Дослідження Сонячної системи, що проводяться в останню чверть XX століття, дали науці цілий ряд дивовижних відкриттів. За допомогою нових потужних оптичних телескопів астрофізики, вчені-ядерники, представники інших галузей науки і техніки зуміли отримати безцінні наукові дані про ближньому космосі. Завдяки польотам космічних автоматичних зондів людству стали відомі цікаві факти про склад і будову планетарної системи нашої зірки. Нарешті науковий світ зумів отримати інформацію про те, як виглядає планета Уран, що представляє собою Нептун і які справжні розміри Сонячної системи.
Найдивовижніша планета Сонячної системи
Досліджуючи навколоземний космічний простір в телескоп, нескладно прийти до помилкової думки - Сонячна система являє собою найпростіший геліоцентричний механізм, в якому всі інші космічні тіла і об'єкти підпорядковуються відомим законам фізики і математики. Насправді все далеко не так просто, як здається на перший погляд. Кожне небесне тіло в нашому найближчому космосі живе своїм життям, має свої характерні особливості і мало чим схоже на своїх сусідів. Яскравий тому приклад - планети земної групи, серед яких тільки Землю і Марс можна з великою натяжкою поставити в один ряд.
Аналогічна ситуація з іншою групою планет - газовими гігантами - які здійснюють свій біг навколо Сонця по зовнішньому колу. Якщо Юпітер і Сатурн мають схожі астрофізичні параметри і характеристики, то Уран на їх фоні виглядає "білою вороною". Незважаючи на зовнішню схожість і однакову будову, Уран є єдиною планетою нашої зоряної системи, яка займає незвичайне положення. Специфікою особливості такого небесного тіла, як Уран, є наступний аспект. Планета не просто робить розмірений біг по геліоцентричної орбіті, а котиться, немов більярдну кулю навколо Сонця. Простіше кажучи, планета просто лежить на боці і перекочується в напрямку свого руху по орбіті. Це поведінка не тільки не характерно двом іншим газовим гігантам Сонячної системи - Юпітера і Сатурну, положення осі обертання Урана по відношенню до площини його орбіти виглядає незвично.
Якщо говорити про те, наскільки градусів нахилений екватор Урана до площини своєї орбіти, то ця величина складає 97,86⁰. Наприклад, Земля і Марс мають кут нахилу екватора до орбітальної площині 23,45 і 25,19 градусів відповідно. Екватор у Меркурія і у Юпітера практично перпендикулярний орбітальної площині. Уран ж лежить на боці і обертається ретроградно. Такий стан осі виглядає з наукової точки зору нонсенсом, так як у сьомий від Сонця планети зміна дня і ночі спостерігається тільки у вузькому секторі планетарного диска. Схід і захід далекого Сонця відбувається на небосхилі Урана майже так само, як і в полярних широтах на Землі. Завдяки такому положенню осі обертання планети, існує цікавий момент - різниця в тривалості уранского року на полюсах і на екваторі. Полюса планети зустрічають день і ніч один раз протягом 42 земних років, а ось на екваторі рік подовжується рівно в два рази і становить 84 земних роки.
Позначається положення осі обертання планети і на характері магнітного поля сьомий планети. На відміну від інших небесних тіл Сонячної системи, магнітне поле Урана обертається разом з самою планетою, постійно змінюючи магнітні полюси. Іншими словами, магнітне поле планети Уран періодично відкривається і закривається. Якби подібне відбувалося на Землі, нас би кожен день чекала планетарна катастрофа.
Відкриття сьомої планети
Історія відкриття третього газового гіганта цілком пов'язана з ім'ям англійця Вільяма Гершеля. У 1781 році англієць виявив нове небесне тіло, яке спочатку прийняв за комету, яка відвідала Сонячну систему. Однак через деякий час, вивчивши особливості руху об'єкта по орбіті навколо Сонця, астроном Вільям Гершель прийняв рішення класифікувати його як сьому планету. Ця подія стала знаковою в астрономії. Вперше інструментальним способом людині вдалося виявити планету, про існування якої раніше нічого не було відомо. До цього моменту астрономи спиралися на інформацію про існування шести планет, беручи Уран за зірку. Ставлення до розмірах Сонячної системи обмежувалося орбітою Сатурна.
Англієць на правах першовідкривача запропонував назвати сьому планету на честь англійського монарха - "зірка Георга". Це назва не припало до смаку членам Королівської астрономічної обсерваторії, які вирішили дати новій планеті назву Уран, в честь давньогрецького божественного символу небесної сфери. Згодом, коли Гершель спостерігав за рухом Урана, була відзначена особливість поведінки цього небесного тіла на орбіті. Сьома планета нерівномірно рухалася по орбіті, то прискорюючись, то сповільнюючи свій рух. Уже після смерті Гершеля, інші астрономи, англієць Адамс і француз лаверів висунули припущення, що за Ураном знаходиться ще одне велике небесне тіло, гравітація якого і відбивається на поведінці третього газового гіганта. Наступні математичні розрахунки підтвердили правильність припущення, що дало можливість в 1846 році відкрити останню, восьму планету Сонячної системи Нептун.
Таким чином, відкриття Урана спричинило за собою ланцюгову реакцію в науковому світі, результатом якої стало розширення кордонів планетарної системи. Слідом за Ураном ми отримали Нептун і Плутон - об'єкти, відкриті шляхом математичних обчислень.
Астрофізичні характеристики: короткий опис планети Уран
Незважаючи на зовнішню схожість з першими двома газовими гігантами Сонячної системи, сьома планета істотно відрізняється від Юпітера і Сатурна. На відміну від Юпітера і Сатурна, які можна досить добре розглянути в телескоп, Уран в об'єктиві виглядає невеликий зірочкою. Це пояснюється величезним відстанню, яке розділяє цей далекий світ від нашої планети.
На небосхилі Землі третій гігант ледь помітний, представляючи собою тьмяну зірку, яскравість якої варіюється в діапазоні 5,9 - 5,32 зоряної величини. Спостерігаючи в телескоп за далекою зіркою блідо-блакитного кольору, астрономи довгий час задавалися питанням, якого кольору сьома планета насправді. Відповідь на це питання вчені отримали тільки в 1986 році, коли космічний зонд "Вояджер-2" пролетів в 80 тис. Км. від поверхні далекої планети. На отриманих знімках було видно блідо-блакитний, з ледь металевим відтінком планетарний диск.
Відстань від Сонця становить в середньому 2 876 679 082 км. Уран робить біг навколо центра зоряної системи по майже еліптичній орбіті з незначним ексцентриситетом (е), який становить 0,46. Період звернення небесного тіла навколо центральної зірки становить 30685 земних дня або 84 року. Швидкість руху цієї планети невисока - всього 6,8 кілометрів в секунду. Тільки Нептун пересувається в космосі з ще меншою орбітальною швидкістю - 5,4 км / с.
Якщо говорити про те, скільки займе часу подорож від Землі до третьої планети-гіганта, то тут можна спиратися на дані польоту все того ж автоматичного апарату "Вояджер-2", який летів до Урану майже 9 років. Ця поки єдина місія, яка дозволила отримати землянам уявлення про це далекому об'єкті і його околицях.
Незважаючи на свої скромні розміри в нічному небі, насправді розмір Урана вражає. Діаметр планетарного диска цього гіганта становить 50724 км. Це звичайно не так багато, як у Юпітера і Сатурна, діаметри яких складають 140 тис. Км і 116 тис. Км відповідно. Однак цього цілком достатньо для того, щоб сьома планета Сонячної системи міцно утримувала за собою третю позицію.
Вражає спостерігача і маса цього небесного тіла. Уран в 14,5 разів важча за Землю і важить 8,6832 · 1025 кг. За своєю масою блідо-блакитний гігант програє не тільки Юпітера і Сатурну. Навіть далека супутниця Урана, планета Нептун має велику масу. Відносна легкість далекого небесного тіла пояснюється його складом. На відміну від двох інших планет Юпітера і Сатурна, де основна маса представлена полужидким і металізованим воднем і гелієм, Уран представляє величезний крижаний шар, який має швидкість обертання навколо власної осі в 2,29 м / с.
Склад сьомий планети і її атмосфера
Лід на Урані - це різні високотемпературні модифікації. Тут присутній завмерлий аміак, водяна крига і метан, що знаходиться в твердому крижаному стані. З огляду на крижаній природи, сьома планета була переведена вченими-астрофізиками в категорію крижаних гігантів. Щільність крижаного кульки незначна, майже в три рази менше щільності планети Земля і становить 1,27 г / см3. Однак завдяки своїй великій масі і орбітальним параметрам, на Урані досить сильні гравітаційні сили. Прискорення вільного падіння у крижаного гіганта практично ідентично земного і становить 8,87 м / с2.
Цікаво будова далекої планети, яке виглядає наступним чином:
- тверде кам'яне ядро;
- крижана мантія;
- уявна поверхня;
- нижня атмосфера (стратосфера і тропосфера);
- планетарна корона.
Поверхня небесного тіла представлена сполуками водню і гелію, які перебувають в газоподібному стані. До складу атмосфери планети входить метан, завдяки якому Уран має характерний блідо-блакитний відтінок. Його концентрація зменшується з висотою, де з огляду на вкрай низьких температур метан вимерзає, залишаючи місце для водню і гелію. Точний хімічний склад атмосфери сьомий планети до кінця не відомий, проте судячи по спектру, атмосфера в основному складається з водню, в ній також присутні сполуки вуглеводнів, які є результатом впливу на молекули метану сонячної радіації. Шари атмосфери крижаного гіганта відрізняються товщиною і температурою. Самий верхній шар - це атмосферна корона, що простягається далеко за межі планети на відстань 8000 км. Нижні шари - це стратосфера і тропосфера, де переважають низькі температури. На висоті 50-300 км. від поверхні розташовується шар хмар, що складаються з водяної пари, кристалів аміаку і метану. Температури в цьому місці досягають позначки 227-250 градусів Цельсія з позначкою мінус.
висновок
Інформація, яку сьогодні мають вчені про третій планеті-гіганті вкрай обмежена. Це пояснюється розташуванням Урана. Основна увага астрофізики і вчені приділяли вивченню Юпітера і Сатурна і крайніх районів Сонячної системи. Уран, розташований в середині цієї спільноти небесних тіл, весь час опинявся поза увагою науково-дослідних програм. Космічний апарат "Voyager 2" став поки єдиним кораблем, які досягли околиць далекої планети, надавши перші документальні відомості про планету Уран, про склад її атмосфери і оточенні.
Як і всім іншим газовим гігантам, яким властиво наявність власної системи небесних тіл, вчені виявили урановской прикраса - систему кілець. Виявлено і супутники планети Уран, яких сьогодні налічується 27 шт. За допомогою телескопа "Хаббл" у 2005 році вдалося розглянути детально п'ять найбільших супутників Урана - це Міранда, Аріель, Умбріель, Титанія і Оберон. Подальше вивчення далекої планети і його супутників, можливо, дасть нову і корисну інформацію вченим, проте найближчим часом місії в цю частину Сонячної системи не плануються.
