Уран: планета цвета морской волны
Уран - третья по величине планета Солнечной системы. В древности люди не знали о его существовании, а открыт он был при помощи телескопа английским астрономом У. Гершелем только в 1781 году.
У Урана есть атмосфера из водорода и гелия и 27 спутников. В отличие от газовых гигантов Юпитера и Сатурна, Уран называют «ледяным гигантом», так как температура его атмосферы - минус 224 градуса.
По своей орбите вокруг Солнца Уран движется совсем не так, как другие планеты, а «лежа на боку». Поэтому астрономы могут попеременно видеть то северный, то его южный полюс.
Уран - самая холодная планета Солнечной системы, но ученые считают, что под покровом его атмосферы скрываются кипящие океаны, которые состоят из смеси воды и различных газов. У этой планеты нет твердого внутреннего ядра.
Открытие Урана
До 1781 г. никто не подозревал о существовании Урана - седьмой планеты Солнечной системы. Уран настолько удален от Солнца, что невооруженным глазом его почти невозможно заметить.
Британский астроном Уильям Гершель длительное время вел наблюдение за звездами на определенном участке неба, когда в один из дней внезапно обнаружил, что крохотная туманная звездочка изменила положение относительно других звезд.
Гершель счел ее кометой, но уже вскоре убедился, что перед ним - новая планета, первая, обнаруженная астрономами со времен античности.
И эта планета оказалась вовсе не крошкой, а четвертой по массе в системе Солнца. Гершель дал ей имя Уран - в честь греческого бога неба, отца Сатурна.
Планета «на боку»
В отличие от газовых гигантов - Сатурна и Юпитера, состоящих в основном из водорода и гелия, в недрах Урана, отстоящего от Солнца на 20 а. е., отсутствует водород, но зато много различных модификаций водяного льда. Поэтому Уран относят к особому типу планет - ледяных гигантов.
Тем не менее основу атмосферы Урана составляют водород и гелий. Это настоящее царство холода - планету окутывают облака изо льда, твердого аммиака и водорода, а средняя температура атмосферы не превышает -224 °С. Поверхность Урана состоит в основном изо льдов и скал.
Год Урана длится 84 земных года, а по своей орбите он движется совершенно необычно - лежа «на боку». Наклон оси планеты составляет 98°, и во время движения она поворачивается к Солнцу то Северным, то Южным полюсом.
В 1986 г. американский космический аппарат «Вояджер-2» передал на Землю снимки Урана с близкого расстояния, и эта «картинка» вызвала у сотрудников центра управления полетом аппарата вздох разочарования - планета имела ровный голубой цвет без каких-либо заметных деталей на поверхности.
Этот цвет придает атмосфере Урана газ метан, и лишь последующие наблюдения позволили различить признаки сезонных изменений погоды на планете. Заодно выяснилось, что облака на Уране расположены не в верхних слоях, а в глубине атмосферы.
Анатомия «дедушки»
При диаметре более 50 тыс. км Уран тяжелее Земли всего в 14,5 раза. Среди планет-гигантов он имеет наименьшую массу, а плотность его немногим больше плотности обычной воды.
Специалисты считают, что планета состоит в основном из различных льдов - водного, аммиачного и метанового, и лишь четверть ее массы приходится на горные породы, составляющие ядро Урана.
Ледяная оболочка, покрывающая ядро, играет ту же роль, что и мантия на Земле.
Но на самом деле она как бы и не является ледяной, так как состоит из горячей и плотной жидкости - смеси воды, аммиака и метана, имеющей температуру около четырех тысяч градусов, которую давление в 5-7 млн атмосфер заставляет сохранять структуру льда. Этот «горячий лед» иногда называют «океаном водного аммиака».
Зато атмосфера у Урана поистине «царственная» - она занимает около трети диаметра планеты. В отличие от других планет-гигантов, которые излучают гораздо больше тепла, чем получают от Солнца, Уран почти ничего не отдает «наружу», что и делает его самой холодной планетой Солнечной системы.
Магнитное поле Урана имеет очень своеобразную форму - магнитный полюс отстоит от географического на целых 60°. Для сравнения: если бы так было на Земле, то стрелка компаса указывала бы не на Арктику, а на побережье Флориды.
Уран: вспоминая Шекспира
Сегодня нам известны 27 спутников, образующих «семейство» Урана.
Первые два из них были обнаружены Уильямом Гершелем в 1787 г., а названия им дал сын великого астронома в честь персонажей комедии Уильяма Шекспира «Сон в летнюю ночь» - царя фей и эльфов Оберона и его супруги царицы Титании.
На протяжении полувека телескоп Гершеля оставался единственным инструментом, в который можно было различить спутники Урана. Лишь в середине 19 в. астроном У. Лассел обнаружил еще два спутника, также получившие «литературные» имена Ариэль и Умбриэль.
Только спустя столетие последовали новые открытия.
В 1948 г. Дж. Койпер обнаружил наименьший из пяти больших спутников планеты - Миранду, а в 1986 г. космический зонд «Вояджер-2» открыл сразу 10 внутренних спутников. Еще несколько небольших тел на «околоурановых» орбитах были обнаружены с помощью космического телескопа «Хаббл».
Большинство спутников Урана носят имена героев 13 драм, комедий и трагедий великого английского драматурга.
Спутники Урана
Между границей внешнего кольца Урана и орбитой Миранды огромный зазор - более 80 тыс. км. В этом пространстве обращаются мелкие спутники, носящие имена Корделия, Офелия, Бианка, Крессида, Дездемона, Джульетта, Порция, Розалинда, Белинда и Пэк.
Большинство из них - темные, почти черные глыбы льда и скальных обломков.
Некоторые из этих спутников попарно расположены вблизи колец планеты - один с внутренней, а другой с внешней стороны кольца.
Они играют важную роль в поддержании целостности и структуры колец. Как только какая-нибудь частица покинет кольцо и направится к Урану, спутник, скорость которого значительно больше, настигает ее, сближается и тормозит своим тяготением.
Скорость частицы падает, и она переходит на более удаленную орбиту - возвращается в кольцо. Частицы, вылетающие «вовне», подобным же образом останавливает и возвращает внешний спутник.
Этот природный механизм саморегулирования колец напоминает работу шотландских овчарок, помогающих пастухам управлять стадом. Поэтому парные спутники и окрестили «пастушьими».
«Большая пятерка»
Спутники Урана не так массивны, как члены «семейств» Сатурна или Юпитера. Крупнейший из них, Титания, имеет диаметр 1 560 км - меньше половины радиуса земной Луны.
«Луны» Урана похожи одна на другую - это, в основном, темные скопления льда и горных пород, содержащие также аммиак и углекислый газ.
Их поверхность изрыта кратерами и следами тектонических событий - сдвигов и разломов коры, древних вулканических извержений.
Самый светлый из спутников Урана - Ариэль, он отражает до 40 % солнечного света, а самый темный - Умбриэль. При этом Ариэль, очевидно, самый молодой из всех крупных спутников, а Умбриэль - самый старый.
Самый своеобразный вид среди «большой пятерки» имеет Миранда, открытая Дж. Койпером.
Этот спутник диаметром 470 км вращается ближе других к Урану, а его поверхность испещрена следами бурного прошлого - разломами, бороздами, обрывами, ущельями и хребтами.
Вблизи Южного полюса этой планетки, имеющей неправильную форму, расположен отвесный обрыв высотой в 15 км. Специалисты считают, что в прошлом Миранда, столкнувшись с другим небесным телом, распалась на части, а затем вновь «собралась», но уже не в том порядке, как раньше.
Ариэль, второй по удаленности от планеты крупный спутник - это мир глубоких ущелий. Причина образования желобов, делающих «лицо» Ариэля похожим на печеное яблоко, пока не выяснена, тем более, что эти желоба во многих местах наполовину заполнены веществом неизвестного происхождения.
Древняя поверхность Умбриэля, следующего по счету спутника, покрыта бесчисленными крупными и мелкими кратерами.
Этот спутник отражает в два раза меньше света по сравнению с другими спутниками Урана, но причину этого специалисты не знают, неизвестно также и происхождение яркого светлого кольца на «макушке» Умбриэля.
Ведь из всех космических аппаратов, предназначенных для исследования дальних окрестностей Солнечной системы, вблизи Урана побывал только «Вояджер-2», которому удалось не только сфотографировать Умбриэль, но и определить его химический состав.
Титания - самый крупный спутник из «большой пятерки», представляет собой «грязный» ледяной шар с поверхностью, обезображенной кратерами, ущельями и разломами. Как и другие спутники Урана, Титания неоднократно «переформировывалась» в прошлом, меняя облик и рельеф.
Об Обероне, хоть он был открыт одним из первых, до полета «Вояджера-2» практически ничего не было известно. Он также усеян кратерами, но, в отличие от других больших спутников, на нем есть гора, высота которой достигает 6 км.
Кольца числом тринадцать
Еще Уильям Гершель утверждал, что ему удалось наблюдать кольца у Урана, но подтвердить свое наблюдение ученому не удалось.
Открыты они были лишь в 1977 г., но не с помощью космических аппаратов, а при прохождении диска Урана перед звездой второй величины.
Исследователи рассчитывали получить данные об атмосфере планеты, а открыли первые девять колец. Самое яркое из них имеет ширину 96 км и толщину всего в несколько метров.
Считается, что кольца Урана очень молоды и сформировались не вместе с планетой, а гораздо позже. Вероятно, это остатки одного из спутников, который разрушен столкновением или приливными силами планеты.
|