Ученые выяснили, что планета Уран, входящая в состав солнечной системы, вращается вокруг своей оси ретроградно. Она как бы «лежит на боку», благодаря чему, времена года здесь меняются несколько иначе, чем на других планетах. Полгода в одном полушарии длится полярный день, в то время как в другом — царит полярная ночь. Затем ситуация меняется на противоположную. Все это происходит из-за особенностей вращения планеты, которое напоминает катящийся по плоскости шар.
Сама планета сплошь покрыта льдом. Именно поэтому ее называют ледяным гигантом. Размером она в четыре раза больше Земли. Саму планеты окружают странные кольца, состоящие из космической пыли. По мнению ученых, это останки разрушившегося естественного спутника планеты. Всего же их у Урана 27 .
Но вернемся к особенностям вращения планеты вокруг своей оси, и попробуем разобраться, почему она «лежит на боку». Дело не в том, что ось Урана наклонена. Это характерная черта всех планет. Все дело в том, что угол между плоскостями, проходящими через ее экватор и орбиту, составляет 97,8 градуса. Это очень много, по сравнению с другими планетами солнечной системы, где его величина не превышает 25 градусов. Так, например, у нашей планеты этот угол равен 23,5 градуса.
О чем это говорит? Прежде всего, о том, что вращение планет солнечной системы не всегда было таким спокойным. В те далекие времена силы взаимодействия между планетами были настолько сильны, что они вполне могли сталкиваться друг с другом, что естественно приводило к изменению параметров их орбит. Одни планеты отдалялись от солнца, в то время как другие к нему приближались. Так, например, наш естественный спутник Луна возник в результате столкновения огромного космического объекта с Землей. Является ли он обломком нашей планеты или же того космического объекта, не известно. Это ученым еще предстоит выяснить. Аналогичным образом возникли и другие спутники, которые попали в поле притяжения планет – гигантов.
Ученые сходятся во мнении, что современная солнечная система представлена совокупностью планет, которым удалось выжить в результате жестокой космической бомбардировки.
Что касается Урана, то столь большой наклон его орбиты, вероятнее всего, был вызван столкновением планеты с другим космическим объектом, размером с Землю. Ученые считают, что столкновение произошло в момент формирования солнечной системы. В тот момент у Урана не было спутников. Они образовались значительно позже, из космической пыли и газа, которые, в результате столкновения, окружили планету. В пользу этой гипотезы свидетельствует и тот факт, что его спутники имеют естественный угол наклона своих орбит.
Есть и другая гипотеза, согласно которой, большой наклон оси Урана вызван воздействием крупного спутника, в то время находившегося на его орбите. Впоследствии, по каким — то причинам, он был разрушен.
На самом же деле, весь этот процесс происходил намного сложнее. Многочисленные опыты, проведенные учеными, свидетельствуют о том, что при таком столкновении планета непременно поменяла бы направление своего вращения, что, кстати, мы можем наблюдать на примере Венеры. Это говорит о том, что таких столкновений было несколько. В результате Уран приобрел столь уникальный наклон своей оси, благодаря чему, кардинально отличается от других планет солнечной системы. Основное отличие заключается в том, что день и ночь, в каждом полушарии планеты, длится 42 наших года.

Уран - седьмая планета Солнечной системы, третья по диаметру и четвёртая по массе. Была открыта в 1781 году английским астрономом Уильямом Гершелем и названа в честь греческого бога неба Урана, отца Кроноса (в римской мифологии Сатурна) и, соответственно, деда Зевса (у римлян - Юпитер).
В отличие от газовых гигантов - Сатурна и Юпитера, состоящих в основном из водорода и гелия, в недрах Урана и схожего с ним Нептуна отсутствует металлический водород, но зато много льда в его высокотемпературных модификациях. По этой причине специалисты выделили эти две планеты в отдельную категорию «ледяных гигантов». Основу атмосферы Урана составляют водород и гелий. Кроме того, в ней обнаружены следы метана и других углеводородов, а также облака изо льда, твёрдого аммиака и водорода. Это самая холодная планетарная атмосфера Солнечной системы с минимальной температурой в 49 К (-224 °C). Полагают, что Уран имеет сложную слоистую структуру облаков, где вода составляет нижний слой, а метан - верхний. В отличие от Нептуна, недра Урана состоят в основном изо льдов и горных пород.

Орбита и вращение:

Средняя удалённость планеты от Солнца составляет 19,1914 а. е. (2,8 млрд км). Период полного обращения Урана вокруг Солнца составляет 84 земных года. Расстояние между Ураном и Землёй меняется от 2,7 до 2,85 млрд км. Большая полуось орбиты равна 19,229 а. е., или около 3 млрд км. Интенсивность солнечного излучения на таком расстоянии составляет 1/400 от значения на орбите Земли. Впервые элементы орбиты Урана были вычислены в 1783 году французским астрономом Пьером-Симоном Лапласом, однако со временем были выявлены несоответствия расчётных и наблюдаемых положений планеты. В 1841 году британец Джон Кауч Адамс первым предположил, что ошибки в расчётах вызваны гравитационным воздействием ещё не открытой планеты. В 1845 году французский математик Урбен Леверье начал независимую работу по вычислению элементов орбиты Урана, а 23 сентября 1846 года Иоганн Готфрид Галле обнаружил новую планету, позже названную Нептуном, почти на том же месте, которое предсказал Леверье. Период вращения Урана вокруг своей оси составляет 17 часов 14 минут. Однако, как и на других планетах-гигантах, в верхних слоях атмосферы Урана дуют очень сильные ветры в направлении вращения, достигающие скорости 240 м/c. Таким образом, вблизи 60 градусов южной широты некоторые видимые атмосферные детали делают оборот вокруг планеты всего за 14 часов.
Плоскость экватора Урана наклонена к плоскости его орбиты под углом 97,86° - то есть планета вращается ретроградно, «лёжа на боку слегка вниз головой». Это приводит к тому, что смена времён года происходит совсем не так, как на других планетах Солнечной системы. Если другие планеты можно сравнить с вращающимися волчками, то Уран больше похож на катящийся шар. Такое аномальное вращение обычно объясняют столкновением Урана с большой планетезималью на раннем этапе его формирования. В моменты солнцестояний один из полюсов планеты оказывается направленным на Солнце. Только узкая полоска около экватора испытывает быструю смену дня и ночи; при этом Солнце там расположено очень низко над горизонтом - как в земных полярных широтах. Через полгода (уранианского) ситуация меняется на противоположную: «полярный день» наступает в другом полушарии. Каждый полюс 42 земных года находится в темноте - и ещё 42 года под светом Солнца. В моменты равноденствия Солнце стоит «перед» экватором Урана, что даёт такую же смену дня и ночи, как на других планетах. Очередное равноденствие на Уране наступило 7 декабря 2007 года.

Ось вращения Урана 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.

ПЛАНЕТА УРАН

Физические характеристики

Уран тяжелее Земли в 14,5 раз, что делает его наименее массивной из планет-гигантов Солнечной системы. Плотность Урана, равная 1,270 г/см 3 , ставит его на второе после Сатурна место среди наименее плотных планет Солнечной системы. Несмотря на то, что радиус Урана немного больше радиуса Нептуна, его масса несколько меньше, что свидетельствует в пользу гипотезы, согласно которой он состоит в основном из различных льдов - водного, аммиачного и метанового. Их масса, по разным оценкам, составляет от 9,3 до 13,5 земных масс. Водород и гелий составляют лишь малую часть от общей массы (между 0,5 и 1,5 земных масс); оставшаяся доля (0,5 - 3,7 земных масс) приходится на горные породы (которые, как полагают, составляют ядро планеты).
Стандартная модель Урана предполагает, что Уран состоит из трёх частей: в центре - каменное ядро, в середине - ледяная оболочка, снаружи - водородно-гелиевая атмосфера. Ядро является относительно маленьким, с массой приблизительно от 0,55 до 3,7 земных масс и с радиусом в 20% от радиуса всей планеты. Мантия (льды) составляет большую часть планеты (60% от общего радиуса, до 13,5 земных масс). Атмосфера при массе, составляющей всего 0,5 земных масс (или, по другим оценкам, 1,5 земной массы), простирается на 20% радиуса Урана. В центре Урана плотность должна повышаться до 9 г/см 3 , давление должно достигать 8 млн бар (800 ГПа) при температуре в 5000 К. Ледяная оболочка фактически не является ледяной в общепринятом смысле этого слова, так как состоит из горячей и плотной жидкости, являющейся смесью воды, аммиака и метана. Эту жидкость, обладающую высокой электропроводностью, иногда называют «океаном водного аммиака». Состав Урана и Нептуна сильно отличается от состава Юпитера и Сатурна благодаря «льдам», преобладающим над газами, оправдывая помещение Урана и Нептуна в категорию ледяных гигантов.

Строение Урана В его холодной верхней атмосфере доминируют водород и гелий, к которым также подмешано где-то 2,3% метана. Слабая гравитация позволяет Урану формировать огромную корону из водорода, 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 неизвестным количеством водорода и гелия. Каменистое ядро Урана размером, вероятно, с Землю.

ПЛАНЕТА УРАН

Отсутствие избыточного теплового излучения планеты значительно затрудняет определение температуры её недр, однако если предположить, что температурные условия внутри Урана близки к характерным для других планет-гигантов, то там возможно существование жидкой воды и, следовательно, Уран может входить в число планет Солнечной системы, где возможно существование жизни.

Он же так далеко, как его открыли?

Действительно очень далеко. Около трех миллиардов километров от Солнца. Но он огромен и его видно в простейшие инструменты. Обнаружили Уран давно, но считали его тусклой звездой. А в конце XVIII века астроном Уильям Гершель изучил Уран в телескоп и дал планете имя. Уран совсем не похож на соседние гигантские планеты и отнесен к «Ледяным гигантам», хотя и самый маленький среди них.

Почему сразу к ледяным?

Если сравнивать с Юпитером или Сатурном, то у Урана отсутствует металлический водород около ядра. А само ядро состоит из скальных пород и льда. Дальше идут огромные слои льда, а водород и гелий присутствуют только в атмосфере. Кстати, льдом оболочку ядра называют по непонятным причинам. На самом деле это горячий океан из смеси воды, метана и аммиака. Хотя планета совсем не излучает тепла и на ее поверхности зарегистрированы температуры ниже минус 240 по Цельсию, внутри она очень горячая. Кстати это единственная планета, где полюса получают больше солнечного света, чем экваториальные области.

Как такое возможно?

Уникальность Урана в том, что его ось сильно отклонена к плоскости орбиты. Если другие планеты вращаются как волчок, то наш герой лежит на боку. Так и несется по орбите вокруг Солнца. Сама планета выглядит очень спокойной, атмосфера не бурлит как у соседей, хотя ветер может достигать тысячи километров в час. Излучение звезды освещает чаще полюса, а экватор реже. С этим связана еще одна загадка планеты. Несмотря на то, что экваториальные области в тени, но температура на них выше, чем на ярко освещенной части.

Почему Уран лежит на боку, что его так отклонило?

Никто не знает. Есть две теории. Согласно первой, в Уран врезалось небесное тело размером с Землю, свалило его «с ног» и полетело дальше. По второй, планета имела очень массивный спутник, он ее раскачал, повалил, а потом вырвавшись из гравитации планеты, покинул Солнечную систему. Может поэтому оставшиеся спутники такие маленькие.

А много спутников? Наверное, еще и кольца есть?

Есть! Тринадцать колец! Это целая система из кольцевых областей с большими промежутками между ними. А естественных спутников обнаружено 27. Это маленькие образования из смеси скалистого грунта и льда. Все спутники названы именами персонажей литературы. Самый большой спутник, носящий имя феи из «Сна в летнюю ночь», имеет радиус всего 800 километров. Остальные еще меньше.

Вообще, система спутников Урана имеет очень малую массу. Интересно, что один из спутников, Миранда, страдает двуличием. Есть теория, что эта карликовая планета несколько раз разваливалась на части, которые снова слипались.

Объект наблюдают с Земли, он выглядит как неяркая звезда. Английский астроном Вильям Гершель открыл объект с помощью телескопа в 1781 году, изучая околосолнечный космос. Вначале астрономы считали, что это комета. Уран находится на 7-й орбите от Солнца, на расстоянии 19,2 астрономических единиц. Астрономическая единица – расстояние от Земли до Солнца.

Кратко о планете

Уран и сейчас малоизученный. Только в 1986 году человечество увидело объект «вблизи» благодаря снимкам, сделанных американским аппаратом «Вояджер 2». Аппарат только пролетал мимо, поэтому передал на Землю небольшой объем информации. Разработаны новые программы по изучению планеты, запланированные на 20-е гг. текущего столетия.

Астрономы распредели планеты по группам. Уран – «ледяной гигант», который нельзя путать с «газовым гигантом». Он 4-й по размерам в сравнении с другими космическими телами, вращающихся вокруг Солнца. Недра состоят из горных пород и замерзших газов. В атмосфере обнаружены метан, аммиак, водород. Поверхность не твердая, а газообразная.

Вокруг космического объекта сформировались кольца из газов и льда, которые хорошо видны в мощный телескоп. Ученые считают, что они образовались после возникновения самой планеты. Зафиксировано 27 спутников, но астрономы заявляют, что урановые луны открыты не все.

Причины такого движения

Отвечая на вопрос какая планета вращается, лежа на боку стоить внимательней присмотреться к небесному телу. Так, главное отличие Урана от других планет Солнечной системы – наклон оси. Это расстояние в градусах от условной линии, проведенной через экватор и плоскость орбиты. Он составляет 97,86°С. Тело лежит на боку и в таком положении вращается вокруг Солнца. Уран катится по орбите, как мяч, а движение других планет напоминает обороты вращающегося волчка.

Уран – космическое тело, движущееся ретроградно. Термин обозначает, что, если наблюдать за ним с Земли, оно движется на запад с востока – визуально назад по отношению к Солнцу.

Еще одна загадка, связанная, по мнению ученых, с наклоном оси – холод на поверхности. Учитывая местоположение, температура на поверхности и в атмосфере должна быть выше нептунианской. Однако Нептун, находящийся на 8-й орбите, теплее.

Наклон оси обуславливает смену дня и ночи на планете:

• Сутки составляют чуть более 17 часов.
• Световой режим обусловлен положением полюсов планеты.
• При солнцестоянии в Южном полушарии полярный день длится 42 года, а в Северном в этот момент – полярная ночь.
• День и ночь в полушариях меняются каждые полгода.
• В точках равноденствия сутки идентично земным.
• Полный оборот вокруг Солнца объект делает за 84,3 г. (в земном измерении) что послужило причиной наклона Урана.

Версии ученых

Главная версия, почему Уран лежит на боку, высказанная астрономами – столкновение с протопланетой, произошедшее при формировании нашей системы 4 млрд лет назад.
Ученые из английского Университета Дарема провели серию исследований для выяснения этого вопроса. Они сделали 50 компьютерных симуляций. Результаты подтвердили предположение, что на этапе зарождения Солнечной системы Уран мог столкнуться с космическим объектом массой в 2 раза большим, чем Земля. Катаклизм «перевернул» планету на бок, в этом положении она находится и теперь. Выделившиеся газы образовали кольца и спутники.

Ось могла сместиться без удара во время нестабильности – считают другие ученые. Теория под названием «модели Ниццы» описывают иную картину формирования Солнечной системы.

УРАН: ВОКРУГ СОЛНЦА

«ЛЁЖА НА БОКУ».

В XVIII в. границей Солнечной системы считался Сатурн. Никому и в голову не приходило, что за ним скрывается ещё одна, неведомая планета. 13 марта 1781 году новую планету – УРАН – открыл учитель музыки из Англии Уильям Гершель , до этого совершенно неизвестный в астрономическом мире. Заметив в свой телескоп светлый диск, движущийся по небу, Гершель принял его за комету и сообщил об открытом небесном теле профессиональным астрономам в Гринвич. Довольно быстро выяснилось, что это новая планета, и весть об открытии облетела всю Европу. Название планете-гиганту дал немецкий астроном Иоганн Боде.

К
огда о Земле говорят «голубая планета» - это ласковое преувеличение. По-настоящему голубой планетой оказался далёкий УРАН.

Сравнение УРАНА и ЗЕМЛИ.

Причина такого цвета кроется в составе атмосферы Урана и её температуре. При морозе (-218 градусов) в верхних слоях водородно-гелиевой атмосферы сконденсировалась и теперь постоянно присутствует метановая дымка. Метан хорошо поглощает красные лучи и отражает голубые и зелёные. Поэтому Уран и приобрёл красивый аквамариновый цвет.

Атмосфера Урана мощная, толщиной не менее 8000 км и состоит примерно из 83% водорода, 15% гелия и 2% метана.

Планета едва видна невооружённым глазом в очень ясные ночи, её нетрудно обнаружить в хороший наземный телескоп. Радиус огромен (диаметр 51 800 км): более 25 000 км, в 4 раза больше радиуса Земли. Масса Урана (8,7 x 10 25) в 14,5 раза больше массы Земли. Плотность – 1710 кг/м 3 . Наклон орбиты – 0,77 градусов, а период обращения вокруг Солнца составляет 84,01 года.

Данные, полученные с «Вояджера-2», показали, что планета имеет небольшое твёрдое железно-каменное ядро, над которым сразу начинается плотная атмосфера.

Внутреннее строение УРАНА.

У Урана почти такое же сильное магнитное поле, как у Земли, только конфигурация его необычна: магнитный полюс отклоняется от географического почти на 60 градусов. Так что компас там не будет указывать на географический полюс.

Звёздные сутки Урана длятся 17 часов 14 минут. Планета вращается, как говорят, «лёжа на боку» (даже слегка «вниз головой»): наклон её оси вращения 98 градусов. У большинства планет ось вращения почти перпендикулярна плоскости эклиптики, но ось Урана почти параллельна этой плоскости.

Уран получает почти в 400 раз меньше света, чем наша планета. Это соответствует освещённости на Земле сразу после захода Солнца, в начале сумерек.

Под газовой оболочкой должен располагаться плотный океан из воды, аммиака и метана с температурой поверхности 2200 градусов. Атмосферное давление на уровне океана – 200 тыс. земных атмосфер. Температура в ядре достигает 7000 градусов, а давление – 6 млн атмосфер.

КОЛЬЦА УРАНА.

Новая эпоха в истории изучения системы Урана началась 10 марта 1977 года. В тот день Уран, двигаясь по небу, закрывал своим диском довольно яркую звезду. Приборы зарегистрировали девять «миганий» звезды до, а затем и после покрытия её планетой. Так были открыты 9 плотных, узких и далеко отстоящих друг от друга угольно-чёрных колец Урана.

Впоследствии наблюдалось свыше 200 покрытий звёзд Ураном, в результате которых изучены свойства и уточнены радиусы его колец.

Кольца представляют собой набор из девяти чёрных «паутинок». Радиусы их орбит лежат в пределах 40-50 тыс. км, а ширина лишь 1-10 км, и только внешнее кольцо в самой широкой части достигает 96 км. Каждое кольцо шире всего в той части, которая наиболее удалена от планеты. Толщина же их, как и колец Сатурна, исчисляется десятками метров.

К
ольца обладают небольшой эллиптичностью и наклонением к экваториальной плоскости Урана. Они имеют чёткие края, и каждое кольцо движется практически как единое целое. Область между плотными кольцами заполнена прозрачным слоем мелкой пыли.

СПУТНИКИ УРАНА .

До начала космической эры было открыто лишь 5 спутников Урана. Ещё десять было обнаружено в 1986 г. с помощью «Вояджера-2».После 1997 года астрономы открывают новые спутники с помощью наземных телескопов.

Всего открыт 21 спутник.

В
системе спутников Урана объекты называют в честь героев пьес Шекспира.

Крупные спутники -– ТИТАНИЯ, ОБЕРОН, АРИЭЛЬ, УМБРИЭЛЬ.

Два самых далёких спутника – ОБЕРОН и ТИТАНИЯ , открытые Гершелем, - расположены на расстояниях 582,6 и 435, 8 млн км от планеты. Они почти близнецы. Диаметр ОБЕРОНА – 1520 км, а ТИТАНИИ – 1580 км. Их радиусы приблизительно вдвое меньше радиуса Луны.

В
нешний – ОБЕРОН – обладает древней ледяной поверхностью, сильно изрытой метеоритными кратерами.

Спутник ОБЕРОН.

На ТИТАНИИ кроме многочисленных кратеров есть сетка крупных тектонических разломов и признаки древнего вулканизма. Стены некоторых каньонов кажутся светлыми, так как покрыты льдом.

Спутник ТИТАНИЯ.

Два следующих спутника – УМБРИЭЛЬ и АРИЭЛЬ – открыты английским астрономом У. Ласселлом в 1851 г. с помощью мощного телескопа, построенного им на острове Мальта. Эти небесные тела имеют почти одинаковый размер: УМБРИЭЛЬ диаметром 1170 км обращается вокруг Урана на расстоянии 265 тыс. км; АРИЭЛЬ диаметром 1160 км движется по орбите радиусом 191 тыс. км.

УМБРИЭЛЬ –самый тёмный спутник системы Урана, отражающий всего 19% падающего на него света, с безликой, сильно кратерированной поверхностью.

Спутник УМБРИЭЛЬ.

АРИЭЛЬ – самый светлый, он отражает 40% солнечного света. На его поверхности сохранились следы крупномасштабных геологических движений и явные признаки древнего вулканизма. Большие кратеры почти отсутствуют

Спутник АРИЭЛЬ .

В 1948 году американский астроном Джерард Койпер впервые наблюдал пятый спутник Урана – МИРАНДУ , находящуюся на расстоянии 130 тыс. км от планеты. Это небольшой спутник (диаметр 470 км) с интереснейшими следами неожиданно бурного геологического прошлого: обширные бороздчатые области напоминают вспаханные поля.

На Миранде обнаружены гигантские каньоны глубиной несколько километров.

МИРАНДА – спутник Урана.