Почему Уран самая холодная планета?
240 лет назад 13 марта английским астрономом Уильямом Гершелем была обнаружена планета Уран. В этот день Гершель вел очередное наблюдение за слабыми звездочками созвездия Близнецов. Поздно вечером он заметил, что одна из них явно крупнее соседних. Сначала Гершель принял открытое небесное тело за комету, а отсутствие хвоста этой кометы он объяснил ее движением к Земле. Однако несколькими месяцами позже выяснилось, что это не комета, а ранее неизвестная планета Солнечной системы, расположенная от Солнца седьмой по счету. За свое открытие Гершель в том же году был избран членом Лондонского Королевского общества и получил степень доктора Оксфордского университета.
Уильям Гершель
Это интересно!
- 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.
- Имя планете придумал немецкий астроном Иоганн Боде. Логика была простая – Сатурн – отец Юпитера, поэтому следующую планету надо назвать именем отца Сатурна – Ураном.
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.
Исследование Урана запустило целую серию астрономических открытий. Уран оказался некой задачей, решая которую, астрономы приходят к новым открытиям.
Большинство данных получено благодаря космическому телескопу «Хаббл» и космическому аппарату «Вояджер-2». Он стартовал в 1977 году, и пролетел мимо Урана в 1986 году. Попутно он сделал фотографии планеты, колец и крупнейших спутников, провёл исследования атмосферы и магнитосферы. Переданная «Вояджером-2» информация неоценима. С тех пор к Урану не отправлялось ни одного аппарата.
Рассмотрим подробнее особенности и тайны планеты Уран.
Солнечная система
Орбита планеты Уран.
Планета Уран удалена от Солнца на 19.19 а.е, то есть в 19 раз дальше, чем Земля и поэтому ее движение по орбите слабо заметно и требует длительных наблюдений.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.
Уран-планета «лежебока».
Пожалуй, самой интересной и странной особенностью Урана является его наклон. Наклон оси вращения для Урана составляет рекордные 97,8 градусов! 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.
Что же могло случиться с Ураном? Что послужило причиной наклона Урана?
Сегодня существует две теории. Согласно первой и главенствующей теории наклон был вызван столкновением Урана с небольшой (размером с Землю) планетой, а поскольку спутники планеты не имеют таких больших наклонов, то столкновение произошло вскоре после формирования нашей системы, когда Уран был окружён только диском газа и пыли из которого позже и сформировались спутники. Согласно второй теории, наклон был вызван массивным спутником Урана, который раскачивал его в течении миллионов лет, и который затем был выброшен из нашей системы или же разрушился.
Орбита Урана
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.
Уран
Уран- ледяной гигант с «горячим льдом».
Планета по строению 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.
Строение Урана
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 планеты.
Поверхность у Урана 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.
Почему Уран самая холодная планета?
Планета Уран – не самая далёкая от Солнца, после неё есть еще Нептун. Но это самая холодная планета! Температура атмосферы достигает –2240С. 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!
Почему Уран изумрудного цвета?
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.
Изумрудный цвет Урана объясняется наличием в атмосфере метана.
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.
Кольца Урана
В настоящее время у Урана обнаружено 13 колец, которые отличаются не только 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.
Это интересно.
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.
Так выглядят самые крупные спутники Урана
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.
«Алмазный» дождь на Уране.
Астрономы доказали, что на таких планетах как Уран и Нептун, в атмосфере имеется большое содержание метана. Это значит, что при распаде метана выделяется углерод и водород, который в последствии, под воздействием высокого давления, попадает в нижние слои атмосферы.
Но метан способен опускаться прямо на поверхность планеты, и превращаться в самые настоящие бриллианты, а вернее алмазы, которые таковыми становятся при обработке.
Вы только представьте, на этих планетах идут ливни из драгоценных камней, это целая сенсация, которая стала явью перед учеными Калифорнийского университета. Это значит, что в нашей Солнечной системе есть планеты, где алмазы можно идти и собирать прямо на поверхности.
Теория ученых, была опробована в виде эксперимента на Земле, где использовался стирол (химический элемент являющийся аналогом метана) которым наполнили экспериментальную атмосферу.Сама атмосфера была сжата до полутора тысяч бар (это гигантское давление, сопоставимое с самым мощным прессом), и прогрета до пяти тысяч градусов Цельсия. Образовавшийся углерод, стал превращаться в алмазы.
Теперь мы знаем, что Уран, как и другие планеты Солнечной системы, сильно отличается от других. Это особый мир, который имеет свои тайны и может удивлять.
Группа из 168 учёных представилаЕвропейскому космическому агентству проект с описанием путешествие к внешней части Солнечной системы, в котором конечной целью является планета Уран. Миссия названа UranusPathfinder. 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 UranusPathfinder может быть запущена в 2021 году.
Предстоят новые исследования, а значит, и новые открытия!
