УРАН (планета)

УРАН (планета)

УРА́Н (астрономический знак I), планета, среднее расстояние от Солнца — 19,18 а. е. (2871 млн. км), период обращения 84 года, период вращения ок. 17 ч, экваториальный диаметр 51 200 км, масса 8,7·10²⁵ кг, состав атмосферы: Н₂, Не, СН₄. Ось вращения Урана наклонена на угол 98 °. Уран имеет 15 спутников (5 открыты с Земли — Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титания, Оберон, и 10 открыты космическим аппаратом «Вояджер-2» — Корделия, Офелия, Бианка, Крессида, Дездемона, Джульетта, Порция, Розалинда, Белинда, Пэк) и систему колец.
* * *
УРА́Н, седьмая от Солнца большая планета Солнечной системы (см. СОЛНЕЧНАЯ СИСТЕМА), относится к планетам-гигантам.
Движение, размеры, масса
Уран движется вокруг Солнца по эллиптической орбите, большая полуось которой (среднее гелиоцентрическое расстояние) в 19,182 больше, чем у Земли (см. ЗЕМЛЯ (планета)), и составляет 2871 млн. км. Эксцентриситет (см. ЭКСЦЕНТРИСИТЕТ (в геометрии)) орбиты равен 0,047, то есть орбита довольно близка к круговой. Плоскость орбиты наклонена к эклиптике (см. ЭКЛИПТИКА) под углом 0,8°. Один оборот вокруг Солнца Уран совершает за 84,01 земного года. Период собственного вращения Урана составляет приблизительно 17 часов. Существующий разброс при определении значений этого периода обусловлен несколькими причинами, из которых основными являются две: газовая поверхность планеты не вращается как единое целое и, кроме того, на поверхности Урана не обнаружено заметных локальных неоднородностей, которые помогли бы уточнить длительность суток на планете.
Вращение Урана обладает рядом отличительных особенностей: ось вращения почти перпендикулярна (98°) к плоскости орбиты, а направление вращения противоположно направлению обращения вокруг Солнца, то есть обратное (из всех других больших планет обратное направление вращения наблюдается только у Венеры (см. ВЕНЕРА (планета))).
Уран относят к числу планет-гигантов: его экваториальный радиус (25600 км) почти в четыре раза, а масса (8,7·10²⁵ кг) — в 14,6 раза больше, чем у Земли. При этом средняя плотность Урана (1,26 г/см³ ) в 4,38 раза меньше, чем плотность Земли. Относительно малая плотность типична для планет-гигантов: в процессе формирования из газово-пылевого протопланетного облака наиболее легкие компоненты (в первую очередь, водород и гелий) стали для них основным «строительным материалом», тогда как планеты земной группы включают заметную долю более тяжелых элементов.
Состав и внутреннее строение
Подобно другим планетам-гигантам, атмосфера Урана в основном состоит из водорода, гелия и метана, хотя их относительные вклады несколько ниже по сравнению с Юпитером (см. ЮПИТЕР (планета)) и Сатурном (см. САТУРН (планета)).
Теоретическая модель строения Урана такова: его поверхностный слой представляет собой газожидкую оболочку, под которой находится ледяная (смесь водяного и аммиачного льда) мантия, а еще глубже — ядро из твердых пород. Масса мантии и ядра составляет примерно 85—90% от всей массы Урана. Зона твердого вещества простирается до 3/4 радиуса планеты.
Температура в центре Урана близка к 10000 К при давлении 7—8 млн. атмосфер (одна атмосфера примерно соответствует одному бару). На границе ядра давление примерно на два порядка ниже (около 100 килобар).
Эффективная температура, определяемая по тепловому излучению с поверхности планеты, составляет ок. 55 К.
Спутники Урана
Подобно Нептуну и Сатурну, Уран имеет большое число спутников (к 1997 открыто 15) и систему колец. Наибольшие размеры (в километрах) и масса (в долях массы Урана) характерны для первых пяти (открытых с Земли) спутников. Это Миранда (см. МИРАНДА (спутник Урана)) (127 км, 10^-7), Ариэль (см. АРИЭЛЬ) (565 км, 1,1·10^-5), Умбриэль (см. УМБРИЭЛЬ) (555 км, 1,1·10^-5), Титания (см. ТИТАНИЯ) (800 км, 3,2·10^-5) и Оберон (см. ОБЕРОН) (815 км, 3,4·10^-5). Последние два спутника, согласно теоретическим оценкам, испытывают дифференциацию, то есть перераспределение различных элементов по глубине, в результате чего произошло образование силикатного ядра, мантии из льда (водяного и аммиачного) и ледяной коры. Выделяющаяся при дифференциации теплота приводит к заметному разогреванию недр, что может вызывать даже их расплавление. Остальные 10 спутников Урана (Корделия (см. КОРДЕЛИЯ), Офелия (см. ОФЕЛИЯ), Бианка (см. БИАНКА), Крессида (см. КРЕССИДА), Дездемона (см. ДЕЗДЕМОНА), Джульетта (см. ДЖУЛЬЕТТА), Порция (см. ПОРЦИЯ), Розалинда (см. РОЗАЛИНДА), Белинда (см. БЕЛИНДА), Пэк (см. ПЭК)) были открыты с борта космического аппарата «Вояджер-2» в 1985—86.
История открытия Урана
В течение многих веков астрономы Земли знали только пять «блуждающих звезд» — планет. 1781 был ознаменован открытием еще одной планеты, названной Ураном. Это произошло, когда английский астроном У. Гершель (см. ГЕРШЕЛЬ) приступил к реализации грандиозной программы: составлению полного систематического обзора звездного неба.
13 марта вблизи одной из звезд созвездия Близнецов (см. БЛИЗНЕЦЫ (созвездие)) Гершель заметил любопытный объект, который явно не был звездой: его видимые размеры менялись в зависимости от увеличения телескопа, а главное, менялось его положение на небосводе. Гершель первоначально решил, что открыл новую комету (см. КОМЕТЫ) (его доклад на заседании Королевского общества 26 апреля 1781 так и назывался — «Сообщение о комете»), но от кометной гипотезы вскоре пришлось отказаться. В благодарность Георгу III, назначившему Гершеля королевским астрономом, последний предложил назвать планету «Георгиева звезда», однако, чтобы не нарушать традиционной связи с мифологией, было принято название «Уран».
Первые немногочисленные наблюдения еще не позволяли достаточно точно определить параметры орбиты новой планеты, но, во-первых, число этих наблюдений (в частности, в России, Франции и Германии) быстро увеличивалось, и во-вторых, внимательное исследование каталогов прошлых наблюдений позволило убедиться, что планета неоднократно фиксировалась и прежде, но принималась за звезду, что также заметно увеличивало число данных.
В течение 30 лет после открытия Урана острота интереса к нему периодически падала, но только на время. Дело в том, что повышение точности наблюдений выявило загадочные аномалии в движении планеты: оно то «отставало» от расчетного, то начинало «опережать» его. Теоретическое объяснение этих аномалий привело к новым открытиям — обнаружению заурановых планет.