Уран. Алмазные айсберги по алмазным морям …

15.11.2013, 00:07,
Космос

Просмотров: 0

Уран крайний слева

Это две планеты почти одинакового размера с похожим химическим составом- они меньше и плотнее Юпитера и Сатурна. Каждая из этих планет находится в центре миниатюрной системы спутников и колец.
Каждая из этих планет явно пострадала от сильного столкновения с другим космическим телом в очень давние времена.

Атмосферы Урана и Нептуна, как и Юпитера и Сатурна, в основном состоят из водорода и гелия. Но Уран и Нептун астрономы называют ледяными планетами, потому что под их атмосферами находятся массивные тела из каменистых пород и различных льдов. На самом деле вода находится настолько глубоко внутри этих планет и под таким высоким давлением, что вся представляет собой горячую жидкость. Но когда миллиарды лет назад эти планеты образовались в результате слияния мелких тел, попавшая в них вода была полностью замерзшей.

На сегодняшний момент, планеты солнечной системы для исследователей и ученых представляют лишь научный интерес. Но возможно в будущем и экономическая выгода скажет свое слово. Космические объекты, удаленные на тысячи километров, могут стать плацдармами по добыче ценных пород минералов.

Учеными проводились эксперименты над алмазами, а в частности над их поведением в экстремальной среде. В результате эксперимента стало известно о возможности существования, на удаленных планетах Уран и Нептун огромных «-алмазных айсбергов»- бороздящих алмазные моря.В ходе экспериментов алмазы подвергали воздействию огромных температур, давлению многократно превышающему земное. И главной неожиданностью стало то, что при плавлении алмаз по свойствам схож с обычной водой.Наличие алмазных морей, по мнению ученых, выдают необычные магнитные поля этих планет, имеющие характерный наклон относительно своей оси вращения. А так же то, что на этих планетах находится в огромных количествах углерод, являющийся основным компонентом структуры алмаза.Но утверждать это со стопроцентной уверенностью не стоит, а доказать это возможно лишь отправив к этим планетам научные зонды или симулировав природные условия этих планет в лабораториях.

Уран, когда-то считавшийся одной из самых спокойных планет, проявил себя как динамичный мир с некоторым количеством ярчайших облаков в солнечной системе и одиннадцатью кольцами. Это первая планета, обнаруженная с помощью телескопа, Уран был открыт в 1781 году астрономом Уильямом Херсчелом. Эта седьмая планета от Солнца настолько удалена, что полный оборот вокруг его оси занимает 84 года. Уран, не имеющий твердой поверхности – это одна из газовых планет-гигантов (к другим относятся Юпитер, Сатурн и Нептун).

Атмосфера Урана состоит главным образом из водорода и гелия с небольшим содержанием метана и следами воды и аммиака. Свой сине-зеленый цвет Уран приобретает от газа метан. Солнечный свет отражается от верхушек облаков Урана, расположенных под слоем метана. В то время как отраженный солнечный свет проходит через этот слой, метан поглощает красную часть света, давая возможность синей пройти через него, откуда и возникает сине-зеленый цвет, который мы видим. Атмосферу планеты трудно рассмотреть во всех подробностях. Большая часть (80 % или более) массы Урана заключена в вытянутое жидкостное ядро, состоящее из «ледяных» компонентов (вода, метан и аммиак) с ядром высокой плотности в глубине.

Так же, как и у других газовых гигантов Солнечной системы, у Урана имеется система колец и магнитосфера, а кроме того, 27 спутников. Ориентация Урана в пространстве отличается от остальных планет Солнечной системы — его ось вращения лежит как бы «на боку» относительно плоскости обращения этой планеты вокруг Солнца. Вследствие этого планета бывает обращена к Солнцу попеременно то северным полюсом, то южным, то экватором, то средними широтами.

В 1986 году американский космический аппарат «Вояджер-2» передал на Землю снимки Урана с близкого расстояния. На них видна «невыразительная» в видимом спектре планета без облачных полос и атмосферных штормов, характерных для других планет-гигантов. Однако в настоящее время наземными наблюдениями удалось различить признаки сезонных изменений и увеличения погодной активности на планете, вызванных приближением Урана к точке своего равноденствия. Скорость ветров на Уране может достигать 240 м/с.

Название

Невиль Маскелайн написал Гершелю письмо, в котором попросил его сделать одолжение астрономическому сообществу и дать название планете, открытие которой — целиком заслуга этого астронома. В ответ Гершель предложил назвать планету «Georgium Sidus» (с латыни «Звезда Георга»), или планетой Георга в честь короля Георга III. Своё решение он мотивировал в письме к Джозефу Бенксу:

В великолепной древности планетам давали имена Меркурия, Венеры, Марса, Юпитера и Сатурна в честь мифических героев и божеств. В наше просвещённое философское время было бы странно вернуться к этой традиции и назвать недавно открытое небесное тело Юноной, Палладой, Аполлоном или Минервой. При обсуждении любого происшествия или примечательного события первым делом мы рассматриваем, когда именно оно произошло. Если в будущем кто-то задастся вопросом, когда была обнаружена эта планета, хорошим ответом на этот вопрос было бы: «В царствование Георга III».

Французский астроном Жозеф Лаланд предложил назвать планету в честь её первооткрывателя — «Гершелем». Предлагались и другие названия: например, Кибела, по имени, которое в античной мифологии носила жена бога Сатурна. Немецкий астроном Иоганн Боде первым из учёных выдвинул предложение именовать планету Ураном, в честь бога неба из греческого пантеона. Он мотивировал это тем, что «так как Сатурн был отцом Юпитера, то новую планету следует назвать в честь отца Сатурна». Наиболее раннее официальное именование планеты Ураном встречается в научной работе 1823 года, уже через год после смерти Гершеля. Прежнее название «Georgium Sidus» или «Георг» встречалось уже нечасто, хотя в Великобритании оно и использовалось в течение почти 70 лет. Окончательно же Ураном планета стала называться только после того, как издательство Морского альманаха Его Величества «HM Nautical Almanac Office» в 1850 году само закрепило это название в своих списках.

Уран — единственная планета, название которой происходит не из римской, а греческой мифологии. Прилагательным производным от «Урана» считается слово «уранианский». Астрономический символ «», обозначающий Уран, является гибридом символов Марса и Солнца. Причиной этого называется то, что в древнегреческой мифологии Уран-небо находится в объединённой власти Солнца и Марса[34]. Астрологический символ Урана , предложенный Лаландом в 1784 году, сам Лаланд объяснял в письме к Гершелю следующим образом:
«-Это земной шар, увенчанный первой буквой Вашего имени.»-
В китайском, японском, вьетнамском и корейском языках название планеты переводится буквально как «Звезда/Планета Небесного Царя».

Пожалуй, самая большая загадка Урана —- это крайне необычное направление оси его вращения, которая наклонена на 98 градусов, то есть ось вращения Урана лежит почти в плоскости его орбиты. Поэтому движение Урана вокруг Солнца совершенно особенное —- он катится вдоль своей орбиты, переворачиваясь с боку на бок, подобно колобку. Такие особенности движения и вращения Урана не согласуются с общей картиной возникновения планет из допланетного облака, все части которого вращались в одном итом же направлении вокруг Солнца. Остается предполагать, что уже сформировавшаяся планета Уран столкнулась с каким-то другим довольно крупным небесным телом, в результате чего ее ось вращения сильно отклонилась от первоначального направления, да так и осталась в этом аномальном положении.

Этот пристальный взгляд, брошенный на наклонный газовый гигант Уран, показал драматические детали атмосферы планеты и системы ее колец. Это замечательное наземное изображение было сделано с использованием камеры близкого инфракрасного диапазона и системы адаптивной оптики телескопа Кек для уменьшения размытия, вызываемого земной атмосферой. Съемка, сделанная в июле 2004 года , показывает нам обе стороны Урана . На обоих снимках высокие (белые) облачные структуры в основном сосредоточены в северном (правом от нас) полушарии. Облака промежуточной высоты показаны зеленым цветом, а низкие —- синим. На фоне этой сине-голубой искусственной раскраски красные оттенки четко выделяют слабые кольца. Из-за очень большого наклона оси вращения сезонные изменения на Уране очень сильные. Осень в южном полушарии Урана наступила в 2007 году.

Формирование Урана

Имеется много аргументов в пользу того, что отличия между ледяными и газовыми гигантами зародились ещё при формировании Солнечной системы. Как полагают, Солнечная система сформировалась из гигантского вращающегося шара, состоящего из газа и пыли, и известного как Протосолнечная туманность. Потом шар уплотнился, и сформировался диск с Солнцем в центре. Большая часть водорода с гелием пошла на формирование Солнца. А частицы пыли стали собираться вместе, чтобы впоследствии сформировать протопланеты.

Поскольку планеты увеличивались в размерах, некоторые из них обзавелись достаточно сильным магнитным полем, позволившим им сконцентрировать вокруг себя остаточный газ. Они продолжали набирать газ до тех пор, пока не достигали предела, и дальше их размеры увеличивались по экспоненте. Ледяным же гигантам удалось «получить» значительно меньше газа — по массе полученный ими газ только в несколько раз превосходил массу Земли. Таким образом, их масса не достигала этого предела. Современные теории формирования Солнечной системы имеют некоторые трудности в объяснениях формирования Урана и Нептуна. Эти планеты слишком крупные для расстояния, на котором они находятся от Солнца. Возможно, ранее они были ближе к Солнцу, но потом каким-то образом поменяли орбиты. Впрочем, новые методы планетарного моделирования показывают, что Уран и Нептун действительно могли сформироваться на своём теперешнем месте, и, таким образом, их настоящие размеры согласно этим моделям не являются помехой в теории происхождения Солнечной системы.

Как и на других планетах-гигантах, в атмосфере Урана наблюдаются признаки сильных ветров, дующих параллельно экватору планеты. В основном это ветры, несущиеся с запада на восток с ураганными скоростями от 140 до 580 км/ч. А вот вдоль экватора ветры дуют в обратном направлении, но тоже очень сильные —- 350 км/ч.

Под газовой оболочкой должен располагаться океан из воды, аммиака и метана с температурой поверхности 2200 градусов С. Атмосферное давление на уровне океана —- 200 тыс. земных атмосфер. В отличие от Сатурна и Юпитера на Уране нет металлического водорода, и аммиачно-метаново-водная оболочка толщиной 10 тыс. километров переходит в центральное каменно-железное ядро из твердых пород. Температура там достигает 7000 С, а давление —- 6 млн атмосфер.

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 14,5 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.

Несмотря на сложность наземных наблюдений таких слабых далеких объектов, как спутники Урана, астрономы прошлого открыли практически все крупные спутники этой гигантской планеты. Главные спутники Урана расположены в следующем порядке (считая от планеты): Миранда (Дж. Койпер —- 1948), Ариэль (У. Ласселл —- 1851), Умбриэль (У. Ласселл —- 1851), Титания (У. Гершель —- 1787), Оберон (У. Гершель —- 1787).

Титания самый большой спутник в системе Урана. Снимки Титании, сделанные с высоким разрешением, показали, что древних ударных кратеров здесь значительно меньше, чем на Обероне, причем особенно мало крупных кратеров. Так как они, несомненно, когда-то существовали, действовал какой-то процесс, который привел к их разрушению. Вся поверхность спутника изрезана системой рифтов и пересекающихся извилистых долин, очень похожих на русла рек. Наиболее длинные достигают почти 1000 км в длину. Некоторые из них окружены системами светлых отложений на поверхности. Интересные сведения были получены в поляриметрическом эксперименте: поверхность покрыта слоем пористого материала. Скорее всего, это водяной иней, конденсировавшийся на поверхности после излияний воды в трещинах (вспомним спутник Юпитера Европу).

Миранда —- это странный мир, у которого наверняка было бурное прошлое. Самый близкий к Урану из его больших спутников, Миранда имеет диаметр около 300 миль и была открыта в 1948 году американским исследователем планет Жераром Койпером. Весьма подробно исследованный космическим аппаратом Вояджер 2 в 1986 г., этот далекий темный мир оказался достаточно необычным. На Миранде были обнаружены уникальные, непонятные особенности рельефа, позволяющие предположить, что она подвергалась разломам по крайней мере 5 раз за время эволюции. Наряду со знаменитым «-шевроном»- —- яркой областью, имеющей форму буквы V прямо под центром этого монтажа из изображений Миранды с наивысшим разрешением, на нем можно увидеть беспорядочное наложение хребтов и долин, старые, покрытые кратерами, и гладкие молодые поверхности, темные каньоны глубиной до 12 миль. Большой кратер (ниже центра) —- Алонсо, имеющий диаметр 15 миль.

С 1919 года Международный астрономический союз решил установить общепринятую номенклатуру обозначений планет, спутников и особенных структур на их поверхности. Для далекой системы спутников Урана были выбраны имена героев шекспировских пьес. Так, один из далеких и второй по величине спутник Урана был назван в честь Оберона, царя из комедии «-Сон в летнюю ночь»-. А впечатляющий и воистину королевских размеров кратер на его поверхности был назван в честь Гамлета (справа от центра картинки). На сегодняшней картинке Вы видите поверхность Оберона,как его увидел космический аппарат Вояджер-2 .

Как на поверхности Ариэля образовались ущелья?Была развита теория, в которой из-за нагрева, вызванного приливным влиянием Урана, происходили «-землетрясения»- и значительные смещения частей поверхности спутника. Теперь на замерзшем Ариэле видна густая сеть желобов, многие из которых внутри покрыты неизвестным веществом. Ариэль —- второй по расстоянию от Урана спутник после Миранды. Он состоит наполовину из водяного льда и наполовину из камня. Ариэль был открыт Вилльямом Ласселом в 1851 году.

В конце сентября 2010 года две планеты Солнечной системы находились на земном небе ровно напротив Солнца — Юпитер и Уран. Следовательно, обе планеты были в самых близких к Земле точках своих орбит. Юпитер находился всего в 33 световых минутах от нас, а свет от Урана летел к нам 2.65 часа. Обе планеты были отлично видны в небольшие телескопы. Сегодняшняя тщательно спланированная композиция — результат сложения нескольких фотографий с различной выдержкой, полученных 27 сентября. На картинке отлично видны оба газовых гиганта, замеченные в таком особенном пространственном расположении, а также можно найти и самые яркие спутники. Слабый зелёный диск далёкого Урана находится в левом верхнем углу фотографии. Слева от диска можно заметить два из пяти имеющих названия самых больших спутников планеты. В правой части изображения царит величественный газовый гигант Юпитер. Четыре его галилеевых спутника выстроились в ряд. Самый далёкий — это Каллисто. Он находится слева.

Там же, у самого диска планеты расположились Европа и Ио. А Ганимед в одиночестве занял место справа от Юпитера.

Объекты размером с планету и их сравнение: Верхний ряд: Уран и Нептун- нижний ряд: Земля,белый карлик Сириус B, Венера.

Как ни печально, но, по всей видимости, в обозримом будущем об Уране и его спутниках вряд ли станет известно что-либо новое. Скарее всего, обнаружится еще несколько спутников —- маленьких и сильно удаленных от планеты. А вот на новый полет к Урану в ближайшую пару столетий надеяться вряд ли приходится —- разве что произойдет какое-то чудо в технике космических полетов, которое позволит летательным аппаратам перемещаться гораздо быстрее, чем сейчас. Дело в том, что лишь в середине ХХII века вновь сложится то благоприятное расположение планет, при котором станция, запущенная с Земли к Урану, сможет получить по пути «гравитационную поддержку» от Юпитера и Сатурна. Только тогда, наверное, и состоится третье —- после тех, что были сделаны в XVIII и ХХ веках астрономом Гершелем и космическим роботом «Вояджером» —- открытие самой таинственной из планет Солнечной системы.