Открытие урана, седьмой планеты

История открытия Урана

Первое упоминание о небесном теле, позже названном Ураном, относится к записям Дж. Флемстида. Английский ученый вел наблюдения за ним в 1690 г., но принял его за звезду, которую отнес к созвездию Тельца. В XVIII в. около 20 лет подряд за планетой вел наблюдения французский астроном ле Моньер, тоже отмечая ее на астрономических картах как звезду.

В 1775 г. выходец из Германии У. Гершель, музыкант и астроном-любитель, проживающий в г. Бат близ Бристоля (Англия), начал изучение небесных объектов в собственноручно изготовленный телескоп. Продвигаясь в своих наблюдениях по небосводу, к марту 1781 г. он дошел до звезд, расположенных в созвездии Тельца. 1 из них особо заинтересовала астронома, т.к. обнаружилась в месте, где согласно ранее составленным картам ее не должно было быть.

Объект имел вид небольшого диска, а не яркой точки, и постепенно смещался относительно других звезд. Гершель предположил, что изучаемое им небесное тело является или звездой, окруженной туманностью, или кометой, но больше склонялся к последнему варианту. В мае того же года Андрей Лексель, академик из Петербурга, занялся вычислением параметров его орбиты.

Он обнаружил, что наблюдаемый объект движется по сильно вытянутой окружности, центр которой совпадает с положением Солнца. Вычисления доказали, что траектория передвижения этого тела в нашей звездной системе соответствует планете, а не комете, и с 1873 г. оно ею и считается. Так впервые ученые открыли новую планету при помощи телескопа. Гершель предложил назвать ее «Георг», в честь короля, правившего в то время в Англии.

Однако у астрономов прижилось название «Уран», взятое немецким ученым Иоганном Боде из мифологии, — так в греческом пантеоне звали бога неба. Официально это имя было присвоено седьмой планете Солнечной системы Всемирным астрономическим сообществом в 1860 г.

Первое упоминание планеты — запись английского ученого Джона Флемстида. Credit: universetoday.ru

Кроме самого Урана в 1787 г. Гершель открыл и 2 его крупнейших спутника: Титанию и Оберон, а в 1851 г. У. Лассел (пивовар и любитель астрономии) открыл еще 2: Ариэль и Умбриэль. Пятой стала Миранда, обнаруженная в 1948 г. американским астроном Дж. Койпером, а в 1980-х годах мир узнал о существовании колец Урана.

Уран в мире

Самые большие запасы урана находятся в Австралии. Затем идут Казахстан, Россия, Канада, ЮАР, Нигер и Бразилия.

Что касается производства электроэнергии с помощью атомных электростанций, то Канада, Казахстан и Австралия занимают лидирующие позиции. Эти три страны вместе производят более чем половину ядерной энергии в мире.

Смотрите таблицу с данными по производству и запасам урана каждой из перечисленных стран.

Страна	Запасы урана (тысяч тонн / в год)	Производство обогащённого урана (тонн / в год)
Австралия	1 661	7 743
Казахстан	629	7 994
Россия	487	3 239
Канада	468	10 485
Нигер	421	3 355
Бразилия	276	238

Исследования Урана

Уран является наименее изученной планетой Солнечной системы. Расстояние от Земли до Урана меняется от 2,7 до 2,85 млрд км, поэтому длительный срок были возможны только наземные наблюдения за ним. Первые снимки поверхности Урана были получены при помощи зонда «Вояджер-2», пролетавшего мимо планеты в 1986 г.

Аппаратура этого космического аппарата зафиксировала 2 новых кольца, проводила измерения магнитных величин и наблюдения за атмосферой, делала снимки спутников Урана. Дальнейшее изучение космического тела производилось в 1990-х годах при помощи радиотелескопа «Хаббл», которым были зафиксированы атмосферные вихри и обнаружена асимметрия в строении планеты.

Характеристики планеты Уран

Главное, что отличает Уран и Нептун от остальных газовых гигантов это высокое содержание льдов.Собственно, структурное описание:

1. В самом центре находится относительно небольшое каменное ядро. В принципе, оно составляет 20% от радиуса всего тела, а масса равна максимум 3,7 земных масс.
2. Посередине мантия, то есть ледяная оболочка, которая занимает основной объем (60%) и 13,5 земных масс.
3. Сверху водородно-гелиевая атмосфера, соответственно, заполняет оставшиеся 20% и обладает массой от 0,5 до 1,5 земной.

По сравнению с нашей Землёй планета Уран крупнее в 63 раза, её объем 6,833*1013км³. Несмотря на радиус 25360 км она имеет самую маленькую массу среди гигантов и небольшую плотность 1,27 г/см³. Можно сказать, в данном случае размер не имеет значения.

Сравнение Урана и Земли

Орбита и вращение

По данным учёных, среднее расстояние до Солнца 2,8 млрд км, а период обращения вокруг него занимает 84 года. В то же время удалённость от Земли изменяется от 2,6 до 3,15 млрд км.А вот период обращения вокруг оси Урана составляет 17 часов 14 минут.

В отличие от всех планет, уранианская ось находится, так сказать, на боку по отношению к собственной плоскости обращения относительно Солнца. Она поочерёдно поворачивается к светилу то экватором, то средней широтой, то одним полюсом, то другим.Кроме того, из-за наклона экваториальной плоскости к области орбиты Уран имеет ретроградное движение. Предполагают, что связано со столкновением планеты с небесным телом в самом начале его формирования.

Поверхность

По аналогии с Нептуном под поверхностной оболочкой находятся лёд и горные породы.

Впрочем, как таковая твёрдая поверхность отсутствует, поскольку внутри жидкая структура, которая размеренно перетекает в газовую атмосферу. Хотя для комфорта за поверхность планеты принимают сфероид вращения приплюснутой формы с давлением 1 бар. Причём на экваторе радиус данного сфероида равен 25559 км, а на полюсах 24973 км.

Атмосфера и температура

В действительности атмосферная оболочка в основном содержит водород и гелий. Хотя в ней также присутствуют следы метана и углеводорода, твёрдый аммиак и ледяные облака.

Как считают учёные, Уран обладает сложным и слоистым облачным строением. По их оценке, в верхних слоях содержится метан, а в нижних вода. Во внешних атмосферных слоях дуют ветра со скоростью 250 м/с. Хотя поведение верхней оболочки, по сравнению со всеми планетными телами, самое спокойное. Правда, обнаружили приличную облачность и иногда бывают даже вихри.

Подразделяют атмосферу на три основные части:

1. тропосфера протягивается от -300 до 50 км и нагрета максимум до 57 К;
2. стратосфера занимает пространство от 50 до 4000 км, температура, к удивлению, повышается;
3. термосфера или корона находится в промежутке от 4000 до 50000 км, здесь температура достигает 850 К.

Верхние слои атмосферы планеты

Кольца

Наряду с остальными гигантами, Уран имеет кольцевую систему.Всего выделяют 13 колец планеты, из которых 11 внутренние, а 2 внешние. Считается, что они появились после столкновения с древними спутниками.

Также удалось выяснить, что внешние кольца обладают разными цветами. Например, есть красное и синее. Так вот синий цвет характерен для только крайнего кольца. По некоторым предположениям он обусловлен наличием водяного льда со спутника Маб.В то же время внутри пыле-ледяные образования имеют серый окрас.

Кольцевая система Урана

Интересные факты про Уран

• Это самая холодная планета Солнечной системы. Ее ядро прогрето хуже всего среди планет-газовых гигантов. Минимальная температура, регистрируемая в тропопаузе, составляет рекордные для нашей системы -224 градуса Цельсия.
• Миранда – спутник с довольно интересным рельефом. Несмотря на свои малые размеры, эта урановая луна избита кратерами, усеяна холмами, каньонами и целой сетью разломов.
• Одноименный химический элемент был обнаружен через 8 лет после обнаружения седьмой планеты Солнечной системы. Поэтому и был назван в честь нее.
• Виной тому, что это небесное тело лежит на боку по отношению к своей орбите, стало его столкновение с крупным космическим объектом.
• Проследить смену сезонов на Уране пока не удалось, т.к. с момента его исследования Вояджером-2 не прошло еще полного уранового года(84 земных).
• Урановые зима и лето длятся по 42 года.
• Планету можно увидеть на ночном небе невооруженным глазом. Наблюдать за ним лучше в моменты противостояния, когда Земля и Уран приближены друг к другу на максимально близкое расстояние. В 2019 году лучшей своей видимости седьмая планета достигнет 28 октября.
• Единственным аппаратом за всю историю исследования космоса, пролетевшим вблизи урановой орбиты, стал американский зонд Вояджер-2. Его снимки помогли астрономам обнаружить новые спутники планеты, ее кольца, а также изучить атмосферу. Следующий зонд сможет полететь в этом направлении не раньше 2020 года.
• Планета занимает предпоследнее место в Солнечной системе по плотности после Сатурна.
• Внешнее кольцо планеты имеет синий цвет, следующее за ним – красный. Все остальные урановые кольца темные из-за органического вещества, входящего в их состав наряду со льдом и пылью.
• Солнечные лучи достигают его поверхности за 3 часа.
• Последние 3 из известных спутников (Маб, Купидом, Маргарита) были открыты с разницей в 4 дня.
• Это самая скучная и неисследованная планета Солнечной системы.
• Возраст ледяного гиганта составляет около 4,6 млрд. лет. Его кольца образовались значительно позднее, возможно, в результате его столкновения с другим небесным телом.
• Мощность магнитосферы на южном полюсе планеты в десять раз слабее, чем на северном.

Уран и ядерные бомбы

Для производства электроэнергии уран обогащают для того, чтобы содержание изотопа 235U составило 3 или 4 %.

Для производства же атомной бомбы его содержание должно быть 90 %.

Когда уран обогащён до таких показателей, ядерное деление путём нейтронной бомбардировки представляет собой серьёзный процесс. При аварии на ядерном реакторе последствия будут катастрофическими.

Бомба, сброшенная США на Хиросиму (город в Японии) в конце Второй мировой войны, называлась «Малыш» (от англ. Little boy). Она содержала 64 кг обогащённого урана. Разрушительная сила этой бомбы была равна 15 000 тоннам тротилового эквивалента.

Облако над Хиросимой после взрыва атомной бомбы

«Малыш» произвёл тепловую волну, температура которой достигла 4000 градусов, а её скорость равнялась 440 метрам в секунду.

Взрыв стал причиной гибели 80 000 человек. Тысячи людей подверглись радиации.

Помимо того, что атомная бомба прервала жизни многих людей, последствия радиации будут испытывать на себе бессчётное количество поколений жертв бомбардировки.

Читайте про Чернобыльскую аварию и Экологические проблемы.

Состав и поверхность

Планетарная структура представлена тремя слоями: скалистое ядро, ледяная мантия и внешняя оболочка из водорода (83%) и гелия (15%) в газообразном состоянии. Есть еще один важный элемент – 2.3% метанового льда, который влияет на голубой окрас Урана. В составе стратосферы можно найти различные углеводороды, среди которых этан, диацетилен, ацетилен и метилацетилен. На нижнем фото можно внимательно изучить строение Урана.

Внутреннее строение Урана

При помощи спектроскопии обнаружили окись углерода и двуокись углерода в верхних слоях, а также ледяные облака водяного пара и аммиак с сероводородом. Именно поэтому Уран вместе с Нептуном именуют ледяными гигантами.

Ледяная мантия представлена горячей и плотной жидкостью, в составе которой присутствуют вода, аммиак и прочие летучие вещества. Жидкость (водно-аммиачный океан) характеризуется высокой электропроводностью.

Масса ядра достигает всего 0.55 земной, а по радиусу – 20% от общего планетарного размера. Мантия – 13.4 земной массы, а верхний атмосферный слой – 0.5 земной массы.

Плотность ядра – 9 г/см3, где давление в центре поднимается до 8 млн. бар, а температура – 5000К.

В честь кого дали название планете

Гершель собирался назвать планету именем короля — «Звезда Георга». Но астрономы не приняли это предложение, так как оно совершенно не соответствовало астрономическим традициям.

И все равно, для планеты было выбрано название вопреки всем правилам.

Ранее имена планетам давали исключительно из римской мифологии. Уран получил свое из греческих мифов. Символ, олицетворяющий Уран представляется гибридом из символов Солнца и Марса. Выражается это тем, что в древнегреческой мифологии Уран – небо, подчиняется властям Солнца и Марса.

Иоганн Боде астроном внес инициативу назвать планету в честь бога неба Урана, из греческих мифов и легенд, чьи сыновья были гигантами.

Он мотивировал предложение тем, что Сатурн был отцом Юпитера, следовательно, следующую планету надо назвать в честь отца Сатурна.

Атмосфера

Начинается атмосфера на высоте приблизительно в  300 км от жидкой оболочки. Нижний ее слой называется тропосферой и простирается на расстоянии 50 км. Еще 4000 км занимает стратосфера, а последний слой, термосфера, заканчивается на высоте 50000 км от поверхности Урана.

Атмосфера Урана состоит из водорода, гелия и метана с небольшими примесями двуокиси углерода, аммиака и воды. Она переходит сразу в мантию, которая в отличие от Юпитера и Сатурна, состоит не из жидкого водорода, а изо «льда». Ледяная оболочка – это вода, с растворенным в ней в больших концентрациях метаном и аммиаком. Она занимает более 60% радиуса планеты. Под мантией скрыто каменное ядро, наименее горячее среди ядер газовых гигантов Солнечной системы. Оно разогревается всего до 5000К.

Температура газовой
оболочки меняется в зависимости по мере удаления от ледяной оболочки. На нижней
границе тропосферы максимальное значение температуры – 47°С, через 50 км она
падает до рекордно низких для планеты -220°С. В стратосфере и термосфере газ
опять нагревается, достигая температуры 580°С.

Спутники

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 1019 кг для Миранды, а также 1578 км и 3.5 х 1021 кг у Титании.

Сравнение размеров крупнейших спутников Урана с размером планеты

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.

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.

Кто, когда и каким образом открыл Уран

Планета стала первой, открытой в современной истории. Почти сто лет с конца XVII века Уран периодически наблюдали в небе астрономы, но принимали его за звезду. И только в 1781 году астроном Уильям Гершель из Англии, прослеживая за изменениями положений звезд на своем телескопе, обнаружил и открыл планету Уран. Официальной датой открытия планеты стало 13 марта 1781 года.

Уильям Гершель (фото из открытых источников)

Рассматривая небо на самом большом телескопе того времени, сделанном своими руками, Гершель установил, что неподвижные звезды медленно, но смещаются. Астроном сделал вывод, что это Солнце со своими планетами движется в одном определенном направлении, а не звезды. А Уран, как раз и перемещался по небу, тем самым опровергая, что он не звезда.

Обнаружив, ученый сначала принял его за комету, звезду. Но при детальном наблюдении в свой телескоп, а так же, на основании расчетов, он понял, что нашел новую планету Солнечной системы. За это открытие Гершель был награжден стипендией от короля Георга III пожизненно.

Уран – одна из планет-гигантов

Лишь с изобретением телескопа удалось разглядеть наших соседей по Солнечной системе поподробнее и обнаружить еще три планеты — Уран, Нептун и Плутон.

Планета Уран, какой её увидел в своей время «Вояджер-2»

И первым из них был открыт Уран – третья по величине планета Солнечной системы. Хотя Уран — очень крупная планета, он расположен так далеко от Земли, что практически недоступен для наблюдения невооруженным глазом. Хотя на самом деле Уран все же можно увидеть с Земли, в виде очень маленькой звездочки, но только точно зная место, где он находится в данный момент.

Для того чтобы получше разглядеть Уран, требуется по крайней мере бинокль, а лучше — телескоп с 60-кратным увеличением, тогда будет возможно увидеть не просто светлую точку, а маленький диск. Из-за такой сложности наблюдений Уран был открыт лишь два века назад, то есть совсем недавно по сравнению с более близкими к Земле планетами, хорошо видимыми невооруженным глазом и известными людям уже несколько тысячелетий.

Обнаружение этой планеты было огромным событием, которое можно сравнить с открытием Америки или с первыми полетами людей в космос. Как ни странно, но Уран был обнаружен случайно, в ходе систематического наблюдения звезд.

Уран — седьмая по удаленности от Солнца планета. Он входит в четверку планет-гигантов, находящихся во внешней части Солнечной системы. Уран движется вокруг Солнца по орбите, расположенной примерно посередине между орбитами соседних планет — Сатурна, находящегося ближе к Солнцу, и Нептуна.

Размер, масса и орбита

При радиусе в 25360 км, объеме – 6.833 × 1013 км3 и массе – 8.68 × 1025 кг, планета Уран в 4 раза крупнее Земли и в 63 раза превосходит её по объему. Но не забывайте, что это газовый гигант с плотностью в 1.27 г/см3, поэтому здесь  он уступает нам.

Полярное сжатие	0,02293
Экваториальный радиус	25 559 км
Полярный радиус	24 973 км
Площадь поверхности	8,1156·109 км²
Объём	6,833·1013 км³
Масса	8,6832·1025 кг 14,6 земных
Средняя плотность	1,27 г/см³
Ускорение свободного падения на экваторе	8,87 м/с²
Вторая космическая скорость	21,3 км/c
Экваториальная скорость вращения	2,59 км/с 9 324 км/ч
Период вращения	0,71833 дней
Наклон оси	97,77°
Прямое восхождение северного полюса	257,311°
Склонение северного полюса	−15,175°
Альбедо	0,300 (Бонд) 0,51 (геом.)
Видимая звёздная величина	5,9 — 5,32
Угловой диаметр	3,3″—4,1″

Уран отличается наибольшим переменным расстоянием от Солнца. По сути дистанция колеблется между 2 735 118 110 км и 3 006 224 700 км. При среднем расстоянии в 3 млрд. км на один орбитальный проход уходит 84 года.

Вращение оси длится 17 часов и 14 минут (столько занимает день на Уране). На верхнем атмосферном слое заметен сильный ветер в сторону вращения. На некоторых широтах массы движутся быстрее и выполняют оборот за 14 часов.

Афелий	3 004 419 704 км 20,083 305 26 а. е.
Большая полуось	2 876 679 082 км 19,229 411 95 а. е.
Эксцентриситет орбиты	0,044 405 586
Сидерический период обращения	30 685,4 дней 84.01 года
Синодический период обращения	369,66 дней
Орбитальная скорость	6,81 км/с
Средняя аномалия	142,955717°
Наклонение	0,772556°
Долгота восходящего узла	73,989821°
Аргумент перицентра	96,541318°
Спутники	27

Удивительно то, что эта планета совершает обороты практически на боку. Пока у одних наблюдается небольшой осевой наклон, показатель Урана достигает 98°. Из-за этого планета проходит сквозь кардинальные перемены. На экваторе ночь и день длятся нормально, но на полюсах они охватывают по 42 года!

Атмосфера и температура

Атмосфера Урана также делится на слои, определяемые температурой и давлением. Это газовый гигант, поэтому лишен твердой поверхности. Дистанционные зонды способны опускаться до 300 км вглубь.

Можно выделить тропосферу (300 км ниже поверхности и 50 км над ней с давлением в 100-0.1 бар) и стратосферу (50-4000 км и 0.1-1010 бар).

Зависимость температуры на Уране от высоты атмосферы и давления

Наиболее плотный слой – тропосфера, где нагрев достигает 46.85°C и опускается до -220°C. Верхняя область считается самой морозной в системе. Большая часть ИК-лучей создаются в тропопаузе.

Здесь располагаются облака: водные, ниже идут аммиачные и сероводородные, а сверху – тонкие метановые. В стратосфере температура меняется от -220°C до 557°C, к чему приводит солнечная радиация. На этом слое отмечают этановый смог, создающий внешний вид планеты. Есть ацетилен и метан, которые прогревают этот шар.

Термосфера и корона охватывают 4000-50000 км от точки «поверхности», где температура держится на 577°C. Пока никто точно не знает, как планете удается так прогреваться, ведь она удалена от Солнца, а внутреннего тепла недостаточно.

По погоде напоминает старших газовых гигантов. Есть полосы, совершающие обороты вокруг планеты. В итоге, ветры разгоняются до 900 км/ч, приводя к масштабным штормам. В 2012 году телескоп Хаббл заметил Темное пятно – гигантский вихрь, простирающийся на 1700 км х 3000 км.

Магнитосфера планеты Уран

Структура магнитных полей у разных планет в целом сходная — силовые линии выходят из одного магнитного полюса, огибают планету на определенном расстоянии и входят в нее на другом магнитном полюсе. Таким образом, планета заключена в своего рода магнитный кокон. Вид его несимметричен, поскольку солнечный ветер — постоянно идущий от Солнца поток заряженных частиц, — сталкиваясь с магнитосферой, искажает ее, «сдавливая» со стороны, обращенной к Солнцу, и, вытягивая на очень большое расстояние с противоположной стороны, образует так называемый магнитный хвост, или шлейф.

У Земли, например, такой невидимый шлейф тянется на 5 млн. км. Отличия же между магнитосферами различных планет касаются главным образом геометрических размеров, которые определяются разницей в силе (напряженности) магнитных полей.

Но вот у Урана магнитосфера совершенно уникальна, причем сразу по двум обстоятельствам. Мало того, что ее ось очень сильно (на 60°) отклонена от оси вращения планеты, ее центр не совпадает с центром планеты, а сдвинут от него в сторону на 1/3 радиуса Урана. Таким образом, стрелка компаса на Уране будет указывать не на север, а на магнитный полюс, расположенный примерно на 30° широты.

При этом напряженность магнитного поля на Уране сильно варьируется, изменяясь от района к району. Кроме того, на планете имеются еще и значительные магнитные аномалии — своего рода менее сильные магнитные полюса, что еще больше усложняет картину строения магнитосферы.

Это странное расположение магнитного поля Урана в сочетании с очень сильным наклоном оси вращения самой планеты приводит к тому, что хвост магнитосферы, протягивающийся от планеты в направлении внешних границ Солнечной системы, имеет вид длинного штопора. Вращение вместе с планетой ее магнитного поля, сильно наклоненного к оси вращения Урана, закручивает магнитные силовые линии вдоль магнитосферного хвоста, как нити внутри каната.

Измерения со станции «Вояджер-2» показали, что вытянутый под действием солнечного ветра хвост магнитосферы Урана протягивается не менее чем на 10 млн. км по направлению к орбите следующей планеты Солнечной системы — Нептуна. Если бы мы обладали «магнитным зрением», то без труда смогли бы наблюдать такой гигантский объект на ночном небе просто невооруженным глазом, тем более что он был бы размером почти в половину Луны…

Орбита и радиус

Объект удален от Солнца в
среднем на 2,8 млрд. км. Его орбита обладает достаточно низким эксцентриситетом
(0,046), а величина ее большой полуоси достигает 3 млрд. км. Двигаясь со
средней скоростью 6,8 км/с, объект обращается вокруг Солнца за 84 года.

Сутки на ледяном гиганте длятся гораздо меньше. Полный осевой оборот он совершает за 17 часов 15 минут. По отношению с плоскости орбиты этот газовый шар лежит на боку: наклон его оси составляет почти 98°. В таких условиях его вращение получается ретроградным и в период солнцестояния один из урановых полюсов смотрит прямо на Солнце. Этим объясняется одна из особенностей Урана: на экваторе планеты смена периодов дня и ночи происходит быстро, а полярные фазы дня длятся по 42 года, как зима и лето.

изображение орбиты планеты

Состав планеты

Состав планеты Уран отличается от больших планет Сатурна и Юпитера тем, что в его недрах нет металлического водорода. Зато много необычных модификаций льда высокой температуры.

Атмосфера состоит из гелия и водорода, в ней много аммиака и метана. Есть ацетилен и другие углеводороды, которых у Урана значительно больше, чем у Сатурна и Юпитера.

Легких газов планета содержит немного. Ученые считают это следствием дефектов формирования небесного тела. Когда Уран смог сформировать свое ядро, в солнечной системе осталось мало свободных гелия и водорода.

Состав Урана и Нептуна сильно отличается от состава Юпитера и Сатурна, поэтому их выделили в группу ледяных гигантов.

У Урана гелий не локализован в центре планеты, как у других больших планет, а сосредоточен в атмосфере. Что находится во внутренних слоях атмосферы, ученые знают плохо, а в верхних слоях обнаружили этан и метилацетилен. Считается, что это продукты фотосинтеза метана под воздействием солнечного ультрафиолета.

В верхних слоях атмосферы обнаружили также углекислый и угарный газы. Ученые полагают, что это воздействие пролетающих мимо комет.

Строение планеты Уран

Судить о внутреннем строении Урана возможно лишь по косвенным признакам. Масса планеты была определена с помощью расчетов, основанных на астрономических наблюдениях за гравитационным воздействием, которое оказывает Уран на свои спутники.

Хотя по объему Уран в 60 раз больше нашей Земли, масса его лишь в 14 раз превышает земную. Это из-за того, что средняя плотность Урана 1,27 г/см3, то есть чуть больше, чем у воды. Такие низкие плотности типичны для всех четырех планет-гигантов, состоящих преимущественно из легких химических элементов.

Считается, что в самом центре Урана расположено каменное ядро, сложенное главным образом из окислов кремния. Диаметр ядра в 1,5 раза больше всей нашей Земли. Вокруг него — оболочка из смеси водного льда и каменных пород. Еще выше следует глобальный океан жидкого водорода, а затем — очень мощная атмосфера.

По другой модели предполагается, что у Урана и вовсе нет каменного ядра. В таком случае Уран должен выглядеть как огромный шар из снеговой «каши», состоящий из смеси жидкости и льда, окутанный газовой оболочкой.

Атмосфера и строение

Выводы о строении планеты и об ее атмосфере делались учеными на основании спектрографических наблюдений и фотографий с зондов. Точно известно, что в недрах Урана нет металлического водорода. Они состоят из горных пород и льда метана, аммиака. Основа атмосферы — гелий и водород. Планету окутывает несколько слоев облаков состоящих из различных газов, молекулярного водорода и льда.

На Уране самая холодная, из всех планет Солнечной системы, атмосфера (-224°С). В этом «заслуга» удаленности от Солнца и почти полном отсутствии внутреннего тепла. При этом это самая беспокойная атмосфера во всей Солнечной системе.

Поверхность планеты трехслойная: скалистое ядро, мантия изо льда и газообразная оболочка из гелия и водорода. Почти 3% составляет метан, придающий планете голубую окраску. В верхних слоях обнаружены окись и двуокись водорода.

Это только гипотетическая модель. Существует как минимум еще три, одна из которых вообще не признает твердых пород на Уране. До сих пор ученые не смогли дать однозначной картины строения седьмой планеты. Многое зависит от точного процентного состава, геофизики и геологии планеты. Такие исследования планируются только в 20-х или 30-х годах нашего века. Ожидается, что будут впервые получены химические пробы прямиком из всех слоев атмосферы.