Физические характеристики Урана
Особенностью планеты Уран является то, что плоскость экватора планеты наклонена к плоскости орбиты планеты под углом 98°. В результате планета Уран вращается будто бы лёжа на своем боку.
Замечание 1
Согласно одному из последних исследований положение Урана «на боку» было следствием столкновения планеты с неким объектом, который примерно в два раза превосходил Землю по массе. Таким столкновением можно объяснить очень низкую температуру в атмосфере верхнего слоя планеты.
Радиус экватора Урана равен 25 559 км. Полярный же радиус меньше его на 300 километров.
Что касается периода вращения планеты, то он зависит от той или иной широты планеты. Так, к примеру, на широте в 70° он составляет 14 часов, а на широте в 33° этот показатель равен 16,2 часам.
Массу планеты рассчитали исходя из движения спутников Урана. Масса планеты оказалась в 14,5 раз больше массы нашей планеты.
В тоже время средняя плотность Урана равна 1,3 г/см3. Эта цифра лишь немного больше плотности воды.
В атмосфере Урана основным элементом является водород. Его доля в атмосфере планеты составляет 85%. Другими элементами атмосферы Урана следует назвать гелий, его доля равна 12% и метан с его долей в 2,3%.
Из –за того, что планета совершает вращение словно «лёжа на боку», то день и ночь по своей длительности сильно больше осевого периода вращения планеты. Так, на широте в 30° день и ночь длится 14 лет, а на широте в 60 ° уже больше -28 лет. А на полюсах длительность дня и ночи равна 42 годам.
Построение модели внутреннего строения планеты говорит о том, что температура в центре планеты более 7000 К. Эта цифра меньше, чем аналогичные показатели по Юпитеру и Сатурну. Ядро планеты состоит из сильно сжатых металлов, а также аммиака и метана в виде льда. Ядро занимает приблизительно около 0,3 радиуса планеты. Мантия планеты, судя по всему, состоит изо льда. Причём лёд этот состоит из смеси воды, метана и аммиака.
Уран и похожий на него Нептун выделяют в отдельную категорию «ледяных гигантов».
Поверхность Урана, которую мы можем наблюдать, состоит из газовой оболочки. В свою очередь, эта газовая оболочка состоит из таких элементов как водород и гелий.
Температура на всех широтах Урана считается примерно одинаковой. Так, на уровне заметной наблюдателям облачности температура составляет около 60 К. Это происходит из – за циркуляции атмосфера, или же в результате конденсации воды в атмосфере Урана.
Замечание 2
Особенностью Урана и отличием его от других планет-гигантов является почти полное отсутствие собственных источников энергии.
Особая динамика атмосферы Урана, которая образует теплоизолирующий слой, приводит к низкой метеорологической активности и к слабому тепловому излучению.
Исследования показали наличие у планеты собственного магнитного поля. Отмечается, что магнитосфера Урана обладает достаточно сложным строением.
Так, индукция магнитного поля близка к земной на уровне видимой облачной поверхности, где давление составляет 0,6 бара.
Отмечается, что магнитные полюса расположены на отдалении от полюсов географических, а точнее уранографических, этой планеты. Так, на 8 тысяч километров смещена к Северному полюсу и наклонена на 59 ° ось магнитного диполя.
Открытие и наименование
Титания была открыта Уильямом Гершелем 11 января 1787 года, в тот же день, когда он обнаружил второй по величине спутник Урана, Оберон . Позже он сообщил об открытии еще четырех спутников, хотя впоследствии они были признаны ложными. В течение почти следующих 50 лет Титания и Оберон не будут наблюдаться никаким другим инструментом, кроме Уильяма Гершеля, хотя Луну можно будет увидеть с Земли с помощью современного любительского телескопа высокого класса.
Сравнение размеров Земли, Луны и Титании.
Все спутники Урана названы в честь персонажей, созданных Уильямом Шекспиром или Александром Поупом . Название Титания было взято от Королевы фей из «Сон в летнюю ночь» . Имена всех четырех известных тогда спутников Урана были предложены сыном Гершеля Джоном в 1852 году по просьбе Уильяма Лассела, который за год до этого открыл два других спутника, Ариэль и Умбриэль .
Первоначально Титания называлась «первым спутником Урана», а в 1848 году Уильям Лассел назвал ее Ураном I, хотя иногда он использовал нумерацию Уильяма Гершеля (где Титания и Оберон — II и IV). В 1851 году Лассел пронумеровал все четыре известных спутника в порядке их удаленности от планеты римскими цифрами, и с тех пор Титания стала называться Ураном III .
Имя персонажа шекспировского произносится , но луна часто произносится , по аналогии с известным химическим элементом титана . Форма прилагательного, Титаниан, является омонимом Титана, спутника Сатурна . Название Титания в переводе с древнегреческого означает «Дочь Титанов».
Последние новости об Уране
Ученые постоянно занимаются изучением планет, которые находятся в нашей системе. Уран не стал исключением. Благодаря развитию современных технологий изучение весьма удобное, и позволяет узнать самые мелкие подробности об элементе исследования. Буквально недавно был запущен телескоп «Хаббл».
Спустя 12 месяцев он завершил свое путешествие вокруг планет и звезд Солнечной системы. Ему удалось снять планеты-гиганты со всех сторон.
Если планеты, которые входят в земную группу, состоят из камней, и постоянно освещаются Солнцем, дальние тела отличаются рядом особенностей. Сатурн, Уран, Юпитер и Нептун состоят из холодных газовых водородных смесей.
В этот список входит аммиак, гелий и метан. Также присутствует слой воды. Однако он скрывается в нижних слоях оболочки. Водяной слой находится вокруг небольшого и горячего ядра.
За последние 50 лет все космические аппараты сделали много фотоснимков. Было определено, что яркие атмосферы постоянно меняются. Поэтому космический аппарат осознанно направляют в сторону планет-гигантов. Ученые пытаются определить все, что происходит на этих небесных телах.
Больше внимания привлекает насыщенная полярная шапка, расположенная с Севера. С этом полушарии преобладает весенний сезон. При этом здесь довольно высокие показатели ультрафиолетовых лучей, потребляемых с Солнца. Благодаря этому полярный регион начинает светиться, и приобретать светлый оттенок. Велика вероятность, что это происходит из-за смены дымки метана. Ведь его показатели прозрачности постоянно меняются.
Также осветление происходит из-за наличия аэрозольных частиц. Даже в моменты, когда колпак атмосферы приобретает яркость, граница Юга остается в тех же широтах. Это явление сохраняется многие годы. Ученые считают, что определенный реактивный поток препятствует движению частиц на уровне 43 градусов широты.
Ученым также удалось определить, что урановые спутники визуально схожи с Плутоном. Для этого они проанализировали ИК-излучения, которые исходят спутников планеты. Удалось определить, что на поверхности спутников сохраняется тепло. При этом они медленно охлаждаются. Подобное явление актуально для небольших объектов, которые имеют шероховатую поверхность изо льда.
В эту категорию, помимо урановых спутников, входит Плутон. В результате наблюдений космические аппараты были направлены на спутники.
Именно в тот период область экватора была хорошо освещена солнечным светом. Это позволило узнать, насколько хорошо на поверхности сохранятся тепло. После были выведены физические и тепловые характеристики, которые практически не отличались от небольших планет, находящихся за орбитой Нептуна.
Как уже упоминалось, Уран движется вокруг своей орбиты под определенным углом. На бок его положило столкновение с гигантскими объектами.
Именно из-за этого планеты считается самой холодной во всей Солнечной системе. В процессе расчетов удалось определить, что самая холодная планета Солнечной системы столкнулась с объектом, который в несколько раз превышал размеры Земли. Из-за этого гигант и наклонился. Осколки, которые остались после удара, сформировали тонкую оболочку рядом со слоем изо льда.
Еще ученым удалось определить, что урановая атмосфера по запаху напоминает тухлые яйца. Именно яйца, которые пропали, выделяют сероводород. Этот запах настолько неприятен для человека, что вызывает рвотный рефлекс. Ученые определили, что именно такой запах имеет урановая атмосфера.
Раскрыть тайну состава урановых облаков удалось только спустя десятилетия исследований. Раньше считалось, что в атмосфере гиганта преобладает сероводород и аммиак. Однако подтверждений тому не было. Благодаря восьмиметровому телескопу удалось узнать, что больше всего в атмосфере Урана именно сероводород.
Полезно знать, кто открыл Уран Как видите, Уран – это необычная планета Солнечной системы. Она отличается большими размерами, необычной атмосферой и экстремальной температурой на поверхности. К счастью, исследования планет продолжаются и ныне. Это позволяет каждый год получать новые интересные сведения.
Как выглядят спутники Урана?
Несмотря на то, что у Урана имеется собственная свита из 27 спутников, лишь 5 из них можно причислить к полноценным шарообразным лунам. Так, самым большим спутником планеты можно считать Титанию, диаметр которой составляет 1578 километров; на втором месте расположился Оберон, названный в честь одного из персонажей Уильяма Шекспира, на третьем спутник Умбриэль, затем спутники Ариэль и Миранда. Последний спутник, кстати, признан самой уродливой луной в Солнечной системе. Дело в том, что согласно научным исследованиям, этот небольшой спутник Урана в свое время подвергся некой масштабной катастрофе, вызвавшей его полное разрушение. Спустя некоторое время Миранде удалось каким-то непостижимым образом “склеиться” вновь, из-за чего поверхность спутника в настоящие дни представляет из себя испещренную бесформенными выступами ледяную пустыню, на фоне которой возвышается геологическое образование, названное уступом Вероны.
Поверхность Миранды и возвышающийся над ней уступ Верона
Спутник Урана Титания — самый первый открытый в окрестностях Урана сферический объект, который был обнаружен известным астрономом Уильямом Гершелем в 1787 году. Поверхность этого спутника буквально полностью испещрена системой гигантских разломов и обрывов, достигающих в глубину 5 километров. Самым большим и глубоким каньоном на Титании считается каньон Мессина, который простирается от экватора этой ледяной луны вплоть до южного полюса спутника.
Одно из первых изображений Титании, полученных землянами благодаря “Вояджеру-2”
Оберон, названный в честь главного героя из произведения “Сон в летнюю ночь” Уильяма Шекспира, представляет из себя самый далекий спутник Урана, на развитие которого практически не оказывает свое влияние магнитосфера ледяного гиганта. Кроме того, Оберон был признан самым красным спутником системы Урана из-за наличия на его поверхности большого количества темно-красного материала неизвестного происхождения.
Оберон — самый красный спутник Урана
Наполовину ледяной и наполовину каменный Ариэль — один из самых маленьких шарообразных спутников в Солнечной системе. Его поверхность обладает сложным рельефом, который представляет из себя глубокие каньоны, обрывы и долины с признаками геологической активности. Считается, что от полной геологической смерти его спасает только сильное приливное влияние Урана, растягивающее недра своей ледяной луны, что происходит ввиду довольно близкого расположения спутника к своему соседу.
Сосед Ариэля Умбриэль официально признан самым темным спутником Урана из-за его крайне низкой отражательной способности, которая составляет всего лишь 16%. Считается, что Умбриэль является одним из самых кратерированных спутников системы Урана, причем размеры некоторых особо крупных кратеров этой луны достигают 200 километров в диаметре. Известно, что Умбриэль не посещался какими-либо межпланетными зондами, кроме уже упомянутого выше “Вояджера-2” в 1986 году. Дальнейшие экспедиции в этот по-настоящему затерянный мир на сегодняшний день не планируются.
Космические исследования
Единственные имеющиеся изображения Титании крупным планом были получены «Вояджером-2» во время исследований системы Урана в январе 1986 года. Он сближался с Титанией на 365 200 км и отснял её с разрешением около 3,4 километра (с лучшим были сняты только Миранда и Ариэль). Изображения покрывают 40 % поверхности, но только 24 % её сняты с точностью, требуемой для геологического картирования. Во время полёта Солнце освещало южное полушарие Титании (как и других спутников Урана). Таким образом, северное полушарие было в тени и не могло быть изучено.
Никакой другой космический аппарат никогда не посещал Уран или Титанию. Рассматриваются проекты таких миссий.
Особенности строения и атмосферы
Атмосфера Урана
Масса звезды 8,68х10 в 25 кг, это меньше веса расположенных рядом газовых гигантов. Это связано с минимальной плотностью планеты 1,27 г / см3, которая основана на легких компонентах. Его структура включает в себя сердечник из железа и камня; мантия — ледяное тело, из которого состоит большая часть гиганта и атмосферы. Эта модель была разработана теоретически, в ее основе лежало исследование гравитационного воздействия Урана на спутники. Эффектное голубое свечение планете придает наличие в верхних слоях частиц метана, его массовая доля составляет 2%. Основа газовой оболочки — водород — 82%, а гелий — 15%. Остальное делится на аммиак и ацетилен. Мантия не является ледяной оболочкой в физическом смысле: это модифицированная смесь воды и аммиака. На планете нет твердой поверхности, этот уровень условно рассчитывается по показателям давления.
Нижние слои атмосферы динамичны и подвержены ураганным ветрам. Выше тропопауза с облаками аммиака и сероводорода. Сезоны на Уране длятся несколько лет, за это время одно полушарие лишено солнечного света. Магнитное поле планеты мощное и сложное, ее ось смещена на 60 градусов от оси вращения.
Это самая холодная атмосфера в Солнечной системе. Планета находится на очень большом расстоянии от Солнца — около 3 миллиардов километров. Это расстояние примерно в 19 раз больше расстояния от Солнца до Земли. И неудивительно, что на этой планете так холодно. У нее еще более холодная атмосфера, чем у более далекой карликовой планеты Нептун. В его атмосфере температура находится в районе -224 градусов по Цельсию. Средняя температура -196 градусов по Цельсию.
На первый взгляд эта планета выглядит абсолютно спокойной. Однако наблюдения космического корабля «Вояджер-2» показали обратное. Планета постоянно бушует из-за штормов, скорость ветра которых достигает 900 км / ч.
Как и Венера, Уран — так называемая «ретроградная» планета. Он вращается по часовой стрелке, в то время как большинство планет в нашей солнечной системе вращаются против часовой стрелки. Вот почему солнце встает над ним на западе, а не на востоке, как мы привыкли на Земле.
Но это не единственная странность на этой планете. Есть еще одна особенность. Полюса Урана расположены почти на экваторе, поэтому он кажется лежащим на боку. Возможно, Уран занял эту позицию из-за столкновения с огромным небесным телом миллиарды лет назад.
На Уране день длится около 17 часов, а «год Урана» составляет 84 года на Земле. Уран очень быстро вращается вокруг своей оси, поэтому сутки на этой планете длится около 17 часов. Что касается орбитального вращения, планете нужно 84 земных года, чтобы обойти вокруг Солнца.
Орбита
Титания вращается вокруг Урана на расстоянии около 436 000 километров (271 000 миль), занимая второе место по удаленности от планеты среди пяти ее главных спутников. Орбита Титании имеет небольшой эксцентриситет и очень мало наклонена относительно экватора Урана. Его орбитальный период составляет около 8,7 дней, что совпадает с периодом его вращения . Другими словами, Титания — это синхронный спутник или спутник с приливной синхронизацией, одна сторона которого всегда направлена в сторону планеты.
Орбита Титании полностью лежит внутри магнитосферы Урана
Это важно, потому что задние полусферы спутников, вращающихся внутри магнитосферы, поражаются магнитосферной плазмой, которая вращается вместе с планетой. Эта бомбардировка может привести к потемнению задних полушарий, что на самом деле наблюдается для всех спутников Урана, кроме Оберона (см
Ниже).
Поскольку Уран вращается вокруг Солнца почти на своей стороне, а его спутники вращаются в экваториальной плоскости планеты, они (включая Титанию) подвержены экстремальному сезонному циклу. И северный, и южный проводят 42 года в полной темноте и еще 42 года в непрерывном солнечном свете, при этом солнце встает близко к зениту над одним из полюсов в каждое солнцестояние . Voyager 2 Пролет совпал с 1986 летним солнцестоянием в южном полушарии, когда почти вся южная полусфера освещались. Раз в 42 года, когда Уран имеет равноденствие и его экваториальная плоскость пересекает Землю, становятся возможными взаимные затмения лун Урана. В 2007–2008 гг. Наблюдалось несколько таких событий, в том числе два затмения Титании Умбриэлем 15 августа и 8 декабря 2007 г.
Спутники планеты Уран
Семья состоит из 27 известных нам спутников Урана, разделенных на крупные, внутренние и нерегулярные. Наибольшими считаются Миранда, Ариэль, Умбриэль, Оберон и Титания. Их диаметр превосходит 472 км, а масса – 6.7 х 10 19 кг для Миранды, а также 1578 км и 3.5 х 10 21 кг у Титании.
Есть мнение, что все крупные луны появились в аккреционном диске, который присутствовал вокруг планеты еще долгое время с момента ее формирования. Каждая представлена практически равным соотношение горной породы и льда. Выделяется лишь Миранда, которая почти полностью создана из льда.
Можно отметить также наличие аммиака, диоксида углерода, а скалистая порода – углеродистый материал и органические соединения. Полагают, что в Титании и Обероне на черте между ядром и мантией может существовать жидкий водяной океан. Поверхность щедро усеяна кратерами. Самой молодой и «чистой» считается Ариэль, а вот Умбриэль – старушка со шрамами.
У главных спутников нет атмосферы, а орбитальный путь приводит к сильным сезонным колебаниям. Внутренних лун насчитывают 13: Корделия, Офелия, Биянка, Крессида, Дездемона, Джульетта, Порция, Розалинда, Купидон, Белинда, Пердита, Пак и Маб. Все они получили свои имена в честь героев творений Шекспира. На фото продемонстрированы спутники и кольца Урана.
Внутренние спутники обладают прочной связью с кольцевой системой планеты. С диаметром в 162 км Пак считается в этой группе крупнейшей луной и единственная, чей снимок удалось добыть Вояджеру-2.
Все они выступают темными телами. Сформированы из водяного льда с темным органическим материалом. Система лишена стабильности и модели показывают, что может произойти столкновение. Особенное беспокойство вызывают Дездемона и Крессида.
Есть 9 нерегулярных спутников, чья орбита расположена дальше Оберона. Они были захвачены уже после формирования самой планеты: Франциско, Калибан, Стефано, Тринкуло, Сикоракс, Маргарита, Просперо, Сетебос и Фердинанд. Они охватывают 18-150 км. Все вращаются в ретроградном направлении, кроме Маргариты.
