Состав спутника
Размеры Реи (снизу слева), Земли и Луны. Фото НАСА.
Рея – это, по сути, ледяной спутник. Около трех четвертей его тела – это лед. А оставшаяся четверть – камни. Поверхность спутника обладает высокой отражающей способностью из-за большого количества водяного льда. Что делает Рею в этом отношении очень похожей на Энцелад. Анализ данных полученных от зонда Кассини, позволил исследователям предположить, что у спутника нет ледяного ядра. И что он больше похоже на гигантский грязный снежок, внутри которого перемешаны лед и камни.
Температура поверхности Реи колеблется от -174 до -220ºC. То есть она настолько низка, что поведение льда здесь идентично поведению камня.
Рея имеет, по всей видимости, наибольшую плотность количества кратеров на условную единицу поверхности среди спутников Солнечной системы. Наиболее пострадавшие районы (имеющие самую яркую поверхность) имеют кратеры, достигающие диаметра более 40 км! В то время как области вблизи полюсов и экватора имеют кратеры гораздо меньшего размера. В любом случае, этот спутник получил повреждений гораздо больше, чем Тефия и Диона. Есть два возможных объяснения, почему же так получилось. Первое звучит так: Рея расположена дальше от своей планеты, чем Тефия и Диона. Поэтому гравитационное влияние Сатурна на нее оказывается сравнительно небольшое. И, следовательно, оно не вызывает таяния и повторного замораживания ледяных кратеров на поверхности Реи. Второе: Рея вращается вокруг Сатурна на расстоянии около 525000 километров. И Сатурн своей гравитацией не может помочь Рее избегать столкновений с космическими камнями разного размера.
Миссии на Уран
Уран находится очень далеко от Земли, поэтому поначалу исследования велись только с помощью телескопа. К счастью, зонд «Вояджер» подобрался достаточно близко, чтобы собрать бесценную информацию об этой планете, неизвестной до недавнего времени.
Считалось, что миссия Кассини, которая была запущена для изучения Сатурна, могла достичь Урана, но когда у него закончилось топливо, ответственные за миссию заставили его исчезнуть внутри Сатурна в 2017 году.
Зонд содержал радиоактивные элементы, которые, если бы они врезались в Титан, одну из лун Сатурна, могли бы заразить этот мир, в котором, возможно, живет какая-то примитивная жизнь.
Космический телескоп Хаббла также предлагает важную информацию и обнаружил существование новых колец в 2005 году.
После миссии «Вояджер» было предложено несколько миссий, которые не удалось выполнить, так как исследование Марса и даже Юпитера считается приоритетом для космических агентств всего мира.
История открытия Урана
Первое упоминание о небесном теле, позже названном Ураном, относится к записям Дж. Флемстида. Английский ученый вел наблюдения за ним в 1690 г., но принял его за звезду, которую отнес к созвездию Тельца. В XVIII в. около 20 лет подряд за планетой вел наблюдения французский астроном ле Моньер, тоже отмечая ее на астрономических картах как звезду.
В 1775 г. выходец из Германии У. Гершель, музыкант и астроном-любитель, проживающий в г. Бат близ Бристоля (Англия), начал изучение небесных объектов в собственноручно изготовленный телескоп. Продвигаясь в своих наблюдениях по небосводу, к марту 1781 г. он дошел до звезд, расположенных в созвездии Тельца. 1 из них особо заинтересовала астронома, т.к. обнаружилась в месте, где согласно ранее составленным картам ее не должно было быть.
Объект имел вид небольшого диска, а не яркой точки, и постепенно смещался относительно других звезд. Гершель предположил, что изучаемое им небесное тело является или звездой, окруженной туманностью, или кометой, но больше склонялся к последнему варианту. В мае того же года Андрей Лексель, академик из Петербурга, занялся вычислением параметров его орбиты.
Он обнаружил, что наблюдаемый объект движется по сильно вытянутой окружности, центр которой совпадает с положением Солнца. Вычисления доказали, что траектория передвижения этого тела в нашей звездной системе соответствует планете, а не комете, и с 1873 г. оно ею и считается. Так впервые ученые открыли новую планету при помощи телескопа. Гершель предложил назвать ее «Георг», в честь короля, правившего в то время в Англии.
Однако у астрономов прижилось название «Уран», взятое немецким ученым Иоганном Боде из мифологии, — так в греческом пантеоне звали бога неба. Официально это имя было присвоено седьмой планете Солнечной системы Всемирным астрономическим сообществом в 1860 г.
Первое упоминание планеты — запись английского ученого Джона Флемстида. Credit: universetoday.ru
Кроме самого Урана в 1787 г. Гершель открыл и 2 его крупнейших спутника: Титанию и Оберон, а в 1851 г. У. Лассел (пивовар и любитель астрономии) открыл еще 2: Ариэль и Умбриэль. Пятой стала Миранда, обнаруженная в 1948 г. американским астроном Дж. Койпером, а в 1980-х годах мир узнал о существовании колец Урана.
Структура Урана
Уран, по мнению планетологов, состоит из двух слоев: ядра и мантии. Современные модели позволяют предположить, что ядро в основном состоит из камня и льда и примерно в 55 раз превышает массу Земли. Мантия планеты весит 8,01 х 10 в степени 24 кг., или около 13,4 масс Земли. Кроме того, мантия состоит из воды, аммиака и других летучих элементов. Основным отличием мантии Урана от Юпитера и Сатурна является то, что она ледяная, пусть и не в традиционном смысле этого слова. Дело в том, что лед очень горячий и толстый, а толщина мантии составляет 5,111 км.
Что самое удивительное в составе Урана и то, что отличает его от других газовых гигантов нашей звездной системы, является то, что он не излучает больше энергии, чем получает от Солнца. Учитывая тот факт, что даже Нептун, который очень близок по размеру к Урану, производит примерно в 2,6 раза больше тепла, чем получает от Солнца, ученые сегодня очень заинтригованы в столь слабой мощности генерируемой Ураном энергии. На данный момент существует два объяснения данному явлению. Первая указывает на то, что Уран подвергся воздействию объемного космического объекта в прошлом, что привело к потере большей части внутреннего тепла планеты (полученной во время формирования) в космическое пространство. Вторая теория утверждает, что внутри планеты существует некий барьер, который не позволяет внутреннему теплу планеты вырваться на поверхность.
Физические характеристики Урана
Планета в 14,5 раза тяжелее Земли, при этом Уран является наименее массивным среди всех планет-гигантов, которые входят в Солнечную систему. Но плотность планеты незначительна и равна 1,270 г/см³, что позволяет занять второе место среди планет с наименьшей плотностью после Сатурна. Несмотря на то что диаметр планеты больше чем у Нептуна, масса Урана все же меньше. Это в свою очередь подтверждает выдвинутую учеными гипотезу, что Уран состоит изо льдов метана, аммиака и воды. Гелий и водород в составе планеты занимают незначительную часть от основной массы. По гипотезам ученых горные породы составляют ядро планеты.
Говоря о строении Урана, принято разделять его на три основные составляющие части: внутренняя часть (ядро) представлено каменными породами, средняя состоит из нескольких ледяных оболочек, а наружная представлена гелиево-водородной атмосферой. На ядро планеты выпадает приблизительно 20% радиуса Урана, на ледяную мантию – 60%, остальные 20% занимает атмосфера. Наибольшую плотность имеет ядро планеты, где она достигает показателя в 9 г/см³, кроме того, эта область имеет большое давление, доходящее до отметки в 800 Гпа.
Необходимо уточнить, что ледяные оболочки не имеют общепринятой физической формы льда, они состоят из плотной жидкости, которая имеет очень высокую температуру. Это вещество является смесью метана, воды и аммиака, оно обладает отличными электропроводными качествами. Описанная схема строения не является однозначно принятой и доказанной на 100%, в силу этого выдвигаются и другие варианты строения Урана. Современная техника и методы изучения не могут однозначно дать ответ на все интересующие человечество вопросы.
Все же планету принято воспринимать как сфероид сплющенной формы, который имеет радиус у полюсов около 24,55 и 24,97 тысяч километров.
Особенностью Урана также являются значительно меньшие показатели внутреннего тепла, чем у других планет-гигантов. Ученым еще не удалось выяснить причину низкого теплового потока этой планеты. Даже во многом схожий и меньший Нептун излучает в 2,6 раза больше тепла в космическое пространство, чем поступает от Солнца. Тепловое излучение Урана очень слабое и достигает показателя в 0,047 Вт/м², это в 0,075 Вт/м² меньше, чем излучает Земля. Более детальные исследования показали, что планета излучает около 1% тепла, которое получает от Солнца. Самые низкие температуры на Уране были зафиксированы в тропопаузе и равны 49 К, данный показатель делает планету самой холодной во всей Солнечной системе.
В силу отсутствия большого теплового излучения ученым очень сложно высчитать температуру недр планеты. Все же выдвигаются гипотезы о подобности Урана к другим гигантам Солнечной системы, в недрах этой планеты может быть вода в жидком агрегатном состоянии. За счет этого можно делать выводы, что на Уране возможно существование живых организмов.
Интересные факты о Юпитере
Самая большая планета в Солнечной системе, несомненно, обладает выдающимися характеристиками. В самом деле, эта планета настолько не похожа на нашу крохотную Землю, что интересных фактов о Юпитере довольно много. Вот некоторые из них:
- Планета Юпитер очень массивна. Её масса равна 318 земным. Даже если взять все остальные планеты и слепить их в один ком, и тогда Юпитер будет тяжелее его в 2.5 раза.
- В объёме Юпитера поместилось бы 1300 таких планет, как Земля.
- Гравитация на Юпитере больше земной в 2.5 раза.
- Металлическое ядро Юпитера раскалено до 20 тысяч градусов.
- Юпитер выделяет больше тепла, чем получает от Солнца.
- Юпитер никогда не будет звездой, ему для этого не хватает массы. Чтобы в его недрах началась термоядерная реакция, Юпитеру нужно увеличить свою массу в 80 раз. Такого количества вещества в Солнечной системе не наберется, даже если собрать вместе все планеты, их спутники, астероиды, кометы, и весь мелкий мусор.
- Юпитер — самая быстро вращающаяся планета в Солнечной системе. несмотря на огромные размеры, он делает полный оборот менее чем за 10 часов. Из-за быстрого вращения Юпитер заметно сплющен с полюсов.
- Толщина облаков на Юпитере — всего около 50 км. Облачный слой выглядит очень мощно. Все эти огромные штормы и цветные полосы размером в тысячи километров на самом деле находятся в небольшом по толщин промежутке. Состоят они в основном из кристаллов аммиака — более светлые расположены ниже, а поднявшиеся вверх становятся темнее из-за солнечного излучения. Под облачным слоем располагается смесь водорода и гелия вплоть разной плотности вплоть до металлического состояния.
- Большое Красное Пятно впервые обнаружил Джованни Кассини еще в 1665 году. Этот гигантский шторм существовал еще тогда, то есть ему уже как минимум 350-400 лет. Правда, за последние 100 лет он уменьшился вдвое, однако это самый большой и долгоживущий шторм в Солнечной системе. Другие штормы длятся всего несколько дней.
- У Юпитера есть кольца, их открыли после всем известных колец Сатурна и гораздо меньших колец Урана. Кольца Юпитера очень слабые. Возможно, они образованы из вещества, которое было выброшено спутники при ударах метеоритов.
- У Юпитера самое мощное магнитное поле среди всех планет, в 14 раз сильнее земного. Есть теория, что оно генерируется огромным металлическим ядром, вращающимся в центре планеты. Это магнитное поле ускоряет частицы солнечного ветра почти до скорости света. Поэтому около Юпитера есть очень мощные радиационные пояса, способные вывести из строя электронику космических аппаратов, из-за чего приближаться к нему близко опасно.
- У Юпитера рекордное количество спутников — на 2018 год их было известно 79. Ученые считают, что их может быть гораздо больше и еще не все открыты. Некоторые размером с Луну, а некоторые — просто куски камня в несколько километров размером.
- Спутник Юпитера Ганимед — самый крупный спутник в Солнечной системе. Его диаметр — 5260 км, что на 8% больше, чем даже у Меркурия и на 51% больше Луны. То есть это практически планета.
- Юпитер своей гравитацией защищает нас от многих опасностей в виде комет и астероидов, отклоняя их орбиты. Он практически вычистил внутреннюю часть Солнечной системы, обеспечив нам достаточно свободное пространство. Кометы и астероиды, проникающие к нам, рано или поздно меняют свою орбиту под действием Юпитера на более округлые и безопасные для Земли.
- Юпитер можно легко наблюдать. Это самая яркая звезда на земном небе после Венеры и Луны. Уже в 8-10-кратный бинокль можно увидеть 4 его галилеевых спутника. А в небольшой телескоп Юпитер виден как диск, и можно даже рассмотреть на нём пояса.
Как видите, планета Юпитер — не какой-то там обычный газовый шар. Это целый мир, который имеет немало тайн и загадок, которые ученые постепенно разгадывают. По сути, эта планета со своими спутниками — миниатюрная Солнечная система, где существуют десятки собственных уникальных миров. Если вам интересно, можете еще узнать немало интересного о Юпитере из небольшого видео:
7.
Уран
Седьмую планету, Уран, было сложно найти без помощи телескопов, поэтому ее история не такая длинная, как у других планет. Наблюдая за небесами в декабре 1690 года, астроном Джон Фламстид первым обнаружил планету, но решил, что это звезда 34 Tauri. И только 31 марта 1781 года Гершель первым решил, что эта звезда на самом деле является кометой. Дальнейшее изучение этой кометы привело к тому, что она оказалась планетой. Гершель назвал ее Georgium Sidus в честь короля Георга Третьего, но в конце концов планета получила название Урана в честь Хроноса. Открытие было беспрецедентным: нашли самый далекий объект в Солнечной системе. В 19 веке астрономы отметили кое-что странное в орбите этого объекта: он не отвечал математическим теориям и отклонялся от своего курса. Очевидно, на него оказывало влияние что-то еще, дальше в Солнечной системе.
Но самой необычной особенностью планеты была ее ориентация: вместо того чтобы вращаться как другие планеты в системе, Уран лежит и вращается на боку. Причина этого неизвестна; в качестве теории выдвигают планетарное столкновение. В 2009 году члены Парижской обсерватории предположили, что когда планета была в зародышевом состоянии, в планетарном диске сформировалась луна, которая раскачала планету. В 1986 году зонд Вояджер-2 прошел мимо Урана, изучив атмосферу планеты и открыв ряд дополнительных спутников и кольцевую систему. Он стал первым и единственным зондом, достигшим этой планеты; в настоящее время не планируется никаких дальнейших миссий.
Уран и его кольца (статьи и новости)
|
Уран стал первой планетой, обнаруженной в Новое время и при помощи телескопа. Несмотря на то, что порой Уран различим невооружённым глазом, ранние наблюдатели никогда не признавали Уран Систему Урана изучал с близкого расстояния лишь один космический аппарат — «Вояджер-2».
В отличие от газовых гигантов — Сатурна и Юпитера, Это самая холодная планетарная атмосфера Солнечной системы с минимальной температурой в 49 К (?224 °C).
Так же, как и у других газовых гигантов Солнечной системы, у Урана имеется система колец и магнитосфера, а кроме того, 27 спутников. Магнитное поле планеты наклонено на 60° относительно оси вращения. (Из Википедии и др. источников)
Наверное, наклон магнитосферы указывает на прежний наклон вращения планеты.
Возможно, это было время и других загадочных событий Солнечной системы, |
Планета Уран
В атмосфере Урана концентрация сероводорода значительно выше, чем в атмосфере Сатурна и Юпитера.
Однако низкая температура, вызванная удаленностью планеты от Солнца, замораживает газ.
Тм не менее, кристаллы газа могут образовывать даже облака.
Прошлое Урана
В прошлом Уран мог столкнуться с другой крупной планетой (вдвое больше Земли). Столкновение произошло три-четыре миллиарда лет назад. Именно тогда могли быть сформированы крупные спутники планеты.
Большое небесное тело до сих пор может находиться в Солнечной системе, но слишком далеко для того, чтобы астрономы могли его заметить. |
Уран столкнулся с большой планетой.
Биография и научная деятельность
Один из десяти детей бедного музыканта-еврея (согласно еврейской энциклопедии) Исаака Гершеля (1707—1768), принявшего для женитьбы христианство. Поступил на службу в военный оркестр (гобоистом) и в 1755 году в составе полка был командирован из Ганновера в Англию (эти два государства в то время были связаны личной унией). В 1757 году ушёл с военной службы ради занятий музыкой. Работал органистом и учителем музыки в Галифаксе, затем переехал в курортный город Бат, где стал распорядителем публичных концертов. Интерес к музыкальной теории привёл Гершеля к математике, математика к оптике и, наконец, оптика к астрономии.
В 1773 году, не имея средств для покупки большого телескопа, он стал сам шлифовать зеркала и конструировать телескопы и в дальнейшем сам изготавливал оптические приборы как для собственных наблюдений, так и на продажу. Король Великобритании Георг III, сам любитель астрономии и покровитель ганноверцев, произвёл Гершеля в чин Королевского Астронома и снабдил его средствами для постройки отдельной обсерватории. С 1782 года Гершель и ассистировавшая ему сестра Каролина постоянно работали над совершенствованием телескопов и астрономическими наблюдениями. Благодаря некоторым техническим усовершенствованиям и увеличению диаметра зеркал Гершель смог в 1789 году изготовить самый большой телескоп своего времени (фокусное расстояние 12 метров, диаметр зеркала 49½ дюймов (126 см)).
Однако главные работы Гершеля относятся к звёздной астрономии. Из наблюдений за двойными звёздами, предпринятых с целью определения параллаксов, Гершель сделал новаторский вывод о существовании звёздных систем (прежде предполагалось что двойные звёзды лишь случайно расположены на небе таким образом, что при наблюдении оказываются рядом). Гершель много наблюдал туманности и кометы, также составляя тщательные описания и каталоги (их систематизацией и подготовкой к публикации занималась Каролина Гершель). Он также изучал структуру Млечного Пути и пришёл к выводу, что он имеет форму диска, а Солнечная система находится в составе Млечного Пути.
За пределами астрономии и ближайших к ней областей физики научные взгляды Гершеля были весьма причудливы. Он, например, полагал, что все планеты обитаемы, что под горячей атмосферой Солнца находится плотный слой облаков, а ниже — твёрдая поверхность планетарного типа, и т. п.
Лауреат медали Копли (1781). В честь Гершеля названы кратер на Луне, кратер на Марсе и кратер на Мимасе, а также несколько новейших астрономических проектов.
В 1790 году Уильям создал 60-см рефлектор по заказу Мадридской Королевской обсерватории.
Ранние открытия
Уильям Гершель нашел планету и два его спутника (Оберон и Титанию) в 1787 году. Причем спутники заметил через 6 лет после планеты. На снимках видно, что Оберон представлен камнем и льдом (по половине на каждый) и усеян кратерами. На Титании есть линия раскола, растянувшаяся по поверхности. Можно объяснить детям, что это намек на сейсмическую активность в прошлом или настоящем.
Сравнительный размер основных спутников Урана
В 1851 году астроном из Англии Уильям Ласселл нашел Умбриэль. Дети должны запомнить, что из всех крупных спутников Урана это самый темный. Вояджер-2 летел слишком быстро, поэтому исследователи не успели разобраться в причине темноты или же почему там оказалось яркое кольцо с диаметром в 140 км.
В том же году Ласселл нашел и Ариэль – самая молодая и яркая луна. Полагают, что она выглядит так из-за ударов метеоритов или же геологической активности. На ней заметны хребты и долины, окруженные разломами. Вояджер-2 разглядел силикатную породу и водородный лед с возможностью углекислого газа.
Для самых маленьких будет интересно узнать, что наиболее странной находкой стала Миранда. В 1948 году ее нашел Джерард П. Койпер в обсерватории Макдональда. Кажется, будто перед вами сплошной беспорядок. Поверхность сильно изрезана, словно в нее ударил гигантский метеорит. Он мог разбить ее на кусочки, которые хаотично соединились вместе.
Внутренняя структура
На диаграмме, показанной ниже, мы видим структуру Урана и его слоев, состав которых был кратко упомянут в предыдущем разделе:
-Верхняя атмосфера.
-Средний слой богат молекулярным водородом и гелием, общая толщина атмосферы составляет около 7500 км.
-Ледяная мантия (которая, как мы уже знаем, не похожа на обычный лед на Земле), толщиной 10 500 км.
— Каменное ядро из железа, никеля и силикатов радиусом 7500 км.
«Каменистый» материал в ядре тоже не похож на скалы на Земле, потому что в центре планеты давление и температура слишком высоки для этих «скал», чтобы напоминать те, что мы знаем, но, по крайней мере, химический состав не должно быть иначе.
Орбита и вращение Урана
Изучение орбиты Урана помогло астрономам открыть Нептун. Французский ученый Пьер-Симон Лаплас в 1783 году вычислил орбиту Урана, однако со временем обнаружились различия между предсказанным и наблюдаемым положением планеты. Астрономы предположили, что некое космическое тело вмешивается в движение ледяного гиганта. Благодаря этому предположению они смогли установить расстояние от Солнца до неизвестного объекта и его примерную массу и впоследствии обнаружили Нептун.
Наклон оси вращения
Уран вращается под углом в 97,77°, то есть ось вращения Урана почти параллельна плоскости его орбиты. Это самая необычная ось вращения среди всех планет Солнечной системы; для сравнения, Нептун, который находится по соседству, вращается под углом 28,5°
В результате, в моменты солнцестояний на этой планете, один из полюсов Урана все время направлен на Солнце. Каждый полюс Урана на протяжении 42 земных лет находится в темноте и еще 42 года освещен Солнцем. При этом в моменты равноденствий Солнце обращено к экватору планеты, что приводит к “обычной” смене дня и ночи — похожей на ту, что есть на других планетах.
Пока неизвестно, почему у Урана такой необычный наклон оси вращения. Ученые считают, что эта планета-гигант “перевернулась на бок” 3-4 млрд лет назад из-за одного или нескольких столкновений с другим космическим объектом. Кстати, это же столкновение могло привести к необычному вращению Урана. Ледяной гигант (как и Венера) вращается по часовой стрелке, при этом другие планеты Солнечной системы вращаются против часовой стрелки, то есть в том же направлении, что и Солнце.
Сколько длится год на Уране?
Урану требуется 84 земных года, чтобы завершить один оборот вокруг Солнца. В 2033 году ледяной гигант сделает третий полный оборот вокруг нашей звезды с момента открытия планеты в 1781 году.
Сколько длится день на Уране?
Из-за удаленности планеты от Солнца, звездные и солнечные сутки на Уране практически равны — первые длятся 17 часов 14 минут и 24 секунды, а вторые на секунду меньше. Продолжительность одного года на Уране — 42 718 уранианских солнечных дней.
