URANO PLANETA

Send

Uranas, kuris pavadintas iš graikų dangaus dievo, yra dujų milžinas ir septintoji mūsų Saulės planeta. Tai taip pat trečia pagal dydį planeta mūsų Saulės sistemoje, užimanti Jupiterį ir Saturną. Kaip ir jo kolegos dujų milžinai, jis turi daug mėnulių, žiedinę sistemą ir yra sudarytas iš dujų, kurios, kaip manoma, supa tvirtą šerdį.

Nors tai galima pamatyti plika akimi, supratimas, kad Uranas yra planeta, buvo palyginti nesenas. Nors yra požymių, kad ji buvo pastebėta keletą kartų per pastaruosius du tūkstančius metų, tik XVIII amžiuje ji buvo pripažinta tuo, kas tai buvo. Nuo to laiko tapo žinomas visas planetos mėnulio mėnulis, žiedų sistema ir paslaptinga gamta.

Atradimas ir įvardijimas:

Kaip ir penkias klasikines planetas - Merkurijų, Venerą, Marsą, Jupiterį ir Saturną - Uraną galima pamatyti be teleskopo pagalbos. Bet dėl savo silpnumo ir lėtos orbitos senovės astronomai tikėjo, kad tai žvaigždė. Ankstyviausią žinomą stebėjimą atliko Hipparchas, kuris įrašė jį kaip žvaigždę į savo žvaigždžių katalogą 128 m. Prieš Kristų - stebėjimai, kurie vėliau buvo įtraukti į Ptolemėjaus Almagestas.

Anksčiausias Urano pastebėjimas įvyko 1690 m., Kai anglų astronomas Johnas Flamsteedas - pirmasis karališkasis astronomas Royalas - pastebėjo jį mažiausiai šešis kartus ir suklasifikavo kaip žvaigždę (34 Tauri). Prancūzų astronomas Pierre'as Lemonnier taip pat stebėjo jį mažiausiai dvylika kartų nuo 1750 iki 1769 metų.

Tačiau tai buvo sero Williamo Herschelio stebimas Uranas 1781 m. Kovo 13 d. Ir prasidėjo jo kaip planetos identifikavimo procesas. Tuo metu jis pranešė apie tai kaip kometos stebėjimą, bet paskui stebėjo savo paties teleskopu, kad išmatuotų jo padėtį žvaigždžių atžvilgiu. Kai apie tai pranešė Karališkajai draugijai, jis teigė, kad tai kometa, tačiau netiesiogiai palygino ją su planeta.

Vėliau keli astronomai ėmė tyrinėti galimybę, kad Heršelio „kometa“ iš tikrųjų buvo planeta. Tarp jų buvo Rusijos astronomas Andersas Johanas Lexelis, kuris pirmasis apskaičiavo beveik apvalią orbitą, ir tai leido jam daryti išvadą, kad tai vis dėlto planeta. Berlyno astronomas Johannas Elertas Bode, „Jungtinės astronomijos draugijos“ narys, sutiko su tuo, atlikęs panašius savo orbitos stebėjimus.

Netrukus Urano kaip planetos statusas tapo moksliniu sutarimu, o iki 1783 m. Pats Herschelis tai pripažino Karališkajai draugijai. Pripažindamas savo atradimą, Anglijos karalius George'as III skyrė Herscheliui 200 svarų sterlingų metinę stipendiją su sąlyga, kad jis persikels į Windsorą, kad karališkoji šeima galėtų pasižiūrėti per savo teleskopus.

Naujojo globėjo garbei Williamas Herschelis nusprendė pavadinti savo atradėjąry Georgijus Sidus („George's Star“ arba „Georges Planet“). Už Britanijos ribų šis vardas nebuvo populiarus, netrukus buvo pasiūlytos alternatyvos. Tarp jų buvo prancūzų astronomas Jerome'as Lalande'as, siūlantis tai vadinti Heršelis savo atradimo garbei ir švedų astronomas Erikas Prosperinas pasiūlė pavadinimą Neptūnas.

Johanas Elertas Bode pasiūlė pavadinimą Uranas, lotyniškai versta graikų dangaus dievo Ouranos versija. Šis vardas atrodė tinkamas, atsižvelgiant į tai, kad Saturnas buvo pavadintas mitinio Jupiterio tėvo vardu, todėl ši naujoji planeta turėtų būti pavadinta mitinio Saturno tėvo vardu. Galiausiai Bode'o pasiūlymas tapo plačiausiai naudojamas ir tapo universalus iki 1850 m.

Urano dydis, masė ir orbita:

Vidutinis maždaug 25,360 km spindulys, 6,833 × 10 tūris¹³ km³, o masė 8,68 × 10²⁵ kg, Uranas yra maždaug 4 kartus didesnis už Žemės dydį ir 63 kartus didesnis už jo tūrį. Tačiau, kaip dujų milžinui, jo tankis (1,27 g / cm³) yra žymiai mažesnis; taigi ji yra tik 14,5 masyvi kaip Žemė. Mažas jo tankis taip pat reiškia, kad nors jis yra trečias pagal dydį iš dujų milžinų, jis yra mažiausiai masyvus (atsiliekantis nuo Neptūno 2,6 žemės masės).

Urano atstumo nuo Saulės kitimas taip pat yra didesnis nei bet kurios kitos planetos (neįskaitant nykštukinių planetų ar plutoidų). Iš esmės dujų milžino atstumas nuo Saulės kinta nuo 18,28 AU (2,735,118,100 km) perihelione iki 20,09 AU (3,006,224,700 km) prie aferijos. Vidutiniškai 3 milijardų km atstumu nuo Saulės Uranas užtrunka maždaug 84 metus (arba 30 687 dienas), kad būtų galima baigti vieną Saulės orbitą.

Urano interjero sukimosi laikotarpis yra 17 valandų, 14 minučių. Kaip ir visose milžiniškose planetose, jos viršutinėje atmosferoje pučia stiprus vėjas sukimosi kryptimi. Kai kuriose platumose, tokiose kaip apie 60 laipsnių į pietus, matomi atmosferos bruožai juda daug greičiau, o visas sukimasis vyksta vos per 14 valandų.

Viena unikali Urano savybė yra tai, kad jis sukasi ant šono. Nors visos Saulės sistemos planetos yra tam tikru laipsniu pakreiptos ant savo ašių, Urano ašinis ašinis pasvirimas yra 98 °. Tai veda prie radikalių sezonų, kuriuos patiria planeta, jau neminint neįprasto dienos-nakties ciklo prie polių. Pusiaujuje Uranas patiria įprastas dienas ir naktis; bet poliuose kiekvienas išgyvena 42 Žemės metus, o po to - 42 metus nakties.

Urano kompozicija:

Standartinis Urano struktūros modelis yra toks, kad jį sudaro trys sluoksniai: uolėta (silikato / geležies-nikelio) šerdis centre, ledinis apvalkalas viduryje ir išorinis dujinio vandenilio ir helio apvalkalas. Panašiai kaip Jupiteris ir Saturnas, vandenilis ir helis sudaro didžiąją dalį atmosferos - maždaug 83% ir 15%, tačiau tik nedidelę dalį visos planetos masės (nuo 0,5 iki 1,5 Žemės masės).

Trečias gausiausias elementas yra metano ledas (CH⁴), kuris sudaro 2,3% jo sudėties ir kuris atspindi planetos akvamariną ar žalsvai melsvą spalvą. Urano stratosferoje taip pat randama įvairių angliavandenilių, kurie, kaip manoma, susidaro iš metano ir ultravioletinės radiacijos sukeltos fotolizės. Jie apima etaną (C₂H₆), acetilenas (C₂H₂), metilacetilenas (CH₃C₂H) ir diacetilenas (C₂HC₂H).

Be to, spektroskopija atskleidė anglies monoksidą ir anglies dioksidą viršutinėje Urano atmosferoje, taip pat apledėjusį vandens garų ir kitų lakiųjų medžiagų, tokių kaip amoniakas ir vandenilio sulfidas, debesis. Dėl šios priežasties Uranas ir Neptūnas yra laikomi atskira milžiniškos planetos klase - vadinama „Ledo milžinais“, nes jie daugiausia sudaryti iš sunkesnių lakiųjų medžiagų.

Ledo apvalkalą iš tikrųjų sudaro ne ledas įprastine prasme, o karštas ir tankus skystis, susidedantis iš vandens, amoniako ir kitų lakiųjų medžiagų. Šis skystis, pasižymintis dideliu elektriniu laidumu, kartais vadinamas vandens – amoniako vandenynu.

Urano branduolys yra palyginti mažas, jo masė yra tik 0,55 Žemės masės, o spindulys yra mažesnis nei 20% viso planetos dydžio. Mantija sudaro didžiąją dalį, jos masė yra apie 13,4, o viršutinė atmosfera yra palyginti nereikšminga, sverianti apie 0,5 žemės masės ir besitęsianti paskutinius 20% Urano spindulio.

Manoma, kad Urano šerdies tankis yra 9 g / cm³, kurio slėgis centre yra 8 milijonai barų (800 GPa), o temperatūra yra apie 5000 K (tai yra panaši į Saulės paviršių).

Urano atmosfera:

Kaip ir Žemėje, Urano atmosfera yra suskaidoma į sluoksnius, atsižvelgiant į temperatūrą ir slėgį. Kaip ir kiti dujų milžinai, planeta neturi tvirto paviršiaus, o mokslininkai apibūdina paviršių kaip regioną, kuriame atmosferos slėgis viršija vieną barą (slėgį, kurį Žemėje randama jūros lygyje). Atmosfera taip pat laikoma viskas, kas pasiekiama nuotolinio stebėjimo galimybėmis - maždaug 300 km žemiau 1 baro lygio.

Naudojant šiuos atskaitos taškus, Urano atmosferą galima padalyti į tris sluoksnius. Pirmasis yra troposfera, esanti nuo 300 km iki paviršiaus iki 50 km virš jo ir kur slėgis svyruoja nuo 100 iki 0,1 bar (nuo 10 MPa iki 10 kPa). Antrasis sluoksnis yra stratosfera, siekianti nuo 50 iki 4000 km ir kurios slėgis yra nuo 0,1 iki 10^-10 barų (nuo 10 kPa iki 10 µPa).

Troposfera yra tankiausias Urano atmosferos sluoksnis. Čia temperatūra svyruoja nuo 320 K (46,85 ° C / 116 ° F) bazėje (–300 km) iki 53 K (–220 ° C / –364 ° F) 50 km atstumu, o viršutinė sritis yra šalčiausia. Saulės sistemoje. Tropopauzės regionas yra atsakingas už didžiąją Urano šiluminių infraraudonųjų spindulių emisiją, todėl jo efektyvioji temperatūra yra 59,1 ± 0,3 K.

Troposferoje yra debesų sluoksniai - žemiausio slėgio vandens debesys, virš jų yra amonio hidrosulfido debesys. Kitas amoniako ir vandenilio sulfido debesys. Pagaliau ant viršaus gulėjo ploni metano debesys.

Stratosferoje temperatūra svyruoja nuo 53 K (–220 ° C / –364 ° F) viršutiniame lygyje iki 800–850 K (527–577 ° C / 980–1070 ° F) termosferos bazėje, daugiausia dėl saulės spinduliuotės sukeliamo kaitinimo. Stratosferoje yra etano smogas, kuris gali prisidėti prie niūrios planetos išvaizdos. Taip pat yra acetileno ir metano, ir šie migla padeda sušildyti stratosferą.

Išorinis sluoksnis - termosfera ir korona - tęsiasi nuo 4000 km iki 50 000 km nuo paviršiaus. Šiame regione vienoda temperatūra yra 800–850 (577 ° C / 1070 ° F), nors mokslininkai nėra tikri dėl priežasties. Kadangi atstumas iki Urano nuo Saulės yra toks didelis, iš jo sklindančios šilumos kiekis yra nepakankamas tokiai aukštai temperatūrai sukurti.

Kaip ir Jupiteris bei Saturnas, Urano orai seka panašiu modeliu, kai sistemos yra suskaidomos į juostas, kurios sukasi aplink planetą ir kurias lemia vidinė šiluma, kylanti į viršutinę atmosferą. Dėl to vėjai Uraną gali pasiekti iki 900 km / h (560 mylių per valandą), sukeldami didžiulę audrą, tokią, kokią 2012 m. Pastebėjo Hablo kosminis teleskopas. Panašus į Jupiterio Didįjį raudonąjį tašką, šis „tamsusis taškas“ buvo milžinas debesies sūkurys, kurio atstumas siekė 1 700 kilometrų 3000 kilometrų (1 100 mylių - 1 900 mylių).

Urano mėnuliai:

Uranas turi 27 žinomus palydovus, kurie yra suskirstyti į didesnių, vidinių ir netaisyklingų mėnulių kategorijas (panašius į kitus dujų milžinus). Didžiausi Urano mėnuliai pagal dydį yra Miranda, Arielis, Umbrielis, Oberonas ir Titanija. Šių mėnulių skersmuo ir masė yra nuo 472 km ir 6,7 × 10¹⁹ kg Mirandoje iki 1578 km ir 3,5 × 10²¹ kg Titanijai. Kiekvienas iš šių mėnulių yra ypač tamsus, su mažai jungčių ir geometrinių albedų. Arielis yra šviesiausias, o Umbrielas - tamsiausias.

Manoma, kad visi didieji Urano mėnuliai susiformavo įbrėžimo diske, kuris egzistavo aplink Uraną tam tikrą laiką po jo susidarymo, arba atsirado dėl didelio poveikio, kurį Uranas patyrė ankstyvoje savo istorijoje. Kiekvieną jų sudaro maždaug vienodi uolienų ir ledo kiekiai, išskyrus „Mirandą“, kuri daugiausia pagaminta iš ledo.

Ledo komponentą gali sudaryti amoniakas ir anglies dioksidas, o manoma, kad uolėtąją medžiagą sudaro anglinės medžiagos, įskaitant organinius junginius (panašius į asteroidus ir kometas). Manoma, kad jų kompozicijos yra diferencijuotos, o ledinė mantija apjuosia uolėtą šerdį.

Titanijos ir Oberono atveju manoma, kad skysti vandens vandenynai gali egzistuoti ties šerdies / mantijos riba. Jų paviršiai taip pat yra stipriai suskilę; tačiau kiekvienu atveju endogeninis dangos atnaujinimas lėmė jų savybių atnaujinimą. Atrodo, kad Arielis turi jauniausią paviršių su mažiausiais smūginiais krateriais, o Umbrielas yra seniausias ir krateriausias.

Didžiausi Urano mėnuliai neturi pastebimos atmosferos. Be to, dėl savo orbitos aplink Uraną jie patiria ekstremalius sezoninius ciklus. Kadangi Uranas skrieja aplink Saulę beveik iš šono, o didieji mėnuliai skrieja aplink Urano pusiaujo plokštumą, šiaurinis ir pietinis pusrutuliai patiria ilgus dienos ir nakties laikotarpius (42 metai vienu metu).

Nuo 2008 m. Žinoma, kad Uranas turi 13 vidinių mėnulių, kurių orbita yra Mirandos viduje. Jie yra pagal atstumą nuo planetos: Cordelia, Ophelia, Bianca, Cressida, Desdemona, Juliet, Portia, Rosalind, Cupid, Belinda, Perdita, Puck and Mab. Vadovaujantis didesnių Urano mėnulių pavadinimais, visi yra pavadinti Šekspyro pjesių personažų vardu.

Visi vidiniai mėnuliai yra glaudžiai sujungti su Urano žiedo sistema, kuri tikriausiai atsirado dėl vieno ar kelių mažų vidinių mėnulių suskaidymo. Puckas, esantis 162 km, yra didžiausias iš vidinių Urano mėnulių ir yra vienintelis „Voyager 2“ bet kokia detalė - tuo tarpu Puckas ir Mabas yra du atokiausi vidiniai Urano palydovai.

Visi vidiniai mėnuliai yra tamsūs objektai. Jie pagaminti iš vandens ledo, užteršto tamsia medžiaga, kuri, ko gero, yra organinės medžiagos, apdorotos Urano radiacija. Sistema taip pat yra chaotiška ir akivaizdžiai nestabili. Kompiuterinio modeliavimo metu apskaičiuojama, kad per artimiausius 100 milijonų metų gali įvykti susidūrimai, ypač tarp Desdemonos ir Cressida ar Džuljetos.

Nuo 2005 m. Uranas taip pat turi devynis netaisyklingus mėnulius, kurie skrieja aplink jį didesniu atstumu nei Oberonas. Visi netaisyklingi mėnuliai tikriausiai yra užfiksuoti objektai, kuriuos Uranas buvo įstrigęs netrukus po jo susidarymo. Jie yra pagal atstumą nuo Urano: Francisco, Caliban, Stephano, Trincutio, Sycorax, Margaret, Prospero, Setebos ir Ferdinard (dar kartą pavadinti personažais Šekspyro pjesėse).

Urano netaisyklingi mėnesiai yra maždaug nuo 150 km (Sycorax) iki 18 km (Trinculo). Išskyrus Margaretą, visas Uranas apskrieja atgaline orbita (tai reiškia, kad jie skrieja aplink planetą priešinga jo sukimosi kryptimi).

Urano žiedo sistema:

Kaip ir Saturnas bei Jupiteris, Uranas turi žiedų sistemą. Tačiau šie žiedai sudaryti iš ypač tamsių dalelių, kurių dydis skiriasi nuo mikrometrų iki metro dalies - taigi, kodėl jie nėra beveik tokie pastebimi kaip Saturno. Šiuo metu žinoma trylika skirtingų žiedų, ryškiausias iš jų yra epsilono žiedas. Šie žiedai, išskyrus du labai siaurus, dažniausiai būna kelių kilometrų pločio.

Žiedai tikriausiai yra gana jauni ir nemanoma, kad jie susiformavo su Uranu. Žieduose esanti medžiaga kadaise galėjo būti mėnulio (arba mėnulio) dalis, kurią sukrėtė greitas smūgis. Iš daugybės šiukšlių susidariusių šiukšlių vienetų išliko tik kelios dalelės stabiliose zonose, atitinkančiose esamų žiedų vietą.

Ankstyviausi žinomi žiedų sistemos stebėjimai įvyko 1977 m. Kovo 10 d. Jameso L. Ellioto, Edvardo W. Dunhamo ir Jessicos Minko naudojant „Kuiper Airborne Observatory“. Žvaigždės SAO 158687 (dar žinomos kaip HD 128598) uždengimo metu jie pastebėjo penkis žiedus, esančius sistemoje aplink planetą, ir vėliau pastebėjo dar keturis.

Žiedai buvo tiesiogiai atvaizduojami tada „Voyager 2“ 1986 m. praėjo pro Uraną, o zondas sugebėjo aptikti du papildomus silpnus žiedus - todėl stebimų žiedų skaičius padidėjo iki 11. 2005 m. gruodžio mėn. Hablo kosminiame teleskopas aptiko porą anksčiau nežinomų žiedų, o jų skaičius padidėjo iki 13. Didžiausias. yra dvigubai toliau nuo Urano nei anksčiau žinomi žiedai, todėl jie vadinami „išorine“ žiedų sistema.

2006 m. Balandžio mėn. Naujų žiedų iš Kecko observatorijos atvaizdai suteikė išorinių žiedų spalvas: išorinis žiedas yra mėlynas, o kitas - raudonas. Priešingai, vidiniai Urano žiedai atrodo pilki. Viena hipotezė dėl išorinio žiedo mėlynos spalvos yra ta, kad jį sudaro mažos vandens ledo dalelės iš Mab paviršiaus, kurios yra pakankamai mažos, kad išsklaidytų mėlyną šviesą.

Tyrinėjimas:

Uraną tik vieną kartą aplankė bet kuris kosminis laivas: NASA „Voyager 2“ kosminis zondas, kuris skriejo pro planetą 1986 m. 1986 m. sausio 24 d. „Voyager 2“ pravažiavo 81 500 km atstumu nuo planetos paviršiaus, atsiuntė vienintelius iš arti padarytus vaizdus iš Urano. „Voyager 2“ vėliau tęsė artimą susitikimą su „Neptūnu“ 1989 m.

Galimybė išsiųsti Cassini Erdvėlaivis nuo Saturno iki Urano buvo įvertintas per misijos pratęsimo planavimo etapą 2009 m. Tačiau tai niekada nepasiteisino, nes prireiktų maždaug dvidešimties metų. Cassini patekti į Urano sistemą išvykus iš Saturno.

Dėl būsimų misijų buvo pateikta daugybė pasiūlymų. Pavyzdžiui, 2011 m. Paskelbtoje 2013–2022 m. Planetų mokslo dešimtmečio apžvalgoje buvo rekomenduotas Urano orbitas ir zondas. Šiame pasiūlyme numatytas startas 2020–2023 m. Ir 13 metų kruizas į Uraną. Tyrime buvo įvertintas ir rekomenduotas „New Frontiers Uranus Orbiter“, Urano orbitos atvejis. Tačiau ši misija laikoma žemesnio prioriteto nei būsimos misijos į Marsą ir Jovijos sistemą.

Jungtinės Karalystės Mullardo kosmoso mokslo laboratorijos mokslininkai pasiūlė jungtinę NASA ir ESA misiją į Uraną, žinomą kaip Urano maršruto ieškiklis. Ši misija apimtų vidutinės klasės misijos pradžią iki 2022 m., O numatoma, kad jos išlaidos būtų 470 mln. EUR (~ 525 mln. USD).

Dar viena misija į Uraną, vadinama Herschelo orbitalinis Urano sistemos tyrimas (HORUS), sukūrė Johns Hopkins universiteto Taikomosios fizikos laboratorija. Siūlomas branduolinis orbiteris, turintis instrumentų rinkinį, įskaitant vaizdo kamerą, spektrometrus ir magnetometrą. Misija prasidės 2021 m. Balandžio mėn., O į Uraną atvyks po 17 metų.

2009 m. NASA Jet reaktyvinio varymo laboratorijos planetų mokslininkų komanda pateikė galimus saulės energija varomo Urano orbiterio projektus. Palankiausias tokio zondo paleidimo langas būtų 2018 m. Rugpjūčio mėn., Kai į Uraną patektų 2030 m. Rugsėjo mėn. Mokslo paketą gali sudaryti magnetometrai, dalelių detektoriai ir, galbūt, vaizdo kamera.

Pakanka pasakyti, kad Uranas yra sunkus taikinys, kai reikia žvalgyti, ir dėl savo atstumo jį stebėjęs procesas atpažino jį dėl to, kas praeityje buvo problemiškas. Ateityje, kai didžiąją dalį savo misijos sutelksime į Marso, Europos ir Artimųjų žemės asteroidų tyrinėjimą, misijos į šį Saulės sistemos regioną perspektyva neatrodo labai tikėtina.

Tačiau biudžeto aplinka, kaip ir mokslo prioritetai, keičiasi. Susidomėjęs Kuiperio juostos sprogimo dėka pastaraisiais metais atradus daugybę Trans-Neptūno objektų, visiškai įmanoma, kad mokslininkai pareikalaus, kad būtų paskirta misija į Saulės sistemą. Jei tai įvyks, gali būti įmanoma, kad zondas pasisuks Uranui išeinant iš jo, renkant informaciją ir paveikslėlius, kurie padėtų geriau suprasti šį „Ledo milžiną“.

Žurnale „Space Magazine“ turime daug įdomių straipsnių apie Uraną. Tikimės, kad rasite tai, ko ieškote, žemiau esančiame sąraše: