![](images/1_piksel_sv.gif)
УРАН
Вика
Воробьева
Уран
- седьмая планета Солнечной системы. Он движется вокруг Солнца по почти
круговой орбите на расстоянии около 19,2 а.е. и делает один оборот за
84 года. Освещенность, создаваемая Солнцем на таком расстоянии, в 390
раз меньше освещенности, создаваемой Солнцем на орбите Земли (на глаз
это примерно соответствует ранним сумеркам после захода Солнца). Масса
Урана составляет 14,37 масс Земли, его диаметр почти в 4 раза превышает
диаметр нашей планеты, а средняя плотность (1,30 г/куб.см) всего на
30% больше плотности воды.
Уран входит в группу планет-гигантов Солнечной системы, куда кроме него
входят также Юпитер, Сатурн
и Нептун. Однако, в отличие от
Юпитера и Сатурна, сложенных в основном водородом и гелием, масса водорода
и гелия в составе Урана и Нептуна составляет не более 15-20% от их полной
массы. Уран и Нептун еще называют малыми, или ледяными гигантами Солнечной
системы.
Уникальная особенность Урана среди "настоящих" планет Солнечной системы
заключается в необычно большом наклоне оси вращения к плоскости его
орбиты. Этот наклон составляет почти 98 градусов. Уран вращается, как
говорится, "лежа на боку".
![](images/statya_uranus1.jpg)
Если
бы мы могли посмотреть на Солнечную систему "сверху", со стороны северного
полюса Солнца, мы увидели бы, что все планеты вращаются вокруг Солнца
против часовой стрелки примерно в одной плоскости. Большинство планет
вращается вокруг своей оси в ту же сторону (против часовой стрелки).
Такое вращение называется проградным, или прямым. Однако Уран и Венера
вращаются в другую сторону, по часовой стрелке. Такое вращение называют
ретроградным, или обратным.
Все это приводит к очень необычной смене сезонов на Уране. Находясь
вблизи его полюса, мы бы видели, как Солнце в течение 21 года по спирали
поднимается почти в зенит, потом так же по спирали опускается за горизонт,
и после 42-летнего полярного лета наступает 42-летняя полярная ночь.
За полярным кругом оказывается почти все полушарие планеты, кроме узкой
полосы вдоль экватора. Только весной и осенью, вблизи равноденствий,
Уран освещается Солнцем "как полагается" - с восходами, закатами и сменой
дня и ночи. Сутки на Уране длятся 17 часов 14 минут.
АТМОСФЕРА
УРАНА
МАГНИТНОЕ
ПОЛЕ УРАНА
КОЛЬЦА
УРАНА
СПУТНИКИ
УРАНА
Атмосфера
Урана состоит из водорода (примерно 72%), гелия (26%) и метана (около
2%). Кроме этих основных компонентов, она содержит также малые примеси
веществ, являющихся результатом фотолиза метана: ацетилен C2H2,
диацетилен C4H2, этилен
C2H4 и этан C2H6,
а также более сложные углеводороды, образующие тонкую надоблачную дымку.
Молекулы метана активно поглощают красные лучи, что придает диску Урана
голубовато-бирюзовый цвет.
"Вояджер-2", пролетев мимо Урана в 1986 году, не нашел на
его диске никаких контрастных деталей, атмосфера планеты была очень
чистой и прозрачной.
![](uran_PIA01360.jpg)
Этот снимок
Урана был сделан "Вояджером-2" 10 января 1986 года с расстояния
18 млн.км. В это время Уран был повернут к Солнцу южным полушарием,
там стояло полярное лето. "Вояджер-2" подлетал к Урану со
стороны южного полюса (он находится чуть левее центра этого изображения)
Эффективная
температура Урана составляет всего около 60К (-213С). При такой температуре
на уровне давления около 1,2 атмосферы мог бы сконденсироваться метан,
образуя яркие белые облака подобно метановым облакам
в атмосфере Нептуна. Однако в тот момент в южном полушарии Урана стояло
полярное лето, и давление паров метана в тропосфере ("метановая
влажность") составило лишь около 50% от необходимого для образования
метановых облаков. Более поздние снимки,
сделанные космическим телескопом им. Хаббла (в 1994 и 1997 годах), показали
наличие отдельных ярких облаков в низких широтах. По всей видимости,
"Вояджеру-2" просто "не повезло", и он пролетел
мимо Урана не в самое удачное для изучения атмосферной динамики время.
Основной
слой облаков на Уране расположен на уровне давления 2,4-3,4 атмосферы
и состоит из замерзшего сероводорода H2S.Температура
в этой области составляет около 100К (-173С). Ниже
первого слоя облаков, на уровне давления 20-30 атмосфер, расположен
второй облачный слой из гидросульфида аммония NH4SH.
Еще глубже (на уровне давления около 50 атмосфер) находятся облака из
водяного льда.
Температурный
минимум (тропопауза) в атмосфере Урана составляет 52К (-221С) и достигается
при давлении 0,1 атмосферы. При такой низкой температуре конденсируются
пары продуктов фотолиза метана (ацетилен, диацетилен и др.), образуя
тонкую надоблачную дымку. Ранее считалось, что именно оптически толстая
дымка скрывает разнообразные облачные детали на диске Урана, однако,
согласно данным "Вояджера-2", оптическая толщина надоблачного
воздуха составляет всего от 0,3 до 0,9, а поглощение солнечного света
в основном обусловлено поглощением в линиях метана и молекулярного водорода,
уширенных из-за частых взаимных столкновений молекул. Надоблачная атмосфера
Урана чиста и прозрачна.
Выше
тропопаузы лежит стратосфера - область атмосферы, где температура растет
с высотой. На уровне давления 10-8 атмосфер температура
составляет около 800К и дальше с высотой уже не меняется.
![](images/Uranus_atmo.jpg) |
|
Температурные
профили атмосферы Урана.
На верхнем графике отражен температурный профиль верхней атмосферы
Урана: стратосфера, область мезопаузы и термосфера.
На
нижнем графике отражены более глубокие слои атмосферы Урана: тропосфера
и стратосфера. Видна тропопауза на уровне 0,1 атмосферы и устойчивый
рост температуры с глубиной. На уровне около 1 атм. могут конденсироваться
облака из замерзшего метана. Основной облачный слой расположен
на уровне около 3 атмосфер и состоит из замерзшего сероводорода.
Эти
данные были получены путем радиопросвечивания атмосферы Урана
Вояджером-2, когда космический аппарат с точки зрения земного
наблюдателя проходил за планетой. График, помеченный словом "вход",
отражает температурный профиль при заходе Вояджера-2 за Уран,
график, помеченный словом "выход", отражает данные при
выходе аппарата из-за Урана.
|
Атмосфера
Урана вращается в ту же сторону, что и планета в целом. В средних широтах
ветер дует в направлении движения планеты со скоростью около 150 м/сек,
в экваториальной зоне ветер дует в обратном направлении со скоростью
около 100 м/сек. Температура атмосферы максимальна около экватора, понижается
на несколько градусов к средним широтам и снова растет к полюсу.
![](images/Uranus_atmo2.jpg) |
|
Зависимость
температуры атмосферы Урана от широты на разных высотах. Видно,
что температурные контрасты выше в стратосфере (где разница достигает
почти 8К). На уровне, соответствующем давлению 1 атмосферы, эта
разница значительно ниже - всего около 2К |
Уран -
единственная планета-гигант Солнечной системы, которая не имеет мощного
внутреннего источника тепла и излучает практически столько же, сколько
получает от Солнца. Причина этого пока не известна.
Магнитное
поле Нептуна и Урана заметно отличается от магнитного поля Земли, Юпитера
и Сатурна. Если магнитное поле Земли и ближайших планет-гигантов вызвано
конвекцией в жидком ядре планеты и является дипольным по своей структуре
(имеет один северный и один южный полюс), то магнитное поле Урана вызвано
конвекцией в водно-амимиачной мантии планеты. Если описывать реальное
магнитное поле Урана как дипольное, то окажется, что магнитная ось диполя
смещена от центра планеты на треть радиуса и наклонена на 60 градусов
к оси вращения.
Еще лучше магнитное поле Урана описывается как квадрупольное (т.е. имеющее
два южных и два северных полюса).
Напряженность магнитного поля на поверхности планеты составляет примерно
0,25 Гаусс.
Как
и все газовые гиганты в Солнечной системе, Уран имеет систему колец.
Они были открыты в 1977 году во время покрытия Ураном далекой звезды
(т.е. когда Уран прошел точно между звездой и земными наблюдателями).
Сначала были открыты 5 колец, потом еще 4. Во время пролета "Вояджера-2"
в 1986 году было обнаружено еще 2 кольца. И, наконец, совсем недавно,
в 2003 году, по снимкам с космического телескопа им. Хаббла было открыто
2 новых кольца Урана.
Кольца Урана очень темные и узкие. Альбедо частиц, составляющих кольца,
лишь около 1,5%, они чернее каменного угля! Этим они разительно отличаются
от колец Сатурна, сложенных в основном водяным льдом и оттого очень
ярких.
Всего известно 13 колец Урана. Их свойства приведены в данной таблице.
название
кольца
|
расстояние
от центра Урана, км
|
эксцентриситет
|
наклон
к экватору Урана, * 0,001 градуса
|
ширина,
км
|
толщина,
км
|
средняя
оптическая глубина
|
альбедо
|
1986U2R
|
38
000
|
0
|
0
|
2,5
|
0,1
|
0,001-0,0001
|
0,015
|
6
|
41
840
|
0,0010
|
63
|
1-3
|
0,1
|
0,2-0,3
|
0,015
|
5
|
42
230
|
0,0019
|
52
|
2-3
|
0,1
|
0,5-0,6
|
0,015
|
4
|
42
580
|
0,0010
|
32
|
2-3
|
0,1
|
0,3
|
0,015
|
альфа
|
44
720
|
0,0008
|
|