«Уран (планета)»

большая планета, не известная древним астрономам, несмотря на то, что при благоприятных условиях она превосходит яркость звезд 6-й величины, т. е. доступна для острого зрения. У. открыта совершенно случайно В. Гершелем 13 марта 1781 г. Рассматривая местность неба около звезды η Близнецов, Гершель заметил, что видимый диск одной из звездочек меняется от перемены увеличения (окуляра) телескопа, а за вечер она переместилась заметно среди других звезд. Гершель думал, что открыл новую комету. Лишь через несколько времени вычисления Лекселя и Лапласа доказали, что расстояние нового светила до земли громадно, что никакая парабола не удовлетворяет видимому его движению, что открыта новая планета, движущаяся почти по кругу по ту сторону орбиты Сатурна. Впоследствии выяснилось, что еще Фламстид в 1690 г. ошибочно занес У. в свой каталог под видом неподвижной звезды, а с тех пор до 1780 г. Брадлей, Майер, Лемоннье до 20 раз точно так же наблюдали У., не подозревая в нем планету. Среднее расстояние У. до Солнца 2853 млн. км (19,18 расстояний от Земли до Солнца). Эксцентриситет орбиты равен 0,46; наклонность ее к эклиптике только 0°46'. Сидерический оборот (вокруг Солнца) — 84 г. 7 дней. Диаметр У. (50000 км) равен 4 диаметрам Земли; поверхность в 17 раз, объем в 70, масса в 15 раз больше Земли (т. е. 1/23000 массы Солнца). Плотность (наименьшая среди других планет, кроме Сатурна) почти в 5 раз меньше плотности Земли, едва превосходя плотность воды. Ускорение силы тяжести на поверхности У. — около 0,8 ускорения силы тяжести на Земле. Видимый с Земли диаметр диска У. равен в среднем 4 ". У. обладает довольно значительным сжатием, около 1/12. Диск У. зеленоватого цвета. Только в исключительных случаях удавалось разглядеть на нем какие-либо пятна. Бёфхам (Buffham) в 1870—72 г. видел светлые пятна, указывавшие на период вращения У. в 12 час. В 1883 г. Юнг видел темные полоски; братья Анри в 1884 г. — зеленоватые линии, разделяемые блестящей полосой. Перротэн заметил белое пятно, напоминающее полярные пятна на Марсе. Наконец, в 1890 г. астрономы Ликской обсерватория (Хольден, Шеберде, Килер) разглядели темные "вилообразные" линии. Все эти наблюдения настолько не согласны между собой, что о строении поверхности У. нельзя сделать никаких заключений. Весьма большое albedo (до 0,64) позволяет допустить, что У., кроме отраженного света Солнца, испускает еще частью собственный свет. Однако утверждение Локайра и Тейлора о существовании ярких линий в спектре У. не заслуживает доверия. В сплошном спектре У. заметны солнечные Фраунгоферовы линии, но значительно преобладают над ними по интенсивности широкие полосы поглощения, очевидно обусловленные атмосферой самого У. Наиболее темные части этих полос приходятся на длины волн в 543 и 618 μμ. Ποследняя полоса является общей для всех планет урановой группы. — В 1788 г. Гершель открыл двух спутников У. (они названы Титания и Оберон). Затем он утверждал, что видел еще четырех спутников, но эти наблюдения, очевидно, были результатом какого-либо недоразумения и не заслуживают доверия. В 1851 г. Лассель открыл двух более близких к У. спутников (Ариель и Умбриель). Все спутники У. представляют характерную аномалию среди других тел солнечной системы. Орбиты их расположены почти в одной и той же плоскости, близкой к перпендикулярности к орбите самой планеты, а направление движения спутников в их орбитах обратное господствующему во всей солнечной системе (ср. Системы мира). Эксцентриситет орбит спутников весьма мал, наклонность орбит к эклиптике около 82°; времена оборотов около У. соответственно равны: 2^д12^ч; 4^д3^ч; 8^д17^ч; 13^д11^ч. Расстояния до планеты, выраженные в ее радиусах: 7, 10, 16 и 22. Яркость спутников не превосходит яркости звезд 14 — 15 величины.

В. С.

Уран, седьмая по удалённости от Солнца большая планета Солнечной системы; астрономический знак

или . Относится к числу планет-гигантов. Открыт В. Гершелем в 1781; случайно наблюдался и ранее, но оставался нераспознанным среди звёзд. Движется вокруг Солнца на среднем расстоянии от него 19,19 а. е. по орбите, близкой к круговой. Эксцентриситет орбиты равен 0,047, наклон плоскости орбиты У. к плоскости эклиптики составляет всего лишь 0,77°. Полный оборот вокруг Солнца У. совершает за 84,015 года, или 30 685 земных сут. Синодический период У., в течение которого повторяются противостояния и соединения с Солнцем, составляет 369,7 сут. Будучи достаточно ярким объектом (около 6-й звёздной величины), У. легко наблюдается в бинокль, но для того, чтобы уверенно заметить диск, нужен телескоп с увеличением не менее 60 раз. Невооружённым глазом едва различим. Видимый поперечник У. меняется в пределах от 3,4'' до 4,3''. Истинный экваториальный диаметр У. равен 50700 км, или 3,98 диаметра Земли. Объём У. в 61 раз превышает объём Земли, масса же его составляет 14,56 массы Земли, так что средняя его плотность мала и равна 1,32 г /см3, что характерно для планет-гигантов. Ускорение силы тяжести на экваторе У. равно 1040 см/сек2 минус 60 см/сек2 за счёт центробежного ускорения, а вторая космическая скорость √ 22 км/сек.

Фигура У. сильно сжата у полюсов (сжатие √ около 1: 33), что отражает факт быстрого его вращения вокруг оси: период осевого вращения У. составляет 10,8 ч. Поскольку на диске У. не заметно никаких деталей, установить факт его вращения из прямых наблюдений невозможно. Период вращения У. установлен по периодическим изменениям его блеска с амплитудой до 0,15 звёздной величины, а также по величине смещения линий в его спектре вследствие эффекта Доплера, что позволяет определить линейную скорость вращения У. на его экваторе. В отличие от большинства планет, у которых осевое вращение, если смотреть на планету со стороны Сев. полюса, происходит против часовой стрелки, т. е. в ту же сторону, в которую движется и сама планета вокруг Солнца, У. (как и Венера) вращается в сторону, противоположную орбитальному движению; ось вращения У. лежит почти в плоскости орбиты, составляя с нормалью к орбите угол 98°.

Из-за большого удаления от Солнца У. получает от него очень мало света и тепла √ почти в 370 раз меньше, чем Земля, но его отражательная способность очень велика √ самая высокая среди планет: сферическое альбедо У. равно 0,93, геометрическое альбедо √ 0,57. Если У. столь же эффективно отражает всё тепловое излучение Солнца, то его температура на поверхности должна быть очень низкой √ ниже 90 К (√180 °С); это подтверждается измерениями в инфракрасной области спектра, где средняя температура оказалась равной всего лишь 55 ╠ 3 К. В то же время температура, измеренная в сантиметровом диапазоне, заметно превышает 100 К, что свидетельствует о существовании потока тепла из недр планеты. Большое альбедо У. говорит о наличии мощной атмосферы. Спектроскопическим методом на планете обнаружен молекулярный водород H2 мощностью 100 км-атм над уровнем облачного слоя и метан CH4 мощностью от 3 до 150 км-атм (по разным оценкам). Давление атмосферы на уровне облаков оценивается в 3 атм. Теоретические исследования внутреннего строения У. привели к следующим результатам: внешняя газовая оболочка состоит из газов H2, Не, CH4, общая масса которых составляет около 10% полной массы планеты; толщина оболочки √ 27% радиуса У.; ниже находится жидкое ядро, состоящее преимущественно из воды.

У. имеет 5 спутников, которые движутся в экваториальной плоскости У. в направлении вращения планеты. Все они слабы и доступны наблюдениям лишь с помощью крупных телескопов. Два спутника, более удалённые и самые яркие, √ Титания и Оберон √ были открыты Гершелем в 1787, менее яркие √ Ариель и Умбриэль √ У. Ласселлом в 1851 и, наконец, самый близкий к планете спутник √ Миранда √ амер. астрономом Дж. Койпером в 1948 фотографическим путём (блеск 16,5 звёздной величины). Размеры спутников можно лишь грубо оценить по их блеску: самый крупный из них √ Титания √ имеет диаметр между 0,5 и 1,3 тыс. км, самый малый √ Миранда √ от 150 до 500 км.

Лит.: Мороз В. И., Физика планет, М., 1967; Мартынов Д. Я.. Планеты. Решенные и нерешенные проблемы, М., 1970.

Д. Я. Мартынов.

УРАН (планета)

УРА́Н (астрономический знак I), планета, среднее расстояние от Солнца — 19,18 а. е. (2871 млн. км), период обращения 84 года, период вращения ок. 17 ч, экваториальный диаметр 51 200 км, масса 8,7·10²⁵ кг, состав атмосферы: Н₂, Не, СН₄. Ось вращения Урана наклонена на угол 98 °. Уран имеет 15 спутников (5 открыты с Земли — Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титания, Оберон, и 10 открыты космическим аппаратом «Вояджер-2» — Корделия, Офелия, Бианка, Крессида, Дездемона, Джульетта, Порция, Розалинда, Белинда, Пэк) и систему колец.

* * *

УРА́Н, седьмая от Солнца большая планета Солнечной системы(см. СОЛНЕЧНАЯ СИСТЕМА), относится к планетам-гигантам.

Движение, размеры, масса

Уран движется вокруг Солнца по эллиптической орбите, большая полуось которой (среднее гелиоцентрическое расстояние) в 19,182 больше, чем у Земли(см. ЗЕМЛЯ (планета)), и составляет 2871 млн. км. Эксцентриситет(см. ЭКСЦЕНТРИСИТЕТ (в геометрии)) орбиты равен 0,047, то есть орбита довольно близка к круговой. Плоскость орбиты наклонена к эклиптике(см. ЭКЛИПТИКА) под углом 0,8°. Один оборот вокруг Солнца Уран совершает за 84,01 земного года. Период собственного вращения Урана составляет приблизительно 17 часов. Существующий разброс при определении значений этого периода обусловлен несколькими причинами, из которых основными являются две: газовая поверхность планеты не вращается как единое целое и, кроме того, на поверхности Урана не обнаружено заметных локальных неоднородностей, которые помогли бы уточнить длительность суток на планете.

Вращение Урана обладает рядом отличительных особенностей: ось вращения почти перпендикулярна (98°) к плоскости орбиты, а направление вращения противоположно направлению обращения вокруг Солнца, то есть обратное (из всех других больших планет обратное направление вращения наблюдается только у Венеры(см. ВЕНЕРА (планета))).

Уран относят к числу планет-гигантов: его экваториальный радиус (25600 км) почти в четыре раза, а масса (8,7·10²⁵ кг) — в 14,6 раза больше, чем у Земли. При этом средняя плотность Урана (1,26 г/см³ ) в 4,38 раза меньше, чем плотность Земли. Относительно малая плотность типична для планет-гигантов: в процессе формирования из газово-пылевого протопланетного облака наиболее легкие компоненты (в первую очередь, водород и гелий) стали для них основным «строительным материалом», тогда как планеты земной группы включают заметную долю более тяжелых элементов.

Состав и внутреннее строение

Подобно другим планетам-гигантам, атмосфера Урана в основном состоит из водорода, гелия и метана, хотя их относительные вклады несколько ниже по сравнению с Юпитером(см. ЮПИТЕР (планета)) и Сатурном(см. САТУРН (планета)).

Теоретическая модель строения Урана такова: его поверхностный слой представляет собой газожидкую оболочку, под которой находится ледяная (смесь водяного и аммиачного льда) мантия, а еще глубже — ядро из твердых пород. Масса мантии и ядра составляет примерно 85—90% от всей массы Урана. Зона твердого вещества простирается до 3/4 радиуса планеты.

Температура в центре Урана близка к 10000 К при давлении 7—8 млн. атмосфер (одна атмосфера примерно соответствует одному бару). На границе ядра давление примерно на два порядка ниже (около 100 килобар).

Эффективная температура, определяемая по тепловому излучению с поверхности планеты, составляет ок. 55 К.

Спутники Урана

Подобно Нептуну и Сатурну, Уран имеет большое число спутников (к 1997 открыто 15) и систему колец. Наибольшие размеры (в километрах) и масса (в долях массы Урана) характерны для первых пяти (открытых с Земли) спутников. Это Миранда(см. МИРАНДА (спутник Урана)) (127 км, 10^-7), Ариэль(см. АРИЭЛЬ) (565 км, 1,1·10^-5), Умбриэль(см. УМБРИЭЛЬ) (555 км, 1,1·10^-5), Титания(см. ТИТАНИЯ) (800 км, 3,2·10^-5) и Оберон(см. ОБЕРОН) (815 км, 3,4·10^-5). Последние два спутника, согласно теоретическим оценкам, испытывают дифференциацию, то есть перераспределение различных элементов по глубине, в результате чего произошло образование силикатного ядра, мантии из льда (водяного и аммиачного) и ледяной коры. Выделяющаяся при дифференциации теплота приводит к заметному разогреванию недр, что может вызывать даже их расплавление. Остальные 10 спутников Урана (Корделия(см. КОРДЕЛИЯ), Офелия(см. ОФЕЛИЯ), Бианка(см. БИАНКА), Крессида(см. КРЕССИДА), Дездемона(см. ДЕЗДЕМОНА), Джульетта(см. ДЖУЛЬЕТТА), Порция(см. ПОРЦИЯ), Розалинда(см. РОЗАЛИНДА), Белинда(см. БЕЛИНДА), Пэк(см. ПЭК)) были открыты с борта космического аппарата «Вояджер-2» в 1985—86.

История открытия Урана

В течение многих веков астрономы Земли знали только пять «блуждающих звезд» — планет. 1781 был ознаменован открытием еще одной планеты, названной Ураном. Это произошло, когда английский астроном У. Гершель(см. ГЕРШЕЛЬ) приступил к реализации грандиозной программы: составлению полного систематического обзора звездного неба.

13 марта вблизи одной из звезд созвездия Близнецов(см. БЛИЗНЕЦЫ (созвездие)) Гершель заметил любопытный объект, который явно не был звездой: его видимые размеры менялись в зависимости от увеличения телескопа, а главное, менялось его положение на небосводе. Гершель первоначально решил, что открыл новую комету(см. КОМЕТЫ) (его доклад на заседании Королевского общества 26 апреля 1781 так и назывался — «Сообщение о комете»), но от кометной гипотезы вскоре пришлось отказаться. В благодарность Георгу III, назначившему Гершеля королевским астрономом, последний предложил назвать планету «Георгиева звезда», однако, чтобы не нарушать традиционной связи с мифологией, было принято название «Уран».

Первые немногочисленные наблюдения еще не позволяли достаточно точно определить параметры орбиты новой планеты, но, во-первых, число этих наблюдений (в частности, в России, Франции и Германии) быстро увеличивалось, и во-вторых, внимательное исследование каталогов прошлых наблюдений позволило убедиться, что планета неоднократно фиксировалась и прежде, но принималась за звезду, что также заметно увеличивало число данных.

В течение 30 лет после открытия Урана острота интереса к нему периодически падала, но только на время. Дело в том, что повышение точности наблюдений выявило загадочные аномалии в движении планеты: оно то «отставало» от расчетного, то начинало «опережать» его. Теоретическое объяснение этих аномалий привело к новым открытиям — обнаружению заурановых планет.