Какая планета лежит на боку. Уран вокруг солнца «лёжа на боку» - Документ

Уран: вокруг солнца "Лежа на боку"

В XVIII в. границей Солнечной системы считался Сатурн, известный с незапамятных времён. Никому и в голову не приходило, что за ним скры-вается ещё одна, неведомая планета. 13 марта 1781 г. новую планету - Уран - открыл учитель музыки из Англии Уильям Гершель, до этого совершенно неизвестный в астрономическом мире.

Заметив в свой телескоп светлый диск, движущийся по небу, Гершель принял его за комету и сообщил об открытом небесном теле профессио-нальным астрономам в Гринвич. До-вольно быстро выяснилось, что это новая планета, и весть об открытии облетела всю Европу. Любопытно, что знаменитый немецкий астроном Иоганн Боде, со-ставляя извещение об этом уникаль-ном факте, даже не знал, как пишется имя первооткрывателя, и привёл не-сколько его вариантов, взятых из разных источников. После открытия Урана (название дано Боде) Гершель стал широко известен, был избран членом Лондонского королевского общества и получил должность при-дворного астронома. За последующие 40 лет он сделал множество замеча-тельных открытий, в частности впервые наблюдал два крупнейших спутника Урана (1787 г.) и два спутника Сатурна (1789 г.). Но главным его открытием всётаки остался Уран, вдвое расширивший границы известной Солнечной системы.

Когда о Земле говорят "голубая планета" - это ласковое преувеличение. Основная её палитра включает белый (облака, льды), жёлто-коричневый (суша) и свинцово-серый (океан) цвета. По-настоящему голубой плане-той оказался далёкий Уран!

Причина этого кроется в составе атмосферы Урана и её температуре. При морозе (-218 °С) в верхних сло-ях водородно-гелиевой атмосферы сконденсировалась и теперь постоянно присутствует метановая дымка. Метан хорошо поглощает красные лучи и отражает голубые и зелёные. Поэтому Уран и приобрёл красивый аквамариновый цвет.

Типичные для Юпитера и Сатурна белые аммиачные облака на Уране сформировались в нижних слоях атмосферы и поэтому не видны. Лишь на низких широтах было замечено несколько светлых облаков. По их движению скорость ветра на больших высотах оценивалась в 100 м/с. Никаких других структур на однородном диске Урана не найдено - все атмосферные течения скрыты метановой дымкой. В верхней атмосфере Урана на-блюдаются различные "электросияния", подобные земным полярным сияниям. Их вызывают потоки элементарных частиц (протонов, элек-тронов), бомбардирующих газовую оболочку планеты. Сияния подобного рода типичны для планет-гигантов из-за их сильного магнитного поля.

У Урана почти такое же сильное магнитное поле, как у Земли, только конфигурация его необычна: маг-нитный полюс отклоняется от гео-графического почти на 60°. Так что компас там не будет указывать на географический полюс. А самая при-мечательная особенность этой пла-неты заключается в том, что она вращается "лёжа на боку" (даже слег-ка "вниз головой")-, наклон её оси вращения 98°.

Уран получает почти в 400 раз меньше света, чем наша планета. Для чувствительного человеческого глаза это соответствует освещённости на Земле сразу после захода Солнца, в начале сумерек. Для сравнения можно добавить, что освещённость на Уране в 1000 раз больше, чем в ясную ночь полнолуния на Земле.

УРАН: ВОКРУГ СОЛНЦА

«ЛЁЖА НА БОКУ».

В XVIII в. границей Солнечной системы считался Сатурн. Никому и в голову не приходило, что за ним скрывается ещё одна, неведомая планета. 13 марта 1781 году новую планету – УРАН – открыл учитель музыки из Англии Уильям Гершель , до этого совершенно неизвестный в астрономическом мире. Заметив в свой телескоп светлый диск, движущийся по небу, Гершель принял его за комету и сообщил об открытом небесном теле профессиональным астрономам в Гринвич. Довольно быстро выяснилось, что это новая планета, и весть об открытии облетела всю Европу. Название планете-гиганту дал немецкий астроном Иоганн Боде.

К
огда о Земле говорят «голубая планета» - это ласковое преувеличение. По-настоящему голубой планетой оказался далёкий УРАН.

Сравнение УРАНА и ЗЕМЛИ.

Причина такого цвета кроется в составе атмосферы Урана и её температуре. При морозе (-218 градусов) в верхних слоях водородно-гелиевой атмосферы сконденсировалась и теперь постоянно присутствует метановая дымка. Метан хорошо поглощает красные лучи и отражает голубые и зелёные. Поэтому Уран и приобрёл красивый аквамариновый цвет.

Атмосфера Урана мощная, толщиной не менее 8000 км и состоит примерно из 83% водорода, 15% гелия и 2% метана.

Планета едва видна невооружённым глазом в очень ясные ночи, её нетрудно обнаружить в хороший наземный телескоп. Радиус огромен (диаметр 51 800 км): более 25 000 км, в 4 раза больше радиуса Земли. Масса Урана (8,7 x 10 25) в 14,5 раза больше массы Земли. Плотность – 1710 кг/м 3 . Наклон орбиты – 0,77 градусов, а период обращения вокруг Солнца составляет 84,01 года.

Данные, полученные с «Вояджера-2», показали, что планета имеет небольшое твёрдое железно-каменное ядро, над которым сразу начинается плотная атмосфера.

Внутреннее строение УРАНА.

У Урана почти такое же сильное магнитное поле, как у Земли, только конфигурация его необычна: магнитный полюс отклоняется от географического почти на 60 градусов. Так что компас там не будет указывать на географический полюс.

Звёздные сутки Урана длятся 17 часов 14 минут. Планета вращается, как говорят, «лёжа на боку» (даже слегка «вниз головой»): наклон её оси вращения 98 градусов. У большинства планет ось вращения почти перпендикулярна плоскости эклиптики, но ось Урана почти параллельна этой плоскости.

Уран получает почти в 400 раз меньше света, чем наша планета. Это соответствует освещённости на Земле сразу после захода Солнца, в начале сумерек.

Под газовой оболочкой должен располагаться плотный океан из воды, аммиака и метана с температурой поверхности 2200 градусов. Атмосферное давление на уровне океана – 200 тыс. земных атмосфер. Температура в ядре достигает 7000 градусов, а давление – 6 млн атмосфер.

КОЛЬЦА УРАНА.

Новая эпоха в истории изучения системы Урана началась 10 марта 1977 года. В тот день Уран, двигаясь по небу, закрывал своим диском довольно яркую звезду. Приборы зарегистрировали девять «миганий» звезды до, а затем и после покрытия её планетой. Так были открыты 9 плотных, узких и далеко отстоящих друг от друга угольно-чёрных колец Урана.

Впоследствии наблюдалось свыше 200 покрытий звёзд Ураном, в результате которых изучены свойства и уточнены радиусы его колец.

Кольца представляют собой набор из девяти чёрных «паутинок». Радиусы их орбит лежат в пределах 40-50 тыс. км, а ширина лишь 1-10 км, и только внешнее кольцо в самой широкой части достигает 96 км. Каждое кольцо шире всего в той части, которая наиболее удалена от планеты. Толщина же их, как и колец Сатурна, исчисляется десятками метров.

К
ольца обладают небольшой эллиптичностью и наклонением к экваториальной плоскости Урана. Они имеют чёткие края, и каждое кольцо движется практически как единое целое. Область между плотными кольцами заполнена прозрачным слоем мелкой пыли.

СПУТНИКИ УРАНА .

До начала космической эры было открыто лишь 5 спутников Урана. Ещё десять было обнаружено в 1986 г. с помощью «Вояджера-2».После 1997 года астрономы открывают новые спутники с помощью наземных телескопов.

Всего открыт 21 спутник.

В
системе спутников Урана объекты называют в честь героев пьес Шекспира.

Крупные спутники -– ТИТАНИЯ, ОБЕРОН, АРИЭЛЬ, УМБРИЭЛЬ.

Два самых далёких спутника – ОБЕРОН и ТИТАНИЯ , открытые Гершелем, - расположены на расстояниях 582,6 и 435, 8 млн км от планеты. Они почти близнецы. Диаметр ОБЕРОНА – 1520 км, а ТИТАНИИ – 1580 км. Их радиусы приблизительно вдвое меньше радиуса Луны.

В
нешний – ОБЕРОН – обладает древней ледяной поверхностью, сильно изрытой метеоритными кратерами.

Спутник ОБЕРОН.

На ТИТАНИИ кроме многочисленных кратеров есть сетка крупных тектонических разломов и признаки древнего вулканизма. Стены некоторых каньонов кажутся светлыми, так как покрыты льдом.

Спутник ТИТАНИЯ.

Два следующих спутника – УМБРИЭЛЬ и АРИЭЛЬ – открыты английским астрономом У. Ласселлом в 1851 г. с помощью мощного телескопа, построенного им на острове Мальта. Эти небесные тела имеют почти одинаковый размер: УМБРИЭЛЬ диаметром 1170 км обращается вокруг Урана на расстоянии 265 тыс. км; АРИЭЛЬ диаметром 1160 км движется по орбите радиусом 191 тыс. км.

УМБРИЭЛЬ –самый тёмный спутник системы Урана, отражающий всего 19% падающего на него света, с безликой, сильно кратерированной поверхностью.

Спутник УМБРИЭЛЬ.

АРИЭЛЬ – самый светлый, он отражает 40% солнечного света. На его поверхности сохранились следы крупномасштабных геологических движений и явные признаки древнего вулканизма. Большие кратеры почти отсутствуют

Спутник АРИЭЛЬ .

В 1948 году американский астроном Джерард Койпер впервые наблюдал пятый спутник Урана – МИРАНДУ , находящуюся на расстоянии 130 тыс. км от планеты. Это небольшой спутник (диаметр 470 км) с интереснейшими следами неожиданно бурного геологического прошлого: обширные бороздчатые области напоминают вспаханные поля.

На Миранде обнаружены гигантские каньоны глубиной несколько километров.

МИРАНДА – спутник Урана.

Уран - седьмая по порядку от Солнца планета Солнечной системы. По диаметру он почти вчетверо больше Земли. Он очень далёк от Солнца и освещён сравнительно слабо. Уран был открыт английским учёным В. Гершелем в 1781 г. Какие-либо детали на поверхности Урана различить не удаётся из-за малых угловых размеров планеты в поле зрения телескопа. Это затрудняет его исследования, в том числе и изучение закономерностей вращения. По-видимому, Уран (в отличие от всех других планет) вращается вокруг своей оси как бы лёжа на боку. Такой наклон экватора создаёт необычные условия освещения: на полюсах в определённый сезон солнечные лучи падают почти отвесно, а полярный день и полярная ночь охватывают (попеременно) всю поверхность планеты, кроме узкой полосы вдоль экватора. Так как Уран обращается по орбите вокруг Солнца за 84 года, то полярный день на полюсах продолжается 42 года, затем сменяется полярной ночью такой же продолжительности. Лишь в экваториальном поясе Урана Солнце регулярно восходит и заходит с периодичностью равномерного осевого вращения планеты.

Даже в тех участках, где Солнце расположено в зените, температура на Уране (точнее на видимой поверхности облаков) составляет около -215 5о С. В таких условиях некоторые газы замерзают. В составе атмосферы Урана по спектроскопическим наблюдениям найдены водород и небольшая примесь метана. В относительно большом количестве есть, по косвенным признакам, гелий. Как и другие планеты-гиганты, Уран имеет такой состав, вероятно, почти до самого центра. Однако средняя плотность Урана (1,58г/см 53 0) несколько больше, чем плотность Сатурна и Юпитера, хотя вещество в недрах этих гигантов сжато гораздо сильнее, чем на Уране. Такую плотность Урана можно объяснит предположением о повышенном содержании гелия или существованием в недрах Урана ядра из тяжелых элементов.

Объект наблюдают с Земли, он выглядит как неяркая звезда. Английский астроном Вильям Гершель открыл объект с помощью телескопа в 1781 году, изучая околосолнечный космос. Вначале астрономы считали, что это комета. Уран находится на 7-й орбите от Солнца, на расстоянии 19,2 астрономических единиц. Астрономическая единица – расстояние от Земли до Солнца.

Кратко о планете

Уран и сейчас малоизученный. Только в 1986 году человечество увидело объект «вблизи» благодаря снимкам, сделанных американским аппаратом «Вояджер 2». Аппарат только пролетал мимо, поэтому передал на Землю небольшой объем информации. Разработаны новые программы по изучению планеты, запланированные на 20-е гг. текущего столетия.

Астрономы распредели планеты по группам. Уран – «ледяной гигант», который нельзя путать с «газовым гигантом». Он 4-й по размерам в сравнении с другими космическими телами, вращающихся вокруг Солнца. Недра состоят из горных пород и замерзших газов. В атмосфере обнаружены метан, аммиак, водород. Поверхность не твердая, а газообразная.

Вокруг космического объекта сформировались кольца из газов и льда, которые хорошо видны в мощный телескоп. Ученые считают, что они образовались после возникновения самой планеты. Зафиксировано 27 спутников, но астрономы заявляют, что урановые луны открыты не все.

Причины такого движения

Отвечая на вопрос какая планета вращается, лежа на боку стоить внимательней присмотреться к небесному телу. Так, главное отличие Урана от других планет Солнечной системы – наклон оси. Это расстояние в градусах от условной линии, проведенной через экватор и плоскость орбиты. Он составляет 97,86°С. Тело лежит на боку и в таком положении вращается вокруг Солнца. Уран катится по орбите, как мяч, а движение других планет напоминает обороты вращающегося волчка.

Уран – космическое тело, движущееся ретроградно. Термин обозначает, что, если наблюдать за ним с Земли, оно движется на запад с востока – визуально назад по отношению к Солнцу.

Еще одна загадка, связанная, по мнению ученых, с наклоном оси – холод на поверхности. Учитывая местоположение, температура на поверхности и в атмосфере должна быть выше нептунианской. Однако Нептун, находящийся на 8-й орбите, теплее.

Наклон оси обуславливает смену дня и ночи на планете:

• Сутки составляют чуть более 17 часов.
• Световой режим обусловлен положением полюсов планеты.
• При солнцестоянии в Южном полушарии полярный день длится 42 года, а в Северном в этот момент – полярная ночь.
• День и ночь в полушариях меняются каждые полгода.
• В точках равноденствия сутки идентично земным.
• Полный оборот вокруг Солнца объект делает за 84,3 г. (в земном измерении) что послужило причиной наклона Урана.

Версии ученых

Главная версия, почему Уран лежит на боку, высказанная астрономами – столкновение с протопланетой, произошедшее при формировании нашей системы 4 млрд лет назад.
Ученые из английского Университета Дарема провели серию исследований для выяснения этого вопроса. Они сделали 50 компьютерных симуляций. Результаты подтвердили предположение, что на этапе зарождения Солнечной системы Уран мог столкнуться с космическим объектом массой в 2 раза большим, чем Земля. Катаклизм «перевернул» планету на бок, в этом положении она находится и теперь. Выделившиеся газы образовали кольца и спутники.

Ось могла сместиться без удара во время нестабильности – считают другие ученые. Теория под названием «модели Ниццы» описывают иную картину формирования Солнечной системы.

Он же так далеко, как его открыли?

Действительно очень далеко. Около трех миллиардов километров от Солнца. Но он огромен и его видно в простейшие инструменты. Обнаружили Уран давно, но считали его тусклой звездой. А в конце XVIII века астроном Уильям Гершель изучил Уран в телескоп и дал планете имя. Уран совсем не похож на соседние гигантские планеты и отнесен к «Ледяным гигантам», хотя и самый маленький среди них.

Почему сразу к ледяным?

Если сравнивать с Юпитером или Сатурном, то у Урана отсутствует металлический водород около ядра. А само ядро состоит из скальных пород и льда. Дальше идут огромные слои льда, а водород и гелий присутствуют только в атмосфере. Кстати, льдом оболочку ядра называют по непонятным причинам. На самом деле это горячий океан из смеси воды, метана и аммиака. Хотя планета совсем не излучает тепла и на ее поверхности зарегистрированы температуры ниже минус 240 по Цельсию, внутри она очень горячая. Кстати это единственная планета, где полюса получают больше солнечного света, чем экваториальные области.

Как такое возможно?

Уникальность Урана в том, что его ось сильно отклонена к плоскости орбиты. Если другие планеты вращаются как волчок, то наш герой лежит на боку. Так и несется по орбите вокруг Солнца. Сама планета выглядит очень спокойной, атмосфера не бурлит как у соседей, хотя ветер может достигать тысячи километров в час. Излучение звезды освещает чаще полюса, а экватор реже. С этим связана еще одна загадка планеты. Несмотря на то, что экваториальные области в тени, но температура на них выше, чем на ярко освещенной части.

Почему Уран лежит на боку, что его так отклонило?

Никто не знает. Есть две теории. Согласно первой, в Уран врезалось небесное тело размером с Землю, свалило его «с ног» и полетело дальше. По второй, планета имела очень массивный спутник, он ее раскачал, повалил, а потом вырвавшись из гравитации планеты, покинул Солнечную систему. Может поэтому оставшиеся спутники такие маленькие.

А много спутников? Наверное, еще и кольца есть?

Есть! Тринадцать колец! Это целая система из кольцевых областей с большими промежутками между ними. А естественных спутников обнаружено 27. Это маленькие образования из смеси скалистого грунта и льда. Все спутники названы именами персонажей литературы. Самый большой спутник, носящий имя феи из «Сна в летнюю ночь», имеет радиус всего 800 километров. Остальные еще меньше.

Вообще, система спутников Урана имеет очень малую массу. Интересно, что один из спутников, Миранда, страдает двуличием. Есть теория, что эта карликовая планета несколько раз разваливалась на части, которые снова слипались.