Умбриэль (луна)

Хрестоматийные данные о планете

Уже в современную эпоху, когда появились мощные оптические приборы, ученым удалось получить информацию о реальных размерах седьмой планеты. Как выглядит планета Уран через объектив телескопа? Слабым местом в космосе при ближайшем рассмотрении оказался гигантский яркий сине-зеленый диск. Этот необычный цвет вызван химическим составом атмосферы планеты, состоящей из замороженных газов. При ближайшем рассмотрении выяснилось, что Уран — еще один газовый гигант, по размерам уступающий только Юпитеру и Сатурну. Планета похожа на своих старших братьев Юпитер и Сатурн по составу и строению.

Планеты-гиганты

Диаметр планетарного диска планеты составляет 50 тысяч км. Его максимальная звездная величина — 5,32. Однако масса Урана не так велика, как его размер. Масса седьмой планеты составляет 8,7×10²⁵ кг, что меньше массы Нептуна. Причина такой незначительной массы кроется в низкой плотности объекта, которая составляет всего 1,29 г / см³. Это больше плотности Сатурна, почти равно плотности Юпитера и меньше плотности Нептуна.

Плотность планет земной группы

Для сравнения, плотность планет земной группы составляет:

плотность Меркурия 5,42 г / см³;
плотность Венеры 5,25 г / см³;
плотность Земли 5,51 г / см³;
для Марса этот параметр составляет 3,94 г / см³.

Низкая плотность — главная отличительная черта всех планет-гигантов, представляющих собой плотное газовое тело. Существует теория, что все газовые гиганты — это несостоявшиеся звезды, процесс формирования которых был прерван на раннем этапе. Спектральный анализ поверхности планетного диска планеты позволил получить данные о составе атмосферы Урана и о температурах, преобладающих в этом далеком мире. Оказалось, что седьмая планета — полюс холода Солнечной системы. Температура на поверхности Урана -1200⁰С. Это послужило причиной того, что планету считали ледяным гигантом, в котором преобладают жидкий, полужидкий и твердый органический лед.

Фива или Теба

Как это часто бывает в русском языке, перевод иностранного слова в разных исторических периодах и звучит по-разному. Так, нимфа в древнегреческой мифологии, в честь которой назван спутник Юпитера, еще во времена старорусского языка называлась Фивой. Это распространенное в древние времена женское имя — из самых знаменитых его носителей в первую очередь вспоминается город Фивы в Египте.

Однако кроме греческого языка, это слово попало в русский через латынь и латынесодержащие языки — в том числе и из английского, на котором было объявлено о присвоении спутнику имени в 1983 году. Так как пишется слово как «Thebe», сформировался вариант Теба, спутник Юпитера, который равноправно с Фивой встречается на страницах книг и справочников.

Какой из вариантов вернее? На самом деле, правильны оба — часто они встречаются вместе в пределах одной энциклопедии. Но порой встречается и «смешанный» вариант названия, Феба, который желательно не употреблять — так же называется одноименный спутник Сатурна, чье имя произошло от совершенно другого слова, «Phoebe». А возникшая путаница может доставить неприятностей — тем более, что эти два спутника газовых гигантов даже не похожи!

Полная версия: https://spacegid.com/fiva-sputnik-yupitera.html

Характеристики и описание седьмой планеты

Изначально информации о далекой планете было крайне мало. Ученым с помощью математических расчетов удалось выяснить астрофизические параметры небесного тела, установить его примерные размеры. Было обнаружено, что Уран имеет почти круговую орбиту, совершив полный оборот вокруг нашего центрального светила за 84 года. Объект находится на орбите со средней скоростью 6,81 км / с. Эксцентриситет планеты 0,0457. В перигелии он приближается к Солнцу на расстояние 2 миллиарда 748 миллионов 938 000 461 км. В афелии Уран удаляется от нашей звезды на расстояние 3 миллиарда километров. Чтобы добраться до окрестностей такой далекой планеты, космическому кораблю, запущенному с Земли, придется лететь 9 лет. Космический корабль «Вояджер-2», запущенный в 1977 году, достиг окрестностей Урана только в 1986 году. Кстати, это пока единственный космический корабль, достигший далекой планеты.

Минимальное расстояние между двумя мирами составляет 2 миллиарда 570 миллионов километров или 17,17 а.е. Для будущих миссий, запланированных в этом регионе Солнечной системы, можно будет использовать другую траекторию полета. Соответственно сократится время в пути.

Расстояние между Солнцем, Землей и Ураном

Такое осевое положение можно назвать ненормальным. Все остальные планеты Солнечной системы имеют оси вращения, расположенные под небольшим углом к плоскости вращения вокруг Солнца. Это связано с центростремительными процессами, под влиянием которых происходило формирование системы нашей звезды и самих планет. Чем вызвано столь необычное расположение седьмой планеты, для ученых остается загадкой. Сегодня существует версия, согласно которой такое положение оси планеты явилось результатом столкновения Урана с крупным небесным телом, масса которого примерно соответствовала массе Земли.

Находясь в таком положении, Уран неравномерно нагревается потоками солнечного света. Полюса Урана — самые освещенные области на планете. Следовательно, день на планете также делится, который в каждом полушарии длится 42 земных года.

Угол наклона Урана к орбите

Имеет 27 спутников. Самые большие спутники, Оберон и Титания, были открыты в 1787 году. В 1986 году, когда приблизился космический зонд «Вояджер-2», было известно 5 спутников. Корабль обнаружил еще 10 спутников меньшего размера. В последующие годы астрономы смогли обнаружить с Земли еще 12 спутников планеты с помощью высокотехнологичных телескопов.

Состав спутников этой планеты пока неизвестен. Все спутники Урана покрыты толстым слоем льда.

Состав и внутреннее строение

Умбриэль — третий по размеру и четвёртый по массе спутник Урана. Его плотность — 1,39 г/см 3 . Из этого следует, что спутник в значительной степени состоит из водяного льда, а более плотные компоненты составляют около 40 % его массы. Эти компоненты могут представлять собой камни, а также высокомолекулярные органические соединения, известные как толины. При помощи инфракрасной спектроскопии на поверхности обнаружен водяной лёд. Его абсорбционные полосы на переднем полушарии выражены сильнее, чем на заднем. Причины такой асимметрии неизвестны, но предполагается, что это может быть вызвано бомбардировкой поверхности заряженными частицами из магнитосферы Урана, которая действует именно на заднее полушарие (вследствие совместного вращения планеты и плазмы). Эти частицы распыляют лёд, разлагая содержащийся в нём (образующий клатрат) метан и воздействуют на другие органические вещества, оставляя тёмный остаток, богатый углеродом.

Снимок Умбриэля с использованием фиолетовых и светлых фильтров

При помощи инфракрасной спектроскопии на поверхности Умбриэля, помимо воды, обнаружен углекислый газ, который сконцентрирован в основном на заднем полушарии спутника. Происхождение углекислого газа не вполне ясно. Он мог образоваться на поверхности из карбонатов или органических веществ под влиянием солнечного ультрафиолетового излучения или заряженных частиц, прибывающих из магнитосферы Урана. Последнее может объяснить асимметрию в распределении углекислого газа по поверхности спутника, потому что эти частицы бомбардируют именно ведомое полушарие. Другой возможный источник CO2 — дегазация водяного льда в недрах Умбриэля, которая может быть следствием прошлой геологической активности спутника.

Умбриэль может быть дифференцирован на каменное ядро и ледяную мантию. Если это так, то радиус ядра (около 317 км) составляет примерно 54 % радиуса спутника, а масса ядра — около 40 % массы спутника (параметры рассчитаны исходя из состава Умбриэля). В этой модели давление в центре Умбриэля составляет около 0,24 ГПа (2,4 кбар). Нынешнее состояние ледяной мантии неясно, хотя существование подповерхностного океана считается маловероятным.

Исследование

Космический корабль «Вояджер-2»

До сих пор единственные изображения Умбриэля крупным планом были сделаны с Вояджер 2 зонд, сфотографировавший Луну во время пролета мимо Урана в январе 1986 года. Вояджер 2 и Умбриэль был 325000 км (202000 миль), лучшие изображения этой луны имеют пространственное разрешение около 5,2 км. Изображения покрывают около 40% поверхности, но только 20% были сфотографированы с качеством, необходимым для геологическое картирование. Во время пролета южное полушарие Умбриэля (как и полушарие других лун) было направлено к Солнцу, поэтому северное (темное) полушарие не могло быть изучено. Ни один другой космический корабль никогда не посещал Уран или его спутники.

Спутники планеты

Титания и Оберон, первые
и самые крупные урановые луны, были открыты еще в конце 18 века. Они были
названы в честь королевы и короля фей из комедии Шекспира «Сон в летнюю ночь».

Титания достигает диаметра 1,5 тыс. км и массы 3,53*10 21кг. Она является синхронным спутником и полностью лежит в пределах магнитного поля хозяина. Состоит она из ледяной мантии и каменной сердцевины.

Оберон – наиболее далекий
спутник седьмой планеты. Он, как и Титания, состоит из ледяной мантии и
каменного ядра. Поверхность Оберона изрыта ударными кратерами.

В 1851 году были обнаружены два других крупных спутника Урана – Ариэль и Умбриэль, названные в честь персонажей поэмы «Похищение локона» Александра Поупа. Эти небольшие урановые луны имеют ледяную оболочку и каменное ядро. Как и остальные спутники ледяного гиганта, Ариэль и Умбриэль были образованы из аккреционного диска, возникшего во время формирования планеты.

Последний крупный спутник
был открыт в 1948 году и назван Мирандой – в честь героини шекспировской
«Бури». Миранда самый малый из крупнейших урановых лун и находится ближе всего
к планете. Также является синхронным спутником. Поверхность Миранды
представляет собой водяной лед с примесями аммиака и содей кремния.

Кроме 5 крупных имеется
еще 13 внутренних спутников планеты. Они состоят из того же темного вещества,
которое входит в состав урановых колец. Темный цвет долгое время не позволял
исследователей обнаружить их. Названы эти спутники также в честь героев поэм
Поупа и Шекспира. На данный момент известно еще 9 нерегулярных спутников, чье
движение вокруг планеты отличается от перемещения основных лун.

Гидра и Никта [ править | править код ]

Два спутника, получившие названия Гидра (предварительное обозначение — S/2005 P1) и Никта (S/2005 P2), были открыты на фотографиях «Хаббла», сделанных в мае 2005 года усовершенствованной обзорной камерой (ACS). Об открытии было объявлено в октябре того же года . 21 июня 2006 они получили официальные имена .

Радиус орбиты Никты — 49 тыс. км , а Гидры — 65 тыс. км , то есть они находятся в 2-3 раза дальше от Плутона, чем Харон. За время трёх оборотов Никты Гидра делает два .

Размер Гидры — 43×33 км, а Никты — 54×41×36 км. Их масса точно не известна; грубая оценка — 0,003 % массы Харона (0,0003 % массы Плутона) для каждой. На их поверхности видно кратеры. На разных участках заметно отличается альбедо, а у Никты — и цвет: там обнаружена большая красноватая область, окружающая крупный кратер .

Состав и внутреннее устройство

Сравнение размеров земной шар, то Луна, и Умбриэль.

Умбриэль — третий по величине и четвертый по величине из уранских спутников. Плотность Луны 1,39 г / см3, что указывает на то, что он в основном состоит из ледяная вода, с плотным компонентом, не связанным со льдом, составляющим около 40% его массы. Последний мог быть сделан из камень и углеродистый материал в том числе тяжелый органические соединения известный как толины. Наличие водяного льда подтверждается инфракрасный спектроскопический наблюдения, которые выявили кристаллический водяной лед на поверхности Луны. Ледяная вода полосы поглощения в ведущем полушарии Умбриэля сильнее, чем в заднем. Причина этой асимметрии неизвестна, но она может быть связана с бомбардировкой заряженными частицами из магнитосфера Урана, которая сильнее на задней полусфере (из-за совместного вращения плазмы). Энергичные частицы стремятся брызгать водяной лед, разложить метан в ловушке льда как клатрат гидрат и затемнить другие органические вещества, оставив темный, богатый углеродом остаток позади.

За исключением воды, единственным другим соединением, идентифицированным на поверхности Умбриэля с помощью инфракрасной спектроскопии, является углекислый газ, которая сосредоточена в основном на заднем полушарии. Происхождение углекислого газа до конца не выяснено. Это может быть произведено на месте из карбонаты или органических материалов под воздействием энергичных заряженных частиц, исходящих из магнитосферы Урана или Солнца. ультрафиолетовый радиация. Эта гипотеза могла бы объяснить асимметрию в его распределении, поскольку заднее полушарие подвержено более интенсивному магнитосферному влиянию, чем ведущее полушарие. Другой возможный источник — это дегазация из изначальный CO₂ попал в ловушку водяного льда внутри Умбриэля. Побег CO₂ изнутри может быть результатом прошлой геологической активности на этой Луне.

Умбриэль можно разделить на каменистый основной окруженный ледяной мантия. В этом случае радиус ядра (317 км) составляет около 54% от радиуса Луны, а его масса составляет около 40% массы Луны — параметры определяются составом Луны. Давление в центре Умбриэля около 0,24ГПа (2.4 кбар ). Текущее состояние ледяной мантии неясно, хотя существование подповерхностного океана считается маловероятным.

Бриллианты на Уране

Можно ли из метана добывать алмазы? Лабораторные исследования, проведенные в Германии, в лаборатории Helmholtz Zentrum Dresden-Rossendorf, показывают, что это так, пока существуют адекватные условия давления и температуры.

И эти условия существуют внутри Урана, поэтому компьютерное моделирование показывает, что метан CH₄ диссоциирует с образованием других соединений.

Углерод, присутствующий в молекулах метана, осаждается и превращается в не что иное, как алмаз. По мере продвижения внутрь планеты кристаллы выделяют тепло за счет трения и накапливаются в ядре планеты (см. Следующий раздел).

По оценкам, образующиеся таким образом алмазы могут достигать веса до 200 кг, хотя вряд ли это подтвердит, по крайней мере, в ближайшем будущем.

Орбита

Умбриэль вращается вокруг Урана на расстоянии около 266000 км (165000 миль), являясь третьим по удаленности от планеты среди ее обитателей. пять главных лун. Орбита Умбриэля имеет небольшой эксцентриситет и является склонный очень мало по сравнению с экватор Урана. Его орбитальный период составляет около 4,1 земных суток, что совпадает с его период вращения. Другими словами, Умбриэль — это синхронный или же приливно заблокирован спутник, одно лицо которого всегда направлено в сторону своей родительской планеты. Орбита Умбриэля полностью находится внутри Магнитосфера Урана

Это важно, потому что конечный безвоздушных спутников, вращающихся внутри магнитосферы (таких как Умбриэль), поражаются магнитосферным плазма, который вращается вместе с планетой. Эта бомбардировка может привести к потемнению задних полушарий, что фактически наблюдается для всех спутников Урана, кроме Оберон (Смотри ниже)

Умбриэль также служит стоком заряженных частиц магнитосферы, что создает заметный провал в количестве энергичных частиц вблизи орбиты Луны, как это наблюдалось Вояджер 2 в 1986 г.

Поскольку Уран вращается вокруг солнце почти на своей стороне, а его спутники вращаются в экваториальной плоскости планеты, они (включая Умбриэль) подвержены экстремальному сезонному циклу. И северный, и южный провести 42 года в полной темноте и еще 42 года в непрерывном солнечном свете, когда Солнце встает близко к зенит над одним из полюсов на каждом солнцестояние. В Вояджер 2 Пролет совпал с летним солнцестоянием в южном полушарии 1986 года, когда почти все северное полушарие не было освещено. Раз в 42 года, когда Уран равноденствие и его экваториальная плоскость пересекает Землю, взаимное затмения спутников Урана становятся возможными. В 2007–2008 годах наблюдалось несколько таких событий, в том числе два затмения Титании Умбриэлем 15 августа и 8 декабря 2007 года, а также Ариэля Умбриэлем 19 августа 2007 года.

В настоящее время Умбриэль не участвует ни в каких орбитальный резонанс с другими спутниками Урана. Однако в начале своей истории он, возможно, находился в резонансе 1: 3 с Миранда. Это увеличило бы эксцентриситет орбиты Миранды, способствуя внутреннему нагреву и геологической активности этой луны, в то время как орбита Умбриэля пострадала бы меньше. Из-за более низкого Урана сжатие и меньшего размера по сравнению с его спутниками, его спутники могут легче вырваться из резонанса среднего движения, чем спутники Юпитер или же Сатурн. После того, как Миранда вырвалась из этого резонанса (благодаря механизму, который, вероятно, привел к ее аномально высокому наклонению орбиты), ее эксцентриситет погаснет, отключив источник тепла.

Разведка

Космический корабль «Вояджер-2»

До сих пор единственные изображения Умбриэля крупным планом были получены с зонда « Вояджер-2 » , который сфотографировал Луну во время лучшие изображения этой луны имеют пространственное разрешение около 5,2 км. Изображения покрывают около 40% поверхности, но только 20% были сфотографированы с качеством, необходимым для геологического картирования . Во время пролета южное полушарие Умбриэля (как и других лун) было направлено к Солнцу, поэтому северное (темное) полушарие не могло быть изучено. Ни один другой космический корабль никогда не посещал Уран или его спутники.

Орбита

Умбриэль вращается вокруг Урана на расстоянии около 266 000 км (165 000 миль), являясь третьим по удаленности от планеты среди его пяти основных спутников . Орбита Умбриэля имеет небольшой эксцентриситет и очень мало наклонена относительно экватора Урана. Его орбитальный период составляет около 4,1 земных суток, что совпадает с периодом его вращения . Другими словами, Умбриэль — это синхронный или привязанный к приливу спутник, одна сторона которого всегда указывает на его родительскую планету. Орбита Умбриэля полностью лежит внутри магнитосферы Урана

Это важно, потому что задние безвоздушных спутников, вращающихся внутри магнитосферы (таких как Умбриэль), сталкиваются с магнитосферной плазмой , которая вращается вместе с планетой. Эта бомбардировка может привести к затемнению задних полушарий, что фактически наблюдается для всех спутников Урана, кроме Оберона (см

ниже). Умбриэль также служит поглотителем магнитосферных заряженных частиц, что создает выраженный провал в количестве энергичных частиц вблизи орбиты Луны, как это наблюдал Вояджер-2 в 1986 году.

Поскольку Уран вращается вокруг Солнца почти на боку, а его спутники вращаются в экваториальной плоскости планеты, они (включая Умбриэль) подвержены экстремальному сезонному циклу. И северный, и южный проводят 42 года в полной темноте и еще 42 года при непрерывном солнечном свете, при этом Солнце восходит близко к зениту над одним из полюсов в каждое солнцестояние . Пролет » Вояджера-2 » совпал с летним солнцестоянием 1986 года в южном полушарии, когда почти все северное полушарие не было освещено. Раз в 42 года, когда на Уране наступает равноденствие и его экваториальная плоскость пересекает Землю, происходят взаимные покрытия .спутников Урана становится возможным. В 2007–2008 гг. наблюдался ряд таких событий, в том числе два покрытия Титании Умбриэлем 15 августа и 8 декабря 2007 г., а также Ариэля Умбриэлем 19 августа 2007 г.

В настоящее время Умбриэль не участвует ни в каком орбитальном резонансе с другими спутниками Урана. Однако в начале своей истории он, возможно, находился в резонансе 1:3 с Мирандой . Это увеличило бы эксцентриситет орбиты Миранды, способствуя внутреннему нагреву и геологической активности этой луны, в то время как орбита Умбриэля пострадала бы меньше. Из-за меньшего сжатия Урана и меньшего размера по сравнению с его спутниками его спутники могут легче выйти из резонанса среднего движения, чем спутники Юпитера или Сатурна .. После того, как Миранда вышла из этого резонанса (с помощью механизма, который, вероятно, привел к ее аномально высокому наклонению орбиты), ее эксцентриситет должен был затухнуть, отключив источник тепла.

Интересные факты о спутника Умбриэль

Поверхность спутника усеяна крупными кратерными шрамами, чей диаметр может охватывать несколько сотен км. Крупнейший – Волоко, занимающий 210 км. Вунда заметнее всего с диаметром в 131 км. Отличается кольцом яркого материала. Есть также кратеры Фин, Пери и Злиден, чьи имена достались из мифологии.

Полагают, что спутник Урана Умбриэль оставался стабильным с момента прекращения бомбардировки. Единственные отметины от старых времен – каньоны и темные полигоны – сложные формы, простирающиеся на сотни км. Многоугольники показали себя на снимках Вояджера-2. Есть серьезные сезонные колебания.

Южное полушарие Умбриэля показывает кратеры в снимке Вояджера-2, сделанного в 1986 году

Что ж, это интересный объект. Но пока мы не можем добраться к нему снова, так как в приоритете стоит Марс и ближайшие спутники. Но ученые не теряют надежды и полагают, что однажды мы отправим туда аппарат и соберем больше сведений. Ниже расположена карта спутника Умбриэль.

На небе есть звёзды, но странные очень.

Гуляют по небу они между прочих

Других, настоящих, мерцающих звёзд.

И звёзды ль они? — Нас волнует вопрос.

По небу блуждающий странник-звезда —

Совсем не звезда, а планета она!

Планеты, в отличье от звёзд, холодны —

Не светят, лишь свет отражают, увы!

И свет этот ярок, но разных оттенков.

Они отличаются чем-то, наверно.

Различны поверхности — вот в чём секрет.

Изучим планеты — поищем ответ.

(Т. Тверитинова)

Уран, Нептун, Плутон

Здесь холодные миры.Света нет и нет жары.Вечная зима и ночь…Захотелось сразу прочь.

Скован льдом Уран, Нептун,И на Плутоне колотун!Без атмосферы, по всему,Жить невозможно никому!

Планеты прекрасны, но жизни там нет.А что же там дальше? Царство комет!

(Ж. Парамонова)

https://youtube.com/watch?v=V6_oteP9twk

https://youtube.com/watch?v=uqPvZjLoFdA

Состав и внутреннее устройство

Умбриэль — третий по величине и четвертый по убыванию массы лун Урана. Ее удельная масса действительно составляет 1,39 г / см 3, что указывает на то, что звезда в основном состоит из водяного льда . Кроме того, неизвестный до сих пор плотный компонент, отличный от водяного льда, составляет около 40% от общей массы. Это вещество может быть образовано из горных пород и / или углеродистого материала, включая тяжелые органические соединения, образующие толин . Наличие водяного льда подтверждается данными инфракрасных спектроскопических наблюдений, которые показали наличие водяного льда, кристаллизовавшегося на поверхности звезды. Полосы поглощения водяного льда более выражены на передней полусфере Умбриэля, чем на задней. Причины этой асимметрии неизвестны. Однако они могут быть связаны с бомбардировкой заряженными частицами магнитосферы Урана, более интенсивной в задней полусфере из-за совместного вращения плазмы. Энергичные частицы имеют тенденцию разбрызгивать водяной лед, расщеплять захваченный там метан в виде клатрата и чернить его вместе с другими органическими материалами, оставляя темный, богатый углеродом остаток .

Помимо воды, единственным химическим соединением, идентифицированным на поверхности Умбриэля с помощью инфракрасной спектроскопии, является диоксид углерода (CO ₂), который в основном ориентирован на заднюю полусферу. Его происхождение четко не объяснено. Он может быть произведен на месте из карбонатов или органических материалов под воздействием энергичных частиц из магнитосферы Урана или ультрафиолетового солнечного излучения . Эта последняя гипотеза могла бы объяснить асимметрию его распределения, поскольку заднее полушарие подвергается более интенсивному магнитосферному влиянию, чем переднее полушарие. Другой возможный источник — дегазация CO _2.первобытный, запертый водяным льдом внутри Умбриэля. Утечка этого CO ₂ внутренней части может быть связано с прошлой геологической активностью этого спутника.

Умбриэль, возможно, превратился в скалистое ядро, увенчанное ледяной мантией . В этом случае радиус ядра (317 км ) будет около 54% радиуса Луны, а его масса — около 40% массы Луны — пропорции зависят от состава этого спутника. Давление в центре Умбриэля будет около 0,24 ГПа ( 2,4 кбар ). Состояние ледяной мантии неизвестно, хотя существование океана под поверхностью считается маловероятным.