Карликовые планеты солнечной системы. Планеты солнечной системы

Уран - седьмая по удалённости от Солнца, третья по диаметру и четвёртая по массе планета Солнечной системы. Была открыта в 1781 году английским астрономом Уильямом Гершелем и названа в честь греческого бога неба Урана, отца Кроноса (в римской мифологии Сатурна) и, соответственно, деда Зевса.

Уран стал первой планетой, обнаруженной в Новое время и при помощи телескопа. Об открытии Урана Уильям Гершель объявил 13 марта 1781 года, тем самым впервые со времён античности расширив границы Солнечной системы в глазах человека. Несмотря на то, что порой Уран различим невооружённым глазом, ранние наблюдатели никогда не признавали Уран за планету из-за его тусклости и медленного движения по орбите.

В отличие от газовых гигантов - Сатурна и Юпитера, состоящих в основном из водорода и гелия, в недрах Урана и схожего с ним Нептуна отсутствует металлический водород, но зато много высокотемпературных модификаций льда - по этой причине специалисты выделили эти две планеты в отдельную категорию «ледяных гигантов». Основу атмосферы Урана составляют водород и гелий. Кроме того, в ней обнаружены следы метана и других углеводородов, а также облака изо льда, твёрдого аммиака и водорода. Это самая холодная планетарная атмосфера Солнечной системы с минимальной температурой в 49 К (-224 °C). Полагают, что Уран имеет сложную слоистую структуру облаков, где вода составляет нижний слой, а метан - верхний. В отличие от Нептуна, недра Урана состоят в основном изо льдов и горных пород.

Так же, как и у других газовых гигантов Солнечной системы, у Урана имеется система колец и магнитосфера, а кроме того, 27 спутников. Ориентация Урана в пространстве отличается от остальных планет Солнечной системы - его ось вращения лежит как бы «на боку» относительно плоскости обращения этой планеты вокруг Солнца. Вследствие этого планета бывает обращена к Солнцу попеременно то северным полюсом, то южным, то экватором, то средними широтами.

В 1986 году американский космический аппарат «Вояджер-2» передал на Землю снимки Урана с близкого расстояния. На них видна «невыразительная» в видимом спектре планета без облачных полос и атмосферных штормов, характерных для других планет-гигантов. Однако в настоящее время наземными наблюдениями удалось различить признаки сезонных изменений и увеличения погодной активности на планете, вызванных приближением Урана к точке своего равноденствия. Скорость ветров на Уране может достигать 240 м/с.

Открытие планеты

Люди наблюдали Уран ещё и до Уильяма Гершеля, но обычно принимали его за звезду. Наиболее ранним задокументированным свидетельством этого факта следует считать записи английского астронома Джона Флемстида, который наблюдал его в 1690 году, по крайней мере, 6 раз, и зарегистрировал как звезду 34 в созвездии Тельца. С 1750 по 1769 год французский астроном Пьер Шарль ле Моньер наблюдал Уран 12 раз. Всего Уран до 1781 года наблюдался 21 раз.

Во время открытия Гершель участвовал в проекте наблюдений параллакса звёзд, используя телескоп своей собственной конструкции, и 13 марта 1781 года впервые увидел эту планету из сада своего дома № 19 на Нью Кинг стрит (город Бат, графство Сомерсет в Великобритании), но сообщил о ней лишь через полтора месяца - 26 апреля, причём как о «комете».

Орбита и вращение

Уран - его кольца и спутники

Средняя удалённость планеты от Солнца составляет 19,1914 а. е. (2,8 млрд км). Период полного обращения Урана вокруг Солнца составляет 84 земных года. Расстояние между Ураном и Землёй меняется от 2,7 до 2,9 млрд км. Большая полуось орбиты равна 19,229 а. е., или около 3 млрд км. Интенсивность солнечного излучения на таком расстоянии составляет 1/400 от значения на орбите Земли. Впервые орбитальные элементы Урана были вычислены в 1783 году французским астрономом Пьером Симоном Лапласом, однако со временем у них были выявлены несоответствия с наблюдаемым движением планеты. В 1841 году британец Джон Кауч Адамс первым предположил, что ошибки в расчётах вызваны гравитационным воздействием ещё не открытой планеты. В 1845 году французский математик Урбен Леверье начал независимую работу по вычислению элементов орбиты Урана, а 23 сентября 1846 года Иоганн Готфрид Галле обнаружил новую планету, позже названную Нептуном - почти в том же положении, в каком её предсказывал Леверье. Период вращения Урана вокруг своей оси составляет 17 часов 24 минуты. Однако, как и на других планетах-гигантах, в верхних слоях атмосферы Урана дуют очень сильные ветры в направлении вращения, достигающие скорости 240 м/c. Таким образом, вблизи 30 градусов южной широты некоторые части атмосферы делают оборот вокруг планеты всего за 14 часов.

Наклон оси вращения

Плоскость экватора Урана наклонена к плоскости его орбиты под углом 97,86° - то есть планета вращается, «лёжа на боку». Это даёт полностью отличный от других планет Солнечной системы процесс смены времён года. Если другие планеты можно сравнить с вращающимися волчками, то Уран больше похож на катящийся шар. В качестве причины такого аномального вращения обычно называется столкновение Урана с другим планетезималем на раннем этапе его формирования. В моменты солнцестояний один из полюсов планеты оказывается направленным на Солнце. Только узкая полоска около экватора испытывает быструю смену дня и ночи; при этом Солнце в это время расположено очень низко над горизонтом - как в земных полярных широтах. Через полгода ситуация меняется на противоположную: «полярный день» наступает в другом полушарии. Каждый полюс 42 земных года находится в темноте - и ещё 42 года под светом Солнца. В моменты равноденствия Солнце стоит «перед» экватором Урана, что даёт почти тот же цикл день/ночь, что и на других планетах. Очередное равноденствие на Уране наступило 7 декабря 2007 года.
Благодаря такому наклону оси в течение года полярные области Урана получают больше энергии от Солнца, чем экваториальные. Однако Уран «теплее» в экваториальных районах, чем в полярных областях. Механизм процесса, вызывающего такое перераспределение энергии, пока остаётся неизвестным. Причина необычного положения оси вращения Урана также остаётся пока что в области гипотез, хотя обычно принято считать, что во время формирования Солнечной системы протопланета размером примерно с Землю врезалась в Уран и изменила его ось вращения.

Многие учёные не согласны с данной гипотезой, так как она не может объяснить, почему ни одна из лун Урана не обладает такой же наклонной орбитой. Была предложена гипотеза, что ось вращения планеты за миллионы лет раскачал крупный спутник, впоследствии утерянный.

Во время первого посещения Урана «Вояджером-2» в 1986 году южный полюс Урана был обращён к Солнцу. Обозначение этого полюса как «южный» установлено Международным астрономическим союзом, руководствовавшимся при этом тем, что северный полюс должен быть выше плоскости Солнечной системы. Однако есть соглашение, согласно которому при упоминании Урана пользуются «правилом правой руки», когда речь заходит о его полюсах. По такому методу «Вояджер-2» в 1986 году «видел» не южный, а северный полюс планеты. Астроном Патрик Мур прокомментировал эту проблему следующим лаконичным образом: «Выбирайте любой».

Видимость

С 1995 по 2006 год видимая звёздная величина Урана колебалась между +5,6 и +5,9, то есть планета была видна невооружённым глазом на пределе его возможностей (предел видимости невооружённым глазом равен +6,0). Угловой диаметр планеты был в промежутке между 3,4 и 3,7 угловыми секундами (для сравнения: Сатурн: 16-20 угловых секунд, Юпитер: 32-45 угловых секунд). Уран виден невооружённым глазом в противостоянии на чистом небе в тёмное время суток, и его можно наблюдать даже в городских условиях с биноклем. В большие любительские телескопы с диаметром объектива от 15 до 23 см Уран виден как бледно-голубой диск с явно выраженным потемнением к краю. В более крупные телескопы с диаметром объектива более 25 см можно различить облака и увидеть крупные спутники (Титанию и Оберон).

Внутренняя структура

Размеры Урана и Земли в сравнении

Уран тяжелее Земли в 14,5 раз, что делает его наименее массивной из планет-гигантов Солнечной системы. Плотность Урана, равная 1,270 г/см2, ставит его на второе место после Сатурна по наименьшей плотности среди планет Солнечной системы. Несмотря на то, что радиус Урана немного больше радиуса Нептуна, его масса несколько меньше, что свидетельствует в пользу гипотезы, согласно которой он состоит в основном из различных льдов - водного, аммиачного и метанового. Их масса, по разным оценкам, составляет от 9,3 до 13,5 земных масс. Водород и гелий составляют лишь малую часть от общей массы (между 0,5 и 1,5 земных масс); оставшаяся доля (0,5 - 3,7 земных масс) приходится на горные породы (которые, как полагают, составляют ядро планеты).

Стандартная модель Урана предполагает, что Уран состоит из трёх частей: в центре - каменное ядро, в середине - ледяная оболочка, снаружи - водородно-гелиевая атмосфера. Ядро является относительно маленьким, с массой приблизительно от 0,55 до 3,7 земных масс и с радиусом в 20 % от радиуса всей планеты. Мантия (льды) составляет большую часть планеты (60 % от общего радиуса, до 13,5 земных масс). Атмосфера при массе, составляющей всего 0,5 земных масс (или, по другим оценкам, 1,5 земной массы), простирается на 20 % радиуса Урана. В центре Урана плотность должна повышаться до 9 г/см?. Давление на границе ядра и мантии должно достигать 8 млн бар (800 ГПа) при температуре в 5000 К. Ледяная оболочка фактически не является ледяной в общепринятом смысле этого слова, так как состоит из горячей и плотной жидкости, являющейся смесью воды, аммиака и метана. Эту жидкость, обладающую высокой электропроводностью, иногда называют «океаном водного аммиака». Состав Урана и Нептуна сильно отличается от состава Юпитера и Сатурна благодаря «льдам», преобладающим над газами, оправдывая помещение Урана и Нептуна в категорию ледяных гигантов.

Несмотря на то, что описанная выше модель наиболее распространена, она не является единственной. На основании наблюдений можно также построить и другие модели - например, в случае если существенное количество водородного и скального материала смешивается в ледяной мантии, то общая масса льдов будет ниже, и соответственно, полная масса водорода и скального материала - выше. В настоящее время доступные данные не позволяют определить, какая модель правильней. Жидкая внутренняя структура означает, что у Урана нет никакой твёрдой поверхности, так как газообразная атмосфера плавно переходит в жидкие слои. Однако, ради удобства за «поверхность» было решено условно принять сплющенный сфероид вращения, где давление равно 1 бару. Экваториальный и полярный радиус этого сплющенного сфероида составляют 25 559 ± 4 и 24 973 ± 20 км. Далее в статье эта величина и будет приниматься за нулевой отсчёт для шкалы высот Урана.

Внутренняя температура

Температура Урана значительно ниже температуры других планет-гигантов Солнечной системы. Тепловое излучение планеты очень низкое, и причина этого в настоящее время остаётся неизвестной. Нептун, схожий с Ураном размерами и составом, излучает в космос в 2,61 раза больше тепловой энергии, чем получает от Солнца. У Урана же этот показатель равен 0,042 ± 0,047 Вт/м2, и эта величина меньше той, которую выделяет земное ядро (~0,075 Вт/м2). Измерения в дальней инфракрасной части спектра показали, что Уран излучает лишь 1,06 ± 0,08 % энергии от той, что получает от Солнца (то есть избыточная теплота крайне мала, почти отсутствует). Самая низкая температура, зарегистрированная в тропопаузе Урана, составляет 49 К, что делает планету самой холодной из всех планет Солнечной системы - даже более холодной, чем Нептун.

Существуют две гипотезы, пытающиеся объяснить этот феномен. Первая из них утверждает, что протопланета, предположительно столкнувшаяся с Ураном во время формирования Солнечной системы и вызвавшая большой наклон его оси вращения, также «унесла» с собой и часть исходной температуры, оставив планету с уже заранее исчерпанными запасами тепла. Вторая теория гласит, что в атмосфере Урана имеется некая прослойка, препятствующая тому, чтобы тепло от ядра достигало верхних слоёв и выходило за пределы атмосферы в тех же количествах, в каких поступило в атмосферу. Например, такая конвекция может иметь место в том случае, когда рядом расположены два различных по составу слоя, которые и могут препятствовать восходящим «потокам» тепла от ядра.

Отсутствие избыточного теплового излучения планеты значительно затрудняет определение температуры её недр, однако если предположить, что температурные условия внутри Урана близки к характерным для других планет-гигантов, то там возможно существование жидкой воды и, следовательно, Уран может входить в число планет Солнечной системы, где возможно существование жизни.

Атмосфера

Хотя Уран и не имеет твёрдой поверхности в привычном понимании этого слова, наиболее удалённую часть газообразной оболочки принято называть его атмосферой. Полагают, что атмосфера Урана начинается на расстоянии в 300 км от внешнего слоя при давлении в 100 бар и температуре в 320 K. «Атмосферная корона» простирается на расстояние, в 2 раза превышающее радиус от «поверхности» с давлением в 1 бар. Атмосферу условно можно разделить на 3 части: тропосфера (-300 км - 50 км; давление составляет 100 - 0,1 бар), стратосфера (50 - 4000 км; давление составляет 0,1 - 10-10 бар) и термосфера/атмосферная корона (4000 - 50000 км от поверхности). Мезосфера у Урана отсутствует.

Состав

Состав атмосферы Урана заметно отличается от остального состава планеты благодаря высокому содержанию молекулярного водорода и гелия. Молярная доля гелия (то есть отношение количества атомов гелия к количеству молекул водорода/гелия) в верхнем слое атмосферы соответствует массовой фракции 0,26 ± 0,05. Это значение очень близко к протозвёздной гелиевой массовой фракции (0,275 ± 0,01). Гелий не локализован в центре планеты, что характерно для других газовых гигантов. Третья составляющая атмосферы Урана - метан (CH4). Метан обладает хорошо видимыми полосами поглощения в видимом и ближнем инфракрасном спектре. Молекулы метана составляют 2,3 % от общей массовой фракции на уровне давления в 1,3 бара. Это соотношение значительно снижается при повышении высоты из-за чрезвычайно низкой температуры, что заставляет метан «вымерзать». Присутствие метана, поглощающего свет красной части спектра, придаёт планете её зелёно-голубой цвет. Распространённость менее летучих соединений, таких как аммиак, вода и сероводород, в глубине атмосферы известна плохо. Кроме того, в верхних слоях Урана обнаружены следы этана (C2H6), метилацетилена (CH3C2H) и диацетилена (C2HC2H). Эти углеводороды, как предполагают, являются продуктом фотолиза метана солнечной ультрафиолетовой радиацией. Спектроскопия также обнаружила следы водяного пара, угарного и углекислого газов. Вероятно, они попадают на Уран из внешних источников (например, из пролетающих мимо комет).

Тропосфера

Тропосфера - самая нижняя и самая плотная часть атмосферы - характеризуется уменьшением температур с высотой. Температура падает от 320 К в самом начале тропосферы (на глубине в 300 км) до 53 К на высоте в 50 км. Температура в самой верхней части тропосферы (тропопаузе) варьирует от 57 до 49 К в зависимости от широты. Тропопауза ответственна за большую часть инфракрасного излучения (в дальней инфракрасной части спектра) планеты и позволяет определить эффективную температуру планеты (59,1 ± 0,3 K). Тропосфера обладает сложным строением: предположительно, водные облака могут находиться в промежутке давления от 50 до 100 бар, облака гидросульфида аммония - в диапазоне 20-40 бар, облака аммиака и сероводорода - в диапазоне 3-10 бар. Метановые же облака могут быть расположены в промежутке между 1 и 2 барами. Тропосфера - очень динамичная часть атмосферы, и в ней хорошо видны сезонные изменения, облака и сильные ветры.

Верхняя часть атмосферы

После тропопаузы начинается стратосфера, где температура не понижается, а, наоборот, увеличивается с высотой: с 53 К в тропопаузе до 800-850 К в основной части термосферы. Нагревание стратосферы вызвано поглощением солнечной инфракрасной и ультрафиолетовой радиации метаном и другими углеводородами, образующимися благодаря фотолизу метана. Кроме того, стратосфера нагревается также и термосферой. Углеводороды занимают относительно низкий слой от 100 до 280 км в промежутке от 10 до 0,1 миллибар и температурные границы между 75 и 170 К. Наиболее распространённые углеводороды - ацетилен и этан - составляют в этой области 10-7 относительно водорода, который по концентрации схож здесь с метаном и угарным газом. У более тяжёлых углеводородов, углекислого газа и водяного пара это отношение ещё на три порядка ниже. Этан и ацетилен имеют свойство уплотняться в более холодной и низкой части стратосферы и тропопаузе, формируя туманы. Однако концентрация углеводородов выше этих туманов значительно меньше, чем на других планетах-гигантах. Наиболее удалённая от поверхности часть атмосферы - термосфера/корона - имеет температуру в 800-850 К (как и стратосфера), но причины такой температуры пока не поддаются анализу. Ни солнечная ультрафиолетовая радиация (ни ближняя, ни дальняя часть ультрафиолетового спектра), ни полярные сияния не могут обеспечить нужную энергию (хотя низкая эффективность охлаждения из-за отсутствия углеводородов в верхней части стратосферы может вносить свой вклад). В дополнение к молекулярному водороду, термосфера содержит большое количество свободных водородных атомов. Их маленькая молекулярная масса и большая температура могут помочь объяснить, почему термосфера простирается на 50 000 км или, говоря иначе, на два планетарных радиуса. Эта расширенная термосфера/корона является уникальной особенностью планеты. Именно она является причиной уменьшения пылевых частиц в кольцах Урана. Термосфера Урана и верхний слой стратосферы образуют ионосферу, которая занимает высоту от 2000 до 10000 км. Ионосфера Урана более плотная, чем у Сатурна и Нептуна, по причине отсутствия в верхней стратосфере концентрации углеводородов. Ионосфера, главным образом, поддерживается солнечной ультрафиолетовой радиацией и целиком зависит от солнечной активности. Полярные сияния не являются здесь такими же частыми и существенными, как на Юпитере и Сатурне.

Кольца Урана

Внутренние кольца Урана. Яркое внешнее кольцо, также видны восемь других колец
Схема колец Урана

У Урана есть слабо выраженная система колец, состоящая из частиц диаметром от нескольких миллиметров до 10 метров. Это - вторая кольцевая система, обнаруженная в Солнечной системе (первой была система колец Сатурна). На данный момент у Урана известно 13 колец, самым ярким из которых является кольцо (эпсилон). Кольца Урана, вероятно, весьма молоды - на это указывают промежутки между ними, а также различия в их прозрачности. Это говорит о том, что кольца не были сформированы вместе с планетой. Возможно, ранее кольца были одним из спутников Урана, который разрушился либо при столкновении с неким небесным телом, либо под действием приливообразующих сил.

В 1789 году Уильям Гершель утверждал, что видел кольца, однако этот факт выглядит сомнительным, поскольку ещё в течение двух веков после открытия другие астрономы не могли их обнаружить. Кольцевая система Урана была подтверждена официально лишь 10 марта 1977 года американскими учёными Джеймсом Л. Элиотом (James L. Elliot), Эдвардом В. Данемом (Edward W. Dunham) и Дагласом Дж. Минком (Douglas J. Mink), использовавшими бортовую обсерваторию Койпера. Открытие было сделано случайно - группа первооткрывателей планировала провести наблюдения атмосферы Урана при покрытии Ураном звезды SAO 158687. Однако, анализируя полученную после проведённых наблюдений информацию, они обнаружили покрытие звезды ещё до её покрытия Ураном, причём произошло это несколько раз подряд. В результате исследований было открыто 9 колец Урана. Когда в окрестности Урана прибыл космический аппарат «Вояджер-2», при помощи бортовой оптики удалось обнаружить ещё 2 кольца, тем самым увеличив общее число известных колец до 11. В декабре 2005 года космический телескоп «Хаббл» позволил открыть ещё 2 ранее неизвестных кольца. Они были удалены на расстояние в два раза большее, чем ранее открытые кольца, и поэтому их ещё часто называют «внешней системой колец Урана». Кроме колец, «Хаббл» также помог открыть два ранее неизвестных небольших спутника, один из которых (Маб) разделяет свою орбиту с самым внешним кольцом. Последние два кольца доводят общее количество колец Урана до 13. В апреле 2006 года изображения новых колец, полученные обсерваторией Кек на Гавайских островах, позволили различить цвета внешних колец. Одно из них было красным, а другое (самое внешнее) - синим. Предполагают, что синий цвет внешнего кольца обусловлен тем, что оно состоит из мелких частиц водяного льда с поверхности Маб. Внутренние кольца планеты выглядят серыми.

В работах первооткрывателя Урана Уильяма Гершеля первое упоминание о кольцах встречается в его записи от 22 февраля 1789 года. В своих примечаниях к наблюдениям он отметил, что предполагает у Урана наличие колец. Гершель также заподозрил наличие в них красного цвета (что и было подтверждено в 2006 году наблюдениями обсерватории Кек в случае предпоследнего кольца). Примечания Гершеля попали в Журнал Королевского общества в 1797 году. Однако впоследствии, на протяжении почти двух столетий с 1797 по 1979 год, кольца в литературе не упоминаются вовсе, что, конечно, даёт право подозревать ошибку учёного. Тем не менее, достаточно точные описания увиденного Гершелем не дают повода просто так сбрасывать со счетов его наблюдения.

При наблюдениях с Земли можно заметить, что иногда кольца Урана своей плоскостью повёрнуты в сторону наблюдателя. В 2007-2008 годах кольца были обращены к наблюдателю ребром.

Магнитосфера Урана

Магнитосфера Урана, исследованная Вояджером-2 в 1986 году.

До начала исследований с помощью «Вояджера-2» никаких измерений магнитного поля Урана не проводилось. Перед прибытием аппарата к орбите Урана в 1986 году предполагалось, что оно будет соответствовать направлению солнечного ветра. В этом случае геомагнитные полюса должны были бы совпадать с географическими, которые лежат в плоскости эклиптики. Измерения «Вояджера-2» позволили обнаружить у Урана весьма специфическое магнитное поле, которое не направлено из геометрического центра планеты и наклонено на 59 градусов относительно оси вращения. Фактически магнитный диполь смещён от центра планеты к южному полюсу примерно на 1/3 от радиуса планеты. Эта необычная геометрия приводит к очень асимметричному магнитному полю, где напряжённость на поверхности в южном полушарии может составлять 0,1 гаусса, тогда как в северном полушарии может достигать 1,1 гаусса. В среднем по планете этот показатель равен 0,23 гауссам (для сравнения, магнитное поле Земли одинаково в обоих полушариях, и «магнитный экватор» фактически соответствует «физическому экватору»). Дипольный момент Урана превосходит земной в 50 раз. Кроме Урана, аналогичное смещённое и «накренившееся» магнитное поле также наблюдается и у Нептуна - в связи с этим предполагают, что такая конфигурация является характерной для ледяных гигантов. Одна из теорий объясняет данный феномен тем обстоятельством, что магнитное поле у планет земной группы и других планет-гигантов генерируется в центральном ядре, а магнитное поле у «ледяных гигантов» формируется на относительно малых глубинах: например, в океане жидкого аммиака, в тонкой конвективной оболочке, окружающей жидкую внутреннюю часть, имеющую стабильную слоистую структуру.

Тем не менее, общее строение магнитосферы Урана имеет схожую структуру с другими планетами Солнечной системы. Головная ударная волна простирается на 23 планетарных радиуса - перед магнитопаузой, простирающейся на 18 радиусов Урана. Имеются развитые магнитный хвост и радиационные пояса. В этом отношении Уран больше напоминает Сатурн, но отличается от Юпитера. Магнитный хвост Урана тянется за планетой на миллионы километров и поперечным вращением планеты искривлён «в штопор». Магнитосфера Урана содержит заряженные частицы: протоны, электроны и небольшое количество H2+ ионов. Никаких более тяжёлых ионов в ходе исследований обнаружено не было. Бо?льшая часть этих частиц наверняка происходит из горячей термосферы Урана. Энергии ионов и электронов могут достигать 4 и 1,2 мегаэлектрон-вольт (МэВ). Плотность низкоэнергетических ионов (то есть ионов с энергией менее 100 эВ) во внутренней магнитосфере - около 2 ионов на кубический сантиметр. Важную роль в магнитосфере Урана играют его спутники, образующие большие полости в магнитном поле. Поток частиц достаточно высок, чтобы вызвать затемнение поверхности или изменения в пространственном наклоне лун в течение 100 000 лет. Это может быть причиной постепенного «потемнения» спутников и колец Урана. На Уране хорошо развиты полярные сияния, которые видны как яркие дуги вокруг обоих полярных полюсов. Однако, в отличие от Юпитера, на Уране полярные сияния не значимы для энергетического баланса планетарной термосферы.

Климат

Изображение в естественном цвете (слева) и в более дальних частях видимого спектра (справа), позволяющие различить облачные полосы и атмосферный «капюшон» (снимок «Вояджера-2»)

Атмосфера Урана - необычно спокойная по сравнению с атмосферами других планет-гигантов, даже по сравнению с Нептуном, который схож с Ураном и по составу, и по размерам. Когда «Вояджер-2» приблизился к Урану, то удалось заметить всего 10 полосок облаков в видимой части этой планеты. Такое спокойствие в атмосфере может быть объяснено чрезвычайно низкой внутренней температурой. Она гораздо ниже, чем у других планет-гигантов. Самая низкая температура, зарегистрированная в тропопаузе Урана, составляет 49 К (-224 °C), что делает планету самой холодной среди планет Солнечной системы - даже холоднее по сравнению с более удалёнными от Солнца Нептуном и 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.

К сожалению, «Вояджер-2» приблизился к Урану во время «Южного полярного лета» и не смог зафиксировать северный полярный круг. Однако в начале XXI столетия, когда северное полушарие Урана удалось рассмотреть через космический телескоп «Хаббл» и телескопы обсерватории имени В. М. Кека, никакого «капюшона» или «кольца» в этой части планеты обнаружено не было. Таким образом, была отмечена очередная асимметрия в строении Урана, особенно яркого близ южного полюса и равномерно тёмного в областях к северу от «южного кольца».

Помимо общей атмосферной структуры планеты, «Вояджер-2» также отметил 10 маленьких ярких облачков, большая часть которых была отмечена в области нескольких градусов севернее «южного кольца»; во всех иных отношениях Уран напоминал «динамически мёртвую» планету. Однако в 1990-х годах число зарегистрированных ярких облаков значительно выросло, причём большая их часть была обнаружена в северном полушарии планеты, которое в это время стало видимым. Возможно, это объясняется тем, что яркие облака легче заметить в северном полушарии, нежели в более ярком южном. В структуре облаков двух полушарий имеются различия: северные облака менее крупные, более яркие и более вытянутые. 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»

Отслеживание различных облаков позволило определить зональные ветры, дующие в верхней тропосфере Урана. На экваторе ветры являются ретроградными, то есть дуют в обратном по отношению к вращению планеты направлении, и их скорости (так как движение обратно вращению) составляют -100 и -50 м/с. Скорости ветров стремятся к нулю с увеличением расстояния от экватора вплоть до широты ± 20°, где ветра почти нет. Ветра начинают дуть в направлении вращения планеты вплоть до полюсов. Скорости ветров начинают расти, достигая своего максимума в широтах ±60° и падая практически до нуля на полюсах. Скорость ветра на широте в -40° колеблется от 150 до 200 м/с, а дальше наблюдениям мешает «Южное кольцо», своей яркостью затеняющее облака и не позволяющее вычислить скорость ветра ближе к южному полюсу. Максимальная же скорость ветра, замеченная на планете, была зарегистрирована на северном полушарии на широте +50° и равняется более чем 240 м/с.

Сезонные изменения

В течение короткого периода с марта по май 2004 года в атмосфере Урана было замечено более активное появление облаков, почти как на Нептуне. Наблюдения зарегистрировали скорость ветра до 229 м/с (824 км/ч) и постоянную грозу, названную «фейерверком четвёртого июля». 23 августа 2006 года Институт исследования космического пространства (Боулдер, штат Колорадо, США) и Университет Висконсина наблюдали тёмное пятно на поверхности Урана, что позволило расширить знания о смене времён года на этой планете. Почему происходит такое повышение активности, точно неизвестно - возможно, «экстремальный» наклон оси Урана приводит к «экстремальным» же сменам сезонов. Определение сезонных вариаций Урана остаётся лишь делом времени, ведь первые качественные сведения о его атмосфере были получены менее чем 84 года назад («уранианский год» длится 84 земных года). Фотометрия, начатая примерно половину уранианского года назад (в 1950-е годы), показала вариации яркости планеты в двух диапазонах: с максимумами, приходящимися на периоды солнцестояний, и минимумами во время равноденствий. Подобная периодическая вариация была отмечена благодаря микроволновым измерениям тропосферы, начатым в 1960-е годы. Стратосферные температурные измерения, появившиеся в 1970-е, также позволили выявить максимумы во время солнцестояний (в частности, в 1986 году). Большинство этих изменений предположительно происходит из-за асимметрии планеты.

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, движущиеся силы изменяются, и конвекция может произойти снова.

Формирование Урана

Имеется много аргументов в пользу того, что отличия между ледяными и газовыми гигантами зародились ещё при формировании Солнечной системы. Как полагают, Солнечная система сформировалась из гигантского вращающегося шара, состоящего из газа и пыли и известного как Протосолнечная туманность. Потом шар уплотнился, и сформировался диск с Солнцем в центре. Большая часть водорода с гелием пошла на формирование Солнца. А частицы пыли стали собираться вместе, чтобы впоследствии сформировать протопланеты. Поскольку планеты увеличивались в размерах, некоторые из них обзавелись достаточно сильным магнитным полем, позволившим им сконцентрировать вокруг себя остаточный газ. Они продолжали набирать газ до тех пор, пока не достигали предела, и дальше их размеры увеличивались по экспоненте. Ледяным же гигантам удалось «получить» значительно меньше газа - по массе полученный ими газ только в несколько раз превосходил массу Земли. Таким образом, их масса не достигала этого предела. Современные теории формирования Солнечной системы имеют некоторые трудности в объяснениях формирования Урана и Нептуна. Эти планеты слишком крупные для расстояния, на котором они находятся от Солнца. Возможно, ранее они были ближе к Солнцу, но потом каким-то образом поменяли орбиты. Впрочем, новые методы планетарного моделирования показывают, что Уран и Нептун действительно могли сформироваться на своём теперешнем месте, и, таким образом, их настоящие размеры согласно этим моделям не являются помехой в теории происхождения Солнечной системы.

Спутники Урана

Наиболее крупные спутники Урана. Слева направо: Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титания, Оберон.

В системе Урана открыто 27 естественных спутников. Названия для них выбраны по именам персонажей произведений Уильяма Шекспира и Александра Поупа. Можно выделить пять основных самых крупных спутников: это Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титания и Оберон. Спутниковая система Урана наименее массивна среди спутниковых систем газовых гигантов. Даже объединённая масса всех этих пяти спутников не составит и половины массы Тритона, спутника Нептуна. Наибольший из спутников Урана, Титания, имеет радиус всего в 788,9 км, что менее половины радиуса земной Луны, хотя и больше, чем у Реи - второго по величине спутника Сатурна. У всех лун относительно низкие альбедо - от 0,20 у Умбриэля до 0,25 у Ариэля. Луны Урана - это скопления льда и горных пород в соотношении примерно 50 на 50. Лёд может включать в себя аммиак и углекислый газ. Среди спутников у Ариэля, судя по всему, самая молодая поверхность с наименьшим количеством кратеров. Поверхность Умбриэля, судя по степени кратерированности, скорее всего, самая старая. На Миранде имеются каньоны до 20 километров глубиной, террасы и хаотичный ландшафт. Одна из теорий объясняет это тем, что когда-то Миранда столкнулась с неким небесным телом и развалилась на части, хотя потом «собралась» силами притяжения снова.

Исследование автоматическими межпланетными станциями

Фото Урана, сделанное «Вояджером-2» во время «отбытия» к Нептуну

В 1986 году космический аппарат НАСА «Вояджер-2» по пролётной траектории пересёк орбиту Урана и прошёл в 81 500 км от поверхности планеты. Это единственное в истории космонавтики посещение окрестностей Урана. «Вояджер-2» стартовал в 1977 году, до пролёта мимо Урана провёл исследования Юпитера и Сатурна (а позднее - и Нептуна). Аппарат провёл изучение структуры и состава атмосферы Урана, обнаружил 10 новых спутников, изучил уникальные погодные условия, вызванные осевым креном в 97,77°, и исследовал систему колец. Также было исследовано магнитное поле и строение магнитосферы и, в особенности, «магнитного хвоста», вызванного поперечным вращением. Было обнаружено 2 новых кольца и сфотографированы 5 самых крупных спутников. В настоящее время НАСА планирует запуск аппарата Uranus orbiter and probe в 2020-х годах.

В предложении, представленном Европейскому космическому агентству группой из 168 учёных, описывается путешествие к внешней части Солнечной системы, в котором конечной целью является планета Уран. Миссия названа Uranus Pathfinder. Она позволит изучить уникальный химический состав планеты, её кольца и спутники, а также раскрыть несколько самых важных тайн планеты. Эта миссия, в свою очередь, будет способствовать увеличению наших знаний о Солнечной системе. Руководитель проекта рассказал, что мотивацией к этой миссии является исследование гигантских внешних областей Солнечной системы, о которых мы очень мало знаем. В зависимости от размеров корабля, миссия может занять от 8 до 15 лет, чтобы достичь места назначения. Команда надеется, что миссия Uranus Pathfinder может быть запущена в 2021 году.

Дело в том, что его орбита наклонена так сильно, что он по существу вращается вокруг нашего светила «на боку». А что еще следует знать о седьмой по удаленности от Солнца планете?

Представляем вашему вниманию 10 интересных фактов об Уране:

Если бы Солнце было размером со стандартную входную дверь, то Земля бы была приблизительно как монета в 5 центов, а Уран – размером с бейсбольный мяч.

Третья по диаметру и четвертая по массе планета Солнечной системы вращается вокруг нашей звезды на расстоянии примерно 2,9 млрд км, или 19,19 АЕ.

Один день на Уране равен 17 земным часам (ровно столько времени необходимо планете, чтобы совершить один полный оборот вокруг своей оси). Год на Уране равен 84 земным годам, или же 30,687 дням (период обращения вокруг Солнца).

Уран имеет атмосферу, состоящую в основном из водорода и гелия. Кроме того, в ней обнаружены следы метана и других углеводородов. Именно присутствие метана в атмосфере планеты придает ей характерный сине-зеленый цвет. 27 – ровно столько спутников имеет седьмая планета Солнечной системы. Все они носят имена персонажей из произведений Уильяма Шекспира и Александра Поупа. Пять основных самых крупных спутников планеты – это Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титания и Оберон.

У Урана есть также слабо выраженная система колец. Их количество ограничивается числом 13. Внутренние кольца узкие и темные, а внешние окрашены в яркие цвета.

Космический аппарат NASA «Вояджер-2» является единственным кораблем, «посещавшим» Уран. Он приблизился к «ледяному гиганту» в январе 1986 года.

Аппарат сделал тысячи фотографий Урана и его спутников, а затем умчался «на рандеву» со своей следующей целью – Нептуном.

По мнению ученых, жизнь на Уране невозможна. Средняя температура на поверхности планеты составляет –212 °С.

Как и Венера, Уран имеет ретроградное вращение, то есть вращается с востока на запад. В отличие от любых других планет Солнечной системы, Уран вращается как бы «на боку». Такой аномальный наклон планеты обычно объясняют столкновением Урана с большим небесным телом на раннем этапе его формирования.

Как Уран получил свое имя?

Уран является первой планетой, обнаруженной в Новое время и при помощи телескопа. Его первооткрывателем принято считать английского астронома Уильяма Гершеля. Произошло это событие в 1781 году.

Изначально Гершель хотел назвать нового члена Солнечной системы планетой Георга в честь короля Георга III. Однако эта идея не нашла поддержку, и в итоге седьмую планету назвали в честь греческого бога неба Урана.

(огромные и наполнены водородом и гелием), а Уран и Нептун – ледяные гиганты (крупные и представлены более тяжелыми элементами).

Ранее 9-й планетой считался Плутон, но с 2006 года перешел в разряд карликовых. Впервые эта карликовая планета была найдена Клайдом Томбом. Сейчас это один из крупнейших объектов в – скопление ледяных тел на внешнем краю нашей системы. Плутон потерял планетарный статус после того, как в МАС (Международный Астрономический Союз) пересмотрели само понятие.

Согласно решению МАС планетой является тело, которое выполняет орбитальный проход вокруг Солнца, наделена достаточной массой, чтобы сформироваться в виде сферы и очистить территорию вокруг себя от посторонних объектов. Плутон не смог соответствовать последнему требованию, поэтому и стал карликовой планетой. Среди других подобных объектов можно вспомнить , и .

При небольшой атмосфере, суровыми поверхностными особенностями и 5-ю спутниками, Плутон считается сложнейшей карликовой планетой и одной из удивительнейших планет в нашей .

Но ученые не теряют надежды найти загадочную 9-ю планету - , после того, как в 2016 году объявили о гипотетическом объекте, влияющем гравитацией на тела из . По параметрам она в 10 раз превышает земную массу и в 5000 раз массивнее Плутона.

Диаметр относительно,Земли	Масса, относительно Земли	Орбитальный радиус, а. е.	Период обращения, земных лет	Сутки, относительно Земли	Плотность, кг/м³	Спутники
0,382	0,06	0,38	0,241	58,6	5427	нет
0,949	0,82	0,72	0,615	243	5243	нет
1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	5515	1
0,53	0,11	1,52	1,88	1,03	3933	2
0,074	0,000013	2,76	4,6	0,46	~2000	нет
11,2	318	5,20	11,86	0,414	1326	67
9,41	95	9,54	29,46	0,426	687	62
3,98	14,6	19,22	84,01	0,718	1270	27
3,81	17,2	30,06	164,79	0,671	1638	14
0,098	0,0017	39,2	248,09	6,3	2203	5
0,032	0,00066	42,1	281,1	0,03	~1900	2
0,033	0,00065	45,2	306,28	1,9	~1700	нет
0,1	0,0019	68,03	561,34	1,1	~2400	1

Земные планеты Солнечной системы

Первые 4 планеты от Солнца именуют планетами земного типа, потому что их поверхность скалистая. У Плутона также твердый поверхностный слой (замерзший), но он относится к планетам карликового типа.

Газовые гиганты Солнечной системы

Планеты Солнечной системы по порядку

Ниже описаны характеристики 8 основных планет по порядку от Солнца:

Первая планета от Солнца - Меркурий

Меркурий – первая планета от Солнца. Совершает обороты по эллиптической орбите с удаленностью в 46-70 млн. км. На один орбитальный пролет тратит 88 дней, а на осевой – 59 дней. Из-за медлительного вращения день охватывает 176 дней. Осевой наклон крайне незначителен.

При диаметре в 4887 км первая планета от Солнца достигает 5% земной массы. Поверхностная гравитация – 1/3 земной. Планета практически лишена атмосферного слоя, поэтому днем раскалена, а ночью замерзает. Температурная отметка колеблется между +430°C и -180°C.

Есть кратерная поверхность и железное ядро. Но по магнитному полю уступает земному. Изначально радары указывали на наличие водяного льда на полюсах. Аппарат Messenger подтвердил предположения и нашел залежи на дне кратеров, которые все время погружены в тень.

Первая планета от Солнца расположена близко к звезде, поэтому её можно заметить перед рассветом и сразу после заката.

Наименование: посланник богов в римском пантеоне.
Диаметр: 4878 км.
Орбита: 88 дней.
Длительность дня: 58.6 дней.

Вторая планета от Солнца - Венера

Венера – вторая планета от Солнца. Путешествует по практически круговой орбите на дистанции в 108 млн. км. Ближе всех подходит к Земле и может сокращать расстояние до 40 млн. км.

На орбитальный путь тратит 225 дней, а осевой оборот (по часовой стрелке) длится 243 дней. День охватывает 117 земных дней. Осевой наклон составляет 3 градуса.

По диаметру (12100 км) вторая планета от Солнца почти сходится с земным и достигает 80% земной массы. Показатель гравитации – 90% земной. У планеты наблюдается плотный атмосферный слой, где давление в 90 раз превышает земное. Атмосфера наполнена двуокисью углерода с толстыми серными облаками, что создает мощный парниковый эффект. Именно из-за этого поверхность прогревается на 460°C (наиболее раскаленная планета в системе).

Поверхность второй планеты от Солнца скрыта от прямого наблюдения, но ученым удалось создать карту при помощи радара. Укрыта крупными вулканическими равнинами с двумя огромными континентами, горами и долинами. Есть и ударные кратеры. Наблюдается слабое магнитное поле.

Обнаружение: древние видели без использования инструментов.
Наименование: римская богиня, отвечающая за любовь и красоту.
Диаметр: 12104 км.
Орбита: 225 дней.
Длительность дня: 241 дней.

Третья планета от Солнца - Земля

Земля - третья планета от Сплнца. Это крупнейшая и самая плотная из внутренних планет. Орбитальный путь отдален от Солнца на 150 млн. км. Обладает единственным спутником и развитой жизнью.

На орбитальный облет уходит 365.25 дней, а осевое вращение занимает 23 часа, 56 минут и 4 секунды. Продолжительность дня – 24 часа. Осевой наклон составляет 23.4 градуса, а показатель диаметра – 12742 км.

Третья планета от Солнца сформировалась 4.54 млрд. лет назад и большую часть ее существования рядом находится Луна. Полагают что спутник появился после того, как в Землю врезался огромный объект и вырвал материал на орбиту. Именно Луна стабилизировала земной осевой наклон и выступает источником формирования приливов.

Спутник в диаметре охватывает 3747 км (27% от земного) и расположен на удаленности в 362000-405000 км. Испытывает планетарное гравитационное воздействие, из-за чего замедлил осевое вращение и попал в гравитационный блок (поэтому к Земле повернута одна сторона).

Планета защищена от звездной радиации мощным магнитным полем, сформированным активным ядром (расплавленное железо).

Диаметр: 12760 км.
Орбита: 365.24 дней.
Длительность дня: 23 часа и 56 минут.

Четвертая планета от Солнца - Марс

Марс - четвертая планета от Солнца. перемещается по эксцентричному орбитальному пути – 230 млн. км. На один облет вокруг Солнца тратит 686 дней, а осевой оборот – 24 часа и 37 минут. Расположен под наклоном в 25.1 градус, а день длится 24 часа и 39 минут. По наклону напоминает Землю, поэтому располагает сезонами.

По диаметру четвертая планета от Солнца (6792 км) вдвое меньше земного, а масса достигает 1/10 земной. Показатель гравитации – 37%.

Марс лишен защиты в качестве магнитного поля, поэтому изначальная атмосфера уничтожилась солнечным ветром. Аппараты зафиксировали отток атомов в пространство. В итоге, давление достигает 1% земного, а тонкий атмосферный слой представлен 95% углекислого газа.

Четвертая планета от Солнца крайне морозная, где температура опускается зимой до -87°C, а летом поднимается к -5°C. Это пыльное местечко с гигантскими бурями, способными охватить всю поверхность.

Обнаружение: древние видели без использования инструментов.
Наименование: бог войны у римлян.
Диаметр: 6787 км.
Орбита: 687 дней.
Длительность дня: 24 часа и 37 минут.

Пятая планета от Солнца - Юпитер

Юпитер – пятая планета от Солнца. Кроме того, перед вами крупнейшая планета в системе, которая в 2.5 раз массивнее всех планет и охватывает 1/1000 солнечной массы.

Отдален от Солнца на 780 млн. км и тратит на орбитальный путь 12 лет. Наполнен водородом (75%) и гелием (24%) и может располагать скалистым ядром, погруженным в жидкий металлический водород с диаметром в 110000 км. Общий планетарный диаметр – 142984 км.

В верхнем атмосферном слое расположены 50-километровые облака, представленные кристаллами аммиака. Они находятся в полосах, перемещающихся на разных скоростях и широтах. Примечательным кажется – масштабный шторм.

На осевой оборот пятая планета от Солнца тратит 10 часов. Это стремительная скорость, а значит экваториальный диаметр на 9000 км больше полярного.

Обнаружение: древние видели без использования инструментов.
Наименование: главный бог в римском пантеоне.
Диаметр: 139822 км.
Орбита: 11.9 лет.
Длительность дня: 9.8 часов.

Шестая планета от Солнца - Сатурн

Сатурн - шестая планета от Солнца. Сатурн стоит на 2-й позиции по масштабности в системе, превосходя земной радиус в 9 раз (57000 км) и в 95 раз массивнее.

Отдален от Солнца на 1400 млн. км и тратит на орбитальный пролет 29 лет. Наполнен водородом (96%) и гелием (3%). Может располагать скалистым ядром в жидком металлическом водороде с диаметром в 56000 км. Верхние слои представлены жидкой водой, водородом, гидросульфидом аммония и гелием.

Ядро раскалено до 11700°C и производит больше тепла, чем планета получает от Солнца. Чем выше поднимаемся, тем ниже падает градус. На верхушке температура удерживается на отметке в -180°C и 0°C на глубине в 350 км.

Облачные слои шестой планеты от Солнца напоминают картину Юпитера, но они слабее и шире. Есть также Большое Белое Пятно – краткая периодическая буря. На осевой оборот тратит 10 часов и 39 минут, но точную цифру назвать сложно, так как нет фиксируемых поверхностных особенностей.

Обнаружение: древние видели без использования инструментов.
Наименование: бог хозяйства в римском пантеоне.
Диаметр: 120500 км.
Орбита: 29.5 дней.
Длительность дня: 10.5 часов.

Седьмая планета от Солнца - Уран

Уран - седьмая планета от Солнца. Уран – представитель ледяных гигантов и стоит на 3-й позиции по величине в системе. По диаметру (50000 км) в 4 раза превосходит земной и в 14 раз массивнее.

Отдален на 2900 млн. км и тратит на орбитальный путь 84 года. Удивляет то, что по осевому наклону (97 градусов) планета буквально вращается на боку.

Полагают, что присутствует небольшое скалистое ядро, вокруг которого сконцентрирована мантия из воды, аммиака и метана. Далее следует водородная, гелиевая и метановая атмосфера. Седьмая планета от Солнца выделяется еще тем, что не излучает больше внутреннего тепла, поэтому температурная отметка опускается к -224°C (самая морозная планета).

Обнаружение: в 1781 году заметил Уильям Гершель.
Наименование: персонификация неба.
Диаметр: 51120 км.
Орбита: 84 лет.
Длительность дня: 18 часов.

Восьмая планета от Солнца - Нептун

Нептун - восьмая планета от Солнца. Нептун с 2006 года считается официальной последней планетой в . Диаметр – 49000 км, а по массивности в 17 раз превышает земную.

Отдален на 4500 млн. км и тратит на орбитальный пролет 165 лет. Из-за удаленности к планете поступает лишь 1% солнечного освещения (по сравнению с Землей). Осевой наклон – 28 градусов, а оборот выполняет за 16 часов.

Метеорология восьмой планеты от Солнца более выражена, чем у Урана, поэтому на полюсах можно заметить мощные штормовые действия в виде темных пятен. Ветер разгоняется до 600 м/с, а температурная отметка падает к -220°C. Ядро прогревается до 5200°C.

Обнаружение: 1846 год.
Наименование: римский бог воды.
Диаметр: 49530 км.
Орбита: 165 лет.
Длительность дня: 19 часов.

Это небольшой мир, уступающий по размерам земному спутнику. Орбита пересекается с и в 1979-1999 гг. можно было считать его 8-й планетой по удаленности от Солнца. Плутон будет пребывать за орбитой Нептуна более двухсот лет. Орбитальный путь расположен под наклоном к плоскости системы в 17.1 градусов. Морозный мир в 2015 году посетил Новые Горизонты.

Обнаружение: 1930 год – Клайд Томбо.
Наименование: римский бог подземного мира.
Диаметр: 2301 км.
Орбита: 248 лет.
Длительность дня: 6.4 дней.

Девятая планета – гипотетический объект, проживающей во внешней системе. Ее гравитация должна объяснять поведение транс-нептунианских объектов.

Впервые о ее существовании заявили Чад Трухильо и Скотт Шеппард в 2014 году. В 2016 году их поддержали Константин Батыгин и Майкл Браун. Прогнозируемый объект должен достигать 10 земных масс, а орбитальный период – 15000 лет.

Планету пока не нашли и ее сложно обнаружить из-за предполагаемой удаленности. У теории много сторонников, но есть и отчаянные скептики, ищущие другие объяснения.

Меркурий

Это самая близкая к Солнцу планета, поэтому Солнце на Меркурий светит и греет в 7 раз сильнее, чем на Землю. На дневной стороне Меркурия страшно жарко, там вечное пекло. Измерения показывают, что температура там поднимается до 400 градусов выше нуля. Зато на ночной стороне должен быть всегда сильный мороз, который, вероятно, доходит до 200 градусов ниже нуля. Итак, Меркурий - это царство пустынь. Одна его половина - горячая каменная пустыня, другая половина - ледяная пустыня, быть может покрытая замерзшими газами. В состав крайне разреженной атмосферы Меркурия входят: Ar, Ne, He. Поверхность Меркурия по внешнему виду подобна лунной. Когда Меркурий находится достаточно далеко от Солнца, его можно разглядеть, он стоит низко над горизонтом. Меркурий никогда не бывает виден на темном небе. Лучше всего наблюдать его на вечернем небе или перед рассветом. У Меркурия спутников нет. 80% массы Меркурия содержится в его ядре состоящем преимущественно из железа. Давление у поверхности планеты примерно в 500 млрд. раз меньше, чем у поверхности Земли. Оказалось также, что Меркурий имеет слабое магнитное поле, напряженность которого составляет всего 0, 7% от земного. Меркурий принадлежит к планетам земной группы. В римской мифологии - бог торговли.

Венера

Вторая планета от Солнца, имеет почти круговую орбиту. Она проходит к Земле ближе, чем какая-либо другая планета. Но плотная, облачная атмосфера не позволяет непосредственно видеть ее поверхность. Атмосфера: СО2 (97%), N2 (ок. 3%), H2O (0, 05%), примеси CO, SO2, HCl, HF. Благодаря парниковому эффекту, температура поверхности разогревается до сотен градусов. Атмосфера, представляющая собой плотное одеяло из углекислого газа, удерживает тепло, пришедшее от Солнца. Это приводит к тому, что температура атмосферы гораздо выше, чем в духовке. Снимки, полученные с помощью радара, демонстрируют очень большое разнообразие кратеров, вулканов и гор. Есть несколько очень больших вулканов, высотой до 3 км. и шириной сотни километров. Излияние лавы на Венере происходит гораздо дольше, чем на Земле. Давление на поверхности около 107 Па. Поверхностные породы Венеры близки по составу к земным осадочным породам.

Найти Венеру на небе проще, чем любую другую планету. Ее плотные облака хорошо отражают солнечный свет, делая планету яркой на нашем небе. Каждые семь месяцев в течении нескольких недель Венера представляет собой самый яркий объект в западной части неба по вечерам. Три с половиной месяца спустя она восходит на три часа раньше Солнца, становится сверкающей "утренней звездой" восточной части неба. Венеру можно наблюдать через час после захода Солнца или за час до восхода. У Венеры нет спутников.

Земля.

Третья от Солнца планета. Скорость обращения Земли по эллиптической орбите вокруг Солнца равна - 29, 765 км/с. Наклон земной оси к плоскости эклиптики 66o33"22"". У Земли есть естественный спутник - Луна. Земля обладает магнитным и электрическим полями. Земля образовалась 4, 7 млрд. лет назад из рассеянного в протосолнечной системе газо-пылевого вещества. В составе Земли преобладают: железо (34, 6%), кислород (29, 5%), кремний (15, 2%), магний (12, 7%). Давление в центре планеты - 3, 6*1011Па, плотность около 12 500 кг/м3, температура 5000-6000 oC. Большую часть поверхности занимает Мировой океан (361, 1 млн.км2; 70, 8%); суша составляет 149, 1 млн.км2 и образует шесть материков и острова. Она поднимается над уровнем мирового океана в среднем на 875 метров (наибольшая высота 8848 метров - г.Джомолунгма). Горы занимают 30% суши, пустыни закрывают около 20% поверхности суши, саванны и редколесья - около 20%, леса - около 30%, ледники - 10%. Средняя глубина океана около 3800 метров, наибольшая - 11022 метра (Марианский желоб в Тихом океане), объем воды 1370 млн.км3, средняя соленость 35г/л. Атмосфера Земли, общая масса которой 5, 15*1015 тонн, состоит из воздуха - смеси в основном азота (78, 1%) и кислорода (21%), остальное - водяной пары, углекислый газ, благородные и другие газы. Около 3-3, 5 млрд. лет назад в результате закономерной эволюции материи на Земле возникла жизнь, началось развитие биосферы.

Марс.

четвертая планета от Солнца, похожая на Землю, но меньше по величине и холоднее. На Марсе имеются глубокие каньоны, гигантские вулканы и обширные пустыни. Вокруг Красной планеты, как еще называют Марс, летают две небольшие луны: Фобос и Деймос. Марс - это следующая за Землей планета, если считать от Солнца, и единственный, кроме Луны космический мир, который уже можно достичь при помощи современных ракет. Для астронавтов это путешествие длиной в 4 года могло бы явиться следующим рубежом в исследовании космического пространства. Вблизи экватора Марса, в районе называемом Тарсис, расположены вулканы колоссальных размеров. Тарсис - название, которое астрономы дали возвышенности, имеющей 400 км. в ширину и около 10 км. в высоту. На этом плато расположено четыре вулкана, каждый из которых просто гигант в сравнении с любым земным вулканом. Самый грандиозный вулкан Тарсиса, Гора Олимп, возвышается над окружающей местностью на 27 км. Около двух третей поверхности Марса представляет собой горную местность с большим количеством кратеров, возникших от ударов и окруженных обломками твердых пород. Вблизи вулканов Тарсиса змеится обширная система каньонов длинной около четверти экватора. Долина Маринер имеет ширину 600 км., а глубина ее такова, что гора Эверест целиком опустилась бы на ее дно. Отвесные скалы высятся на тысячи метров, от дна долины до плато наверху. В древние времена на Марсе было много воды, по поверхности этой планеты текли большие реки. На Южном и Северном полюсах Марса лежат ледяные шапки. Но этот лед состоит не из воды, а из застывшего атмосферного углекислого газа (застывает при температуре - 100oC). Ученые считают, что поверхностные воды хранятся в виде захороненных в грунте ледяных глыб, особенно в полярных областях. Состав атмосферы: CO2 (95%), N2 (2, 5%), Ar (1, 5 - 2%), CO (0, 06%), H2O (до 0, 1%); давление у поверхности 5-7 гПа. Всего к Марсу было послано около 30 межпланетных космических станций.

Юпитер - самая большая планета.

Пятая планета от Солнца, самая большая планета Солнечной системы. Юпитер - не твердая планета. В отличие от четырех твердых планет, ближе других расположенных к Солнцу, Юпитер представляет собой газовый шар.Состав атмосферы: H2(85%), CH4, NH3, He(14%). Газовый состав Юпитера очень похож на солнечный. Юпитер - мощный источник теплового радиоизлучения. Юпитер имеет 16 спутников (Адрастея, Метида, Амальтея, Фива, Ио, Лиситея, Элара, Ананке, Карме, Пасифе, Cинопе, Европа, Ганимед, Каллисто, Леда, Гималия), а также кольцо шириной 20000 км., почти вплотную примыкающие к планете. Скорость вращения Юпитера настолько велика, что планета выпячивается вдоль экватора. Кроме того, такое быстрое вращение является причиной очень сильных ветров в верхних слоях атмосферы, где облака вытягиваются длинными красочными лентами. В облаках Юпитера имеется очень большое количество вихревых пятен. Самое большое из них - так называемое Большое Красное пятно, превосходит по своим размерам Землю. Большое Красное пятно представляет собой огромных размеров бурю в атмосфере Юпитера, которую наблюдают вот уже 300 лет. Внутри планеты под огромным давлением водород из газа превращается в жидкость, а дальше из жидкости в твердое тело. На глубине 100 км. расположен безбрежный океан жидкого водорода. Ниже 17000 км. водород оказывается сжат настолько сильно, что его атомы разрушаются. И тогда он начинает вести себя, как металл; в этом состоянии он легко проводит электричество. Электрический ток, протекающий в металлическом водороде, создает вокруг Юпитера сильное магнитное поле.

шестая от Солнца планета, имеет поразительную систему колец. Из-за быстрого вращения вокруг своей оси Сатурн как бы сплюснут у полюсов. Скорость ветров на экваторе достигает 1800 км/ч. Ширина колец Сатурна 400 000 км., но в толщину они имеют всего несколько десятков метров. Внутренние части колец вращаются вокруг Сатурна быстрее, чем наружные. Кольца в основном состоят из миллиардов мелких частиц, каждая из которых обращается по орбите вокруг Сатурна как отдельный микроскопический спутник. Вероятно, эти «микроспутники» состоят из водяного льда или из камней, покрытых льдом. Размер их колеблются от нескольких сантиметров до десятков метров. В кольцах имеются и более крупные объекты - каменные глыбы и фрагменты до сотен метров в поперечнике. Щели между кольцами возникают под действием сил тяготения семнадцати лун (Гиперион, Мимас, Тефия, Титан, Энцелад и др.), которые заставляют кольца расщепляться. В состав атмосферы входят: CH4, H2, He, NH3.

Седьмая от Солнца планета. Была открыта в 1781 году английским астрономом Уильямом Гершелем, и названа в честь греческого бога неба Урана. Ориентация Урана в пространстве отличается от остальных планет Солнечной системы - его ось вращения лежит как бы «на боку» относительно плоскости обращения этой планеты вокруг Солнца. Ось вращения наклонена на угол 98o. Вследствие этого планета бывает обращена к Солнцу попеременно то северным полюсом, то южным, то экватором, то средними широтами. Уран имеет более 27 спутников (Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титания, Оберон, Корделия, Офелия, Бианка, Крессида, Дездемона, Джульета, Порция, Розалинда, Белинда, Пэк и др.) и систему колец. В центре Урана находится ядро, состоящее из камня и железа. В состав атмосферы входят: H2, He, CH4 (14%).

Его орбита пересекается с орбитой Плутона в некоторых местах. Экваториальный диаметр такой же, как и у Урана, хотя расположен Нептун на 1627 млн. км дальше от Урана (Уран расположен в 2869 млн. км от Солнца). Исходя из этих данных, можно сделать вывод, что эту планету не смогли заметить в XVII веке. Одним из ярких достижений науки, одним из свидетельств неограниченной познаваемости природы было открытие планеты Нептун путем вычислений - "на кончике пера". Уран - планета, следующая за Сатурном, который много веков считался самой из далеких планет, была открыта В. Гершелем в конце XVIII в. Уран с трудом виден невооруженным глазом. К 40-м годам XIX в. точные наблюдения показали, что Уран едва заметно уклоняется от того пути, по которому он должен следовать с учетом возмущений со стороны всех известных планет. Таким образом, теория движения небесных тел, столь строгая и точная, подверглась испытанию. Леверье (во Франции) и Адамс (в Англии) высказали предположение, что, если возмущения со стороны известных планет не объясняют отклонение в движении Урана, значит, на него действует притяжение еще не известного тела. Они почти одновременно рассчитали, где за Ураном должно быть неизвестное тело, производящее своим притяжением эти отклонения. Они вычислили орбиту неизвестной планеты, ее массу и указали место на небе, где в данное время должна была находиться неведомая планета. Эта планета и была найдена в телескоп на указанном ими месте в 1846 г. Ее назвали Нептуном. Нептун не виден невооруженным глазом. На этой планете дуют ветры со скоростями до 2400 км/час, направленные против вращения планеты. Это самые сильные ветры в Солнечной системе.

Состав атмосферы: H2, He, CH4. Имеет 6 спутников (один из них Тритон).

Нептун - в римской мифологии бог морей.