Уран
Ура́н — сёмая па аддаленьні ад Сонца і трэцяя па велічыні плянэта Сонечнай сыстэмы. Уран зьяўляецца газавым гігантам, аналягічна Юпітэру, Сатурну і Нэптуну. Ён быў названы ў гонар старажытнагрэцкага бога Ўрана. Адкрыта ў 1781 годзе ангельскім астраномам Ўільямам Гэршэлем.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
.svg){kind=small}
Уран стаў першай плянэтай, выяўленай у Новы час і пры дапамозе тэлескопа[1]. Аб адкрыцьці Ўрана Ўільям Гэршэль абвесьціў 13 сакавіка 1781 году[2], тым самым упершыню з часоў антычнасьці пашырыўшы межы Сонечнай сыстэмы ў вачах чалавека. Нягледзячы на тое, што часам Уран адрозны няўзброеным вокам, больш раньнія назіральнікі не здагадваліся, што гэта плянэта, з-за ейнай панікласьці й павольнага руху[1].
У адрозьненьне ад газавых гігантаў — Сатурна й Юпітэра, якія складаюцца ў асноўным з вадароду й гелю, у нетрах Урана й падобнага з ім Нэптуна адсутнічае мэталічны вадарод, але затое шмат высокатэмпэратурных мадыфікацыяў лёду — па гэтай прычыне спэцыялісты выдзелілі гэтыя дзьве плянэты ў асобную катэгорыю «ледзяных гігантаў». Аснову атмасфэры Ўрана складаюць вадарод і гель. Акрамя таго, у ёй выяўленыя сьляды мэтану й іншых вуглевадародаў, а таксама воблака з лёду, цьвёрдага аміяку й вадароду. Гэта самая халодная плянэтарная атмасфэра Сонечнай сыстэмы зь мінімальнай тэмпэратурай у —224 °C. Мяркуецца, што Ўран мае складаную слаістую структуру аблокаў, дзе вада складае ніжні пляст, а мэтан — верхні[3]. У адрозьненьне ад Нэптуна, нетры Ўрана складаюцца ў асноўным з ільдоў і горных пародаў.
Гэтак жа, як і ў іншых газавых гігантаў Сонечнай сыстэмы, ва Ўрана маецца сыстэма колцаў і магнітасфэры, і, акрамя таго, маецца таксама 27 спадарожнікаў. Арыентацыя Ўрана ў прасторы адрозьніваецца ад астатніх плянэтаў Сонечнай сыстэмы, то бок ейная вось кручэньня ляжыць як бы «на баку» адносна плоскасьці звароту гэтай плянэты вакол Сонца. З гэтае прычыны плянэта бывае зьвернутая да Сонца напераменку то паўночным канцавосьсем, то паўднёвым, то экватарам, то сярэднімі шыротамі.
У 1986 годзе амэрыканскі касьмічны апарат «Вояджэр-2» перадаў на Зямлю здымкі Ўрана з блізкай адлегласьці. На іх бачная «невыразная» ў бачным спэктры плянэта без хмарных палосаў і атмасфэрных штармоў, характэрных для іншых плянэтаў-гігантаў[4]. Аднак у цяперашні час наземнымі назіраньнямі атрымалася адрозьніць прыкметы сэзонных зьмяненьняў і павелічэньня актыўнасьці надвор’я на плянэце, выкліканых набліжэньнем Урана да кропкі свайго раўнадзенства. Хуткасьць вятроў на Ўране можа дасягаць 240 м/с.
Фізычныя характарыстыкі
рэдагавацьУран цяжэйшы за Зямлю ў 14,5 разоў, што робіць яго найменш масіўнай з плянэтаў-гігантаў Сонечнай сыстэмы. Шчыльнасьць Урана, роўная 1,270 г/см³, што ставіць яго на другое пасьля Сатурна месца сярод найменш шчыльных плянэтаў Сонечнай сыстэмы[5]. Нягледзячы на тое, што радыюс Урана крыху большы радыусу Нэптуна, ягоная маса некалькі меншая[6], што сьведчыць на карысьць гіпотэзы, паводле якой ён складаецца ў асноўным з розных ільдоў — воднага, аміячнага й мэтанавага[7]. Іхная маса, паводле розных ацэнках, складае ад 9,3 да 13,5 зямных масаў[7].
Склад
рэдагаваць
Утрыманьне вадарода складае 83%, гелю — 15%, мэтану — 1,99%. Таксама выяўленыя сляды аміяку, этану і ацэтылену. Уран і Нэптун шмат у чым падобныя на ядро Юпітэра або Сатурна без масіўнай абалонкі з вадкага мэталічнага вадароду. Лічыцца, што ва Ўрана няма выразна выяўленага ядра, і ягонае рэчыва разьмеркаванае больш-менш раўнамерна. Блакітны колер плянэты тлумачыцца паглынаньнем чырвонага сьвятла атмасфэрным мэтанам.
Стандартная мадэля Ўрана мяркуе, што Ўран складаецца з трох частакак: у цэнтры — каменнае ядро, у сярэдзіне — ледзяная абалонка, звонку — вадародава-гелевая атмасфэра[7][8]. Ядро зьяўляецца адносна маленькім, з масай прыблізна ад 0,55 да 3,7 зямных масаў і з радыюсам у 20% ад радыюсу ўсёй плянэты. Мантыя, то бок ільды, складае большую частку плянэты, каля 60% ад агульнага радыюсу. Атмасфэра пры масе, якая складае ўсяго 0,5 зямных масаў, ці, паводле іншых ацэнак, 1,5 зямной масы, распасьціраецца на 20% радыюсу Ўрана[7][8]. У цэнтры Ўрана шчыльнасьць павінна павышацца да 9 г/см³. Ціск на мяжы ядра й мантыі павінны дасягаць 800 гПа пры тэмпэратуры ў 5 тысячаў К[9]. Ледзяная абалонка фактычна не зьяўляецца ледзяной у агульнапрынятым сэнсе гэтага слова, бо складаецца з гарачай і шчыльнай вадкасьці, якая зьяўляецца сумесьсю вады, аміяку й мэтану[7][8]. Гэтую вадкасьць, якая валодае высокай электраправоднасьцю, часам называюць «акіянам воднага аміяку»[10]. Склад Ўрана й Нэптуна моцна адрозьніваецца ад складу Юпітэра й Сатурна дзякуючы «ільдам», якія пераважаюць над газамі, апраўдваючы дапасаваньне Ўрана й Нэптуна ў катэгорыю ледзяных гігантаў.
Нягледзячы на тое, што апісаная вышэй мадэля найбольш распаўсюджаная, яна не зьяўляецца адзінай. На падставе назіраньняў можна таксама пабудаваць і іншыя мадэлі, як то ў выпадку калі істотная колькасьць вадароднага й скальнага матэрыялу зьмешваецца ў ледзяной мантыі, то агульная маса ільдоў будзе ніжэй, і адпаведна, поўная маса вадароду й скальнага матэрыялу — вышэй. У цяперашні час даступныя дадзеныя не дазваляюць вызначыць, якая мадэль зьяўляецца слушнай. Вадкая ўнутраная структура азначае, што ва Ўране няма ніякай цьвёрдай паверхні, то бок газападобная атмасфэра плаўна пераходзіць у вадкія плясты[7]. Аднак, дзеля зручнасьці за «паверхню» было вырашана ўмоўна прыняць сплюшчаны сфэроід кручэньня, дзе ціск роўны 1 бару.
Нахіл восі
рэдагавацьАдной з адметных асаблівасьцяў Урана зьяўляецца нахіл ягонай восі, якая ляжыць амаль у плоскасьці абарачэньня. Таму, на працягу часткі арбіты, адно з канцавосьсяў Урана накіраванае ў бок Сонца, а іншае — наадварот, ад яго. У процілеглай частцы арбіты арыентацыя канцавосьсяў адносна Сонца зьмяняецца на зваротную, а на вучастках паміж гэтымі экстрэмумамі, Сонца «круціцца» вакол экватара плянэты, як на іншых плянэтах.
Калі «Вояджэр-2» пралятаў каля Ўрана ў 1986 годзе, ягонае паўднёвае канцавосьсе было накіраванае як раз на Сонца. Праўда, назвы «паўднёвы» і «паўночны» для Ўрана не адназначныя. Пра яго можна сказаць, што нахіл ягонай восі трохі перавышае 90°, або што нахіл крыху меншы за 90°, а Ўран круціцца ў процілеглым у дачыненьні да іншых плянэт кірунку. Гэтыя два апісаньні эквівалентныя зь фізычнага пункту гледжаньня, але даюць розную арыентацыю канцавосьсяў: канцавосьсе, якое зьяўляецца паўночным паводле аднаго з апісаньняў, паводле іншага - паўднёвым, і наадварот.
Адным з вынікаў незвычайнага нахілу восі зьяўляецца тое, што палярныя раёны Ўрана атрымліваюць больш сонечнай энэргіі, чым экватарыяльныя. Праўда, па невядомых чыньніках, тэмпэратура ў вобласьці экватара Ўрана ўсё роўна вышэйшая за канцавосьсяў. Чаму нахіл восі такі вялікі, таксама невядома. Магчыма, калі Ўран яшчэ толькі фармаваўся, ён сутыкнуўся зь іншай плянэтай, якая таксама знаходзілася ў стадыі фармаваньня.
Магчыма, што вялікі нахіл восі кручэньня таксама выклікае істотныя сэзонныя зьмены ў надвор’і. Падчас пралёту «Вояджэра-2» палосы воблачнасьці былі вельмі бляклымі, практычна непрыкметнымі. Нядаўнія назіраньні з дапамогай арбітальнага тэлескопа «Габла» паказалі значна больш выяўленую «паласатасьць» Урана, што, верагодна, зьвязана з тым, што Сонца на небасхіле Ўрана знаходзілася амаль над экватарам. У 2007 годзе Сонца было сапраўды над экватарам Урана.
Магнітнае поле
рэдагавацьМагнітнае поле Ўрана цікава тым, што ягоны цэнтар не супадае з цэнтрам плянэты, а ягоная вось нахіленая амаль на 60° да восі кручэньня. Відаць, яно генэруецца рухам зараджаных часьцінак на параўнальна невялікай глыбіні. Магнітнае поле Нэптуна валодае падобным зрушэньнем адносна геамэтрычнага цэнтра плянэты, так што гэта ці наўрад зьвязана зь вялікім нахілам восі кручэньня. Крыніца магнітнага поля Ўрана невядома. Раней меркавалася, што паміж цэнтрам і атмасферай Урана існуе звышшчыльны водна-аміячны акіян, які добра праводзіць электрычнасьць, але, судзячы па ўсім, гэта няслушна.
Адкрыцьцё й даследаваньне
рэдагаваць
Людзі назіралі Ўран яшчэ і да Ўільяма Гэршэля, але звычайна прымалі яго за зорку. Найбольш раньнім задакумэнтаваным сьведчаньнем гэтага факту варта лічыць запіс ангельскага астранома Джона Флэмстыда, які назіраў яго ў 1690 годзе, па меншай меры, шэчьць разоў, і зарэгістраваў як зорку 34 у сузор’і Цяльца. З 1750 па 1769 гады францускі астраном П’ер Шарль ле Маньер назіраў Уран дванаццаць разоў[11]. Усяго Уран да 1781 году назіраўся дваццаць адзін раз[12].
Падчас адкрыцця Гэршэль удзельнічаў у назіраньнях паралякса зорак, выкарыстоўваючы тэлескоп сваёй уласнай канструкцыі, а 13 сакавіка 1781 году ўпершыню ўбачыў гэтую плянэту з саду свайго дома ў горадзе Бат, графства Самэрсэт у Вялікабрытаніі[13][14], але паведаміў пра яе толькі праз паўтары месяцы — 26 красавіка, прычым як пра «камэту». Такім чынам Уран ёсьць першай плянэтай, адкрытай ужо ў Новы час. Гэршэль даў плянэце назву «зорка Георга» (лац. Georgium Sidus) у гонар Георга III, караля Ангельшчыны. Гэтая назва не прыжылася за межамі Ангельшчыны, то бок францускі астраном Жазэф Лялянд зваў плянэту Гэршэль, а немец Ёган Бодэ прапанаваў сучаснуў назву — Уран, у гонар старажытнагрэцкага бога.
Судзячы па першых выданьнях «Штомесячных цыдулак Каралеўскай астранамічнай супольнасьці» ад 1827 году, назва «Уран» ужо тады была найболей распаўсюджанай нават у Ангельшчыне. Першая назва, «зорка Георга» працягвала зрэдку выкарыстоўвацца ангельцамі і апасьля. «Вояджэр-2», запушчаны ў 1977 годзе NASA, зьяўляецца пакуль адзіным касьмічным апаратам, які пабыў зблізку Ўрана. 24 студзеня 1986 году «Вояджэр» быў на мінімальнай для сябе адлегласьці ад Урана. Затым ён працягнуў палёт у кірунку Нэптуна.
Сыстэма Ўрана
рэдагавацьСыстэма Ўрана зьяўляецца цесна запоўненай, хутказьменнай, магчыма нестабільнай дынамічнай сыстэмай арбітальных целаў. У роўніцы экватара плянэты абарочваюцца 9 вузкіх, амаль непразрыстых колцаў, адкрытыя ў 1978 годзе, яшчэ 2, значна далейшыя і слабейшыя, утвараюць гэтак званую «другую сыстэму колцаў». Колькасьць і склад спадарожнікаў Урана ўвесь час удакладняюцца. Налічваецца больш за 20 спадарожнікаў, а паводле некаторых крыніцаў на 2005 год, як рэгулярных, гэтак і нерэгулярных. Арбіты нутраных спадарожнікаў прыкметна зьмяняюцца, нават на працягу дзесяцігодзьдзяў. Мяркуецца, што такі стан сыстэмы вынікае з гіпатэтычнага сутыкненьня з масіўным аб’ектам у мінулым.
Адметнасьці
рэдагавацьНадзвычай вялікі нахіл восі вярчэньня (~98°), што азначае, што плянэта абарочваецца вакол Сонца, практычна «лежачы на баку». Магчымай прычынай гэтага лічыцца тое самае гіпатэтычнае сутыкненьне з масіўным аб’ектам. У выніку нахілу, кожнае з паўшар’яў атрымлівае па 42 гады сонечнага асьвятленьня і па 42 гады цемры. Гэта, верагодна, спрычыняецца да беспрэцэдэнтных пагодных зьяваў. У атмасфэры Ўрана адкрытыя аблокі і доўгатрывалыя буры, з часам стабільнага трываньня парадку месяцаў.
Спадарожнікі
рэдагавацьУсяго вядома 27 спадарожнікаў Урана. Чатыры найбуйных зь іх — гэта Тытанія, Абэрон, Арыель і Ўмбрыель.
Колцавая сыстэма
рэдагаваць
Уран валодае слабымі, амаль непрыкметнымі, плянэтарнымі колцамі, якія складаюцца зь несьвятлівых часьцінак матэрыі дыямэтрам ад мікрамэтраў да доляў мэтра [14]. Гэта ёсьць другая колцавая сыстэма, выяўленая ў Сонечнай сыстэме, то бок першай была сыстэма колцаў Сатурна[15]. На дадзены момант у Ўрана вядома 13 колцаў, самым яркім зь якіх зьяўляецца колца ε (эпсылён). Колцы Ўрана, верагодна, вельмі маладыя, бо на гэта паказваюць прамежкі паміж імі, а таксама адрозьненьні ў іхнай празрыстасьці. Гэта сьведчыць аб тым, што колцы не былі сфармаваны разам з плянэтай. Магчыма, раней колцы былі адным са спадарожнікаў Урана, які разбурыўся альбо пры сутыкненьні зь нейкім нябесным целам, альбо пад дзеяньнем прыліўных сілаў[15][16].
У 1789 годзе Ўільям Гэршэль сьцьвярджаў, што бачыў колцы[17], аднак гэты факт выглядае сумнёўным, паколькі яшчэ на працягу двух стагодзьдзяў пасьля адкрыцьця іншыя астраномы ня здолелі іх знайсьці. Калцавая сыстэма Ўрана была пацьверджана афіцыйна толькі 10 сакавіка 1977 году амэрыканскімі навукоўцамі Джэймзам Эліётам, Эдўардам Данэмам і Дагласам Мінкам, якія выкарыстоўвалі бартавую абсэрваторыю Койпэра. Адкрыцьцё было зроблена выпадкова, то бок група першаадкрывальнікаў плянавала правесьці назіраньні атмасфэры Ўрана пры пакрыцьці Ўранам зоркі SAO 158687. Аднак, аналізуючы атрыманую інфармацыю, яны выявілі паслабленьне зоркі яшчэ да ейнага пакрыцьця Ўранам, прычым адбылося гэта некалькі разоў запар. У выніку было адкрыта 9 колцаў Урана[18]. Калі ў навакольлі Ўрана прыбыў касьмічны апарат «Вояджэр-2», пры дапамозе бартавой оптыкі атрымалася выявіць яшчэ 2 колцы, тым самым павялічыўшы агульную колькасьць вядомых колцаў да 11. У сьнежні 2005 году касьмічны тэлескоп «Габл» дазволіў адкрыць яшчэ 2 раней невядомых колца. Яны выдаленыя на адлегласьць у два разы большую, чым раней адкрытыя кольцы, і таму іх яшчэ часьцяком называюць «зьнешняй сыстэмай колцаў Урана». Акрамя колцаў, «Габл» таксама дапамог адкрыць два раней невядомых невялікіх спадарожніка, адзін зь якіх (Маб) падзяляе сваю арбіту з самым зьнешнім колцам. Апошнія два колцы даводзяць агульную колькасьць колцаў Урана да 13[19]. У красавіку 2006 году выявы новых колцаў, атрыманыя абсэрваторыяй Кека на Гавайскіх астравах, дазволілі адрозьніць колеры зьнешніх колцаў. Адно зь іх было чырвоным, а іншае (самые зьнешняе) — сінім[20][21]. Мяркуюць, што сіні колер зьнешняга колца абумоўлены тым, што яно складаецца з дробных часьцінак вадзянога лёду з паверхні Мабу[20][22]. Унутраныя колцы плянэты выглядаюць шэрымі[20].
Глядзіце таксама
рэдагавацьКрыніцы
рэдагаваць- ^ а б Адукацыйная інтэрнэт-праграма MIRA, разьдзел пра Ўран. Monterey Institute for Research in Astronomy.
- ^ Кравчук П. А. Рекорды природы. — Л.: Эрудит, 1993. — 216 с. — 60 000 ас. — ISBN 5-7707-2044-1
- ^ Lunine, Jonathan. I. (1993). «The Atmospheres of Uranus and Neptune». Annual Review of Astronomy and Astrophysics 31: 217–263. DOI:10.1146/annurev.aa.31.090193.001245
- ^ Smith B.A., Soderblom L.A., Beebe A. (1986). «Voyager 2 in the Uranian System: Imaging Science Results». Science 233: 97-102.
- ^ Jacobson, R.A.; Campbell, J.K.; Taylor, A.H.; Synnott, S.P. (1992). «The masses of Uranus and its major satellites from Voyager tracking data and Earth-based Uranian satellite data». The Astronomical Journal 103 (6): 2068–2078
- ^ Seidelmann, P. Kenneth; Archinal, B. A.; A’hearn, M. F.; et al. (2007). «Report of the IAU/IAGWorking Group on cartographic coordinates and rotational elements: 2006». Celestial Mech. Dyn. Astr. 90: 155–180.
- ^ а б в г д е Podolak, M.; Weizman, A.; Marley, M. (1995). «Comparative model of Uranus and Neptune». Planet. Space Sci. 43 (12): 1517–1522.
- ^ а б в Faure, Gunter & Teresa Mensing (2007), «Uranus: What Happened Here?», in Faure, Gunter; Mensing, Teresa M., Introduction to Planetary Science, Springer Netherlands
- ^ Podolak, M.; Podolak, J.I.; Marley, M.S. (2000). «Further investigations of random models of Uranus and Neptune». Planet. Space Sci. 48: 143–151.
- ^ Atreya, S.; Egeler, P.; Baines, K. (2006). «Water-ammonia ionic ocean on Uranus and Neptune?» (pdf). Geophysical Research Abstracts 8: 05179.
- ^ Dunkerson, Duane. Уран — обнаружение, описание. thespaceguy.com.
- ^ Elkins-Tanton L. T. Uranus, Neptune, Pluto, and the Outer Solar System. — New York: Chelsea House, 2006. — P. 5. — (The Solar System).
- ^ Культурная спадчына горада Бат
- ^ William Herschel. «Account of a Comet, By Mr. Herschel, F. R. S.; Communicated by Dr. Watson, Jun. of Bath, F. R. S.». Philosophical Transactions of the Royal Society of London: 492–501.
- ^ а б Esposito, L. W. (2002). «Planetary rings» (pdf). Reports On Progress In Physics 65: 1741–1783.
- ^ Voyager Uranus Science Summary. NASA/JPL (1988).
- ^ Научный детектив переворачивает историю Урана. membrana.ru
- ^ J. L. Elliot, E. Dunham & D. Mink. The rings of Uranus. Cornell University (1977).
- ^ NASA's Hubble Discovers New Rings and Moons Around Uranus. Hubblesite (2005)
- ^ а б в I. dePater, H. Hammel, S. Gibbard, M. Showalter (2006). «New Dust Belts of Uranus: Two Ring, red Ring, Blue Ring». Science 312: 92—94.
- ^ Sanders, Robert. Blue ring discovered around Uranus. UC Berkeley News (2006)
- ^ Stephen Battersby. Blue ring of Uranus linked to sparkling ice. NewScientistSpace (2006)