Badania Układu Słonecznego przeprowadzone w ostatnim kwartale XX wieku dały nauce wiele zaskakujących odkryć. Przy pomocy nowych potężnych teleskopów optycznych astrofizyki naukowcy jądrowi, przedstawiciele innych gałęzi nauki i technologii mogli uzyskać bezcenne dane naukowe na temat bliskiej przestrzeni. Dzięki lotom automatycznych sond kosmicznych, fakty dotyczące składu i budowy układu planetarnego naszej gwiazdy stały się znane ludzkości. W końcu świat nauki zdołał uzyskać informacje o tym, jak wygląda planeta Uran, czym przedstawia się Neptun i jakie są rzeczywiste wymiary Układu Słonecznego.
Najbardziej niesamowita planeta Układu Słonecznego
Odkrywając kosmiczną przestrzeń za pomocą teleskopu, łatwo dojść do błędnej opinii - układ słoneczny jest najprostszym mechanizmem heliocentrycznym, w którym wszystkie inne ciała kosmiczne i obiekty są posłuszne znanym prawom fizyki i matematyki. W rzeczywistości wszystko nie jest tak proste, jak się wydaje na pierwszy rzut oka. Każde ciało niebieskie w naszej najbliższej przestrzeni żyje własnym życiem, ma swoje cechy i niewiele przypomina swoich sąsiadów. Żywym tego przykładem są planety naziemne, wśród których tylko Ziemia i Mars mogą być rozciągnięte w jednym rzędzie.
Sytuacja jest podobna w przypadku innej grupy planet - gazowych olbrzymów - które okrążają Słońce w zewnętrznym kręgu. Jeśli Jowisz i Saturn mają podobne astrofizyczne parametry i cechy, wówczas Uran na ich tle wygląda jak "czarna owca". Pomimo zewnętrznego podobieństwa i tej samej struktury, Uran jest jedyną planetą naszego systemu gwiezdnego, który zajmuje niezwykłą pozycję. Specyficzną cechą takiego ciała niebieskiego jak Uran jest następujący aspekt. Planeta wykonuje nie tylko zmierzony bieg na heliocentrycznej orbicie, ale także porusza się jak kula dookoła słońca. Mówiąc prosto, planeta po prostu leży na boku i toczy się w kierunku swojej orbity. Takie zachowanie nie tylko nie jest typowe dla dwóch innych gazowych gigantów Układu Słonecznego - Jowisza i Saturna, pozycja osi obrotu Urana w stosunku do płaszczyzny swojej orbity wygląda niecodziennie.
Jeśli mówimy o tym, jak daleko równik Urana jest przechylony do płaszczyzny jego orbity, to ta wartość wynosi 97,86⁰. Na przykład, Ziemia i Mars mają kąt równika pochylenia do płaszczyzny orbitalnej odpowiednio 23,45 i 25,19 stopnia. Równik na Merkurym i na Jowiszu jest prawie prostopadły do płaszczyzny orbitalnej. Uran leży na boku i obraca się wstecz. Taka pozycja osi wygląda z naukowego punktu widzenia jako nonsens, ponieważ na siódmej planecie od Słońca zmiana dnia i nocy jest obserwowana tylko w wąskim sektorze dysku planetarnego. Wschód i zachód słońca odległego Słońca rozgrywa się na horyzoncie Urana niemal tak samo, jak na szerokościach geograficznych na Ziemi. Ze względu na to położenie osi obrotu planety, jest ciekawy moment - różnica w czasie trwania roku Urana na biegunach i na równiku. Bieguny planety spotykają się dzień i noc raz w ciągu 42 ziemskich lat, ale na równiku rok wydłuża się dokładnie dwukrotnie i wynosi 84 ziemskie lata.
Pozycja osi obrotu planety i natura pola magnetycznego siódmej planety. W przeciwieństwie do innych ciał niebieskich Układu Słonecznego, pole magnetyczne Urana obraca się wraz z samą planetą, ciągle zmieniając bieguny magnetyczne. Innymi słowy, pole magnetyczne planety Uran okresowo się otwiera i zamyka. Gdyby miało to miejsce na Ziemi, każdego dnia oczekiwalibyśmy katastrofy planetarnej.
Odkrycie siódmej planety
Historia odkrycia trzeciego giganta gazowego jest całkowicie związana z nazwiskiem Anglika Williama Herschela. W 1781 roku Anglik odkrył nowe ciało niebieskie, które początkowo było mylone z kometą, która odwiedziła układ słoneczny. Jednak po pewnym czasie, po przestudiowaniu cech obiektu na orbicie wokół Słońca, astronom William Herschel postanowił sklasyfikować go jako siódmą planetę. To wydarzenie stało się wizytówką astronomii. Po raz pierwszy w sposób instrumentalny udało się znaleźć planetę, której istnienie było wcześniej nieznane. Aż do tego momentu astronomowie polegali na informacjach o istnieniu sześciu planet, przyjmując Urana jako gwiazdę. Idea rozmiaru układu słonecznego była ograniczona do orbity Saturna.
Anglik, jako odkrywca, zaproponował, aby nazwać siódmą planetę na cześć angielskiego monarchy - "George's star". Nazwa ta nie pasowała do gustu członków Królewskiego Obserwatorium Astronomicznego, który postanowił nadać nowej planecie nazwę Uran, na cześć starożytnego greckiego boskiego symbolu sfery niebieskiej. Następnie, gdy Herschel zaobserwował ruch Urana, zauważono osobliwość zachowania tego ciała niebieskiego na orbicie. Siódma planeta poruszała się nierównomiernie na orbicie, teraz przyspieszając, a następnie spowalniając jej ruch. Już po śmierci Herschela inni astronomowie, Anglik Adams i Francuz Laverye, założyli, że za Uranem znajduje się inne duże ciało niebieskie, którego grawitacja wpływa na zachowanie trzeciego giganta gazowego. Kolejne obliczenia matematyczne potwierdziły poprawność założenia, które umożliwiło odkrycie w 1846 roku ostatniej, ósmej planety Układu Słonecznego, Neptuna.
Odkrycie Urana pociągnęło za sobą reakcję łańcuchową w świecie naukowym, która spowodowała rozszerzenie granic układu planetarnego. Podążając za Uranem, dostaliśmy Neptuna i Plutona - obiekty odkryte za pomocą obliczeń matematycznych.
Charakterystyka astrofizyczna: krótki opis planety Uran
Pomimo zewnętrznego podobieństwa z dwoma pierwszymi gazowymi gigantami Układu Słonecznego, siódma planeta znacznie różni się od Jowisza i Saturna. W przeciwieństwie do Jowisza i Saturna, które mogą być dość dobrze oglądane za pomocą teleskopu, Uran w obiektywie wygląda jak mała gwiazdka. Wynika to z ogromnej odległości, która oddziela ten odległy świat od naszej planety.
Na horyzoncie Ziemi trzeci olbrzym jest ledwo zauważalny, reprezentując słabą gwiazdę, której jasność zmienia się w zakresie 5,9-3,32 magnitud. Obserwując w teleskopie odległej gwiazdy o jasnoniebieskim kolorze, astronomowie długo zastanawiali się, jaki kolor naprawdę jest siódmą planetą. Naukowcy otrzymali odpowiedź na to pytanie dopiero w 1986 roku, kiedy sonda kosmiczna Voyager-2 przeleciała 80 tysięcy kilometrów. z powierzchni odległej planety. Uzyskane obrazy pokazały bladoniebieskie, z ledwo metalicznym odcieniem, planetarny dysk.
Odległość od Słońca wynosi średnio 2 876 679 082 km. Uranus porusza się wokół środka systemu gwiezdnego na prawie eliptycznej orbicie z niewielką mimośrodowością (e), która wynosi 0,46. Okres obiegu ciała niebieskiego wokół gwiazdy centralnej wynosi 30 685 dni ziemskich lub 84 lata. Szybkość ruchu tej planety jest niska - tylko 6,8 km na sekundę. Tylko Neptun porusza się w kosmosie z jeszcze niższą prędkością orbitalną - 5,4 km / s.
Jeśli mówimy o tym, ile czasu potrzeba na podróż z Ziemi na trzecią gigantyczną planetę, tutaj można polegać na danych lotu tej samej automatycznej maszyny Voyager 2, która latała do Urana przez prawie 9 lat. Jest to jak dotąd jedyna misja, która pozwoliła Ziemianom uzyskać pomysły na temat tego odległego obiektu i jego otoczenia.
Pomimo niewielkich rozmiarów na nocnym niebie, w rzeczywistości rozmiar Urana jest imponujący. Średnica dysku planetarnego tego giganta wynosi 50 724 km. Jest to oczywiście nie tak bardzo jak w Jowiszu i Saturnie, których średnice wynoszą odpowiednio 140 tysięcy km i 116 tysięcy km. Jest to jednak wystarczające, aby siódma planeta układu słonecznego mogła mocno utrzymać trzecią pozycję.
Imponujący obserwator i masa tego ciała niebieskiego. Uran jest 14,5 razy cięższy od Ziemi i waży 8.6832 · 1025 kg. Dzięki swojej masie blado niebieski gigant traci nie tylko Jowisza i Saturna. Nawet daleki satelita Urana, planeta Neptuna, ma dużą masę. Względna lekkość odległego ciała niebieskiego wynika z jego składu. W przeciwieństwie do pozostałych dwóch planet, Jowisza i Saturna, gdzie masa jest reprezentowana przez pół-ciekły i metalizowany wodór i hel, Uran reprezentuje ogromną kulę lodową, która ma prędkość obrotową wokół własnej osi 2,29 m / s.
Skład siódmej planety i jej atmosfery
Ice on Uranus to różnorodność modyfikacji wysokotemperaturowych. Jest zamarznięty amoniak, lód wodny i metan w stałym, lodowatym stanie. Ze względu na lodowy charakter siódma planeta została przeniesiona przez astrofizyków do kategorii lodowych gigantów. Gęstość kuli lodowej jest nieznaczna, prawie trzykrotnie mniejsza niż gęstość planety Ziemi i wynosi 1,27 g / cm3. Jednak ze względu na dużą masę i parametry orbitalne siły grawitacyjne są dość silne na Uran. Przyspieszenie swobodnego spadku lodowego giganta jest prawie identyczne jak w przypadku Ziemi i wynosi 8,87 m / s2.
Ciekawa struktura odległej planety, która wygląda następująco:
- solidny rdzeń kamienny;
- płaszcz lodowy;
- wyimaginowana powierzchnia;
- niższa atmosfera (stratosfera i troposfera);
- korona planetarna.
Powierzchnia ciała niebieskiego jest reprezentowana przez związki wodoru i helu, które są w stanie gazowym. Atmosfera planety zawiera metan, dzięki czemu Uran ma charakterystyczny jasnoniebieski odcień. Jego stężenie maleje wraz z wysokością, gdzie z powodu skrajnie niskich temperatur metan zamarza, pozostawiając miejsce dla wodoru i helu. Dokładny skład chemiczny atmosfery siódmej planety nie jest w pełni znany, ale sądząc po widmie, atmosfera jest głównie wodorem, zawiera ona także związki węglowodorowe, które są wynikiem promieniowania słonecznego na cząsteczkach metanu. Warstwy atmosfery lodowego giganta różnią się grubością i temperaturą. Najwyższą warstwą jest korona atmosferyczna, która rozciąga się daleko poza planetę na odległość 8 000 km. Niższe warstwy to stratosfera i troposfera, w których panują niskie temperatury. Na wysokości 50-300 km. z powierzchni jest warstwa chmur składająca się z pary wodnej, kryształów amonu i metanu. Temperatury w tym miejscu osiągają 227-250 stopni Celsjusza ze znakiem minus.
Wniosek
Informacje, które naukowcy mają obecnie na temat trzeciej gigantycznej planety, są bardzo ograniczone. Wynika to z położenia Urana. Astrofizycy i naukowcy skupili się na badaniu Jowisza i Saturna oraz skrajnych rejonów Układu Słonecznego. Uran, znajdujący się w środku tej społeczności ciał niebieskich, cały czas był poza zasięgiem programów badawczych. Statek kosmiczny "Voyager 2" do tej pory stał się jedynym statkiem, który dotarł w pobliże odległej planety, dostarczając pierwszych dokumentów o planecie Uran, o składzie atmosfery i środowiska.
Podobnie jak wszystkie inne gazowe giganty, które mają własny system ciał niebieskich, naukowcy odkryli dekorację uranu - system pierścieni. Odkryte i satelity planety Uran, które dziś mają 27 sztuk. Przy pomocy teleskopu Hubble'a w 2005 roku można było szczegółowo zbadać pięć największych satelitów Urana - Miranda, Ariel, Umbriel, Titania i Oberon. Dalsze badania odległej planety i jej satelitów prawdopodobnie dostarczą naukowcom nowych i przydatnych informacji, ale w najbliższej przyszłości misje w tej części Układu Słonecznego nie są planowane.
