ПЛАНЕТАТА УРАН

Send

Уран, който получава името си от гръцкия Бог на небето, е газов гигант и седмата планета от нашето Слънце. Това е и третата по големина планета в нашата Слънчева система, която се нарежда зад Юпитер и Сатурн. Подобно на своите колеги газови гиганти, той има много луни, пръстенова система и е съставен предимно от газове, за които се смята, че ограждат твърдо ядро.

Въпреки че може да се види с просто око, осъзнаването, че Уран е планета, беше сравнително скорошно. Въпреки че има признаци, че е забелязван няколко пъти през последните две хиляди години, едва през 18 век той е бил признат за това, което е. Оттогава насам са известни пълната степен на луните, пръстеновата система и тайнствената природа на планетата.

Откриване и именуване:

Подобно на петте класически планети - Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн - Уран може да се види без помощта на телескоп. Но поради своята мрачност и бавна орбита, древните астрономи са вярвали, че е звезда. Най-ранното известно наблюдение беше извършено от Хипархос, който го записа като звезда в своя звезден каталог през 128 г. пр.н.е. - наблюдения, които по-късно бяха включени в Птолемей Almagest.

Най-ранното определено наблюдение на Уран се е състояло през 1690 г., когато английският астроном Джон Фламстед - първият кралски астроном, го забелязва поне шест пъти и го каталогизира като звезда (34 Таври). Френският астроном Пиер Лимоние също го наблюдава най-малко дванадесет пъти между 1750 и 1769 година.

Въпреки това, наблюдението на сър Уилям Хершел върху Уран на 13 март 1781 г. започна процесът на идентифицирането му като планета. По онова време той го отчита като наблюдение на комета, но след това участва в серия от наблюдения, използвайки телескоп по свой собствен дизайн, за да измери позицията си спрямо звездите. Когато докладва за това на Кралското общество, той твърди, че е комета, но неявно я сравнява с планета.

След това няколко астрономи започнаха да изследват възможността „кометата“ на Хершел всъщност да е планета. Те включват руския астроном Андерс Йохан Лексел, който е първият, който изчисли почти кръговата си орбита, което го накара да заключи, че в крайна сметка е планета. Берлинският астроном Йохан Елерт Боде, член на "Обединеното астрономическо общество", се съгласи с това, след като направи подобни наблюдения на орбитата си.

Скоро статутът на Уран като планета става научен консенсус и до 1783 г. самият Хершел признава това на Кралското общество. Като признание за откритието си, английският крал Джордж III предоставя на Хершел годишна стипендия в размер на 200 паунда при условие, че той се премести в Уиндзор, така че Кралското семейство да може да гледа през телескопите му.

В чест на новия си покровител, Уилям Хершел реши да назове своето откритиеry Georgium Sidus („Звездата на Джордж” или „Планета Жорж”). Извън Великобритания това име не беше популярно и скоро бяха предложени алтернативи. Те включват френския астроном Джером Лаланд, който предлага да го наречем Хершел в чест на откриването си, а шведският астроном Ерик Просперин предложи името Нептун.

Йохан Елерт Боде предложи името Уран, латинизираната версия на гръцкия бог на небето, Уранос. Това име изглеждаше подходящо, като се има предвид, че Сатурн е кръстен на митичния баща на Юпитер, така че тази нова планета трябва да бъде кръстена на митичния баща на Сатурн. В крайна сметка предложението на Боде става най-широко използваното и става универсално до 1850 г.

Размер, маса и орбита на Уран:

Със среден радиус от приблизително 25 360 км, обем от 6.833 × 10¹³ km³, и маса от 8,68 × 10²⁵ кг, Уран е приблизително 4 пъти по-голям от размера на Земята и 63 пъти повече от обема си. Въпреки това, като газов гигант, неговата плътност (1.27 g / cm³) е значително по-ниска; следователно, тя е само 14,5 по-масивна като Земята. Ниската му плътност означава също, че макар да е третият по големина от газовите гиганти, той е най-малко масивен (изоставащ от Нептун с 2,6 земни маси).

Вариацията на разстоянието на Уран от Слънцето също е по-голяма от тази на всяка друга планета (без да се включват планетите джуджета или плутоидите). По същество разстоянието на газовия гигант от Слънцето варира от 18,28 AU (2,735,118,100 km) в перихелион до 20,09 AU (3,006,224,700 km) при афелий. На средно разстояние от 3 милиарда км от Слънцето, на Уран са необходими приблизително 84 години (или 30 687 дни), за да завърши една орбита на Слънцето.

Периодът на въртене на вътрешността на Уран е 17 часа, 14 минути. Както при всички гигантски планети, горната му атмосфера изпитва силни ветрове в посока на въртене. На някои географски ширини, като около 60 градуса на юг, видимите характеристики на атмосферата се движат много по-бързо, правейки пълно въртене само за 14 часа.

Една уникална особеност на Уран е, че той се върти на своя страна. Докато всички планети на Слънчевата система са наклонени до известна степен на своите оси, Уран има най-крайния аксиален наклон от 98 °. Това води до радикалните сезони, които планетата преживява, да не говорим за необичаен цикъл ден-нощ при полюсите. На екватора Уран преживява нормални дни и нощи; но при полюсите всеки опит изживява 42 земни години на ден, последвани от 42 години нощ.

Състав на Уран:

Стандартният модел на структурата на Уран е, че се състои от три слоя: скалиста (силикатна / желязо-никелова) сърцевина в центъра, ледена мантия в средата и външна обвивка от газообразен водород и хелий. Подобно на Юпитер и Сатурн, водородът и хелият представляват по-голямата част от атмосферата - приблизително 83% и 15%, но само малка част от общата маса на планетата (0,5 до 1,5 земни маси).

Третият най-разпространен елемент е метанният лед (СН⁴), който представлява 2,3% от състава му и който представлява аквамарин или циан оцветяване на планетата. В стратосферата на Уран се намират и следи от различни въглеводороди, за които се смята, че се произвеждат от фотолиза, предизвикана от метан и ултравиолентна радиация. Те включват етан (С₂Н₆), ацетилен (С₂Н₂), метилацетилен (СН₃° С₂Н) и диацетилен (С₂HC₂Н).

В допълнение, спектроскопията открива въглероден оксид и въглероден диоксид в горната атмосфера на Уран, както и наличието на ледени облаци от водна пара и други летливи вещества, като амоняк и сероводород. Поради това Уран и Нептун се считат за обособена класа на гигантска планета - известна като „Ледени гиганти“ - тъй като са съставени главно от по-тежки летливи вещества.

Ледената мантия всъщност не е съставена от лед в конвенционалния смисъл, а от гореща и гъста течност, състояща се от вода, амоняк и други летливи вещества. Тази течност, която има висока електрическа проводимост, понякога се нарича водно-амонячен океан.

Ядрото на Уран е сравнително малко, с маса от едва 0,55 земни маси и радиус, по-малък от 20% от общия размер на планетата. Мантията обхваща по-голямата си част с около 13,4 земни маси, а горната атмосфера е сравнително незначителна, тежи около 0,5 земни маси и се простира за последните 20% от радиуса на Уран.

Ядрената плътност на Уран се изчислява на 9 g / cm³, с налягане в центъра от 8 милиона бара (800 GPa) и температура от около 5000 K (което е сравнимо с повърхността на Слънцето).

Атмосфера на Уран:

Както при Земята, атмосферата на Уран се разгражда на слоеве, в зависимост от температурата и налягането. Подобно на другите газови гиганти, планетата няма твърда повърхност и учените определят повърхността като регион, в който атмосферното налягане надвишава един бар (налягането, установено на Земята на морско равнище). Всичко, достъпно за способността за дистанционно наблюдение - което се простира до около 300 км под нивото от 1 бар - също се счита за атмосферата.

Използвайки тези референтни точки, атмосферата на Уран може да бъде разделена на три слоя. Първият е тропосферата, между височини от -300 км под повърхността и 50 км над нея, където наляганията варират от 100 до 0,1 бара (10 MPa до 10 kPa). Вторият слой е стратосферата, която достига между 50 и 4000 км и изпитва налягане между 0,1 и 10^-10 bar (10 kPa до 10 µPa).

Тропосферата е най-плътният слой в атмосферата на Уран. Тук температурата варира от 320 K (46,85 ° C / 116 ° F) в основата (-300 km) до 53 K (-220 ° C / -364 ° F) на 50 km, като горният район е най-студеният в слънчевата система. Районът на тропопаузата е отговорен за огромното мнозинство от термичните инфрачервени емисии на Уран, като по този начин определя ефективната му температура от 59,1 ± 0,3 К.

Вътре в тропосферата има слоеве облаци - водни облаци с най-ниско налягане, с амониеви хидросулфидни облаци над тях. Следват облаците от амоняк и сероводород. Накрая на върха лежеха тънки метанови облаци.

В стратосферата температурите варират от 53 K (-220 ° C / -364 ° F) на горното ниво до между 800 и 850 K (527 - 577 ° C / 980 - 1070 ° F) в основата на термосферата, т.е. благодарение до голяма степен на отоплението, причинено от слънчевата радиация. Стратосферата съдържа етан смог, който може да допринесе за скучния вид на планетата. Ацетиленът и метанът също присъстват и тези мъгла помагат за затоплянето на стратосферата.

Най-външният слой, термосферата и короната, се простират от 4 000 км до височина до 50 000 км от повърхността. Този регион има еднаква температура от 800-850 (577 ° C / 1,070 ° F), въпреки че учените не са сигурни в причината. Тъй като разстоянието до Уран от Слънцето е толкова голямо, количеството топлина, идващо от него, е недостатъчно, за да генерира толкова високи температури.

Подобно на Юпитер и Сатурн, времето на Уран следва подобен модел, при който системите се разделят на ленти, които се въртят около планетата, които се задвижват от вътрешна топлина, издигаща се до горната атмосфера. В резултат на това ветровете на Уран могат да достигнат до 900 км / ч (560 мили / ч), създавайки масивни бури като тази, забелязана от космическия телескоп Хъбъл през 2012 г. Подобно на Голямото червено петно на Юпитер, това „тъмно петно“ беше гигант облачен вихър, който измерва 1700 километра на 3 000 километра (1100 мили от 1 900 мили).

Луните на Уран:

Уран има 27 известни спътника, които са разделени на категориите на по-големи луни, вътрешни луни и нередовни луни (подобно на други газови гиганти). Най-големите луни на Уран са по големина Миранда, Ариел, Умбриел, Оберон и Титания. Тези луни варират в диаметър и маса от 472 км и 6,7 × 10¹⁹ кг за Миранда до 1578 км и 3,5 × 10²¹ кг за Титания. Всяка от тези луни е особено тъмна, с ниска връзка и геометрични албедо. Ариел е най-ярката, докато Умбриел е най-мрачният.

Смята се, че всички големи луни на Уран са се образували в акреционния диск, който е съществувал около Уран известно време след неговото формиране или е резултат от голямото въздействие, претърпено от Уран в началото на неговата история. Всяка от тях се състои от приблизително равни количества скала и лед, с изключение на Миранда, която е направена предимно от лед.

Леденият компонент може да включва амоняк и въглероден диоксид, докато скалистият материал се състои от въглероден материал, включително органични съединения (подобни на астероиди и комети). Смята се, че техните композиции са диференцирани, с ледена мантия, заобикаляща скално ядро.

В случая с Титания и Оберон се смята, че течните водни океани могат да съществуват на границата на ядрото / мантията. Повърхностите им също са силно кретирани; но във всеки случай ендогенното възстановяване доведе до степен на обновяване на техните характеристики. Изглежда, че Ариел има най-младата повърхност с най-малко кратери за удар, докато Umbriel изглежда е най-старата и най-катерираната.

Основните луни на Уран нямат видима атмосфера. Също така, заради орбитата си около Уран, те изпитват екстремни сезонни цикли. Тъй като Уран обикаля около Слънцето почти на неговата страна, а големите луни обикалят около орбитата на екваториалната равнина на Уран, северното и южното полукълбо изпитват продължителни периоди на деня и нощта (42 години наведнъж).

Към 2008 г. се знае, че Уран притежава 13 вътрешни луни, чиито орбити се намират вътре в тази на Миранда. Те са, на разстояние от планетата: Корделия, Офелия, Бианка, Крессида, Дездемона, Жулиета, Портия, Розалинд, Купидон, Белинда, Пердита, Пък и Маб. В съответствие с именуването на по-големите луни на Уран, всички са кръстени на герои от Шекспировите пиеси.

Всички вътрешни луни са тясно свързани с пръстеновата система на Уран, което вероятно е резултат от фрагментирането на една или няколко малки вътрешни луни. Puck, на 162 км, е най-голямата от вътрешните луни на Уран - и единствената, изобразена от Вояджър 2 във всеки един детайл - докато Пък и Маб са двата най-външни вътрешни спътника на Уран.

Всички вътрешни луни са тъмни предмети. Те са направени от воден лед, замърсен с тъмен материал, който вероятно е органични материали, обработени от Урановото лъчение. Системата също е хаотична и на пръв поглед нестабилна. Компютърните симулации преценяват, че може да възникнат сблъсъци, особено между Дездемона и Кресида или Жулиета в рамките на следващите 100 милиона години.

Към 2005 г. се знае, че Уран има и девет нередовни луни, които го орбитират на разстояние, много по-голямо от това на Оберон. Всички нередовни луни вероятно са заловени предмети, които бяха хванати от Уран скоро след образуването му. Те са, на разстояние от Уран: Франсиско, Калибан, Стефано, Тринкуцио, Сикоракс, Маргарет, Просперо, Сетебос и Фердинард (за пореден път, наречени за герои в Шекспировите пиеси).

Неравномерните луни на Уран варират от около 150 км (Sycorax) до 18 km (Trinculo). С изключение на Маргарет, всички обикалят Уран в ретроградни орбити (което означава, че обикалят около планетата в обратна посока на нейното завъртане).

Уранска пръстенна система:

Подобно на Сатурн и Юпитер, Уран има пръстенова система. Тези пръстени обаче са съставени от изключително тъмни частици, които се различават по размер от микрометри до части от метър - следователно защо те не са толкова забележими, колкото Сатурн. Понастоящем са известни тринадесет различни пръстена, като най-ярките са пръстените от епсилон. И с изключение на два много тесни, тези пръстени обикновено измерват ширина няколко километра.

Пръстените вероятно са доста млади и не се смята, че са се образували с Уран. Материята в пръстените може би някога е била част от луна (или луни), която е била разбита от удари с висока скорост. От многобройни парчета от отпадъци, образувани в резултат на тези удари, оцелели само няколко частици, в стабилни зони, съответстващи на местата на сегашните пръстени.

Най-ранните известни наблюдения на пръстеновата система са проведени на 10 март 1977 г. от Джеймс Л. Елиът, Едуард У. Дънъм и Джесика Минк, използващи въздушната обсерватория на Куйпер. По време на окултация на звездата SAO 158687 (известна също като HD 128598), те са открили пет пръстена, съществуващи в рамките на система около планетата, и са наблюдавани още четири по-късно.

Пръстените са директно изображения кога Вояджър 2 премина през Уран през 1986 г. и сондата успя да открие два допълнителни слаби пръстена - довежда броя на наблюдаваните пръстени до 11. През декември 2005 г. космическият телескоп Хъбъл откри двойка неизвестни досега пръстени, с което общата стойност стана 13. е разположен два пъти по-далеч от Уран от известните по-рано пръстени, поради което те се наричат "външна" пръстенова система.

През април 2006 г. изображенията на новите пръстени от обсерваторията Кек дадоха цветовете на външните пръстени: най-външният е син, а другият - червен. За разлика от тях, вътрешните пръстени на Уран изглеждат сиви. Една от хипотезите относно синия цвят на външния пръстен е, че той е съставен от малки частици воден лед от повърхността на Mab, които са достатъчно малки, за да разпръснат синя светлина.

Проучване:

Уран е бил посетен само веднъж от всеки космически кораб: НАСА Вояджър 2 космическа сонда, прелетяла покрай планетата през 1986 г. На 24 януари 1986г. Вояджър 2 премина в рамките на 81 500 км от повърхността на планетата, изпращайки обратно единствените снимки отблизо, правени някога на Уран. Вояджър 2 след това продължи да поддържа близка среща с Нептун през 1989г.

Възможността за изпращане на Касини космически кораб от Сатурн до Уран беше оценен по време на фазата на планиране на разширяване на мисията през 2009 г. Това обаче никога не се осъществи, тъй като щеше да отнеме около двадесет години за Касини да стигнем до системата на Уран след заминаване на Сатурн.

По отношение на бъдещите мисии са направени множество предложения. Например, орбитата и сондата на Уран бяха препоръчани от Проучването за планетарна наука за периода 2013–2022 г., публикувано през 2011 г. Това предложение предвиждаше стартиране между 2020–2023 г. и 13-годишен круиз до Уран. Оценен е орбитърът на New Frontiers Uranus и е препоръчан в проучването, Случаят за орбитър на Уран, Тази мисия обаче се счита за по-нископриоритетна от бъдещите мисии до Марс и Джовианската система.

Учени от космическата лаборатория Мулард в Обединеното кралство предложиха съвместна мисия НАСА-ЕКА в Уран, известна като Уран Патфиндер, Тази мисия ще включва стартиране на мисия от средна класа до 2022 г., като според оценките цената й възлиза на 470 милиона евро (~ 525 милиона щатски долара).

Друга мисия към Уран, призована Орбитална разведка на Хершел на Уранската система (HORUS), е проектиран от Лабораторията по приложна физика на университета Джон Хопкинс. Предложението е за ядрен орбитър, носещ набор от инструменти, включително камера за изображения, спектрометри и магнитометър. Мисията ще стартира през април 2021 г. и ще пристигне в Уран 17 години по-късно.

През 2009 г. екип от планетарни учени от Лабораторията за реактивни двигатели на НАСА усъвършенства възможни проекти за орбитър със слънчево захранване на Уран. Най-благоприятният прозорец за изстрелване на такава сонда би бил през август 2018 г., с пристигане в Уран през септември 2030 г. Научният пакет може да включва магнитометри, детектори за частици и по възможност камера за изображения.

Достатъчно е да се каже, че Уран е трудна мишена, когато става въпрос за проучване, а разстоянието му направи процеса на наблюдение да го признае за това, което беше проблематично в миналото. И в бъдеще, с по-голямата част от нашата мисия, фокусирана върху изследване на Марс, Европа и близкоземни астероиди, перспективата за мисия в този регион на Слънчевата система не изглежда много вероятна.

Но бюджетните среди се променят, както и научните приоритети. И с интерес към пояса на Койпер, който избухва благодарение на откриването на много транснептунови обекти през последните години, е напълно възможно учените да поискат да бъде монтирана мисия към външната Слънчева система. Ако и когато се случи някой, е възможно да се накара сондата да се отклони от Уран на излизане, да събира информация и снимки, за да помогне за по-доброто разбиране на този „леден гигант“.

Имаме много интересни статии за Уран тук в Space Magazine. Надяваме се да намерите това, което търсите в списъка по-долу: