Сьома за віддаленості від Сонця, третя по діаметру і четверта за масою планета Сонячної системи. Підготував : Путінцев Володимир 7-А

1 Відкриття планети 1.1 Назва 2 Орбіта і обертання 2.1 Нахил осі обертання 2.2 Видимість 3 Фізичні характеристики 3.1 Внутрішня структура 3.2 Внутрішня температура 3.3 Атмосфера Склад 3.4 Кільця Урана 3.5 Магнітосфера Урана

4 Клімат 4.1 Атмосферні освіти, хмари і вітер 5 Формування Урана 6 Супутники Урана 7 Дослідження Урану 7.1 Хронологія відкриттів 7.2 Дослідження автоматичними міжпланетними станціями 8 Уран в культурі

Уран став першою планетою, виявленої в Новий час і за допомогою телескопа. Була відкрита в 1781 англійським астрономом Вільямом Гершелем і названа на честь грецького бога неба Урана. Про відкриття Урана Вільям Гершель оголосив 13 березня 1781, тим самим вперше з часів античності розширивши кордони Сонячної системи в очах людини Вільям Гершель ( 1738, Ганновер )

Німецький астроном Йоганн Боде першим з учених висунув пропозицію іменувати планету Ураном, на честь бога неба з грецького пантеону. Він мотивував це тим, що "так як Сатурн був батьком Юпітера, то нову планету слід назвати в честь батька Сатурна". Найбільш раннє офіційне іменування планети Ураном зустрічається в науковій роботі 1823, вже через рік після смерті Гершеля. Йоган Боде ( (79 років)) Уран - єдина планета, назва якої походить не з римської, а з грецької міфології.

Середня віддаленість планети від Сонця становить 19,1914 а. е. (2,8 млрд км). Період повного звернення Урана навколо Сонця становить 84 земних року. Відстань між Ураном і Землею змінюється від 2,7 до 2,9 млрд км. Велика піввісь орбіти дорівнює 19,229 а.е., або близько 3 млрд км. Інтенсивність сонячного випромінювання на такій відстані складає 1 / 400 від значення на орбіті Землі. Уран - його кільця і супутники а.е -Астрономічна одиниця

Період обертання Урану навколо своєї осі становить 17 годин 24 хвилини. Однак, як і на інших планетах-гігантах, у верхніх шарах атмосфери Урана дмуть дуже сильні вітри в напрямку обертання, що досягають швидкості 240 м / c. Таким чином, у районі 30 градусів південної широти деякі частини атмосфери роблять оберт навколо планети всього за 14 годин.

Площина екватора Урана нахилена до площини його орбіти під кутом 97,86 - тобто планета обертається, "лежачи на боку". Це дає повністю відмінний від інших планет Сонячної системи процес зміни пір року. Якщо інші планети можна порівняти з обертовими вовчками, то Уран більше схожий на котиться куля.

Як причину такого аномального обертання зазвичай називається зіткнення Урана з іншою планетезималлю на ранньому етапі його формування. У моменти сонцестоянь один з полюсів планети виявляється спрямованим на Сонце. Тільки вузька смужка близько екватора відчуває швидку зміну дня і ночі; при цьому Сонце в цей час розташоване дуже низько над горизонтом - як у земних полярних широтах. Через півроку ситуація змінюється на протилежну: "полярний день" наступає в іншій півкулі. Кожен полюс 42 земних роки перебуває в темряві - і ще 42 роки під світлом Сонця. У моменти рівнодення Сонце стоїть "перед" екватором Урана, що дає майже той же цикл день / ніч, що й на інших планетах Планетозімалей (від англ. planet - Планета і infinitesimal - Нескінченно мала) - небесне тіло на орбіті навколо протозірки, що утворюється в результаті поступового збільшення більш дрібних тіл

Завдяки такому нахилу осі протягом року полярні області Урана отримують більше енергії від Сонця, ніж екваторіальні. Однак Уран "тепліший" в екваторіальних районах, ніж у полярних областях. Механізм процесу, що викликає такий перерозподіл енергії, поки залишається невідомим. Причина незвичайного положення осі обертання Урана також залишається поки що в області гіпотез, хоча зазвичай прийнято вважати, що під час формування Сонячної системи протопланета розміром приблизно з Землю врізалася в Уран і змінила його вісь обертання.

Уран видно неозброєним оком в протистоянні на чистому небі в темний час доби, і його можна спостерігати навіть у міських умовах з біноклем. У великі аматорські телескопи з діаметром об'єктива від 15 до 23 см Уран видно як блідо- блакитний диск з явно вираженим потемнінням до краю. У більш великі телескопи з діаметром об'єктива більше 25 см можна розрізнити хмари і побачити великі супутники ( Титанія іОберон).

Уран важча за Землю в 14,5 разів, що робить його найменш масивною з планет-гігантів Сонячної системи. Щільність Урана, рівна 1,270 г / см, ставить його на друге місце після Сатурна за найменшою щільності серед планет Сонячної системи. Незважаючи на те, що радіус Урана трохи більше радіуса Нептуна, його маса дещо менша, що свідчить на користь гіпотези, згідно з якою він складається в основному з різних льодів - водного, аміачного і метанового.

Стандартна модель Урана припускає, що Уран складається з трьох частин: у центрі - кам'яне ядро, в середині - крижана оболонка, зовні - воднево-гелієва атмосфера. Ядро є відносно маленьким, з масою приблизно від 0,55 до 3,7 земних мас і з радіусом в 20% від радіуса всієї планети. Мантія (льоди) складає велику частину планети (60% від загального радіуса, до 13,5 земних мас). Атмосфера при масі, що становить всього 0,5 земних мас (або, за іншими оцінками, 1,5 земної маси), простягається на 20% радіуса Урана. У центрі Урана щільність повинна підвищуватися до 9 г / см. Тиск на кордоні ядра і мантії має сягати 8 млн бар (800 ГПа) при температурі в 5000 До.

Крижана оболонка фактично не є крижаною в загальноприйнятому розумінні цього слова, тому що складається з гарячої та щільної рідини, що є сумішшю води, аміаку та метану. Цю рідину, яка має високу електропровідність, іноді називають "океаном водного аміаку". Склад Урана і Нептуна сильно відрізняється від складу Юпітера і Сатурна завдяки "кригами", переважаючим над газами, виправдовуючи приміщення Урана і Нептуна в категорію крижаних гігантів.

Температура Урана значно нижча температури інших планет-гігантів Сонячної системи. Теплове випромінювання планети дуже низьке, і причина цього в даний час залишається невідомою. Нептун, схожий з Ураном розмірами і складом, випромінює в космос в 2,61 рази більше теплової енергії, ніж одержує від Сонця. Вимірювання в далекій інфрачервоній частині спектра показали, що Уран випромінює лише 1,06 0,08% енергії від тієї, що отримує від Сонця (тобто надмірна теплота вкрай мала, майже відсутня). Найнижча температура, зареєстрована в тропопаузі* Урана, становить 49 К, що робить планету найхолоднішою з усіх планет Сонячної системи - навіть більш холодною, ніж Нептун. Тропопауза (від греч. τροπος - Поворот, зміна і παυσις - Зупинка, припинення) - шар атмосфери, в якому припиняється зниження температури з висотою; перехідний шар від тропосфери до стратосфери.

Хоча Уран і не має твердої поверхні у звичному розумінні цього слова, найбільш віддалену частину газоподібної оболонки прийнято називати його атмосферою. Вважають, що атмосфера Урана починається на відстані в 300 км від зовнішнього шару при тиску в 100 бар і температурі в 320 K. "Атмосферна корона" простягається на відстань, в 2 рази перевищує радіус від "поверхні" з тиском в 1 бар. Атмосферу умовно можна розділити на 3 частини: тропосфера (-300 км - 50 км; тиск становить ,1 бар), стратосфера ( км; тиск становить 0, бар) термосфера / атмосферна корона ( км від поверхні) [10]. Мезосфера у Урана відсутня.

Склад атмосфери Урана помітно відрізняється від решти складу планети завдяки високому вмісту молекулярного водню і гелію. Гелій не локалізований в центрі планети, що характерно для інших газових гігантів. Третя складова атмосфери Урана - метан (CH 4). Метан має добре видимі смуги поглинання у видимому і ближньому інфрачервоному спектрі. Молекули метану становлять 2,3% від загальної масової фракції на рівні тиску в 1,3 бар. Поширеність менше летючих сполук, таких як аміак, вода і сірководень, в глибині атмосфери відома погано. Крім того, у верхніх шарах Урана виявлені сліди етану (C 2 H 6), Метилацетилену (CH 3 C 2 H) і діацетілену (C 2 HC 2 H). Ці вуглеводні, як припускають, є продуктом фотолізу метану сонячної ультрафіолетовою радіацією. Фотоліз або фотодисоціація хімічна реакція розпаду хімічної сполуки при поглинанні фотона.

У Урана є слабо виражена система кілець, що складається з частинок діаметром від декількох міліметрів до 10 метрів. Це - друга кільцева система, виявлена в Сонячній системі (першою була система кілець Сатурна). На даний момент у Урана відомо 13 кілець, найяскравішим з яких є кільце ε (епсилон). Кільця Урана, ймовірно, дуже молоді - на це вказують проміжки між ними, а також відмінності в їх прозорості. Це говорить про те, що кільця не були сформовані разом з планетою. Можливо, раніше кільця були одним із супутників Урана, який зруйнувався або при зіткненні з якимось небесним тілом, або під дією приливообразующих сил. Внутрішні кільця Урана. Яскраве зовнішнє кільце - кільце ε, також видно вісім інших кілець

Вимірювання "Вояджера-2" дозволили виявити у Урана вельми специфічне магнітне поле, яке не спрямовано з геометричного центру планети і нахилений на 59 градусів відносно осі обертання. Фактично магнітний диполь зміщений від центру планети до південного полюса приблизно на 1 / 3 від радіуса планети. Ця незвичайна геометрія призводить до дуже асиметричному магнітному полю, де напруженість на поверхні в південній півкулі може становити 0,1 гауса, тоді як у північній півкулі може досягати 1,1 гауса. В середньому по планеті цей показник дорівнює 0,23 гауса Одна з теорій пояснює цей феномен тим обставиною, що магнітне поле в планет земної групи і інших планет-гігантів генерується в центральному ядрі, а магнітне поле у "крижаних гігантів" формується на відносно малих глибинах: наприклад, в океані рідкого аміаку, у тонкій конвективної оболонці, навколишнього рідку внутрішню частину, що має стабільну шарувату структуру.

На Урані добре розвинені полярні сяйва, які видно як яскраві дуги навколо обох полярних полюсів.

Зображення в природному кольорі (ліворуч) і в більш далеких частинах видимого спектру (праворуч), що дозволяють розрізнити хмарні смуги і атмосферний "капюшон" (знімок "Вояджера-2")

Знімки, зроблені "Вояджером-2" в 1986 році, показали, що видиме південну півкулю Урана можна поділити на дві області: яскравий "полярний капюшон" і менш яскраві екваторіальні зони. Ці зони межують на широті -45. Вузька смуга в проміжку між -45 і - 50, іменована південним "кільцем", є найпомітнішою особливістю півкулі і видимої поверхні взагалі. "Капюшон" і кільце, як вважають, розташовані в інтервалі тиску від 1,3 до 2 бар і є щільними хмарами метану

Крім загальної атмосферної структури планети, "Вояджер-2" також відзначив 10 маленьких яскравих хмарок, велика частина яких була відзначена в області кількох градусів північніше "південного кільця" ; у всіх інших відносинах Уран нагадував "динамічно мертву" планету. Проте в 1990-х роках число зареєстрованих яскравих хмар значно зросла, причому більша їх частина була виявлена в північній півкулі планети. Недавні спостереження Нептуна і Урана показали, що між хмарами цих планет є і багато схожого. Хоча погода на Урані більш спокійна, на ньому, так само як і на Нептуні, були відзначені "темні плями" (атмосферні вихори) - в 2006 році вперше в його атмосфері був помічений і сфотографований вихор.

Відстеження різних хмар дозволило визначити зональні вітри, що дмуть у верхній тропосфері Урана. На екваторі вітри є ретроградними, тобто дмуть у зворотному по відношенню до обертання планети напрямку, і їх швидкості (так як рух назад обертанню) складають -100 і -50 м / с. Швидкості вітрів ідутьдо нуля зі збільшенням відстані від екватора аж до широти 20, де вітру майже немає. Вітри починають дути у напрямку обертання планети аж до полюсів. Швидкості вітрів починають рости, досягаючи свого максимуму в широтах 60 і падаючи практично до нуля на полюсах. Швидкість вітру на широті в - 40 коливається від 150 до 200 м / с, а далі спостереженнями заважає "Південне кільце", своєю яскравістю затінюючі хмари і не дозволяє обчислити швидкість вітру ближче до південного полюса. Максимальна ж швидкість вітру, помічена на планеті, була зареєстрована на північній півкулі на широті +50 і дорівнює більш ніж 240 м / с.

Є багато аргументів на користь того, що відмінності між крижаними і газовими гігантами зародилися ще при формуванні Сонячної системи. Як вважають, Сонячна система сформувалася з гігантського обертового кулі, що складається з газу і пилу і відомого як протосонячній туманність. Потім куля ущільнився, і сформувався диск з Сонцем в центрі. Велика частина водню з гелієм пішла на формування Сонця. А частинки пилу стали збиратися разом, щоб згодом сформувати протопланети.

Оскільки планети збільшувалися в розмірах, деякі з них обзавелися досить сильним магнітним полем, що дозволив їм сконцентрувати навколо себе залишковий газ. Вони продовжували набирати газ до тих пір, поки не досягали межі, і далі їх розміри збільшувалися по експоненті. Крижаним ж гігантам вдалося "отримати" значно менше газу - по масі отриманий ними газ тільки в кілька разів перевершував масу Землі. Таким чином, їх маса не досягала цієї межі. Сучасні теорії формування Сонячної системи мають деякі труднощі в поясненнях формування Урана і Нептуна. Ці планети занадто великі для відстані, на якій вони знаходяться від Сонця. Можливо, раніше вони були ближче до Сонця, але потім якимось чином змінили орбіти. Втім, нові методи планетарного моделювання показують, що Уран і Нептун дійсно могли сформуватися на своєму теперішньому місці, і, таким чином, їх справжні розміри згідно з цими моделями не є перешкодою в теорії походження Сонячної системи.

Найбільші супутники Урана. Зліва направо: Міранда, Аріель, Умбріель, Титанія, Оберон.

Міра́нда (Уран V) найближчий і найменший серед п'яти великих супутників Урана. Супутник відкрито 1948 року. З усіх супутників Урана Міранду було найкраще вивчено завдяки тому, що вона опинилася найближче до траекторії «Вояджера-2». Однак, вивчити вдалося лише південну півкулю, бо північна перебувала в тіні.

Аріель (англ. Ariel) супутник Урана, відкритий одночасно з Умбріелем 24 жовтня 1851 року В ільямом Лассалем; названий ним же. Аріель також відомий як Уран І.

Відкрито Вільямом Лассела в 1851 році, одночасно з Аріелем. Названий на честь персонажа (гнома) поеми А. Попа «Викрадення пасма». Умбріель є третім за розмірами і темнішим з великих супутників Урану, він віддзеркалює всього 16% світла, що на нього падає. Поверхня сильно кратерирована, але на ньому немає кратерів із світлими променями, наявних на інших супутниках Урана. Особливість Умбріель - незвичайний світлий круг близько 140 км у діаметрі. Його природа невідома, хоча це можуть бути відкладення паморозі, пов'язані з ударним кратером.

Титанія найбільший супутник Урана, відкритий Вільямом Гершелем в 1787 році. Його діаметр становить близько 1800 км, середня відстань від центра планети 439 тис. км.

Оберо́н другий за розміром та масою супутник планети Уран, дев'ятий за масою супутник планет сонячної системи. Також відомий як «Уран IV». За одним з припущень Оберон сформувався з акреційного диску, що існував навколо Урана відразу після утворення планети. Супутник, ймовірно, має кам'яне ядро і крижану мантію, при цьому кількість льод становить 50%, каменю 30%, метану таазоту 20%. Між мантією та ядром, можливо, є шар рідкої води.

ДатаВідкриттяПершовідкривач (і) 13 березня 1781УранВільям Гершель 11 січня 1787Титанія і ОберонВільям Гершель 22 лютого 1789Гершель згадує про кільця Урана Вільям Гершель 24 жовтня 1851 Аріель і Умбріель Вільям Лассель 16 лютого 1948МірандаКойпер 10 березня 1979Система кілець Уранавідкрита групою дослідників 30 грудня 1985ПакСіннота і станція "Вояджер-2" 3 січня 1986Джульєтта і ПорціяСіннота і станція "Вояджер-2" 9 січня 1986КрессидаСіннота і станція "Вояджер-2"

ДатаВідкриттяПершовідкривач (і) 20 січня 1986БіанкаСміт і станція "Вояджер-2" 6 вересня 1997Калібан і Сікораксавідкриті групою дослідників 18 липня 1999Сетебос, Стефано і Просперовідкриті групою дослідників 13 серпня 2001Трінкуло, Фердинанд і Францисковідкриті групою дослідників 25 серпня 2003Маб і КупідонШоуолтера і Лізер 29 серпня 2003МаргаритаШепард, Джюіт 23 серпня 2006Темна пляма УранаКосмічний телескоп ім. Хаббла і група дослідників

В 1986 космічний апарат НАСА " Вояджер-2 "по пролітної траєкторії перетнув орбіту Урана і пройшов в км від поверхні планети. Це єдине в історії космонавтики відвідування околиць Урана." Вояджер-2 "стартував у 1977, до прольоту повз Урана провів дослідження Юпітера і Сатурна (а пізніше - і Нептуна). Апарат провів вивчення структури і складу атмосфери Урана, виявив 10 нових супутників, вивчив унікальні погодні умови, викликані осьовим креном в 97,77, і досліджував систему кілець. Фото Урана, зроблене "Вояджером-2" під час "відбуття" до Нептуна

У пропозиції, представленому Європейському космічному агентству групою з 168 вчених, описується подорож до зовнішньої частини Сонячної системи, в якому кінцевою метою є планета Уран. Місія названа Uranus Pathfinder. Вона дозволить вивчити унікальний хімічний склад планети, її кільця і супутники, а також розкрити декілька найважливіших таємниць планети. Ця місія, в свою чергу, сприятиме збільшенню наших знань про Сонячну систему. Керівник проекту розповів, що мотивацією до цієї місії є дослідження гігантських зовнішніх областей Сонячної системи, про які ми дуже мало знаємо. Залежно від розмірів корабля, місія може зайняти від 8 до 15 років, щоб досягти місця призначення. Команда сподівається, що місія Uranus Pathfinder може бути запущена в 2021 році.

Кінець