана

Изучать Уран непросто – он слишком удалён и даже для мощных земных телескопов представляет сложную цель. Поэтому большинство данных получено благодаря космическому телескопу «Хаббл».

Единственный космический аппарат, достигший Урана – «Вояджер-2». Он стартовал в 1977 году, и пролетел мимо Урана в 1986 году. Попутно он сделал фотографии планеты, колец и крупнейших спутников, открыл новых 10 спутников, провёл исследования атмосферы и магнитосферы. Переданная «Вояджером-2» информация неоценима. С тех пор к Урану не отправлялось ни одного аппарата.

Планировались миссии к внешним планетам, в том числе и к Урану, в следующем десятилетии. Будут ли они выполнены, пока неизвестно.