top-slice

Уран. "Солнечная система" N31


Седьмая по удаленности от Солнца планета считается первым в Солнечной системе ледяным гигантом.

Уран расположен примерно в два раза дальше от Солнца, чем его ближайший сосед Сатурн, и находится на границе видимости невооруженным глазом с Земли. Уран стал первой планетой, открытой в телескопическую эпоху, однако до конца 1980-х годов даже в самые мощные телескопы его видели как бесформенное сине-зеленое образование.

ЯРКИЕ ОБЛАКА
Космический телескоп `Хаббл` обнаружил на Уране около 20 облаков, некоторые из них можно увидеть на этом снимке.
ЯРКИЕ ОБЛАКА Космический телескоп «Хаббл» обнаружил на Уране около 20 облаков, некоторые из них можно увидеть на этом снимке




ОТКРЫТИЕ УРАНА

Тогдашний спектроскопический анализ света, исходящего от планеты, показал, что характерный цвет Урану придает небольшое количество (2,3 %) метана в атмосфере. Поскольку он абсорбирует красный свет, планета отражает в космос свет голубоватого оттенка. Наблюдение за Ураном в 1977 году позволило обнаружить серию колец вокруг планеты.

При взгляде с Земли кажется, что кольца охватывают планету сверху и снизу, что подтверждает предположение о том, что Уран наклонен набок относительно стандартного для объектов Солнечной системы вертикального положения.

«Вояджер-2» во время своего краткого визита к Урану в 1986 году собрал не-которые сведения об этом сложном мире, однако многое нам о нем еще неведомо. В следующем выпуске мы будем подробнее изучать кольца и спутники Урана.

СИНЕ-ЗЕЛЕНЫЙ МИР
Вид на яркий Уран с поверхности ближайшего из его крупных спутников Миранды.
СИНЕ-ЗЕЛЕНЫЙ МИР Вид на яркий Уран с поверхности ближайшего из его крупных спутников Миранды.


МИР НА БОКУ

Самая необычная черта Урана - это его странное положение.

Меркурий и Юпитер вращаются вокруг Солнца строго вертикально, Земля и Марс имеют умеренный наклон относительно своей оси примерно на 20-30°, а Уран, как выяснилось, отклонен на 98° - другими словами, его Северный полюс располагается чуть ниже относительно орбиты планеты.

Если другие планеты вращаются, как юла, Уран, видимо, крутится по своей орбите подобно шарику. На планете сформировалась самая странная система сезонов года: в полярных регионах по 40 лет тянется зима вечной ночью, вслед за которой наступает лето бесконечного солнечного света, которое также длится 40 лет, а в экваториальных областях смена дня и ночи происходит в соответствии с ежедневным вращением Урана (планета совершает виток вокруг своей оси за 17 часов 14 минут). В течение года на ледяном гиганте, по-видимому, относительно равномерная температура на всей поверхности, и этот фактор, предположительно, связан с погодой на планете.

ПЕРВЫЙ ИЗ ЛЕДЯНЫХ ГИГАНТОВ

Уран заметно отличается от внутренних планет - газовых гигантов: он меньше Юпитера и Сатурна и при этом самый легкий из всех планет.

Астрономы часто классифицируют Уран и Нептун как ледяные гиганты - внешние планеты содержат большое количество воды и аммиака, которые имеют низкие точки кипения и именуются «льдами».

Ледяные гиганты, должно быть, сформировались ближе к внешней границе первичной солнечной туманности, которая окружала Солнце. Там льды могли сохраниться в замороженной форме, ведь ближе к светилу они бы неизбежно испарились. Туманность была слишком тонкой, чтобы такие огромные планеты могли сформироваться на ее внешних границах, где они сейчас расположены, поэтому, по-видимому, образовались объекты вблизи от Солнца, но на ранних этапах истории Галактики «мигрировали».

ТУМАННЫЙ УРАН
По этому фото, снятому `Вояджером-2`, можно судить о том, какой высокий уровень дымки в верхних слоях атмосфер Урана, затуманивающей нижние облака.
ТУМАННЫЙ УРАН По этому фото, снятому `Вояджером-2`, можно судить о том, какой высокий уровень дымки в верхних слоях атмосфер Урана, затуманивающей нижние облака.


ПОГОДА НА УРАНЕ

Во время пролета мимо Урана «Вояджер-2» запечатлел внешне безмятёжный мир. Планета казалась целиком однородной по цвету, однако после обработки фотографий обнаружились новые детали. Южный полюс, который в тот момент находился в периоде летнего солнцестояния, был заметно ярче, чем экваториальные зоны, кроме того, его накрывала шапка из мглистого слоя метановых облаков, образовывавших яркий воротник на южных широтах. К северу от этой территории, в сторону зимней половины планеты, облака оказались темнее с различимыми полосками. Ученые пришли к выводу, что ветер на поверхности может развивать скорость до 580 км/ч.

Очевидная общая вялая активность на планете приписывалась слишком малому количеству тепла, исходящему от нее. Отсутствие «теплового двигателя» (который имеется на других планетах-гигантах) -еще одна загадка Урана. По одной из гипотез, он потерял свое избыточное тепло в результате гипотетического колоссального столкновения на ранних этапах своей жизни, по другой - слой химической «изоляции» абсорбирует тепло раньше, чем оно успевает достичь поверхности.

ПЛАНЕТА ПРОБУЖДАЕТСЯ

Однако с появлением нового поколения усовершенствованных телескопов, кото-рые устремили свой взор на Уран в середине 1990-х годов, неожиданно для всех он предстал в ином свете. Планета к тому времени проснулась и гордо демонстрировала намного больше облаков. По всей видимости, такой резкий поворот объяснялся сменой сезонов. Во время пролета «Вояджера» объект был обращен к нему Южным полушарием, где господствовало летнее солнцестояние, тогда как в 1990-х годах в поле зрения появилось Северное полушарие, где бушевали штормы.

Это свидетельствует о существовании сложного цикла, который заставляет климат Урана регулярно трансформировать его облик из кажущегося безмятежным в неистово бушующий и наоборот.

С ТЕЧЕНИЕМ ВРЕМЕНИ
Два изображения системы Урана, выполненные с разницей в 5 лет. На снимке 2007 года кольца Урана стоят на ребре, а потому совершенно не видны. Кроме того, это фото получено с использованием адаптивной оптики, поэтому на нем больше мелких деталей.
С ТЕЧЕНИЕМ ВРЕМЕНИ Два изображения системы Урана, выполненные с разницей в 5 лет. На снимке 2007 года кольца Урана стоят на ребре, а потому совершенно не видны. Кроме того, это фото получено с использованием адаптивной оптики, поэтому на нем больше мелких деталей.


ЮЖНОЕ ЛЕТНЕЕ СОЛНЦЕСТОЯНИЕ

В период летнего солнцестояния мощные встречные течения препятствуют формированию погодных полос.

СЕВЕРНАЯ ВЕСНА Когда Северное полушарие обращается к солнечному свету и начинает прогреваться, встречные течения ослабевают, и появляются погодные полосы.

РАВНОДЕНСТВИЕ В период равноденствия встречные течения полностью исчезают, главенствующее место занимают полосы облаков.

СЕВЕРНОЕ ЛЕТНЕЕ СОЛНЦЕСТОЯНИЕ К периоду наступления летнего солнцестояния на севере встречные течения переносят тепло с севера на юг и вновь не дают образовываться погодным полосам.

-


ВНУТРЕННЯЯ СТРУКТУРА УРАНА

В его холодной верхней атмосфере доминируют водород и гелий, к которых также подмешано где-то 2,3 % метана. Слабая гравитация позволяет Урану формировать огромную корону из водород которая простирается на расстояние, вдвое превышающее радиус самой планеты. Над поверхностью лежат слои облаков, состоящие из различных химических элементов, включая воду. Примерно на 5000 км ниже видимой поверхности находится слой «хлюпающей» мантии, богатой водой и аммиаком. Хотя эти слои называют «льдами», они больше похожи на жидкую слякоть, смешанную с неизвестым количеством водорода и гелия. Каменистое ядро Урана размером, вероятно, с Землю.

МАГНИТНАЯ ЗАГАДКА Необычное магнитное поле Урана работает независимо от осевой плоскости планеты и положения ее ядра.
МАГНИТНАЯ ЗАГАДКА Необычное магнитное поле Урана работает независимо от осевой плоскости планеты и положения ее ядра.


СТРАННЫЙ МАГНЕТИЗМ

Во время пролета «Вояджера-2» в 1986 году выяснилось, что магнитное поле Урана не только отклонено под аномальным углом относительно оси его вращения - оно даже не проходит через центр космического тела. Как правило, магнитное поле планеты генерируется электропроводящими веществами, которые вихрями носятся вблизи ее ядра или непосредственно в нем. Магнитное поле Урана, должно быть, генерируется ближе к его поверхности, в мантии. Но даже если и так, то причина, по которой поле формируется, по-видимому, только в определенной части мантии, остается загадкой.

ДОЛГИЕ СЕЗОНЫ УРАНА

Экстремальный наклон Урана стал причиной формирования уникальной погодной системы, в которой различные силы доминируют в разных точках в течение долгого года. В период летнего солнцестояния (в середине лета) в одном полушарии высотные метановые облака формируют шапку над полюсом, а турбулентные встречные течения переносят тепло от теплого полюса на более холодную ночную сторону планеты.

По одной из теорий, взаимодействие между этими течения и силами, возникающими в результате быстрого вращения планеты, препятствует формированию крупномасштабных погодных моделей. Поскольку планета продолжает свое движение по орбите, летнее полушарие рано или поздно переходит в осень, полярная шапка начинает блекнуть, встречные течения слабеют, и на передний план выходят сформированные под влиянием вращения планеты погодные модели, схожие с другими планетами-гигантами.

-


ПОШАГОВЫЙ ОБЗОР Уран перемещается по своей орбите от южного солнцестояния (1) с постепенной сменой условий в сторону северной весны (2) и достигает пика равноденствия (3) через 22 года. Еще через 22 года в Северном полушарии Урана наступает летнее солнцестояние (4).

Серия. "Солнечная система" 2013 N31



<< Назад