Уран

Уран

Сфотографирован как диск без характерных черт на " Вояджере-2" в 1986 году.
Открытие
Обнаружил	Уильям Гершель
Дата открытия	13 марта 1781 г.
Обозначения
Произношение	/ J ʊ г eɪ п ə с / ( слушать ) [1] [2] или / jʊər ə п ə с / ( слушать )
Названный в честь	латинская форма Урана греческого бога Οὐρανός Ouranos
Прилагательные	Урана ( / J ʊ г eɪ п я ə п / ) [3]
Орбитальные характеристики [9] [a]
Эпоха J2000
Афелий	20,11  AU (3 008  Гм )
Перигелий	18,33 AU (2 742  Гм )
Большая полуось	19.2184 AU (2 875,04 Гм )
Эксцентриситет	0,046 381
Орбитальный период	84,0205  год 30 688,5 д [4] 42,718 Урана солнечных дней [5]
Синодический период	369.66 дней [6]
Средняя орбитальная скорость	6,80 км / с [6]
Средняя аномалия	142,238 600 °
Наклон	0,773 ° до эклиптики 6,48 ° до ВС «ы экватор 1,02 ° до неизменной плоскости [7]
Долгота восходящего узла	74.006 °
Время перигелия	19 августа 2050 г. [8]
Аргумент перигелия	96,998 857 °
Известные спутники	27
Физические характеристики
Средний радиус	25 362 ± 7 км [10] [b]
Экваториальный радиус	25,559 ± 4 км 4,007 Земли [10] [b]
Полярный радиус	24 973 ± 20 км 3,929 Земли [10] [b]
Сплющивание	0,0229 ± 0,0008 [с]
Длина окружности	159 354,1 км [4]
Площадь поверхности	8.1156 × 10 9  км 2 [4] [b] 15.91 Земли
Объем	6,833 × 10 13  км 3 [6] [b] 63,086 Земли
Масса	(8,6810 ± 0,0013) × 10 25  кг 14,536 Земли [11] GM =5793939 ± 13 км 3 / с 2
Средняя плотность	1,27 г / см 3 [6] [d]
Поверхностная гравитация	8,69  м / с 2 [6] [b] 0,886  г
Фактор момента инерции	0,23 [12] (оценка)
Скорость убегания	21,3 км / с [6] [b]
Сидерический период вращения	-0,718 33  г ( ретроградной ) 17 ч 14 мин 24 с [10]
Экваториальная скорость вращения	2,59 км / с 9320 км / ч
Осевой наклон	97,77 ° (к орбите) [6]
Северный полюс прямое восхождение	17 ч 9 м 15 с 257,311 ° [10]
Склонение северного полюса	-15,175 ° [10]
Альбедо	0,300 ( связ. ) [13] 0,488 ( геом. ) [14]
Температура поверхности . мин иметь в виду Максимум Уровень 1  бар [15] 76 К (-197,2 ° С) 0,1 бар ( тропопауза ) [16] 47 К 53 К 57 К
Видимая величина	5,38 [17] - 6,03 [17]
Угловой диаметр	От 3,3 до 4,1 дюйма [6]
Атмосфера [16] [19] [20] [e]
Высота шкалы	27,7 км [6]
Состав по объему	(Ниже 1,3 бар) Газы : 83 ± 3% водорода ( H 2) 15 ± 3% гелия (He) 2,3% метана ( CH 4) 0,009% (0,007–0,015%) дейтерида водорода (HD) сероводород ( H 2S ) [18] Льды : аммиак ( NH 3) вода ( H 2O ) гидросульфид аммония ( NH 4SH ) гидрат метана

Уран - седьмая планета от Солнца . Его название является отсылкой к греческому богу неба Урану , который, согласно греческой мифологии , был дедом Зевса ( Юпитера ) и отцом Кроноса ( Сатурна ). Он имеет третий по величине радиус планеты и четвертую по величине планетную массу в Солнечной системе . Уран похож по составу на Нептун , и оба имеют химический состав, который отличается от более крупных газовых гигантов Юпитера и Сатурна.. По этой причине ученые часто классифицируют Уран и Нептун как « ледяные гиганты », чтобы отличить их от других газовых гигантов. Атмосфера Урана похожа на атмосферу Юпитера и Сатурна по своему основному составу из водорода и гелия , но она содержит больше « льдов », таких как вода, аммиак и метан , а также следы других углеводородов . ^[16] Это самая холодная планетная атмосфера в Солнечной системе с минимальной температурой 49 К (-224 ° C; -371 ° F) и сложное слоистое облако.структура с водой, которая, как считается, составляет самые низкие облака, а метан - самый верхний слой облаков. ^[16] Внутренняя часть Урана в основном состоит из льда и камней. ^[15]

Как и другие планеты-гиганты , Уран имеет кольцевую систему , магнитосферу и множество спутников . Система Урана имеет уникальную конфигурацию, потому что ее ось вращения наклонена вбок, почти в плоскости ее солнечной орбиты. Следовательно, его северный и южный полюса лежат там, где у большинства других планет есть свои экваторы . ^[21] В 1986 году изображения с « Вояджера-2» показали Уран как почти невыразительную планету в видимом свете, без облачных полос или штормов, связанных с другими планетами-гигантами. ^{[21] "} Вояджер-2" остается единственным космическим кораблем, посетившим планету. ^[22]Наблюдения с Земли показали сезонные изменения и усиление погодной активности по мере приближения Урана к точке равноденствия в 2007 году. Скорость ветра может достигать 250 метров в секунду (900 км / ч; 560 миль в час). ^[23]

История

Как и классические планеты , Уран виден невооруженным глазом, но древние наблюдатели никогда не признавали его планетой из-за его тусклости и медленной орбиты. ^[24] Сэр Уильям Гершель впервые наблюдал Уран 13 марта 1781 года, что привело к его открытию как планете, впервые в истории расширившим известные границы Солнечной системы и сделав Уран первой планетой, классифицированной как таковая с помощью телескоп .

Открытие

Уран неоднократно наблюдался до того, как его признали планетой, но его обычно принимали за звезду. Возможно , самое раннее известное наблюдение было по Гиппарху , который в 128 г. до н.э. , возможно , записал его как звезда за его звездный каталог , который впоследствии был включен в Птолемее «s Альмагеста . ^[25] Самое раннее определенное наблюдение было в 1690 году, когда Джон Флемстид наблюдал его по крайней мере шесть раз, указав его как 34 Тельца . Французский астроном Пьер Шарль Ле Монье наблюдал Уран по крайней мере двенадцать раз в период с 1750 по 1769 год ^{[26], в} том числе четыре ночи подряд.

Сэр Уильям Гершель наблюдал Урана 13 марта 1781 года из сада своего дома на Нью-Кинг-стрит, 19 в Бате, Сомерсет , Англия (ныне Музей астрономии Гершеля ) ^[27], и первоначально сообщил об этом (26 апреля 1781 года) как о комета . ^[28] С помощью самодельного 6,2-дюймового телескопа-рефлектора Гершель «провел серию наблюдений за параллаксом неподвижных звезд». ^{[29] [30]}

Гершель записал в своем дневнике: «В квартиле около ζ Тельца  ... либо туманная звезда, либо, возможно, комета». ^[31] 17 марта он отметил: «Я искал комету или туманную звезду и обнаружил, что это комета, потому что она сменила свое место». ^[32] Когда он представил свое открытие Королевскому обществу , он продолжал утверждать, что он нашел комету, но также косвенно сравнивал ее с планетой: ^[29]

Когда я впервые увидел комету, у меня была мощность 227. По опыту я знаю, что диаметры неподвижных звезд не увеличиваются пропорционально более высокой мощности, как планеты; поэтому я теперь присвоил степени 460 и 932 и обнаружил, что диаметр кометы увеличивался пропорционально мощности, как и должно быть, в предположении, что она не является неподвижной звездой, в то время как диаметры звезд равны которые я сравнивал, не были увеличены в таком же соотношении. Более того, комета, увеличенная намного больше, чем допускал ее свет, казалась туманной и нечеткой из-за этих великих сил, в то время как звезды сохранили тот блеск и четкость, которые, как я знал, они сохранят из многих тысяч наблюдений. Продолжение показало, что мои предположения были хорошо обоснованными, и это оказалась комета, которую мы недавно наблюдали.^[29]

Гершель уведомил королевского астронома Невила Маскелина о своем открытии и 23 апреля 1781 года получил от него смущенный ответ: «Я не знаю, как это назвать. С такой же вероятностью это обычная планета, движущаяся по орбите, почти круговой относительно Земли. Солнце в виде кометы движется по очень эксцентричному эллипсу. Я еще не видел ни комы, ни хвоста ». ^[33]

Хотя Гершель продолжал называть свой новый объект кометой, другие астрономы уже начали подозревать обратное. Работающий в России финско-шведский астроном Андерс Йохан Лекселл первым вычислил орбиту нового объекта. ^[34] Его почти круговая орбита привела его к выводу, что это была планета, а не комета. Берлинский астроном Иоганн Элерт Боде описал открытие Гершеля как «движущуюся звезду, которую можно рассматривать как неизвестный до сих пор планетоподобный объект, циркулирующий за орбитой Сатурна». ^[35] Боде пришел к выводу, что его почти круговая орбита была больше похожа на планетную, чем на комету. ^[36]

Вскоре объект был признан новой планетой. К 1783 году Гершель признал это президенту Королевского общества Джозефу Бэнксу : «По наблюдениям самых выдающихся астрономов Европы выясняется, что новая звезда, на которую я имел честь указать им в марте 1781 года, является первичной планетой Наша Солнечная система." ^[37] В знак признания его заслуг король Георг III дал Гершелю ежегодную стипендию в размере 200 фунтов стерлингов при условии, что он переедет в Виндзор, чтобы королевская семья могла смотреть в его телескопы (эквивалент 24000 фунтов стерлингов в 2019 году). ^{[38] [39]}

Имя

Имя Уран отсылает к древнегреческому божеству неба Урану ( древнегреческий : Οὐρανός ), отцу Кроноса ( Сатурна ) и деду Зевса ( Юпитера ), который на латыни стал ranus ( IPA:  [ˈuːranʊs] ). ^[1] Это единственная планета, чье английское название происходит от персонажа греческой мифологии . Форма прилагательного Урана - «уранский». ^[40] Произношение имени Уран предпочтительное среди астрономов является / jʊərə п ə с /,^[2]с ударением на первый слогкак в ЛатинскойUranus, в отличие от/ J ʊ г eɪ п ə с /, с ударением на второй слог идлиннойа, хотя оба считаются приемлемыми .^[f]

Консенсус по поводу названия был достигнут почти через 70 лет после открытия планеты. Во время первоначальных обсуждений, последовавших за открытием, Маскелайн попросил Гершеля «сделать астрономический мир фавером [ sic ], чтобы дать имя вашей планете, которая полностью принадлежит вам, [и] которой мы очень вам обязаны за открытие ". ^[42] В ответ на просьбу Маскелайна Гершель решил назвать объект Георгиум Сидус (звезда Георгия) или «Грузинская планета» в честь своего нового покровителя, короля Георга III. ^[43] Он объяснил это решение в письме Джозефу Бэнксу: ^[37]

В сказочные древние времена планеты называли Меркурий, Венеру, Марс, Юпитер и Сатурн, как имена их главных героев и божеств. В нынешнюю более философскую эпоху вряд ли было бы допустимо прибегать к тому же методу и называть его Юнона, Паллада, Аполлон или Минерва по имени нашему новому небесному телу. Первое, что следует учитывать при рассмотрении любого конкретного события или примечательного инцидента, - это его хронология: следует ли спрашивать в будущем веке, когда была обнаружена эта последняя найденная Планета? Было бы вполне удовлетворительным ответом сказать: «Во времена правления короля Георга Третьего».

Предложенное Гершелем имя не было популярно за пределами Великобритании, и вскоре были предложены альтернативы. Астроном Жером Лаланд предложил назвать его Гершелем в честь его первооткрывателя. ^[44] Шведский астроном Эрик Просперин предложил название Нептун , которое было поддержано другими астрономами, которым понравилась идея ознаменовать победы британского Королевского военно-морского флота в ходе Войны за независимость США , назвав новую планету Нептун Георг III или Нептун Великобритания . ^[34]

В мартовском трактате 1782 года Боде предложил Урана , латинизированную версию греческого бога неба Урана . ^[45] Боде утверждал, что имя должно следовать мифологии, чтобы не выделяться среди других планет, и что Уран было подходящим именем как отец первого поколения Титанов . ^[45] Он также отметил элегантность названия в том, что так же, как Сатурн был отцом Юпитера , новая планета должна быть названа в честь отца Сатурна. ^{[39] [45] [46] [47]} В 1789 году Королевская академия Бодеколлега Мартин Клапрот назвал свой недавно открытый элемент ураном в поддержку выбора Боде. ^[48] В конечном счете, предложение Боде стало наиболее широко используемым и стало универсальным в 1850 году, когда Управление морского альманаха Его Величества , последнее возражение, перешло с использования Георгия Сидуса на Уран . ^[46]

У Урана есть два астрономических символа . Первое, что было предложено, ♅, ^[g], было предложено Лаландом в 1784 году. В письме к Гершелю Лаланд описал его как « un global surmonté par la première lettre de votre nom » («глобус, увенчанный первой буквой твоя фамилия"). ^[44] Более позднее предложение, ⛢, ^[h] представляет собой гибрид символов Марса и Солнца, потому что Уран был Небом в греческой мифологии, где, как считалось, преобладали объединенные силы Солнца и Марса. ^[49]

Уран называется множеством переводов на другие языки. На китайском , японском , корейском и вьетнамском языках его название дословно переводится как «звезда небесного короля» (天王星). ^{[50] [51] [52] [53]} На тайском языке его официальное название - Дао Юренат ( ดาว ยูเรนัส ), как на английском языке. Его другое название на тайском языке является Dao Maritayu ( ดาว มฤตยู , Звезда мритйу), после санскритского слова для «смерти», мритйу ( मृत्यु ). На монгольском языке это названиеТенгериин Ван ( Тэнгэрийн ван ), переводится как «Царь Неба», что отражает роль его тезки-бога как правителя небес. На гавайском языке его имя - Хелекала , заимствованное от первооткрывателя Гершеля. ^[54] На языке маори его зовут Веранги . ^{[55] [56]}

Орбита и вращение

Уран обращается вокруг Солнца раз в 84 года, в среднем за семь лет, чтобы пройти через каждое созвездие Зодиака. В 2033 году планета совершит свой третий полный оборот вокруг Солнца с момента открытия в 1781 году. С тех пор планета возвращалась к точке своего открытия к северо-востоку от Дзета Таури дважды, в 1862 и 1943 годах, каждый раз на день позже, поскольку прецессия равноденствий сместилась его на 1 ° на западе каждые 72 лет. Уран снова вернется в это место в 2030-2031 годах. Его среднее расстояние от Солнца составляет примерно 20  астрономических единиц (3  миллиарда  километров ; 2 миллиарда  миль).). Разница между минимальным и максимальным расстоянием от Солнца составляет 1,8 а.е., больше, чем у любой другой планеты, хотя и не такая большая, как у карликовой планеты Плутон . ^[57] Интенсивность солнечного света изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния, и поэтому на Уране (примерно в 20 раз больше расстояния от Солнца по сравнению с Землей) это примерно 1/400 интенсивности света на Земле. ^[58] Его орбитальные элементы были впервые рассчитаны в 1783 году Пьером-Симоном Лапласом . ^[59] Со временем начали появляться расхождения между предсказанными и наблюдаемыми орбитами, и в 1841 году Джон Коуч Адамсвпервые предположил, что различия могут быть вызваны гравитационным притяжением невидимой планеты. В 1845 году Урбен Леверье начал собственное независимое исследование орбиты Урана. 23 сентября 1846 года Иоганн Готфрид Галле обнаружил новую планету , позже названную Нептун , почти на том месте, которое предсказал Леверье. ^[60]

Период вращения внутренней части Урана составляет 17 часов 14 минут. Как и на всех планетах-гигантах , в его верхних слоях атмосферы дуют сильные ветры в направлении вращения. На некоторых широтах, например около 60 градусов южной широты, видимые элементы атмосферы движутся намного быстрее, совершая полный оборот всего за 14 часов. ^[61]

Осевой наклон

Ось вращения Урана приблизительно параллельна плоскости Солнечной системы с осевым наклоном 97,77 ° (определяемым прямым вращением). Это дает сезонные изменения, совершенно непохожие на другие планеты. Ближе к солнцестоянию один полюс постоянно обращен к Солнцу, а другой - в противоположную сторону. Только узкая полоса вокруг экватора подвержена быстрому циклу день-ночь, но Солнце находится низко над горизонтом. На другой стороне орбиты Урана ориентация полюсов к Солнцу обратная. Каждый полюс получает около 42 лет непрерывного солнечного света, а затем 42 года темноты. ^[62] Около времени равноденствийСолнце обращено к экватору Урана, давая период дневных и ночных циклов, аналогичный тем, которые наблюдаются на большинстве других планет.

Уран достиг своего последнего равноденствия 7 декабря 2007 года. ^{[63] [64]}

Одним из результатов такой ориентации оси является то, что в среднем за уранский год полярные области Урана получают больше энергии от Солнца, чем его экваториальные области. Тем не менее, на экваторе Уран горячее, чем на полюсах. Основной механизм, вызывающий это, неизвестен. Причина необычного наклона оси Урана также не известна с уверенностью, но обычное предположение состоит в том, что во время формирования Солнечной системы протопланета размером с Землю столкнулась с Ураном, вызвав искаженную ориентацию. ^[65] Исследования Джейкоба Кегеррейса из Даремского университета показывают, что наклон был вызван врезанием в планету камня размером больше Земли 3–4 миллиарда лет назад. ^[66]Южный полюс Урана был направлен почти прямо на Солнце во время пролета « Вояджера-2 » в 1986 году. Обозначение этого полюса как «юг» использует определение, в настоящее время одобренное Международным астрономическим союзом , а именно, что северный полюс планеты или спутник - это полюс, который указывает над неизменной плоскостью Солнечной системы, независимо от направления вращения планеты. ^{[67] [68]} Иногда используется другое соглашение, в котором северный и южный полюса тела определяются в соответствии с правилом правой руки по отношению к направлению вращения. ^[69]

Видимость

Средняя видимая величина Урана составляет 5,68 со стандартным отклонением 0,17, а крайние значения - 5,38 и +6,03. ^[17] Этот диапазон яркости близок к пределу видимости невооруженным глазом . Большая часть изменчивости зависит от широты планет, освещаемых Солнцем и наблюдаемых с Земли. ^[70] Его угловой диаметр составляет от 3,4 до 3,7 угловых секунд, по сравнению с 16-20 угловыми секундами для Сатурна и от 32 до 45 угловых секунд для Юпитера. ^[71] В противостоянии Уран виден невооруженным глазом в темном небе и становится легкой целью даже в городских условиях в бинокль. ^[6]В более крупные любительские телескопы с диаметром объектива от 15 до 23 см Уран выглядит как бледно-голубой диск с отчетливым затемнением к краям . С помощью большого телескопа 25 см или шире можно увидеть узоры облаков, а также некоторые из более крупных спутников, таких как Титания и Оберон . ^[72]

Физические характеристики

Внутренняя структура

Масса Урана примерно в 14,5 раз больше массы Земли, что делает его наименее массивной из планет-гигантов. Его диаметр немного больше, чем у Нептуна, примерно в четыре раза больше, чем у Земли. В результате плотность 1,27 г / см ³ делает Уран второй по плотности планетой после Сатурна. ^{[10] [11]} Это значение указывает на то, что он в основном состоит из различных льдов, таких как вода, аммиак и метан. ^[15] Общая масса льда внутри Урана точно не известна, потому что в зависимости от выбранной модели появляются разные цифры; оно должно быть между 9,3 и 13,5 масс Земли. ^{[15] [73]} Водород и гелий составляют лишь небольшую часть от общего количества, с массой от 0,5 до 1,5 Земли.^[15] Остальная часть неледяной массы (от 0,5 до 3,7 массы Земли) приходится на скальный материал . ^[15]

Стандартная модель структуры Урана состоит в том, что он состоит из трех слоев: твердого ( силикатного / железо-никелевого ) ядра в центре, ледяной мантии в середине и внешней газообразной водородно-гелиевой оболочки. ^{[15] [74]} Ядро относительно невелико, с массой всего 0,55 массы Земли и радиусом менее 20% от Урана; мантия составляет его основную часть с массой около 13,4 земных, а верхние слои атмосферы относительно несущественны, весят около 0,5 земных масс и простираются на последние 20% радиуса Урана. ^{[15] [74]} Плотность ядра Урана составляет около 9 г / см ³ , с давлениемв центре 8 миллионов  баров (800 ГПа ) и температуре около 5000  К . ^{[73] [74]} Ледяная мантия на самом деле состоит не из льда в обычном понимании, а из горячей и плотной жидкости, состоящей из воды, аммиака и других летучих веществ . ^{[15] [74]} Эту жидкость, которая обладает высокой электропроводностью, иногда называют водно-аммиачным океаном. ^[75]

Экстремальное давление и температура глубоко внутри Урана могут разрушить молекулы метана, при этом атомы углерода конденсируются в кристаллы алмаза, которые проливаются сквозь мантию, как град. ^{[76] [77] [78]} Эксперименты при очень высоком давлении в Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса предполагают, что основание мантии может состоять из океана жидкого алмаза с плавающими твердыми алмазными айсбергами. ^{[79] [80]} Ученые также считают, что осадки твердых алмазов выпадают на Уране, а также на Юпитере , Сатурне и Нептуне . ^{[81] [82]}

Основные составы Урана и Нептуна отличаются от составов Юпитера и Сатурна : лед преобладает над газами, что оправдывает их отдельную классификацию как ледяных гигантов . Может быть слой ионной воды, где молекулы воды распадаются на суп из ионов водорода и кислорода, и более глубокий слой суперионной воды, в которой кислород кристаллизуется, но ионы водорода свободно перемещаются внутри кислородной решетки. ^[83]

Хотя рассмотренная выше модель достаточно стандартна, она не уникальна; другие модели также удовлетворяют наблюдениям. Например, если в ледяной мантии смешиваются значительные количества водорода и каменного материала, общая масса льда внутри будет меньше, и, соответственно, общая масса горных пород и водорода будет больше. Имеющиеся в настоящее время данные не позволяют сделать научное определение верной модели. ^[73] Жидкая внутренняя структура Урана означает, что у него нет твердой поверхности. Газовая атмосфера постепенно переходит во внутренние жидкие слои. ^[15] Для удобства вращающийся сплющенный сфероидустановленная в точке, при которой атмосферное давление равно 1 бар (100 кПа), условно обозначается как «поверхность». Он имеет экваториальный и полярный радиусы 25 559 ± 4 км (15 881,6 ± 2,5 миль) и 24 973 ± 20 км (15 518 ± 12 миль) соответственно. ^[10] Эта поверхность используется в этой статье в качестве нулевой точки для высот.

Внутреннее тепло

Внутреннее тепло Урана заметно ниже, чем у других планет-гигантов; с точки зрения астрономии, он имеет низкий тепловой поток . ^{[23] [84]} Почему внутренняя температура Урана такая низкая, до сих пор не понятно. Нептун, близкий по размеру и составу близнец Урана, излучает в космос в 2,61 раза больше энергии, чем получает от Солнца ^[23], но Уран практически не излучает лишнего тепла. Полная мощность, излучаемая Ураном в дальней инфракрасной (т.е. тепловой) части спектра, равна1,06 ± 0,08 раза больше солнечной энергии, поглощенной его атмосферой . ^{[16] [85]} Тепловой поток Урана составляет всего лишь0,042 ± 0,047  Вт / м 2 , что ниже внутреннего теплового потока Земли около0,075  Вт / м 2 . ^[85] Самая низкая зарегистрированная температура тропопаузы Урана составляет 49 К (-224,2 ° C; -371,5 ° F), что делает Уран самой холодной планетой в Солнечной системе. ^{[16] [85]}

Одна из гипотез этого несоответствия предполагает, что, когда Уран был поражен сверхмассивным ударником, который заставил его изгнать большую часть своего изначального тепла, у него осталась пониженная температура ядра. ^[86] Эта гипотеза удара также используется в некоторых попытках объяснить наклон оси планеты. Другая гипотеза состоит в том, что в верхних слоях Урана существует некая форма барьера, который не позволяет теплу ядра достигать поверхности. ^[15] Например, конвекция может иметь место в наборе слоев с различным составом, что может препятствовать восходящему переносу тепла ; ^{[16] [85]} возможно, двойная диффузионная конвекция является ограничивающим фактором. ^[15]

Атмосфера

Хотя внутри Урана нет четко определенной твердой поверхности, самая внешняя часть газовой оболочки Урана, доступная для дистанционного зондирования, называется его атмосферой . ^[16] Возможности дистанционного зондирования простираются примерно до 300 км ниже уровня 1 бар (100 кПа) с соответствующим давлением около 100 бар (10 МПа) и температурой 320 К (47 ° C; 116 ° F). ^[88] Тонкая термосфера простирается на два радиуса планеты от номинальной поверхности, которая определена как находящаяся под давлением 1 бар. ^[89] Атмосферу Урана можно разделить на три слоя: тропосферу.между высотами от –300 до 50 км (от –186 до 31 миль) и давлением от 100 до 0,1 бар (от 10 МПа до 10 кПа); стратосферы , охватывающих высот от 50 до 4000 км (31 и 2,485 мл) и давление между 0,1 и 10 ^-10  бар (10 кПа до 10  мкПа ); и термосфера, простирающаяся от 4000 км до 50 000 км от поверхности. ^[16] Нет мезосферы .

Сочинение

Состав атмосферы Урана отличается от его основной массы, состоящей в основном из молекулярного водорода и гелия. ^[16] Молярная доля гелия , то есть количество атомов гелия на молекулу газа, составляет0,15 ± 0,03 ^[20] в верхней тропосфере, что соответствует массовой доле0,26 ± 0,05 . ^{[16] [85]} Это значение близко к массовой доле протосолнечного гелия в0,275 ± 0,01 , ^[90] , указывающий , что гелий не решен в его центре , как это было в газовых гигантах. ^[16] Третий по численности компонент атмосферы Урана - метан ( CH
4). ^[16] Метан имеет заметные полосы поглощения в видимом и ближнем инфракрасном (ИК) диапазонах, что делает Уран аквамариновым или голубым цветом. ^[16] Молекулы метана составляют 2,3% атмосферы по молярной доле ниже облачности метана при уровне давления 1,3 бар (130 кПа); это примерно в 20-30 раз превышает содержание углерода на Солнце. ^{[16] [19] [91]} Соотношение смеси ^[i] намного ниже в верхних слоях атмосферы из-за чрезвычайно низкой температуры, которая снижает уровень насыщения и вызывает замерзание избытка метана. ^[92]О содержании менее летучих соединений, таких как аммиак, вода и сероводород, в глубоких слоях атмосферы известно мало. Вероятно, они также выше солнечных значений. ^{[16] [93]} Наряду с метаном в стратосфере Урана обнаружены следовые количества различных углеводородов , которые, как считается, производятся из метана в результате фотолиза, вызванного солнечным ультрафиолетовым (УФ) излучением. ^[94] Они включают этан ( C
2ЧАС
6), ацетилен ( C
2ЧАС
2), метилацетилен ( CH
3C
2H ) и диацетилен ( C
2HC
2H ). ^{[92] [95] [96]} Спектроскопия также выявила следы водяного пара, окиси углерода и двуокиси углерода в верхних слоях атмосферы, которые могут возникать только из внешнего источника, такого как падающая пыль и кометы . ^{[95] [96] [97]}

Тропосфера

Тропосфера - самая нижняя и самая плотная часть атмосферы, для которой характерно снижение температуры с высотой. ^[16] Температура падает от примерно 320 К (47 ° C; 116 ° F) у основания номинальной тропосферы на расстоянии –300 км до 53 К (–220 ° C; –364 ° F) на расстоянии 50 км. ^{[88] [91]} Температура в самой холодной верхней области тропосферы ( тропопауза ) на самом деле варьируется в диапазоне от 49 до 57 К (от −224 до −216 ° C; от −371 до −357 ° F) в зависимости от планетарной широта. ^{[16] [84]} Область тропопаузы ответственна за подавляющее большинство тепловых излучений Урана в дальней инфракрасной области , что определяет его эффективную температуру.59,1 ± 0,3 К (-214,1 ± 0,3 ° C; -353,3 ± 0,5 ° F). ^{[84] [85]}

Считается, что тропосфера имеет очень сложную облачную структуру; Предполагается, что водяные облака лежат в диапазоне давления от 50 до 100 бар (от 5 до 10 МПа), облака гидросульфида аммония находятся в диапазоне от 20 до 40 бар (от 2 до 4 МПа), облака аммиака или сероводорода находятся в диапазоне от 3 до 10 МПа. бар (0,3 и 1 МПа) и, наконец, непосредственно обнаружил тонкие облака метана при давлении от 1 до 2 бар (от 0,1 до 0,2 МПа). ^{[16] [19] [88] [98]} Тропосфера - это динамичная часть атмосферы, для которой характерны сильные ветры, яркие облака и сезонные изменения. ^[23]

Верхняя атмосфера

Средний слой атмосферы Урана - стратосфера , где температура обычно увеличивается с высотой от 53 K (-220 ° C; -364 ° F) в тропопаузе до 800-850 K (527 и 577 ° C; 980 и 1070 ° C). ° F) в основании термосферы. ^[89] Нагрев стратосферы вызвано поглощением солнечной УФ и ИК излучения метана и других углеводородов , ^[100] , которые образуют в этой части атмосферы в результате метана фотолиза . ^[94] Тепло также проводится из горячей термосферы. ^[100]Углеводороды занимают относительно узкий слой на высоте от 100 до 300 км, что соответствует диапазону давления от 1000 до 10 Па и температуре от 75 до 170 К (от -198 до -103 ° C; от -325 до -154 ° F). . ^{[92] [95]} Наиболее распространенными являются углеводороды , метан, ацетилен и этан с пропорции смешивания около 10 ^{- 7} по отношению к водороду. На этих высотах соотношение окиси углерода в смеси одинаково. ^{[92] [95] [97]} Более тяжелые углеводороды и диоксид углерода имеют соотношение смешивания на три порядка меньше. ^[95]Коэффициент обилия воды составляет около 7 × 10 ^{- 9} . ^[96] Этан и ацетилен имеют тенденцию конденсироваться в более холодной нижней части стратосферы и тропопаузы (ниже уровня 10 мбар), образуя слои дымки, ^[94] которые могут быть частично ответственны за мягкий внешний вид Урана. Концентрация углеводородов в стратосфере Урана над дымкой значительно ниже, чем в стратосферах других планет-гигантов. ^{[92] [101]}

Самый внешний слой атмосферы Урана - это термосфера и корона, которые имеют однородную температуру от 800 до 850 К. ^{[16] [101]} Источники тепла, необходимые для поддержания такого высокого уровня, не понятны, поскольку ни солнечное УФ, ни авроральная активность может обеспечить необходимую энергию для поддержания этих температур. Слабая эффективность охлаждения из-за отсутствия углеводородов в стратосфере при давлении выше 0,1 мбар также может способствовать. ^{[89] [101]} Помимо молекулярного водорода, термосфера-корона содержит множество свободных атомов водорода. Их небольшая масса и высокие температуры объясняют, почему корона простирается на 50 000 км (31 000 миль), или на два радиуса Урана, от ее поверхности. ^{[89] [101]}Эта протяженная корона - уникальная особенность Урана. ^[101] Его эффекты включают сопротивление мелким частицам, вращающимся вокруг Урана, вызывая общее истощение пыли в кольцах Урана. ^[89] Уранская термосфера вместе с верхней частью стратосферы соответствует ионосфере Урана. ^[91] Наблюдения показывают, что ионосфера занимает высоту от 2 000 до 10 000 км (от 1 200 до 6 200 миль). ^[91] Ионосфера Урана плотнее, чем у Сатурна или Нептуна, что может быть связано с низкой концентрацией углеводородов в стратосфере. ^{[101] [102]}Ионосфера в основном поддерживается солнечным УФ-излучением, и его плотность зависит от солнечной активности . ^[103] Авроральная активность незначительна по сравнению с Юпитером и Сатурном. ^{[101] [104]}

• Атмосфера Урана
• Температурный профиль тропосферы и нижней стратосферы Урана. Также указаны слои облачности и дымки.

• Зональные скорости ветра на Уране. Затененные области показывают южный воротник и его будущий северный аналог. Красная кривая симметрично соответствует данным.

Магнитосфера

До прибытия « Вояджера-2» никаких измерений магнитосферы Урана не проводилось, поэтому его природа оставалась загадкой. До 1986 года ученые ожидали, что магнитное поле Урана будет соответствовать солнечному ветру , потому что тогда оно выровняется с полюсами Урана, лежащими в эклиптике . ^[105]

Наблюдения " Вояджера " показали, что магнитное поле Урана своеобразно, потому что оно не исходит из его геометрического центра, а также потому, что оно наклонено на 59 ° от оси вращения. ^{[105] [106]} На самом деле магнитный диполь смещен от центра Урана к южному полюсу вращения на целую треть радиуса планеты. ^[105] Эта необычная геометрия приводит к сильно асимметричной магнитосфере, где напряженность магнитного поля на поверхности в южном полушарии может составлять всего 0,1  гаусс (10  мкТл ), тогда как в северном полушарии она может достигать 1,1 гаусс. (110 мкТл). ^[105] Среднее поле на поверхности составляет 0,23 гаусс (23 мкТл).^[105] Исследования данных « Вояджера-2» в 2017 году показывают, что эта асимметрия заставляет магнитосферу Урана соединяться с солнечным ветром один раз в уранский день, открывая планету для частиц Солнца. ^[107] Для сравнения, магнитное поле Земли примерно такое же сильное на обоих полюсах, а ее «магнитный экватор» примерно параллелен ее географическому экватору. ^[106] Дипольный момент Урана в 50 раз больше, чем у Земли. ^{[105] [106]} Нептун имеет похожее смещенное и наклонное магнитное поле, что позволяет предположить, что это может быть общей чертой ледяных гигантов. ^[106]Одна из гипотез состоит в том, что, в отличие от магнитных полей земных и газовых гигантов, которые генерируются в их ядрах, магнитные поля ледяных гигантов генерируются движением на относительно небольших глубинах, например, в водно-аммиачном океане. ^{[75] [108]} Другое возможное объяснение выравнивания магнитосферы заключается в том, что внутри Урана есть океаны жидких алмазов, которые сдерживают магнитное поле. ^[79]

Несмотря на свое любопытное расположение, в остальном магнитосфера Урана похожа на магнитосферу других планет: впереди нее находится головная ударная волна на расстоянии около 23 уранских радиусов, магнитопауза на 18 уранских радиусах, полностью развитый хвост магнитосферы и радиационные пояса . ^{[105] [106] [109]} В целом, структура магнитосферы Урана отличается от Юпитера и больше похожа на структуру Сатурна. ^{[105] [106]} Хвост магнитосферы Урана тянется за ним в космос на миллионы километров и из-за бокового вращения скручивается в длинный штопор. ^{[105] [110]}

Магнитосфера Урана содержит заряженные частицы : в основном протоны и электроны с небольшим количеством ионов H 2 + . ^{[106] [109]} Многие из этих частиц, вероятно, происходят из термосферы. ^[109] Энергии ионов и электронов могут достигать 4 и 1,2  мегаэлектронвольта соответственно. ^[109] Плотность низкоэнергетических (менее 1  килоэлектронвольт ) ионов во внутренней магнитосфере составляет около 2 см ^-3 . ^[111]На популяцию частиц сильно влияют спутники Урана, которые пронизывают магнитосферу, оставляя заметные промежутки. ^[109] При этом частица потока достаточно высоко , чтобы вызвать потемнение или пространство выветривание их поверхности на астрономический быструю шкалу времени 100000 лет. ^[109] Это может быть причиной однородной темной окраски спутников и колец Урана. ^[112] Уран имеет относительно хорошо развитые сияния, которые видны как яркие дуги вокруг обоих магнитных полюсов. ^[101] В отличие от Юпитера, полярные сияния Урана кажутся незначительными для энергетического баланса планетарной термосферы. ^[104]

В марте 2020 года астрономы НАСА сообщили об обнаружении большого атмосферного магнитного пузыря, также известного как плазмоид , выпущенного в космическое пространство с планеты Уран, после переоценки старых данных, записанных космическим зондом " Вояджер-2" во время облета планеты в 1986 году. . ^{[113] [114]}

Климат

В ультрафиолетовом и видимом диапазоне длин волн атмосфера Урана мягкая по сравнению с другими планетами-гигантами, даже с Нептуном, на который он в остальном очень похож. ^[23] Когда " Вояджер-2" пролетел над Ураном в 1986 году, он наблюдал в общей сложности десять особенностей облаков по всей планете. ^{[21] [115]} Одно из предложенных объяснений этой нехватки характеристик состоит в том, что внутренняя теплота Урана заметно ниже, чем у других планет-гигантов. Самая низкая температура, зарегистрированная в тропопаузе Урана, составляет 49 К (-224 ° C; -371 ° F), что делает Уран самой холодной планетой в Солнечной системе. ^{[16] [85]}

Полосатая структура, ветры и облака

В 1986 году « Вояджер-2» обнаружил, что видимое южное полушарие Урана можно разделить на две области: яркую полярную шапку и темные экваториальные полосы. ^[21] Их граница находится примерно на -45 ° широты . Узкая полоса, охватывающая широтный диапазон от -45 до -50 °, является самой яркой крупной деталью на его видимой поверхности. ^{[21] [116]} Его называют южным «воротником». Считается, что крышка и воротник представляют собой плотную область облаков метана, находящихся в диапазоне давления от 1,3 до 2 бар (см. Выше). ^[117] Помимо крупномасштабной полосатой структуры, « Вояджер-2» наблюдал десять маленьких ярких облаков, большинство из которых лежало на несколько градусов к северу от воротника. ^[21]Во всем остальном Уран выглядел как динамически мертвая планета в 1986 году. " Вояджер-2" прибыл в разгар южного лета Урана и не мог наблюдать за северным полушарием. В начале 21-го века, когда в поле зрения появилась северная полярная область, космический телескоп Хаббла (HST) и телескоп Кека изначально не наблюдали ни воротника, ни полярной шапки в северном полушарии. ^[116] Итак, Уран казался асимметричным: яркий около южного полюса и равномерно темный в области к северу от южного воротника. ^[116] В 2007 году, когда Уран прошел точку равноденствия, южный воротник почти исчез, а слабый северный воротник появился около 45 ° широты . ^[118]

В 1990-е годы количество наблюдаемых ярких облаков значительно выросло, отчасти потому, что стали доступны новые методы построения изображений с высоким разрешением. ^[23] Большинство из них были обнаружены в северном полушарии, когда оно стало становиться видимым. ^[23] Раннее объяснение - что яркие облака легче идентифицировать в их темной части, тогда как в южном полушарии их маскирует яркий воротник - оказалось неверным. ^{[119] [120]} Тем не менее, есть различия между облаками каждого полушария. Северные облака меньше, резче и ярче. ^[120] Похоже, они лежат на большей высоте. ^[120]Время жизни облаков составляет несколько порядков. Некоторые маленькие облака живут часами; по крайней мере, одно южное облако могло сохраняться со времени пролета " Вояджера-2" . ^{[23] [115]} Недавнее наблюдение также показало, что облачные элементы на Уране имеют много общего с облачностями Нептуна. ^[23] Например, темные пятна, характерные для Нептуна, никогда не наблюдались на Уране до 2006 года, когда была получена первая такая особенность, получившая название « Темное пятно Урана» . ^[121] Предполагается, что Уран становится более похожим на Нептун в период равноденствия. ^[122]

Отслеживание многочисленных особенностей облаков позволило определить зональные ветры, дующие в верхней тропосфере Урана. ^[23] На экваторе ветры ретроградные, что означает, что они дуют в направлении, обратном вращению планеты. Их скорости от −360 до −180 км / ч (от −220 до −110 миль в час). ^{[23] [116]} Скорость ветра увеличивается с удалением от экватора, достигая нулевых значений около ± 20 ° широты, где расположен минимум температуры тропосферы. ^{[23] [84]} Ближе к полюсам ветры смещаются в прямом направлении, следуя вращению Урана. Скорость ветра продолжает увеличиваться, достигая максимума на широте ± 60 °, а затем падает до нуля на полюсах. ^[23]Скорость ветра на широте -40 ° колеблется от 540 до 720 км / ч (от 340 до 450 миль в час). Поскольку воротник закрывает все облака ниже этой параллели, скорость между ним и южным полюсом невозможно измерить. ^[23] Напротив, в северном полушарии максимальные скорости до 860 км / ч (540 миль / ч) наблюдаются около + 50 ° широты. ^{[23] [116] [123]}

Сезонная вариация

На короткий период с марта по май 2004 г. в атмосфере Урана появились большие облака, придававшие ей вид Нептуна. ^{[120] [124]} Наблюдения включали рекордную скорость ветра 820 км / ч (510 миль в час) и постоянную грозу, известную как «фейерверк четвертого июля». ^[115] 23 августа 2006 г. исследователи из Института космических наук (Боулдер, Колорадо) и Университета Висконсина наблюдали темное пятно на поверхности Урана, что позволило ученым лучше понять атмосферную активность Урана. ^[121] Почему произошел этот внезапный всплеск активности, полностью не известно, но похоже, что экстремальный наклон оси Урана приводит к экстремальным сезонным колебаниям его погоды. ^{[64] [122]}Определить природу этого сезонного изменения сложно, потому что надежные данные об атмосфере Урана существуют менее 84 лет, или одного полного уранского года. Фотометрия в течение половины уранского года (начиная с 1950-х годов) показала регулярные изменения яркости в двух спектральных полосах с максимумами, приходящимися на солнцестояние, и минимумами, приходящимися на равноденствия. ^[125] Подобное периодическое изменение с максимумами во время солнцестояний было отмечено в микроволновых измерениях глубокой тропосферы, начатых в 1960-х годах. ^[126] Измерения температуры в стратосфере, начатые в 1970-х годах, также показали максимальные значения около даты солнцестояния 1986 года. ^[100]Считается, что большая часть этой изменчивости происходит из-за изменений в геометрии просмотра. ^[119]

Есть некоторые признаки того, что на Уране происходят физические сезонные изменения. Хотя известно, что на Уране есть яркая южная полярная область, северный полюс довольно тусклый, что несовместимо с моделью сезонных изменений, описанной выше. ^[122] Во время своего предыдущего северного солнцестояния в 1944 году Уран демонстрировал повышенный уровень яркости, что предполагает, что северный полюс не всегда был таким тусклым. ^[125] Эта информация подразумевает, что видимый полюс светлеет за некоторое время до солнцестояния и темнеет после равноденствия. ^[122] Детальный анализ данных в видимом и микроволновом диапазоне показал, что периодические изменения яркости не являются полностью симметричными вокруг солнцестояний, что также указывает на изменение меридионального паттерны альбедо . ^[122] В 1990-х годах, когда Уран удалился от точки солнцестояния, телескопы Хаббла и наземные телескопы показали, что южная полярная шапка заметно потемнела (за исключением южного воротника, который оставался ярким), ^[117] тогда как северное полушарие демонстрировало возрастающую активность , ^[115] такие как образование облаков и более сильный ветер, подкрепляющие ожидания того, что скоро оно станет ярче. ^[120] Это действительно произошло в 2007 году, когда он прошел равноденствие: поднялся слабый северный полярный воротник, а южный воротник стал почти невидимым, хотя профиль зонального ветра оставался слегка асимметричным, причем северные ветры были несколько медленнее, чем южные. ^[118]

Механизм этих физических изменений до сих пор не ясен. ^[122] Вблизи летнего и зимнего солнцестояния полушария Урана поочередно лежат либо в полном свете солнечных лучей, либо обращены в глубокий космос. Считается, что повышение яркости освещенного солнцем полушария является результатом локального утолщения метановых облаков и слоев дымки, расположенных в тропосфере. ^[117] Яркий воротник на -45 ° широты также связан с метановыми облаками. ^[117] Другие изменения в южной полярной области можно объяснить изменениями в нижних слоях облаков. ^[117] Вариации микроволнового излучения Урана, вероятно, вызваны изменениями в глубокой циркуляции тропосферы., потому что толстые полярные облака и дымка могут препятствовать конвекции. ^[127] Теперь, когда на Уран приближаются весеннее и осеннее равноденствия, динамика меняется, и конвекция может возникнуть снова. ^{[115] [127]}

Формирование

Утверждается, что различия между ледяными гигантами и газовыми гигантами связаны с историей их образования. ^{[128] [129] [130]} Предполагается, что Солнечная система образовалась из вращающегося диска из газа и пыли, известного как пресолнечная туманность . Большая часть газа туманности, в первую очередь водород и гелий, сформировала Солнце, а частицы пыли собрались вместе, чтобы сформировать первые протопланеты. По мере того, как планеты росли, некоторые из них в конечном итоге аккрецировали достаточно вещества, чтобы их сила тяжести удерживала оставшийся газ туманности. ^{[128] [129] [131]} Чем больше газа они удерживали, тем больше становились; чем больше они становились, тем больше газа они удерживали до тех пор, пока не была достигнута критическая точка, и их размер начал экспоненциально увеличиваться. ^[132] Ледяные гиганты, имея лишь несколько масс туманностей на Земле, так и не достигли этой критической точки. ^{[128] [129] [133]} Недавние симуляции миграции планет показали, что оба ледяных гиганта сформировались ближе к Солнцу, чем их нынешнее положение, и двинулись наружу после образования ( модель Ниццы ). ^[128]

Луны

У Урана 27 известных естественных спутников . ^[133] Имена этих спутников взяты из персонажей произведений Шекспира и Александра Поупа . ^{[74] [134]} Пять основных спутников - Миранда , Ариэль , Умбриэль , Титания и Оберон . ^[74] Спутниковая система Урана наименее массивна среди планет-гигантов; общая масса пяти основных спутников будет меньше половины массы одного только Тритона (крупнейшего спутника Нептуна ). ^[11]Самый большой из спутников Урана, Титания, имеет радиус всего 788,9 км (490,2 мили), что меньше половины Луны , но немного больше, чем Рея, второй по величине спутник Сатурна, что делает Титанию восьмой по величине луной. в Солнечной системе. Спутники Урана имеют относительно низкие альбедо; в диапазоне от 0,20 для Умбриэля до 0,35 для Ариэля (зеленый свет). ^[21] Они представляют собой конгломераты лед-камень, состоящие примерно на 50% из льда и на 50% из камня. Лед может содержать аммиак и диоксид углерода . ^{[112] [135]}

Среди спутников Урана у Ариэля самая молодая поверхность с наименьшим количеством ударных кратеров и самая старая поверхность Умбриэля. ^{[21] [112] В} Миранде есть разломные каньоны глубиной 20 км (12 миль), террасированные слои и хаотические колебания возраста и особенностей поверхности. ^[21] Предполагается, что прошлая геологическая активность Миранды была вызвана приливным нагревом в то время, когда ее орбита была более эксцентричной, чем сейчас, вероятно, в результате прежнего орбитального резонанса 3: 1 с Умбриэлем. ^[136] Экстенсиональные процессы, связанные с апвеллингом диапиров , вероятно, являются источником короны Миранды, напоминающей « беговую дорожку» . ^{[137] [138]}Считается, что когда-то Ариэль находился в резонансе 4: 1 с Титанией. ^[139]

У Урана есть по крайней мере один подковообразный орбитальный аппарат, занимающий точку Лагранжа Солнца - Урана L 3 - гравитационно нестабильную область на 180 ° на его орбите, 83982 Крантор . ^{[140] [141]} Крантор движется внутри коорбитальной области Урана по сложной временной подковообразной орбите.EU 65 2010 также является многообещающим кандидатом на освобождение подковы Урана . ^[141]

Планетарные кольца

Кольца Урана состоят из чрезвычайно темных частиц, размер которых варьируется от микрометров до долей метра. ^[21] В настоящее время известно тринадцать различных колец, самым ярким из которых является кольцо ε. Все кольца Урана, кроме двух, чрезвычайно узкие - обычно они имеют ширину несколько километров. Кольца, вероятно, довольно молодые; соображения динамики показывают, что они образовались не с Ураном. Материя в кольцах, возможно, когда-то была частью луны (или лун), которая была разрушена высокоскоростными ударами. Из многочисленных обломков, образовавшихся в результате этих ударов, уцелело лишь несколько частиц в устойчивых зонах, соответствующих расположению существующих колец. ^{[112] [142]}

Уильям Гершель описал возможное кольцо вокруг Урана в 1789 году. Это наблюдение обычно считается сомнительным, потому что кольца довольно тусклые, и в следующие два столетия ни одно из них не было замечено другими наблюдателями. Тем не менее, Гершель сделал точное описание размера эпсилон-кольца, его угла относительно Земли, его красного цвета и его видимых изменений при движении Урана вокруг Солнца. ^{[143] [144]} Кольцевая система была окончательно открыта 10 марта 1977 года Джеймсом Л. Эллиотом , Эдвардом У. Данхэмом и Джессикой Минк с помощью воздушной обсерватории Койпера . Открытие было случайным; они планировали использовать затмениезвезды SAO 158687 (также известной как HD 128598) с Урана для изучения ее атмосферы . Когда их наблюдения были проанализированы, они обнаружили, что звезда на короткое время исчезла из поля зрения пять раз как до, так и после того, как исчезла за Ураном. Они пришли к выводу, что вокруг Урана должна быть кольцевая система. ^[145] Позже они обнаружили четыре дополнительных кольца. ^[145] Кольца были непосредственно отображены, когда " Вояджер-2" пролетел мимо Урана в 1986 году. ^{[21] "} Вояджер-2" также обнаружил два дополнительных слабых кольца, в результате чего общее количество стало одиннадцатью. ^[21]

В декабре 2005 года космический телескоп Хаббла обнаружил пару ранее неизвестных колец. Самое большое находится вдвое дальше от Урана, чем известные ранее кольца. Эти новые кольца настолько далеки от Урана, что их называют «внешней» системой колец. Хаббл также заметил два небольших спутника, один из которых, Mab , делит свою орбиту с внешним недавно обнаруженным кольцом. Новые кольца увеличивают общее количество колец Урана до 13. ^[146] В апреле 2006 г. изображения новых колец, полученные обсерваторией Кека, показали цвета внешних колец: самое внешнее - синее, а второе - красное. ^{[147] [148]}Одна из гипотез относительно синего цвета внешнего кольца состоит в том, что оно состоит из мельчайших частиц водяного льда с поверхности Mab, которые достаточно малы, чтобы рассеивать синий свет. ^{[147] [149]} Напротив, внутренние кольца Урана кажутся серыми. ^[147]

• Кольца Урана
• Анимация об открытии затмения в 1977 году. (Нажмите, чтобы начать)

• У Урана есть сложная планетная система колец , которая была второй такой системой, обнаруженной в Солнечной системе после системы Сатурна . ^[142]

• Полярное сияние Урана на фоне его экваториальных колец, полученное телескопом Хаббла. В отличие от полярных сияний Земли и Юпитера, полярные сияния Урана не совпадают с его полюсами из-за его однобокого магнитного поля.

Исследование

В 1986 году межпланетный зонд НАСА « Вояджер-2» встретил Уран. Этот пролет остается единственным исследованием Урана, проведенным с близкого расстояния, и никаких других посещений не планируется. Запущенный в 1977 году, " Вояджер-2" наиболее близко подошел к Урану 24 января 1986 года, пройдя в пределах 81 500 км (50 600 миль) от облаков, прежде чем продолжить свое путешествие к Нептуну. Космический аппарат изучил структуру и химический состав атмосферы Урана ^[91], включая уникальную погоду, вызванную наклоном его оси в 97,77 °. Он провел первые подробные исследования пяти крупнейших спутников и обнаружил 10 новых. Он исследовал все девять известных колец системы и обнаружил еще два.^{[21] [112] [150]} Он также изучал магнитное поле, его нерегулярную структуру, его наклон и уникальный штопор- магнитосферный хвост, вызванный боковой ориентацией Урана. ^[105]

Voyager- не смогло посетить Уранпотому что исследование Сатурн «s луны Титан считается однимприоритетных. Эта траекториявывела " Вояджер-1" из плоскости эклиптики , завершив его планетологическую миссию. ^{[151] : 118}

Возможность отправки космического корабля Кассини с Сатурна на Уран оценивалась на этапе планирования расширения миссии в 2009 году, но в конечном итоге была отклонена в пользу его уничтожения в атмосфере Сатурна. ^[152] После ухода от Сатурна, чтобы добраться до системы Урана, потребовалось бы около двадцати лет. ^[152] Уран и орбитальный зонд был рекомендован 2013-2022 годы Planetary Science декадного Survey , опубликованном в 2011 году; предложение предусматривает запуск в 2020–2023 годах и 13-летний круиз к Урану. ^[153] Зонд входа на Уран мог бы использовать наследие Pioneer Venus Multiprobe и опускаться до 1–5 атмосфер. ^[153]ЕКА оценило миссию "среднего класса" под названием Uranus Pathfinder . ^[154] Аппарат New Frontiers на орбите Урана был оценен и рекомендован в исследовании "Случай для орбитального аппарата Урана" . ^[155] Такой миссии помогает легкость, с которой относительно большая масса может быть отправлена ​​в систему - более 1500 кг с помощью Atlas 521 и 12-летнего путешествия. ^[156] Для получения дополнительной информации см. Предлагаемые миссии на Уран .

В культуре

В астрологии планета Уран ( ) является правящей планетой Водолея . Поскольку Уран голубой, а Уран связан с электричеством, синий цвет , близкий к голубому , связан со знаком Водолея ^[157] (см. Уран в астрологии ).

Химический элемент уран , обнаруженный в 1789 году немецкий химик Клапрот , был назван в честь тогдашнего вновь открывшимся Урана. ^[158]

«Уран, волшебник» - это часть оркестровой сюиты Густава Холста « Планеты» , написанной между 1914 и 1916 годами.

Операция «Уран» была успешной военной операцией Красной Армии во время Второй мировой войны по возвращению Сталинграда и стала поворотным моментом в сухопутной войне против Вермахта .

Строчки из книги Джона Китса « О первом взгляде на Гомера Чепмена », «Тогда я чувствовал себя как некий наблюдатель неба / Когда в его кругозор вплывает новая планета », являются отсылкой к открытию Гершелем Урана. ^[159]

В англоязычной популярной культуре юмор часто происходит от распространенного произношения имени Урана, которое напоминает фразу «ваш анус ». ^[160]

Смотрите также

• Очертание Урана
• 2011 QF 99 и 2014 YX 49 , единственные два известных троянца Урана
• Колонизация Урана
• Внеземные алмазы (считается, что на Уране в изобилии)
• Уран в астрологии
• Уран в художественной литературе

Примечания

Рекомендации

дальнейшее чтение

• Александр, Артур Фрэнсис О'Донел (1965). Планета Уран: история наблюдений, теории и открытий .
• Майнер, Эллис Д. (1998). Уран: планета, кольца и спутники . Нью-Йорк: Джон Уайли и сыновья. ISBN 978-0-471-97398-0.
• Боде, Иоганн Элерт (1784). "Von dem neu entdeckten Planeten" . Von dem Neu Entdeckten Planeten . бек дем Verfasser [ и т.д.] Bibcode : 1784vdne.book ..... B . DOI : 10,3931 / е-Рар-1454 .
• Гор, Рик (август 1986). «Уран: Путешественник посещает темную планету». National Geographic . Vol. 170 нет. 2. С. 178–194. ISSN  0027-9358 . OCLC  643483454 .

внешняя ссылка

• Уран в Британской энциклопедии
• Уран в Европейском космическом агентстве
• Информационный бюллетень НАСА об Уране
• Профиль Урана на сайте НАСА по исследованию Солнечной системы
• Планеты - Уран Детский путеводитель по Урану.
• Уран в планетарном фотожурнале Лаборатории реактивного движения . (фото)
• Путешественник на Уране (фото)
• Уран (домашняя страница Astronomy Cast) (блог)
• Монтаж системы Урана (фото)
• Грей, Меган; Меррифилд, Майкл (2010). «Уран» . Шестьдесят символов . Brady Харан для Ноттингемского университета .
• "Как произносится Уран" от CGP Gray
• Интерактивное трехмерное гравитационное моделирование системы Урана