Ուրանի օղակներ

Ուրանի օղակներ, օղակների համակարգ, որը շրջապատում է Ուրան մոլորակը։ Այն զբաղեցնում է բարդությամբ միջանկյալ դիրք ավելի զարգացած Սատուրնի և ավելի պարզ Յուպիտերի և Նեպտունի համակարգերի միջև։ Ուրանի առաջին ինը օղակները հայտնաբերվել են 1977 թվականի մարտի 10-ին Ջեյմս Էլլիոթի, Էդվարդ Դանհեմի և Դուգլաս Մինկի կողմից։ Դրանից հետո հայտնաբերվեցին ևս չորս օղակներ. երկուսը «Վոյաջեր-2» ԱՄԿ-ի միջոցով 1986 թվականին, և ևս երկուսը՝ «Հաբբլի» միջոցով 2003 - 2005 թվականներին։

200 տարի դրանից առաջ Ուիլիամ Հերշելը հայտնեց Ուրանի օղակների դիտարկման մասին, սակայն ժամանակակից աստղագետները կասկածում են այս հայտնագործության իրական լինելու մեջ, քանի որ այդ օղակները չափազանց թույլ և աղոտ են որպեսզի հնարավոր լիներ հայտնաբերել դրանք այն ժամանակների աստղագիտական սարքավորումներով։

2008 թվականի դրությամբ հայտնի են 13 օղակներ։ Ըստ մոլորակից հեռավորության դրանք բաշխված են հետևյալ կերպ՝ 1986U2R/ζ, 6, 5, 4, α, β, η, γ, δ, λ, ε, ν և μ։ Ամենափոքր շառավիղն ունի 1986U2R/ζ օղակը (38 000 կմ), ամենամեծը՝ μ օղակը (մոտ 98 000 կմ)։ Հիմնական օղակների միջև կարող են լինել նաև ավելի թույլ փոշիային օղակային ձևավորումներ և աղեղներ։ Օղակները չափազանց մուգ են, նրանց մասնիկների ալբեդոն չի գերազանցում 2 %։ Հավանաբար, դրանք բաղկացած են ջրային սառույցից օրգանական նյութերի մասնիկներով։

Ուրանի օղակների մեծ մասը թափանցիկ չեն։ Նրանց լայնությունը մի քանի կիլոմետրից մեծ չէ։ Օղակների համակարգը ընդհանուր առմամբ չի պարունակում շատ փոշի, այն կազմված է հիմնականում մեծ մարմիններից՝ 20 սանտիմետրից մինչև 20 մետր տրամագծով։ Սակայն որոշ օղակներ օպտիկապես նեղ են. լայն աղոտ 1986U2R/ζ, μ և ν բաղկացած են փոքր փոշու մասնիկներից, այն դեպքում երբ աղոտ λ պարունակում է համեմատաբար խոշոր մարմիններ։ Օղակների համակարգում փոշու փոքր քանակը բացատրվում է Ուրանի ձգված էկզոսֆերայի աէրոդինամիկ դիմադրությամբ։

Համարվում է, որ Ուրանի օղակները համեմատաբար երիտասարդ են, նրանց տարիքը չի գերազանցում 600 միլիոն տարին։ Օղակների համակարգը հավանաբար առաջացել է մոլորակի շուրջ պտտվող արբանյակների բախումների արդյունքում։ Բախումների արդյունքում արբանյակները տրոհվում էին ավելի ու ավելի մանր մասնիկների, որոնք և հիմա ձևավորում են օղակները առավելագույն ձգողական հաստատունության գոտիներում։

Մինչ այժմ պարզ չէ այն մեխանիզմը, որի շնորհիվ նեղ օղակները մնում են իրենց սահմաններում։ Ի սկզբանե համարվում էր, որ ամեն մի նեղ օղակի մոտ կա իր «հովիվ արբանյակների» զույգ, որոնք և պահպանում են այդ օղակի ձևը, սակայն 1986 թվականին Վոյաջեր-2-ը հայտնաբերեց միայն մեկ զույգ այդպիսի արբանյակներ (Կորդելիան և Օֆելիան) ամենապայծառ ε օղակի շուրջ։

 Դիտարկումների պատմություն 
Ուրանի հայտնաբերող Ուիլիամ Հերշելի աշխատություններում օղակների մասին ուղիղ հիշատակում է հանդիպում 1789 թվականի փետրվարի 22-ին։ Դիտարկումների ծանոթություններում նա նշել է, որ ենթադրում է Ուրանի մոտ օղակների գոյությունը։ Հերշելը ենթադրեց, որ նրանք կարմրավուն գույն ունեն (ինչը 2006 թվականին հաստատվեց նախավերջին օղակի դեպքում, դիտարկված Կեկի աստղադիտարանում)։ Հերշելի գրառումները տպագրվեցին Թագավորական միության ամսագրում 1797 թվականին։ Սակայն հետագայում համարյա երկու հարյուրամյակի ընթացքում 1797 - 1979 թվականները օղակները գիտական գրականությունում ընդհանրապես չեն հիշատակվում, ինչը իհարկե կասկածի տեղիք է տալիս գիտնականի սխալի մասին։ Այնուամենայնիվ, Հերշելի տեսածի բավականին ճշգրիտ նկարագրությունները թույլ չեն տալիս հենց այնպես անտեսել նրա դիտարկումները։

մինի|200px|Ծածկման անիմացիա (սեղմեք նկարի վրա)
Ուրանի օղակների համակարգի գոյությունը հաստատվեց միայն 1977 թվականի մարտի 10-ին ամերիկացի գիտնականներ Ջեյմս Էլիոտի, Էդվարդ Դանհամի և Դուգլաս Մինկի կողմից, օգտագործելով Կոյպերի աստղադիտարանը, որը տեղադրված էր օդանավի վրա։ Հայտնաբերումը կատարվեց անսպասելի, գիտնականների խումբը պատրաստվում էր դիտարկել Ուրանի մթնոլորտը, նրա կողմից SAO 158687 աստղի ծածկման ընթացքում։ Սակայն դիտարկումների արդյունքները վերլուծելիս, նրանք հայտնաբերեցին աստղի փայլի նվազում մինչև նրա ծածկումը Ուրանի կողմից, ընդ որում դա տեղի ունեցավ մի քանի անգամ իրար ետևից։ Արդյունքում հայտնաբերվեցին Ուրանի 9 օղակներ։

Երբ Ուրանին հասավ «Վոյաջեր-2» ԱՄԿ-ն, նրա վրա տեղադրված օպտիկայի շնորհիվ հնարավոր եղավ հայտնաբերել ևս 2 օղակ, և ընդհանուր օղակների թիվը աճեց մինչև 11։ 2005 թվականի դեկտեմբերին տիեզերական «Հաբբլ» աստղադիտակը գրանցեց ևս 2 նախկինում անհայտ օղակներ։ Նրանք մոլորակից գտնվում են երկու անգամ ավելի հեռու, քան մյուս օղակները, և այդ պատճառով նրանց անվանում են Ուրանի արտաքին օղակների համակարգ։ Բացի օղակներից, «Հաբբլը» թույլ տվեց հայտնաբերել նաև երկու նախկինում անհայտ արբանյակներ, որոնցից մեկը (Մաբ) ունի միևնույն ուղեծիրը, ինչպես և ամենաարտաքին օղակը։ Վերջին երկու հայտնաբերված օղակները դարձնում են Ուրանի հայտնի օղակների քանակը 13։ 2006 թվականի ապրիլին նոր օղակների լուսանկարները, որոնք ստացվել էին Կեկի աստղադիտարանում Հավայան կղզիներում, թույլ տվեցին տարբերել նրանց գույնը։ Նրանցից մեկը կարմիր էր, մյուսը (ամենաարտաքինը)` կապույտ։ Ենթադրում են, որ արտաքին օղակի կապույտ գույնը պայմանավորված է նրանով, որ այն բացի փոշուց պարունակում նաև որոշ քանակի ջրային սառույցի մանր մասնիկներ Մաբի մակերևույթից։ Մոլորակի ներքին օղակները երևում են գորշ գույնի։

Երբ Երկիրև հատում է Ուրանի օղակների հարթությունը, նրանք երևում են կողքից։ Դա պատահել է օրինակ 2007 - 2008 թվականներին։

 Հիմնական տեղեկություններ 
մինի|250px|Ուրանի ներքին օղակները. ամենապայծառ ε օղակը, նույնպես երևում են մյուս 8 ներքին օղակները։
Ուրանի օղակների համակարգը ներառում է 13 հստակորեն արտահայտված օղակներ։ Մոլորակից հեռավորությամբ նրան բաշխված են հետևյալ հաջորդականությամբ` 1986U2R/ζ, 6, 5, 4, α, β, η, γ, δ, λ, ε, ν, μ։ Նրանց կարելի է բաժանել երեք խմբերի. 9 նեղ հիմնական օղակներ (6, 5, 4, α, β, η, γ, δ, ε), երկու փոշիային օղակներ (1986U2R/ζ, λ) և երկու արտաքին օղակներ (μ, ν)։

Ուրանի օղակները կազմված են հիմնականում միրոմասնիկներից և փոքր քանակությամբ փոշուց։ Փոշու մասնիկները, ինչպես հայտնի է, կան 1986U2R/ζ, η, δ, λ, ν և μ օղակներում։ Բացի հայտնի օղակներից, ամենայն հավանականությամբ, գոյություն ունեն համարյա աննկատ փոշու շերտեր և չափազանց թույլ ու նեղ օղակներ նրանց միջև։ Այս թույլ օղակները և փոշու շերտերը կարող են գոյություն ունենալ ժամանակավոր կամ կազմված լինել առանձին աղեղներից, որոնք կարող են ժամանակ առ ժամանակ նկատվել մոլորակի կողմից աստղի ծածկման ժամանակ։ Դրանցից որոշները դարձել էին նկատելի Երկրի կողմից օղակների հարթության հատման ժամանակ 2007 թվականին։ Օղակների միջև գտնվող փոշիային շերտերից շատերը դիտարկվել են ուղիղ-ցրված լույսի ներքո դեռևս Վոյաջեր-2 ԱՄԿ-ից։ Ուրանի բոլոր օղակները ունեն պայծառության ազիմուտային փոփոխություններ։

Օղակները կազմված են չափազանց մուգ նյութից։ Մասնիկների երկրաչափական ալբեդոն չի գերազանցում 5-6 %, իսկ Բոնդի ալբեդոն դրանից էլ պակաս՝ մոտ 2 %։ Օղակները ցույց են տալիս ուժեղ հակադրության էֆեկտ, ֆազային անկյան նվազման հետ արտացոլման հատկության ավելացում (այլ խոսքերով, լույսի մեծ մասը արտացոլվում է դեպի լույսի աղբյուրը)։ Օղակները երևում են մի փոքր կարմրավուն ուլտրամանուշակագույն և տեսանելի սպեկտրի մասերում և գորշ, մոտ ինֆրակարմիրում։ որևիցե առանձնահատուկ սպեկտրային հատկանիշներ օղակների մոտ չի նկատվում։

Օղակների քիմիական կազմությունը հայտնի չէ։ Սակայն նրանք կարող են բաղկացած լինել մաքուր ջրային սառույցից, ինչպես, օրինակ, Սատուրնի օղակները, քանի որ նրանք չափազանց մուգ են, նույնիսկ ավելի մուգ, քան Ուրանի ներքին արբանյակները։ Դա խոսում է այն մասին, որ նրանք բաղկացած են սառույցի և մուգ նյութի խառնուրդից։ Այս նյութի էությունը հայտնի չէ, սակայն կարող է լինել օրգանական ծագման, որը զգալիորեն մուգացել է Ուրանի մագնիտոսֆերայի լիցքավորված մասնիկների ճառագայթման տակ։ Հնարավոր է, որ օղակները կազմված են ուժեղ վերափոխված նյութից, որը ի սկզբանե նման էր Ուրանի արբանյակների նյութին։

Ընդհանուր առմամբ Ուրանի օղակների համակարգը նման չէ աղոտ փոշիային Յուպիտերի օղակներին, ոչ էլ լայն ու բարդ Սատուրնի օղակներին, որոնցից որոշները շատ պայծառ են ջրային սառույցի մասնիկների շնորհիվ։ Սակայն Ուրանի և Սատուրնի օղակները ունեն և որոշ ընդհանրություններ. Սատուրնի F օղակը և Ուրանի ε օղակը երկուսն էլ նեղ են, համեմատաբար մուգ և ունեն երկու «հովիվ արբանյակներ»։ Վերջերս հայտնաբերված Ուրանի արտաքին օղակները նման են Սատուրնի արտաքին G և E օղակներին։ Սատուրնի լայն օղակների միջև գտնվող ոչ մեծ օղակները նույնպես հիշեցնում են Ուրանի նեղ օղակները։ Բացի այս ամենը, փոշիային կուտակումները Ուրանի օղակների միջև կարող են նման լինել Յուպիտերի փոշիային օղակներին։ Նեպտունի օղակների համակարգը ավելի նման է Ուրանի օղակներին, սակայն ավելի բարդ է, մուգ և պարունակում է ավելի շատ փոշի։ Նեպտունի օղակները ավելի հեռու են գտնվում մոլորակից, քան Ուրանի մոտ։

 Օղակների շարժումը և ծագում 
250px|մինի|Ուրանի ներքին օղակների սխեման թանձրացված գույներով, կազմված է «Վոյաջեր-2» ԱՄԿ-ի լուսանկարներով։
Կարևոր և առայժմ չլուծված ֆիզիկական խնդիր է մնում օղակների պահպանման մեխանիզմի բացատրությունը։ Եթե այսպիսի մեխանիզմ չլիներ, ապա օղակների սահմանները ժամանակի հետ կլղոզվեին, և Ուրանի օղակները գոյություն չէին ունենա ավելին քան մեկ միլիոն տարին։ Առավել հաճախ հիշատակվող այս մեխանիզմի բացատրությունը առաջարկվել է Պետեր Գոլդրայխի և Սքոթ Տրեմեյնի կողմից. դա հարևան արբանյակների զույգն է, արտաքին և ներքին «հովիվներ», որոնք շնորհիվ գրավիտացիոն փոխազդեցության վերացնում են օղակի ավելցուկային, կամ տալիս են պակասող անկյունային մոմենտ (կամ, ինչը համարժեք է, էներգիա)։ Այսպիսով «հովիվները» պահում են մասնիկները, որոնցից կազմված են օղակները, չնայած աստիճանաբար հեռանում են նրանցից։ Սրա համար հովիվ արբանյակների զանգվածը պետք է գերազանցի ամբողջ օղակի զանգվածը առնվազն 2 - 3 անգամ։ Այսպիսի մեխանիզմ է գործում ε օղակի համար, որը ինչպես հայտնի է, «հսկում են» Կորդելիան և Օֆելիան։ Կորդելիան նույնպես հանդիսանում է δ օղակի համար արտաքին «հովիվ», իսկ Օֆելիան՝ γ օղակի ներքինը։ Սակայն մյուս օղակների մոտակայքում հայտնի չեն ոչ մի արբանյակ ավելի մեծ, քան 10 կիլոմետր չափերով։ Կորդելիայի և Օֆելիայի այժմյան հեռավորությունը ε օղակից կարող է օգտագործվել օղակի տարիքի որոշման համար։ Հաշվարկները ցույց են տալիս, որ այս օղակը չի կարող լինել ավելի հին քան 6 × 108 տարին։

Քանի որ Ուրանի օղակները, հավանաբար, երիտասարդ են, նրանք պետք է անընդհատ լրացվեն ավելի խոշոր մարմինների բախումների բեկորներով։ Որոշ գնահատականներով, Պակի չափերը ունեցող արբանյակի ամբողջովին ավերման ժամանակը կազմում է մի քանի միլիարդ տարի։ Հետևաբար, ավելի փոքր չափեր ունեցող արբանյակը շատ ավելի արագ կավիրվի։ Այսպիսով, հնարավոր է, որ բոլոր Ուրանի ներքին և արտաքին օղակները հանդիսանում են Պակից փոքր չափեր ունեցող արբանյակների ավիրման արդյունք, վերջին մի չորս ու կես միլիարդ տարվա ընթացքում։ Ամեն այսպիսի ավերումը կառաջացնել բախումների մի ամբողջ շղթա, որոնք կաղային մեծ բեկորները, դարձնելով օղակի նյութը ավելի ու ավելի մանր, ներառյալ փոշին։ Արդյունքում զանգվածի մեծ մասը կկորեր և մասնիկները կպահպանվեին միայն այն շրջաններում, որտեղ ուղեծրերը հավասարակշռվում են ուղեծրային ռեզոնանսով կամ հովիվ արբանյակներով։ Այսպիսի «ավիրման էվոլյուցիայի» վերջնական արդյունք կլինի նեղ օղակների համակարգ, սակայն օղակների շրջակայքում պետք է նաև պահպանվեին փոքր արբանյակներ։ Ժամանակակից գնահատականներով, նրանց առավելագույն չափերը մոտ 10 կիլոմետր է։

Փոշիային շերտերի առաջացումը ավելի պարզ է։ Փոշու գոյության ժամանակահատվածը շատ կարճ է, հարյուրից մինչև հազար տարի, և հավանաբար, այն անընդհատ լրացվում է օղակներում մեծ մասնիկների, փոքր արբանյակների և Ուրանի համակարգ ներխուժած երկնաքարերի բախումների արդյունքում։ Փոշին առաջացնող արբանյակների և մասնիկների գոտիները անտեսանելի են իրենց օպտիկական խորության պատճառով, այն դեպքում երբ փոշին լավ երևում է ուղիղ ցրված լույսում։ Ենթադրվում է, որ նեղ հիմնական օղակները և փոշիային օղակների և արբանյակների գոտին առանձնանում են մասնիկների չափերի բաշխմամբ։ Հիմնական օղակներում ավելի շատ կան մասնիկներ, որոնց չափերը սանտիմետրից մինչև մետր են։ Այսպիսի բաշխումը ավելացնում է օղակի նյութի մակերևույթի մակերեսը, ինչը բերում է մեծ օպտիկական խտության հակադարձ-ցրված լույսում։ Փոշիային շերտերում, ընդհակառակը, մեծ մասնիկների քանակը համեմատաբար փոքր է, ինչը բերում է ցածր օպտիկական խորության։

 Օղակների հետազոտություններ 
Ուրանի օղակները մանրակրկիտ հետազոտվել են «Վոյաջեր-2» ԱՄԿ-ի թռիչքի ընթացքում Ուրանի մոտով 1986 թվականի հունվարին։ Հայտնաբերվեցին երկու նոր օղակներ՝ λ և 1986U2R։ Օղակների ֆիզիկական հատկությունները ուսումնասիրվել են ռադիո, ուլտրամանուշակագույն և օպտիկական ծածկումների արդյունքների վերլուծության ընթացքում։ «Վոյաջեր-2» դիտարկել է օղակները տարբեր դիրքերից Արեգակի հանդեպ, կատարել է լուսանկարներ ուղիղ և հակադարձ լույսի ներքո։ Այս լուսանկարների վերլուծությունը հնարավորություն տվեց պարզել օղակների ամբողջական փուլային ֆունկցիան, մասնիկների երկրաչափական և Բոնդի ալբեդոները։ Երկու օղակների (ε և η) լուսանկարների վրա կարելի է դիտել այս օղակների ներքին միրոկառուցվածքը։ Լուսանկարների վերլուծությունը նույնպես թույլ տվեց հայտնաբերել Ուրանի 10 ներքին արբանյակներ, ներառյալ ε օղակի երկու հովիվ արբանյակներ՝ Կորդելիան և Օֆելիան։

 Օղակների ցանկ 
Աղյուսակում բերված են Ուրանի օղակների համակարգի հիմնական տվյալները։
 Օղակի անվանումը Շառավիղը (կմ) Լայնությունը (կմ) Համարժեք խորություն (կմ)Օղակի համարժեք խորությունը (ՀԽ) որոշվում է որպես նոմինալ օպտիկական խորության ինտեգրալ օղակի շառավղով։ Այլ բառերով, ՀԽ=∫τdr, որտեղ r շառավիղն է։ Նորմալ օպտիկական խորություն հաստությունը (մ) Էքսցենտրիսիտետը Թեքումը (°) Ծանոթություններζc32 000 - 37 85035000,6~ 10−4???ζ օղակի ներքին ընդլայնում1986U2R 37 000 - 39 5002500?< 10−3 ???Թույլ փոշիային օղակζ37 850 - 41 35035001< 10−3???641 8371,6 - 2,20,410,18 - 0,25?1,0 × 10−30,062542 2341,9 - 4,90,910,18 - 0,48?1,9 × 10−30,054442 5702,4 - 4,40,710,16 - 0,30?1,1 × 10−30,032α44 7184,8 - 10,03,390,3 - 0,7?0,8 × 10−30,015β45 6616,1 - 11,42,140,20 - 0,35?0,4 × 10−30,005η47 1751,9 - 2,70,420,16 - 0,25?00,001ηc47 176400,852 × 10−2?00,001η օղակի լայն արտաքին մասնիկγ47 6273,6 - 4,73,30,7 - 0,9150?0,1 × 10−30,002δc48 30010 - 120,33 × 10−2?00,001δ օղակի ներքին լայն մասնիկδ48 3004,1 - 6,12,20,3 - 0,6?00,001λ50 0231 - 20,20,1 - 0,2?0?0? Թույլ փոշիային օղակε51 14919,7 - 96,4470,5 - 2,5150?7,9 × 10−30«հովիվներն» են Կորդելիան և Օֆելիանν66 100 - 69 90038000,0125,4 × 10−6???Պորցիայի և Ռոզալինդայի միջևμ86 000 - 103 00017 0000,148,5 × 10−6???Մաբի մոտ

 Ծանոթագրություններ 

Կատեգորիա:Ուրան
Կատեգորիա:Մոլորակների օղակներ