УРАН Ст. преподаватель кафедры
УРАН Ст. преподаватель кафедры теоретической физики 1 М. Л. Гожа
Открытие Урана • Уран стал первой планетой, обнаруженной 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, древние никогда не признавали Уран за планету из-за его тусклости. 2
Орбитальные характеристики • Большая полуось 2872, 46× 106 км (19, 22941195 а. е. ) • Орбитальный эксцентриситет 0, 0457 • Орбитальный период 30 799, 095 дней • Орбитальная скорость 6, 81 км/с • Число известных спутников 27 3
Физические характеристики • Экваториальный радиус 25 559 км • Полярный радиус 24 973 км • Сжатие 0, 02293 • Масса 86, 832 × 1024 кг (14, 6 земных) • Средняя плотность 1, 270 г/см³ • Ускорение силы тяжести на экваторе 8, 87 м/с² (0, 886 g) • Наклон оси вращения 97, 77° • У верхней границы атмосферы Урана над освещенным полушарием температура почти одинаковая в различных районах - от полюса до экватора. Разброс составляет всего лишь 4° (от-208 до -212°С). • Уран и Земля 4
“Лежа на боку” • Предполагают, что вскоре после образования Солнечной системы произошло столкновение Урана с другим большим телом. Не исключено, что в результате этого столкновения Уран был опрокинут набок. 5
Внутреннее строение • Считается, что в центре Урана расположено каменное ядро. Вокруг него - оболочка из смеси водного льда и каменных пород. Выше следует океан жидкого водорода, а затем - атмосфера. • По другой модели, у Урана нет каменного ядра. В таком случае Уран должен выглядеть как шар из снеговой "каши", состоящий из смеси жидкости и льда, окутанный газовой оболочкой. • Уран состоит в основном из горных пород и различных льдов, он содержит только около 15% водорода и небольшое количество гелия (в отличие от Юпитера и Сатурна, у которых водород преобладает). 6
Магнитное поле • У Урана почти такое же сильное магнитное поле, как у Земли. Но конфигурация этого магнитного поля очень сложная. Магнитная ось на 60° отклонена от оси вращения планеты, ее центр не совпадает с центром планеты, а сдвинут от него в сторону на 1/3 радиуса Урана. Таким образом, стрелка компаса на Уране будет указывать не на север, а на магнитный полюс, расположенный примерно на 30° широты. При этом напряженность магнитного поля на Уране сильно варьируется, изменяясь от района к району. • Магнитное поле делает возможным полярные сияния. • Планета обладает протяженной магнитосферой с радиационными поясами. 7
Атмосфера • Атмосфера на Уране мощная, толщиной не менее 8000 км. • Атмосфера Урана (но не Уран в целом!) состоит примерно из 83 % водорода, 15 % гелия и 2 % метана. Метан, ацетилен и другие углеводороды в атмосфере планеты встречаются в значительно больших количествах, чем на Юпитере и Сатурне. • Именно метановая дымка хорошо поглощает красные лучи, поэтому Уран кажется голубым. 8
Облака • Фотографии облаков на Уране, сделанные сотрудниками обсерватории Кек на Гавайях, показали, что атмосферные явления на этой планете гораздо разнообразнее, чем считалось до сих пор. • В южном полушарии планеты зафиксирован гигантский шторм, который движется по замкнутой траектории протяженностью в пять градусов широты в течение нескольких лет. 9
Темные пятна • Первый атмосферный вихрь, замеченный на Уране. Снимок получен “Хабблом” в 2006 году. 10
Температура • Полярные области на Уране получают больше солнечной энергии, чем его экваториальные регионы. Оказалось, что температурные значения и на обоих полюсах, и на экваторе практически одинаковы! Это указывает на наличие какого-то механизма переноса тепла в атмосфере Урана от более нагретых районов к менее нагретым, и наоборот. Атмосфера планеты очень эффективно выравнивает (за счет циркуляции) температуры на всех широтах, в том числе и в темном полушарии. 11
• Тепловой поток от планет- гигантов в 2 -2, 5 раза больше получаемого от Солнца за одним исключением: Уран отдает лишь чуть больше, чем получает. Наиболее вероятно, что в результате фазовых переходов водорода, гелий становится нерастворимым в водороде и, как более тяжелый элемент, выпадает к центру планеты, что освобождает значительную энергию. • Для Урана и Нептуна возможны и другие механизмы выделения тепла. Оказалось, однако, что при близком сходстве Урана и Нептуна существует какая-то причина, по которой на Нептуне эти механизмы действует, а на Уране - нет. 12
Перспективы • Лишь в середине ХХII века вновь сложится то благоприятное расположение планет, при котором станция, запущенная с Земли к Урану, сможет получить по пути гравитационную поддержку от Юпитера и Сатурна. Неужели только тогда состоится третье - после тех, что были сделаны в XVIII и ХХ веках астрономом Гершелем и космическим роботом Вояджером - открытие самой таинственной из планет Солнечной системы? 13