Что скрывается в уране: от ядра до поверхности

История открытия и исследования

Седьмая планета была недоступна для наблюдения астрономам Античности и Средневековья из-за своей удаленности от Солнца и Земли и не самого заметного свечения на ночном небе. Открыл Уран в 1781 году английский астроном Фредерик Уильям Гершель. Он же предложил назвать его в честь английского монарха Георга III. Идея была отклонена другими астрономами и объект назвали в честь древнегреческого прародителя всех богов, олицетворяющего небо. Позднее Гершель открыл две крупнейших урановых луны, а также выдвинул предположение о наличии у него системы колец.

До конца 20 века небесное
тело оставалась практически неизученной. Самые ценные сведения об Уране передал
на Землю космический зонд Вояджер-2, которому в 1986 году удалось пройти на
расстоянии 80 тыс. км от поверхности планеты. Аппарат обнаружил 10 спутников, а
также изучил состав атмосферы планеты, ее климат и кольцевую систему.

Исследования поверхности ледяного гиганта также осуществляются благодаря космической обсерватории Хаббл. Ей были получены снимки Темного пятна в атмосфере планеты, а также информация о спутниках.  В 2021 году планируется отправить межпланетную станцию для изучения химического состава урановой атмосферы, исследовании спутников и колец.

Расстояние до Урана

С обнаружением новых объектов Солнечной системы, совершающих обороты по своим орбитам, обнаружилось, что прежних единиц измерения недостаточно или они составляют существенное неудобство в проведении расчетов. В округленной форме, например, расстояние от небесного светила до Земли составляет 150 миллионов километров, а среднее – 149,6 млн км. Это цифра с многими нулями, и если перевести ее в метры, то получится длинный хвост из чисел или громоздкая конструкция с умножением на 10 в энной степени.

Вдали от Солнца

Если же взять среднее расстояние до Солнца за единицу измерения, будет намного удобнее производить вычисления. В Международном научном сообществе была определена единая условная единица, названная астрономической. Привязка условной меры измерения расстояний к Международной системе СИ дает ее значение в метрах, и в точности это составляет 149 597 870 700 м. Для сравнения: это самая маленькая единица удаленности в космическом пространстве, с помощью которой удобно замерять только межпланетные дистанции и компоненты двойных звезд. Приведем некоторые факты, полученные в ходе исследований:

1. Уран находится на четвертом месте по удаленности от Земли, если двигаться к границам Солнечной системы. Это седьмая по счету от желтого карлика планета-гигант (Земля при этом – на третьем месте).
2. Уран – не самая тяжелая (четвертая по массе) и не самая большая (на третьем месте по диаметру), зато ее видно с Земли невооруженным взглядом, и это первая планета, открытая с помощью телескопа. В пределах видимых объектов астрономической единицы казалось достаточно, особенно если вспомнить, что это составляет сто пятьдесят миллионов километров.
3. Земная орбита и условная линия, по которой производит свое вращение Уран, находятся на расстоянии 17,17 а. е. Чтобы определить расстояние от Земли до седьмой планеты Солнечной системы, следует умножить 150 млн км на 17. До центральной звезды от ледяного гиганта удаленность составляет 18,7 а. е.
4. Самое близкое схождение между планетами составляет 2 570 000 000 км, наибольший интервал расхождения – 3 150 000 000 км. Дальность и близость определяются в тот момент, когда планеты находятся на одной воображаемой линии, проведенной от звезды, или на противоположных сторонах по отношению к ней.

Нептун, открытый на 60 лет позже Урана, стал известен человечеству благодаря проведенным вычислениям. Некоторое время их считали планетами-близнецами, обнаружив много обстоятельств, дающих основания для подобной аналогии.

Для сравнения: Меркурий находится всего в 0,4 а. е. от Солнца, а Земля – в одной астрономической единице. Чтобы представить себе, насколько далеко находится Уран, а тем более Нептун, нужно иметь богатое воображение.

Расстояния между планетами

Афелий Урана составляет 3 004 419 704 км, а перигелий – 2 748 938 461 км, в то время как Земля находится в афелии на 152 100 000 км, а в перигелии – 147 300 000 км.

Дистанция между планетами Солнечной системы – громадная величина для тех, кто привык мыслить в сантиметрах, метрах или километрах. Но если прибегнуть к понятию «световой год», они покажутся ничтожными, потому что световой год – это расстояние, которое пролетит, не останавливаясь, луч света за земной год, двигаясь со скоростью 300 тыс. км в секунду.

Аппараты, способные проделать путь

За все время изучения человечеством космоса к Урану приближался только 1 аппарат. Зонд «Вояджер-2» был запущен 20 августа 1977 г. в рамках специальной программы НАСА, цель которой заключалась в исследовании самых дальних планет нашей системы. Наибольшего сближения с Ураном «Вояджер-2» достиг 24 января 1986 г., т. е. через 8,5 лет со дня его запуска с Земли.

Пролетая мимо ледяной планеты, аппарат сфотографировал ее. Эти снимки помогли ученым выяснить цвет Урана. Планета оказалась бледного сине-зеленого оттенка. Такая расцветка обусловлена наличием в ее атмосфере метана. Кроме того, благодаря снимкам, сделанным зондом, были открыты 2 из 13 колец, которые окружают ледяную планету.

Поверхность и точная структура Урана доподлинно неизвестны. Невозможность изучения обусловлена физическими характеристиками планеты. Чтобы добраться до ее поверхности, зонду потребовалось бы преодолеть специфическую атмосферу Урана — раскаленную жидкость температурой +2300°C под слоем замерзшего газа.

Ни один из существующих космических аппаратов на это не способен. Оказавшись в таких условиях, зонд перестанет существовать. Поэтому поверхность ледяной планеты пока недостижима. В связи с этим, подтвердить или опровергнуть предположение ученых о том, что ядро Урана состоит из оксида кремния и представляет собой камень, невозможно.

Интересные факты об Уране

Суммируя множество информации, можно выделить самые интересные факты о планете Уран.

• Уран видели многие, но принимали его за обычную слабую звезду. Только Уильям Гершель в 1781 году с помощью самодельного телескопа выяснил, что это планета.
• Имя планете придумал немецкий астроном Иоганн Боде. Логика была простая – Сатурн – отец Юпитера, поэтому следующую планету надо назвать именем отца Сатурна – Ураном.
• Только один космический аппарат был около Урана – «Вояджер-2» в 1986 году. Он сблизился с планетой до 81.5 тысяч километров и собрал много ценных данных.
• Скорость ветра на Уране может достигать 240 м/с. А еще там бывают мощные грозы.
• Уран имеет зеленовато-голубой оттенок из-за наличия метана в атмосфере, который поглощает красную часть спектра.
• Уран – самая холодная планета Солнечной системы. Температура на нём опускается до -224 градуса, до абсолютного нуля совсем немного.
• Уран практически не выделяет собственного тепла, в отличие от других планет-гигантов.
• На Уране возможно наличие жидкой воды, а в ней может обитать что-нибудь интересное.
• Уран – единственная планета, которая «катится на боку» по своей орбите из-за сильного наклона оси в почти 98 градусов.
• Уран в астрологии управляет созвездием Водолей.
• В недрах Урана возможно существование жидкости в экстремальном состоянии – жидкий лёд при высокой температуре и давлении.

Как далеко Уран расположился от Солнца — объяснение для детей

Какое расстояние от Солнца до Урана? Следует объяснить детям, что планета совершает обороты вокруг звезды по эллипсу, поэтому на путь у нее уходит 84 года. В близком подходе (перигелий) дистанция сокращается до 2.5 миллиардов км, а дальнем (афелий) увеличивается до 3 миллиардов км. Если брать среднее число, то оно в 19 раз превышает земную удаленность.

Графическое представление расстояния от Солнца до планет

Из-за такого расстояния планете приходится получать невероятно мало солнечного света и тепла. Атмосфера там невероятно холодная, а температура понижается до -224°C. Так что дети должны понимать, что перед ними огромная вращающаяся ледяная глыба.

Физические характеристики Урана

Планета в 14,5 раза тяжелее Земли, при этом Уран является наименее массивным среди всех планет-гигантов, которые входят в Солнечную систему. Но плотность планеты незначительна и равна 1,270 г/см³, что позволяет занять второе место среди планет с наименьшей плотностью после Сатурна. Несмотря на то что диаметр планеты больше чем у Нептуна, масса Урана все же меньше. Это в свою очередь подтверждает выдвинутую учеными гипотезу, что Уран состоит изо льдов метана, аммиака и воды. Гелий и водород в составе планеты занимают незначительную часть от основной массы. По гипотезам ученых горные породы составляют ядро планеты.

Говоря о строении Урана, принято разделять его на три основные составляющие части: внутренняя часть (ядро) представлено каменными породами, средняя состоит из нескольких ледяных оболочек, а наружная представлена гелиево-водородной атмосферой. На ядро планеты выпадает приблизительно 20% радиуса Урана, на ледяную мантию – 60%, остальные 20% занимает атмосфера. Наибольшую плотность имеет ядро планеты, где она достигает показателя в 9 г/см³, кроме того, эта область имеет большое давление, доходящее до отметки в 800 Гпа.

Необходимо уточнить, что ледяные оболочки не имеют общепринятой физической формы льда, они состоят из плотной жидкости, которая имеет очень высокую температуру. Это вещество является смесью метана, воды и аммиака, оно обладает отличными электропроводными качествами. Описанная схема строения не является однозначно принятой и доказанной на 100%, в силу этого выдвигаются и другие варианты строения Урана. Современная техника и методы изучения не могут однозначно дать ответ на все интересующие человечество вопросы.

Все же планету принято воспринимать как сфероид сплющенной формы, который имеет радиус у полюсов около 24,55 и 24,97 тысяч километров.

Особенностью Урана также являются значительно меньшие показатели внутреннего тепла, чем у других планет-гигантов. Ученым еще не удалось выяснить причину низкого теплового потока этой планеты. Даже во многом схожий и меньший Нептун излучает в 2,6 раза больше тепла в космическое пространство, чем поступает от Солнца. Тепловое излучение Урана очень слабое и достигает показателя в 0,047 Вт/м², это в 0,075 Вт/м² меньше, чем излучает Земля. Более детальные исследования показали, что планета излучает около 1% тепла, которое получает от Солнца. Самые низкие температуры на Уране были зафиксированы в тропопаузе и равны 49 К, данный показатель делает планету самой холодной во всей Солнечной системе.

В силу отсутствия большого теплового излучения ученым очень сложно высчитать температуру недр планеты. Все же выдвигаются гипотезы о подобности Урана к другим гигантам Солнечной системы, в недрах этой планеты может быть вода в жидком агрегатном состоянии. За счет этого можно делать выводы, что на Уране возможно существование живых организмов.

Теплофизические свойства урана (теплопроводность, теплоемкость др.)

Теплофизические свойства урана приведены в таблице при температуре от -253 до 1227°С. Свойства указаны для литого металла чистотой 99,7% без термообработки. Даны следующие свойства урана:

• удельная теплоемкость C_p, Дж/(кг·град);
• коэффициент теплопроводности λ, Вт/(м·град);
• коэффициент линейного теплового расширения α, град-1;
• удельное электрическое сопротивление ρ, Ом·м.

Удельная теплоемкость урана при комнатной температуре составляет 134 Дж/(кг·град), что является относительно малым значением среди металлов. Теплопроводность урана увеличивается при нагревании (α-фаза), а также с уменьшением количества примесей. При 0°С для металла высокой чистоты она может достигать 26 Вт/(м·град).

Коэффициент линейного теплового расширения урана и его удельное электрическое сопротивление также возрастают при нагревании. При комнатной температуре они равны, соответственно 15·10-6 град-1 и 34·10-8 Ом·м.

Следует отметить также другие тепловые характеристики этого радиоактивного металла. Так, температура плавления урана равна 1406 К, кипения составляет около 4135 К. Степень черноты урана при температурах от 1200…1400 К равна 0,51. Степень черноты жидкого урана при 1450 К составляет 0,34.

Уран легко корродирует на воздухе и в атмосфере водяного пара. Глубина проникновения коррозии быстро возрастает с увеличением температуры. На воздухе металл принимает «соломенную» окраску через 3 часа и коричневую через сутки.

Атмосфера Урана

Из-за темно-синего цвета Урана атмосферную модель планеты оказалось составить гораздо сложнее, нежели модели того же Юпитера или даже Сатурна. К счастью, снимки, полученные с космического телескопа «Хаббл» позволили получить более широкое представление. Более современные технологии визуализации телескопа дали возможность получить гораздо более детальные снимки, нежели чем у Voyager 2. Так благодаря фотографиям «Хаббл» удалось выяснить, что на Уране существуют широтные полосы как и на других газовых гигантах. Кроме того, скорость ветров на планете может достигать более 576 км / час.

Считается, что причиной появления однообразной атмосферы является состав самого верхнего ее слоя. Видимые слои облаков состоят в основном из метана, который поглощает эти наблюдаемые длины волн, соответствующие красному цвету. Таким образом, отраженные волны представлены в виде синего и зеленого цветов.

Под этим наружным слоем метана, атмосфера состоит из примерно 83% водорода (H2) и 15% гелия, где присутствует определенное количество метана и ацетилена. Подобный состав аналогичен другим газовым гигантам Солнечной системы. Однако атмосфера Урана резко отличается в другом отношении. В то время как у атмосферы у Юпитера и Сатурна в основном газообразные, атмосфера Урана содержит гораздо больше льда. Свидетельством тому являются экстремально низкие температуры на поверхности. Учитывая тот факт, что температура атмосферы Урана достигает -224 °С, ее можно назвать самой холодной из атмосфер в Солнечной системе. Кроме того, имеющиеся данные указывают на то, что такая крайне низкая температура присутствует практически вокруг всей поверхности Урана, даже на той стороне которая не освещается Солнцем.

Характеристики Урана в центре формулы души ребенка

Дети, у которых Уран в центре формулы души с детства очень одаренные. Они не хотят учиться в простых школах просто потому, что там им скучно и недостаточно тех знаний, которые даются. Такие дети с удовольствием учатся только тогда, когда им это интересно. Если вовремя этого не понять, то ребенок просто не будет учиться из-за принципа, и это невозможно изменить. Он не станет подчиняться. Скорее всего, такой ребенок будет одиноким в классе, и его не будут любить и общаться.

Дети Урана свободолюбивые и не признают контроля над собой. Если родители хотят, чтобы он относился к ним с уважением и считался с их мнением, то это явно не про таких детей. Они будут уважать и считать главным мнение только тех, кто умнее их и добился больших успехов. Если родители не достигли таких высот, то нужно просто принять такое поведение ребенка как данность и смириться с этим. К сожалению, общаться с такими детьми очень сложно. Ему будет просто скучно и не интересно в вашем обществе, если вы не соответствуете его требованиям.

Дети Урана способны видеть будущее и стремятся его приблизить. Их знания приходят к ним из космоса. Иногда они спонтанные и, казалось бы, какие-то противоречивые, но обязательно достойны особого внимания. Такие дети – как антенны, которые принимают, а потом транслируют миру информацию, полученную из космоса.

За что отвечает Уран в натальной карте

Седьмая планета солнечной системы – первая из «Высших планет». По причине своей удаленности, она оказывает менее заметное влияние на людей. Однако воздействие ее весьма масштабно, так как касается скорее стран и народов.

Уран в гороскопе может и не так явно прослеживаться. Однако проанализируйте свою жизнь. Ведь даже самый дисциплинированный и спокойный человек хотя бы раз в жизни испытывает тягу к авантюрам. В нем просыпается бунтарский дух, зовущий «на баррикады». У некоторых этот порыв проходит, вызывая лишь недоумение и вопрос: «А что же со мной такое было?». А кого-то приводит к новым жизненным горизонтам, полностью меняет мировоззрение, цели и мечты. Так Уран заявляет о себе.

Самые значительные показатели влияния Урана на человеческую судьбу:

• Уран в Водолее – обитель, благоприятное положение;
• Уран в экзальтации – в Скорпионе;
• падение отмечается в знаке Тельца;
• минимальное влияние – во Льве;
• аспектация с Луной благоприятна;
• возможен конфликт с Солнцем.

Особенности людей с ярким Ураном

Различное положение Урана в натальной карте может подарить нативам совершенно разные черты характера, особенности поведения и жизненную стезю. Все зависит от степени и направления влияния планеты на человека.

Сильный Уран в знаках Водолея и Скорпиона.

Характеристики натива:

изобретательность;
гениальность;
всеобщее восхищение;
отказ от общепринятых правил;
поиск и создание новых норм, лучших;
хорошая интуиция;
актерский талант;
творческие способности.

Такие люди практически всегда пребывают в центре внимания вне зависимости от собственного желания. Им завидуют, ими восхищаются, их искренне любят или так же неистово ненавидят. Но равнодушными окружающих они не оставляют никогда. Действовать вопреки, всю жизнь искать пути к совершенствованию мира, неординарно мыслить – вот их удел.

Слабый Уран

Влияние ослабленной планеты на человека:

натив зависит от мнения других людей;
не умеет выражать свои эмоции, чувства;
боится выделиться из толпы;
трудно принимает решения;
сливается с окружающими;
не хочет привлекать внимание окружающих.

Слабый Уран в знаках Тельца и Льва.

Влияние планеты на женщин и мужчин

Женщины с Ураном в обители в знаке Водолея самодостаточны и уверены в себе. К решению любого вопроса они подходят креативно, неординарно. Видимо, именно поэтому их мнением не пренебрегают, особенно во время принятия важных решений.

Яркие характеристики женщин:

1. У женщин с сильным Ураном профессиональные пристрастия – творчество. Они преуспевают в музицировании, хореографии, рисовании. Увлеченность процессом познания, поиска неординарного решения сложной задачи приводит их в ряды ученых, пытающихся создать нечто новое.
2. У дамы со слабой Венерой часто возникают проблемы в чувственной сфере. Отношения строятся весьма сложно, иногда мучительно. Однако Уран в обители дает неоспоримый плюс в такой ситуации – страдания по поводу утраты любви кратковременны и не так глубоки, как могли бы быть.
3. Слабый Уран своей обладательнице не сулит ничего хорошего. Она живет в постоянной зависимости от чужого мнения. В детстве и юности – от родителей и других взрослых. Далее – от мужа и родственников. Редко принимает самостоятельное решение даже по бытовым вопросам.

Черты характера мужчин:

1. При сильной Венере в сочетании с Ураном в сильном положении мужчина способен на крепкие чувства. Сердечные переживания для него всегда важны. Он заботится о комфорте своей избранницы, окружает ее невообразимой роскошью, удовлетворяет все потребности.
2. Мужчина отличается свободолюбием. Любое принуждение (в том числе матримониальные притязания) для него неприемлемо. Отношения без обязательств, без ограничения свободы – вот его кредо. Женятся такие парни, как правило, довольно поздно.
3. Представители сильного пола с доминирующим положением Урана обладают недюжинным актерским талантом. Могут быть прекрасными актерами как по профессии, так и в жизни.
4. Сильно развитая интуиция сводит практически к нулю возможность поражения на любом поприще деятельности.

Время обращения Урана

Градус наклона планеты – 97°, он практически лежит на боку. Направление вращения – ретроградное, то есть в обратную сторону движения относительно всех остальных планет.

Цикл вращения Урана составляет примерно 84 земных года, 42 из которых приходятся на дневное время. Остальные же 42 – кромешная тьма.

Интересные факты об Уране

• Уильям Гершель открыл Уран в только 1781 году, так как планета была слишком тускла для того, чтобы ее могли заметить представители древних цивилизаций. Сам Гершель поначалу полагал, что Уран это комета, однако позже пересмотрел свое мнение и наука подтвердила планетарный статус объекта. Так Уран стал первой планетой, открытой в современной истории. Оригинальное название предложенное Гершелем было «Звезда Георга» — в честь короля Георга III, но научное сообщество не приняло его. Название «Уран» было предложено астрономом Иоганном Боде, в честь древнеримского бога Урана.• Уран делает оборот вокруг своей оси один раз за каждые 17 часов и 14 минут. Подобно Венере, планета вращается в ретроградном направлении, противоположном направлению Земли и остальным шести планетам.• Считается, что необычный наклон оси Урана могло вызывать грандиозное столкновение с другим космическим телом. Теория состоит в том, что планета, размеры которой были предположительно с Землю резко столкнулась с Ураном, что сдвинуло его ось практически на 90 градусов.• Скорость ветра на Уране может достигать до 900 км в час.• Масса Урана составляет около 14,5 раз масс Земли, что делает его самым легким из четырех газовых гигантов нашей Солнечной системы.• Уран часто упоминается как «ледяной гигант». Помимо водорода и гелия в верхнем слое (как у других газовых гигантов), Уран также имеет ледяную мантию, которая окружает его железное ядро. Верхние слои атмосферы, состоят из аммиака и кристаллов ледяного метана, что дает Урану характерный бледно-голубой цвет.• Уран является второй наименее плотной планетой в Солнечной системе, после Сатурна.

Уран — седьмая планета по удалённости от Солнца

• Voyager 2 — единственный космический аппарат, пролетевший мимо Урана. Это произошло в 1986 году, самое близкое расстояние до планеты во время пролета составило около 81500 км. Благодаря этой миссии были получены самые первые изображения планеты в достаточно высоком разрешении. Исследователям удалось выявить кольцевую систему планеты и орбитальные спутники.• В настоящее время считается, что Уран имеет 13 колец. Все, кроме двух колец Урана, очень узкие — всего лишь несколько километров в ширину. Ученые полагают, что это связано с относительно молодым возрастом самих колец, которые в прошлом были частями от спутников Урана, но были разрушены кометами или астероидами.• Химический элемент уран, обнаруженный в 1789 году, был назван в честь недавно обнаруженной планеты Уран.• Уран является самой холодной планетой в Солнечной системе. Минимальная температура поверхности на Уране составляет -224 °C — что делает его самым холодным из восьми планет. Его верхние слои атмосферы покрыты туманом, в основном из метана, который скрывает бури, происходящие в облаках.• Спутники Урана названы в честь персонажей, созданных Александром Поупом и Уильямом Шекспиром. Например, Оберан, Титании и Миранда. Почти все эти миры покрыты льдом и имеют темную поверхность, а некоторые представляют собой смесь льда и камней. Из спутников Урана наиболее интересным является Миранда, которая имеет ледяные каньоны, террасы и странно выглядящую поверхность.

Особенности строения и атмосферы

Атмосфера Урана

Масса небесного тела составляет 8,68х10 в 25 кг, она меньше, чем вес газовых гигантов, расположенных поблизости. Это обусловлено минимальной плотностью планеты – 1,27 г/см3, имеющей в основе легкие компоненты. Ее строение включает ядро из железа и камня; мантию – ледяной корпус, составляющий большую часть гиганта, и атмосферу. Эта модель разработана теоретически, ее основанием стало изучение гравитационного воздействия Урана на спутники. Эффектное голубое сияние планете придает наличие в верхних слоях частиц метана, его массовая доля составляет 2%. Основой газовой оболочки является водород – 82% и гелий – 15%. Оставшуюся часть делят аммиак и ацетилен. Мантия не является ледяной оболочкой в физическом понимании – это модифицированная смесь воды и аммиака. На планете нет твердой поверхности, этот уровень вычисляется условно исходя из показателей давления.

Нижняя область атмосферы динамична и подвержена ураганным ветрам. Над ней расположена тропопауза с облаками аммиака и сероводорода. Сезоны на Уране длятся несколько лет, в этот период одно полушарие лишено солнечного света. Магнитное поле планеты мощное и сложное, его ось смещена от оси вращения на 60 градусов.

Расстояние от Земли до Урана

Расстояние между Землей и Ураном — величина непостоянная. Это обусловлено тем, что все планеты вращаются вокруг Солнца, причем, с разной скоростью. Совершая обороты, небесные тела беспрерывно двигаются по орбите и перемещаются относительно друг друга. Соответственно, расстояние между ними все время меняется.

Удаленность Урана и Земли друг от друга колеблется в диапазоне от 2,57 до 3,15 млрд. км. Наименьшее расстояние между ними характерно для момента, когда эти планеты и Солнце вместе выстраиваются в 1 общую цепочку. В таком положении ледяной гигант и земной шар максимально сближаются.

Наибольшее расстояние между Ураном и Землей характерно для момента, когда эти планеты занимают на своих орбитах позиции по противоположным сторонам от Солнца, т. е. они оказываются разделены звездой.

Если измерить расстояние между этими планетами Солнечной системы в астрономических единицах, то средний показатель составит 19,8 а.е. Принято считать, что 1 а.е. соответствует расстоянию от Солнца до Земли, т. е. 149,6 млн км.