РЕФЕРАТ
НАТЕМУ :Уран
2016 г
Содержание
Открытие планеты
Орбита и вращение
Физические характеристики
Спутники
Литература
Открытие планеты
Люди наблюдали Уран ещё до Уильяма Гершеля, но обычно принимали его за звезду. Наиболее ранним за документированным свидетельством этого факта следует считать записи английского астронома Джона Флемстида, который наблюдал его в 1690 году, по крайней мере, 6 раз, и зарегистрировал как звезду 34 в созвездии Тельца. С 1750 по 1769 год французский астроном Пьер Шарльле Моньер наблюдал Уран 12 раз. Всего Уран до 1781 года наблюдался 21 раз.
В то время как Гершель ещё продолжал осторожно описывать объект как комету, другие астрономы заподозрили, что это какой-то другой объект. Российский астроном Андрей Иванович Лексель установил, что расстояние от Земли до объекта превышает расстояние от Земли до Солнца в 18 раз и отметил, что нет ни одной кометы с перигелийным расстоянием более 4 астрономических единиц. Берлинский астроном Иоганн Боде описал объект, открытый Гершелем, как«движущуюся звезду, которую можно считать подобной планете, обращающуюся по кругу вне орбиты Сатурна», и сделал вывод, что эта орбита более похожа на планетарную, нежели чем на кометную. Вскоре стало очевидным, что объект действительно является планетой. В 1783 году Гершель сам сообщил о признании этого факта президенту Королевского общества ДжозефуБанксу.
За свои заслуги Гершель был награждён королём Георгом III пожизненной стипендией в 200 фунтов стерлингов, при условии, что он переедет в Виндзор, дабы у королевской семьи была возможность посмотреть в его телескопы уран кольцо спутник
Орбита и вращение
Средняя удалённость планеты от Солнца составляет2,8 млрд км. Период полного обращения Урана вокруг Солнца составляет 84 земных года. Расстояние между Ураном и Землёй меняется от 2,6 до 3,15 млрд км. Большая полуось орбиты равна около 3 млрд км. Интенсивность солнечного излучения на таком расстоянии составляет 1/400 от значения на орбите Земли. Впервые элементы орбиты Урана были вычислены в 1783 году французским астрономом Пьером-Симоном Лапласом, однако со временем были выявлены несоответствия расчётных и наблюдаемых положений планеты. В 1841 году британец Джон КаучАдамс первым предположил, что ошибки в расчётах вызваны гравитационным воздействием ещё неоткрытой планеты. В 1845 году французский математик Урбен Леверье начал независимую работу по вычислению элементов орбиты Урана, а 23 сентября 1846 года Иоганн Готфрид Галле обнаружил новую планету, позже названную Нептуном, почти на том же месте, которое предсказал Леверье. Период вращения Урана вокруг своей оси составляет 17 часов 14 минут. Однако, как и на других планетах-гигантах, верхних слоях атмосферы Урана дуют очень сильные ветры в направлении вращения, достигающие скорости 240 м/c. Таким образом, вблизи 60 градусов южной широты некоторые видимые атмосферные детали делают оборот вокруг планеты всего за 14 часов.
Физические характеристики
Уран тяжелее Земли в 14,5 раз, что делает его наименее массивной из планет-гигантов Солнечной системы. Плотность Урана, равная 1,270 г/смі, ставит его на второе после Сатурна место среди наименее плотных планет Солнечной системы. Несмотря на то, что радиус Урана немного больше радиуса Нептуна, его масса несколько меньше, что свидетельствует в пользу гипотезы, согласно которой он состоит в основном из различных льдов --водного, аммиачного и метанового. Их масса, по разным оценкам, составляет от 9,3 до 13,5 земных масс. Водород и гелий составляютлишьмалуючастьотобщеймассыоставшаясядоляприходитсянагорныепороды.
Стандартная модель Урана предполагает, что Уран состоит из трёх частей: в центре --каменное ядро, в середине --ледяная оболочка, снаружи --водородно-гелиевая атмосфера. Ядро является относительно маленьким, с массой приблизительно от 0,55 до 3,7 земных масс и с радиусом в 20 % от радиуса всей планеты. Мантия (льды) составляет большую часть планеты. Атмосфера при массе, составляющей всего 0,5 земных масс, простирается на 20 % радиуса Урана. В центре Урана плотность должна повышаться до 9 г/смі, давление должно достигать 8 млн бар (800 ГПа) при температуре в 5000 К. Ледяная оболочка фактически не является ледяной в общепринятом смысле этого слова, так как состоит из горячей и плотной жидкости, являющейся смесью воды, аммиака и метана. Эту жидкость, обладающую высокой электропроводностью, иногда называют«океаном водного аммиака». Состав Урана и Нептуна сильно отличается от состава Юпитера и Сатурна благодаря«льдам», преобладающим над газами, оправдывая помещение Урана и Нептуна в категорию ледяных гигантов.
Внутреннее тепло Урана значительно меньше, чем у других планет-гигантов Солнечной системы. Тепловой поток планеты очень низкий, и причина этого сейчас неизвестна. Нептун, схожий с Ураном размерами и составом, излучает в космос в 2,61 раза больше тепловой энергии, чем получает от Солнца. У Урана же избыток теплового излучения очень мал, если вообще есть. Тепловой поток Урана равен 0,042 -- 0,047 Вт/мІ, и эта величина меньше, чему Земли (~0,075 Вт/мІ). Измерения в дальней инфракрасной части спектра показали, что Уран излучает лишь 1,06 ± 0,08 % энергии от той, что получает от Солнца. Самая низкая температура, зарегистрированная в тропопаузе Урана, составляет 49 К (- 224°C), что делает планету самой холодной из всех планет Солнечной системы --даже более холодной, чем Нептун.
У Урана есть слабо выраженная система колец, состоящая из очень тёмных частиц диаметром от микрометров до долей метра. Это --вторая кольцевая система, обнаруженная в Солнечной системе. На данный момент у Урана известно 13 колец, самым ярким из которых является кольцое (эпсилон). Кольца Урана, вероятно, весьма молоды --на это указывают промежутки между ними, а также различия в их прозрачности. Это говорит о том, что кольца сформировались не вместе с планетой. Возможно, ранее кольца были одним из спутников Урана, который разрушился либо при столкновении с неким небесным телом, либо под действием приливных сил.
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. Бомльшая часть водорода с гелием пошла на формирование Солнца. А частицы пыли стали собираться вместе, чтобы впоследствии сформировать протопланеты. По мере роста планет некоторые из них обзавелись достаточно сильным гравитационным полем, чтобы сконцентрировать вокруг себя остаточный газ. Они продолжали набирать газ до тех пор, пока не достигали предела, и росли по экспоненте. Ледяным же гигантам удалось набрать значительно меньше газа -- всего несколько масс 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.
Спутники
В системе Урана открыто 27 естественных спутников. Названия для них выбраны по именам персонажей произведений Уильяма Шекспира и Александра Поупа. Можно выделить пять основных самых крупных спутников: это Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титания и Оберон. Спутниковая система Урана наименее массивна среди спутниковых систем газовых гигантов. Даже суммарная масса всех этих пяти спутников не составит и половины массы Тритона, спутника Нептуна. Наибольший из спутников Урана, Титания, имеет радиус всего в 788,9 км, что менее половины радиуса земной Луны, хотя и больше, чем у Реи -- второго по величине спутника Сатурна. У всех лун относительно низкие альбедо -- от 0,20 у Умбриэля до 0,35 у Ариэля. Луны Урана состоят изо льда и горных пород в соотношении примерно 50 на 50. Лёд может включать в себя аммиак и углекислый газ. Среди спутников у Ариэля, судя по всему, самая молодая поверхность: на нём меньше всего кратеров. Поверхность Умбриэля, судя по степени кратерированности, скорее всего, самая старая. На Миранде имеются каньоны до 20 километров глубиной, террасы и хаотичный ландшафт. Одна из теорий объясняет это тем, что когда-то Миранда столкнулась с неким небесным телом и развалилась на части, а потом «собралась» силами притяжения снова.
Литература
1. Seligman, Courtney Rotation Period and Day Length.
2. Williams, Dr. David R. Uranus Fact Sheet. NASA (January 31, 2005).
3. Seidelmann, P. Kenneth; Archinal, B. A.; A'hearn, M. F.; et al. (2007). «Report of the IAU/IAGWorking Group on cartographic coordinates and rotational elements: 2006». Celestial Mech. Dyn. Astr. 90: 155-180. DOI:10.1007/s10569-007-9072-y.
4. Refers to the level of 1 bar atmospheric pressure
5. Report of the IAU Working Group on Cartographic Coordinates and Rotational Elements: 2009, page 23
6. Munsell, Kirk NASA: Solar System Exploration: Planets: Uranus: Facts & Figures. NASA (May 14, 2007).
7. Williams, Dr. David R. Uranus Fact Sheet. NASA (January 31, 2005).
8. R.A.; Campbell, J.K.; Taylor, A.H.; Synnott, S.P. (1992). «The masses of Uranus and its major satellites from Voyager tracking data and Earth-based Uranian satellite data». The Astronomical Journal 103 (6): 2068-2078. DOI:10.1086/116211.
9. Fred Espenak. Twelve Year Planetary Ephemeris: 1995 - 2006. NASA (2005).
10. Podolak, M.; Weizman, A.; Marley, M. (1995). «Comparative model of Uranus and Neptune». Planet. Space Sci. 43 (12): 1517-1522.
11. Lunine, Jonathan. I. (1993). «The Atmospheres of Uranus and Neptune». Annual Review of Astronomy and Astrophysics31: 217-263. DOI:10.1146/annurev.aa.31.090193.001245.
12. ОбразовательнаяИнтернетпрограмма MIRA, разделобУране. Monterey Institute for Research in Astronomy.
13. Кравчук П. А. Рекордыприроды. -- Л.: Эрудит, 1993. -- 216 с. -- 60 000 экз. --ISBN 5-7707-2044-1.
14. MIRA's Field Trips to the Stars Internet Education Program. Monterey Institute for Research in Astronomy.
15. Smith, B.A.; Soderblom, L.A.; Beebe, A.; et al. (1986). «Voyager 2 in the Uranian System: Imaging Science Results». Science 233: 97-102.
16. Sromovsky, L. A.; Fry, P. M. Dynamics of cloud features on Uranus. SAO/NASA ADS Astronomy Abstract Service. doi:10.1016/j.icarus.2005.07.022.
17. Dunkerson, Duane Уран-обнаружение,описание. thespaceguy.com.
18. Elkins-Tanton L. T. Uranus, Neptune, Pluto, and the Outer Solar System. -- New York: Chelsea House, 2006. -- P. 5. -- (The Solar System). -- ISBN 0-8160-5197-6.
19. Journal of the Royal Society and Royal Astronomical Society 1, 30, quoted in Ellis D. Miner, Uranus: The Planet, Rings and Satellites, New York, John Wiley and Sons, 1998 p. 8