Уран (планета)

Уран — седмата планета од Сонцето. Таа има трета по големина планетарен полупречник и четврта по големина планетарен маса во Сончевиот Систем. Уран е сличен по композицијата на Нептун, и обата имаат хемиски состав што се разликуваат од оние на поголемите гасовити џинови Јупитер и Сатурн. Поради оваа причина, научниците често ги класифицираат Уран и Нептун како "ледени гиганти" за да ги разликуваат од гасните гиганти. Урановата атмосфера е слична на Јупитер и Сатурн во својот примарен состав на водород и хелиум, но содржи повеќе елементи како вода, амонијак и метан, заедно со траги од други јаглеводороди. Тоа е најстудената планетарна атмосфера во Сончевиот Систем, со минимална температура од 49 K (-224 °C; -371 °F) и има комплексна, слоевита облачна структура со вода за која се смета дека ги сочинува најниските облаци и метан кој ги исполнува највисоките облаци. Внатрешноста на Уран е главно составена од мраз и камен.
Како и другите џиновски планети, Уран има прстен систем, магнетосфера и бројни месечини. Урановиот систем има уникатна конфигурација, бидејќи нејзината оска на вртење е навалена странично, речиси во рамнината на својата сончева орбита. Затоа, нејзините северни и јужни столбови лежат онаму каде што повеќето други планети имаат свои екватори. Во 1986 година, сликите од „Војаџер 2“ го покажаа Уран како речиси безлична планета во видливата светлина, без облак-бендови или бури поврзани со другите џиновски планети. Набљудувањата од Земјата покажаа сезонски промени и зголемена временска активност, додека Уран пристапи кон рамнодневицата во 2007 година. Брзините на ветерот можат да достигнат до 250 метри во секунда (900 км / ч, 560 км / ч).
Уран е единствената планета чие име е изведено директно од фигура од старогрчката митологија, од латинската верзија на грчкиот бог на небото Уранас.
1 Историја
Како и класичните планети, Уран е видлив со голо око, но никогаш не бил признат како планета од старите набљудувачи поради нејзината темнина и бавна орбита. Сер Вилијам Хершел го објави своето откритие на 13 март 1781 година, проширувајќи ги познатите граници на Сончевиот Систем за првпат во историјата и правејќи го Уран за првата планета откриена со телескоп.
1.1 Откритија
Уран бил забележан во многу прилики пред неговото препознавање како планета, но генерално грешен како ѕвезда. Најверојатно најраното познато набљудување било од страна на Хипархос, кој во 128 п.н.е. можно е да ја снимил како ѕвезда за неговиот каталог на ѕвезди, кој подоцна бил инкорпориран во Алмагест на Птоломеј. Најраното дефинитивно видување беше во 1690 година, кога Џон Фламштед го набљудувал најмалку шест пати, каталогизирајќи го како 34 Бик. Францускиот астроном Пјер Чарлс Ле Мониер забележал Уран најмалку дванаесет пати помеѓу 1750 и 1769, вклучувајќи и четири последователни ноќи.
Сер Вилијам Хершел го набљудуваше Уран на 13 март 1781 година од градината на својата куќа во Бат, Сомерсет, Англија (сега Хершелскиот музеј за астрономија), и првично го пријави (на 26 април 1781 година) како комета. Хершел "се занимавал со серија набљудувања за паралаксата на неподвижните ѕвезди", користејќи телескоп од неговиот сопствен дизајн.
Хершел забележал во својот дневник: "Во квартилите во близина на Бик ... или небулозната ѕвезда или можеби комета". На 17 март тој забележал: "Ја барав кометата или небесната ѕвезда и сфатив дека е кометата, бидејќи го смени своето место ". Кога го претстави своето откритие на Кралското друштво, тој продолжил да тврди дека најде комета, но исто така имплицитно го споредил со планетата:
Моќта што ја имав кога првпат ја видов кометата беше 227. Од искуството знам дека пречниците на неподвижните ѕвезди не се пропорционално зголемени со повисоки сили, како што се планетите; затоа сега ги ставам силите на 460 и 932 и сфатив дека пречникот на кометата се зголеми пропорционално на моќта, како што треба да биде, на претпоставка дека не е неподвижна ѕвезда, додека пречникот на ѕвездите да што го споредував, не беа зголемени во истиот сооднос. Згора на тоа, кометата се зголемува многу над она што неговата светлина ќе ја признае, се појави маглива и лошо дефинирана со овие големи сили, додека ѕвездите го сочуваа тој сјај и различност, што од многуте илјади забелешки знаев дека ќе ги задржат. Продолжувањето покажа дека моите претпоставки се основани, со што се докажува дека е кометата што ја видовме во последно време.
Хершел го известил астрономот Кралскиот Невил Маскалејн за неговото откритие и го добил овој одушевен одговор од него на 23 април 1781: "Не знам што да го наречам. Веројатно е да се биде редовна планета која се движи во орбита што е речиси кружна кон Сонцето како комета што се движи во многу ексцентрична елипса. Сè уште не видов кома или опашка за тоа ".
Иако Хершел продолжи да го опишува својот нов објект како комета, други астрономи веќе почнаа да се сомневаат поинаку. Финскиот-шведскиот астроном Андерс Јохан Лексел, кој работел во Русија, бил првиот што ја пресметал орбитата на новиот објект. Its nearly circular orbit led him to a conclusion that it was a planet rather than a comet. Berlin astronomer Johann Elert Bode described Herschel's discovery as "a moving star that can be deemed a hitherto unknown planet-like object circulating beyond the orbit of Saturn". Нејзината речиси кружна орбита доведе до заклучок дека тоа е планета, а не комета. Берлинскиот астроном Јохан Елберт Боде го опишал откривањето на Хершел како "ѕвезда што се движи, која може да се смета за досега непознат планетарен објект кој циркулира надвор од орбитата на Сатурн". Боде заклучи дека неговата блиска кружна орбита е повеќе како планета од комета.
Предметпт наскоро беше универзално прифатен како нова планета. До 1783 година, Хершел го потврди ова на претседателот на Кралското друштво, Џозеф Банкс: "Со набљудувањето на најеминентните астрономи во Европа се чини дека новата ѕвезда, која имав чест да им укажам во март 1781 година, е примарна планета на нашиот сончев Систем ". Како признание за неговото достигнување, кралот Џорџ III му дал на Хершел годишна стипендија од 200 фунти, под услов да се пресели во Виндзор, така што кралското семејство би можело да ги види неговите телескопи.
2 Име
Името на Уран се однесува на античкото грчко божество на небото. Уран, таткото на Кронус (Сатурн) и дедото на Зевс (Јупитер), кој на латински стана "ранош". Тоа е единствената планета чие име е изведено директно од фигура на старогрчката митологија. Придадената форма на Уран е "Уран". Изговорот на името Уран е најпосакуван меѓу астрономите е со акцент на првиот слог како во латинскиот ранос, за разлика од / jʊəreɪnəs /, со акцент на вториот слог и долг a, иако и двете се сметаат за прифатливо.
Консензусот за името не беше достигнат до скоро 70 години по откривањето на планетата. За време на првичните дискусии по откритието, Маскелина побара од Хершел да му "направи на астрономскиот свет услуга и да даде име на вашата планета, која е целосно ваша, за што сме толку обврзани за откривањето на "Како одговор на барањето на Маскалине, Хершел решил да го именува предметот Георгиус Сидус (Ѕвезда на Ѓорѓи) или "Грузиската планета" во чест на неговиот нов покровител, кралот Џорџ III. Тој ја објасни оваа одлука во писмо до Џозеф Бенкс:
Во прекрасните векови на античко време, ознаките на Меркур, Венера, Марс, Јупитер и Сатурн им беа дадени на Планетите, како имиња на нивните главни херои и божества. Во сегашната повеќе филозофска ера тешко би било да се дозволи да се прибегне кон истиот метод и да се нарече Јунона, Палас, Аполо или Минерва, за име на нашето ново небесно тело. Првото разгледување на секој конкретен настан, или извонреден инцидент, се чини дека е нејзина хронологија: ако во било која идна возраст треба да се побара, кога е откриена последната планета? Би било многу задоволителен одговор да се каже: "Во времето на кралот Џорџ Трети".
Предложеното име Хершел не беше популарно надвор од Британија, а наскоро беа предложени алтернативи. Астрономот Жером Лаланд предложил да се именува Хершел во чест на нејзиниот откривач. Шведскиот астроном Ерик Просперин го предложи името Нептун, кое беше поддржано од други астрономи кои им се допадна на идејата да се одбележат победите на британската кралска поморска флота во текот на американската револуционерна војна со повикување на новата планета дури и на Нептун Џорџ III или Нептун Велика Британија.
Во раскажувањето од март 1782 година, Боде го предложи Уран, латинската верзија на грчкиот бог на небото, Уранос. Боде тврдеше дека името треба да ја следи митологијата за да не се разликува од другите планети, и дека Уран е соодветно име како татко на првата генерација титани. Тој, исто така, истакна дека елеганцијата на името во тоа како и Сатурн беше таткото на Јупитер, новата планета треба да биде именувана по таткото на Сатурн. Во 1789 година колегите на Кралската академија на Боде, Мартин Клапрот, го нарекоа својот новооткриен елемент ураниум за поддршка на изборот на Боде. На крајот на краиштата, предлогот на Боде стана најшироко користен и стана универзален во 1850 година, кога канцеларијата на HM Nautical Almanac, последниот момент, се префрли од користење на Георгиус Сидус на Уран.
Уран има два астрономски симболи. Првиот што требаше да биде предложен, ♅, беше предложен од Лаланд во 1784 година. Во писмото до Herschel, Лаланд го опиша како "глобус surmonté par la première lettre de votre nom" ("свет опфатен со првата буква од твоето презиме "). Подоцнежен предлог, ⛢, е хибрид на симболите за Марс и Сонцето, бидејќи Уран е Небото во старогрчката митологија, за кое се сметало дека доминира комбинираната моќ на Сонцето и Марс.
Уран е наречен од различни преводи на други јазици. Во кинески, јапонски, корејски и виетнамски, неговото име буквално се преведува како "ѕвезда на небото" (天王星). На тајландски, неговото официјално име е Дао Јуренат (ดาว ยูเรนัส), како и на англиски јазик. Неговото име на тајландски јазик е Дао Маритау (ดาว มฤตยู, Ѕвезда на Мриту), по санскритскиот збор за "смрт", Мртју (मृत्यु). Во монголски, неговото име е Тенгериин ван, преведен како "Крал на небото", како одраз на неговата имењачка божествена улога како владетел на небесата. На хавајски, неговото име е Хелекела, залог за откривачот Хершел. Во Маори, неговото име е Whērangi.
3 Орбита и ротација
Уран кружи околу Сонцето еднаш на секои 84 години. Нејзиното просечно растојание од Сонцето е околу 20 ае (3 милијарди км, 2 милијарди ми). Разликата меѓу минималното и максималното растојание од Сонцето е 1.8 ае, поголема од онаа на која било друга планета, иако не е толку голема колку и планетата џуџеста Плутон. Интензитетот на сончевата светлина варира обратно со квадратот на далечина и така натаму Уран (околу 20 пати поголема од растојанието од Сонцето во споредба со Земјата) е околу 1/400 интензитетот на светлината на Земјата. Нејзините орбитални елементи прво се пресметуваа во 1783 година од страна на Пјер-Симон Лаплас. Со текот на времето, разликите почнаа да се појавуваат меѓу предвидените и опсервираните орбити, а во 1841 година, Џон Куч Адамс прво предложил дека разликите може да се должат на гравитациското затегнување на невидена планета. Во 1845 година, Ирбен Леверје го започна своето независно истражување во орбитата на Уран. На 23 септември 1846 година Јохан Готфрид Гале наоѓа нова планета, подоцна именувана Нептун, речиси на позицијата предвидена од Ле Верие.
Вртежниот период на внатрешноста на Уран е 17 часа, 14 минути. Како и на сите џиновски планети, нејзината горна атмосфера доживува силни ветрови во насока на ротација. На некои географски широчини, како на пример околу 60 степени јужно, видливите одлики на атмосферата се движат многу побрзо, правејќи целосна ротација за само 14 часа.
3.1 Осен наклон
Урановата оска на вртење е приближно паралелна со рамнината на Сончевиот Систем, со осен наклон од 97,77 ° (како што е дефинирано со ротацијата на напредување). Ова им дава сезонски промени сосема спротивно на оние на другите планети. Во близина на краткодневица, еден пол се соочува со сонцето континуирано, а другиот се соочува. Само тесна лента околу екваторот доживува брз ден-ноќен циклус, но со Сонцето ниско над хоризонтот. Од другата страна на орбитата на Уран, обратната ориентација на столбовите кон Сонцето е обратна. Секој пол добива околу 42 години континуирана сончева светлина, проследено со 42 години темнина. Во времето на рамнодневицата, Сонцето се соочува со екваторот на Уран, давајќи период на дневни ноќни циклуси слични на оние што се гледаат на повеќето други планети.
Уран го достигна најновото рамнодневица на 7 декември 2007 година.
Еден резултат на ориентацијата на оваа оска е дека, во просек во текот на Урановата година, поларните региони на Уран добиваат поголем влез на енергија од Сонцето отколку неговите екваторски региони. Сепак, Уран е потопла на својот екватор отколку на неговите столбови. Основниот механизам што предизвикува ова е непознат. Причината за невообичаениот осен наклон на Уран исто така не е позната со сигурност, но вообичаените шпекулации се дека за време на формирањето на Сончевиот Систем, протопланета со големина на Земјата се судри со Уран, предизвикувајќи искривена ориентација. Јужниот Пол на Уран беше посочен речиси директно на Сонцето за време на прелетувањето на Војаџер 2 во 1986 година. Означувањето на овој столб како "југ" ја користи дефиницијата која моментално е прифатена од страна на Меѓународниот астрономски сојуз, имено, дека Северниот Пол на планета или месечина е столб кој покажува над непроменливата рамнина на Сончевиот Систем, без оглед на насоката на која се врти планетата. Понекогаш се користи друга конвенција, во која се дефинираат телата на север и југ според правилото од десната рака во однос на насоката на ротација.
Истражувањето на Јаков Кегерреис од универзитетот "Дурам" сугерира дека наваленоста е резултат на карпа поголема од Земјата што паѓаше на планетата пред 3 до 4 милијарди години.
3.2 Видливост
Средната очигледна величина на Уран е 5.68 со стандардно отстапување од 0.17, додека екстремите се 5.38 и +6.03. Овој опсег на осветленост е близу до границата на видливоста на очите. Голем дел од варијабилноста зависи од планетите ширини осветлени од Сонцето и гледани од Земјата. Неговиот аголен пречник е помеѓу 3,4 и 3,7 лачни секунди, во споредба со 16 до 20 лачни секунди за Сатурн и 32 до 45 лачни секунди за Јупитер. При опозицијата, Уран е видлив со голо око во темно небо, и станува лесна цел дури и во урбани услови со двоглед. Во поголемите аматерски телескопи со цел пречник од 15 до 23 см, Уран се појавува како бледа цијан дискот со различно затемнување на екстремитетите. Со голем телескоп од 25 см или поширок, моделите на облаци, како и некои од поголемите месечини, како што се Титанија и Оберон, може да бидат видливи.
4 Физички одлики
4.1 Внатрешна структура
Масата на Уран е околу 14,5 пати поголема од онаа на Земјата, што го прави најмалку масив на џиновските планети. Неговиот пречник е малку поголем од Нептун, приближно четири пати поголем од оној на Земјата. Како резултат на густината од 1,27 g / cm3, Уран е втората најгуста планета, по Сатурн. Оваа вредност укажува на тоа дека таа е првенствено направена од различни елементи, како што се вода, амонијак и метан. Вкупната маса на мраз во внатрешноста на Уран не е прецизно позната, бидејќи различни бројки се појавуваат во зависност од избраниот модел; тоа мора да биде помеѓу 9,3 и 13,5 Земјини маси. Водородот и хелиумот претставуваат само мал дел од вкупниот број, со меѓу 0,5 и 1,5 Земјини маси. Остатокот од масата што не е мраз (0,5 до 3,7 маси на Земјата) се смета за карпест материјал.
Стандардниот модел на структурата на Уран е тоа што се состои од три слоја: карпести (силикатни / железни-никел) јадра во центарот, ледена покривка во средината и надворешен гасовитен водород / хелиум коверт. Јадрото е релативно мало, со маса од само 0,55 маси на Земјата и полупречник помал од 20% од Уран; манжетната го содржи најголемиот дел, со околу 13,4 Земјински маси, а горната атмосфера е релативно несуштинска, тежи околу 0,5 Земјини маси и се протега за последните 20% од полупречникот на Уран. Густината на јадрото на Уран е околу 9 g / cm3, со притисок во центарот од 8 милиони бари (800 GPa) и температура од околу 5000 K. Мразот на мразот всушност не е составен од мраз во конвенционална смисла, туку од топла и густа течност која се состои од вода, амонијак и други испарувања. Оваа течност, која има висока електрична спроводливост, понекогаш се нарекува вода-амонијак океан.
Екстремниот притисок и температура длабоко во рамките на Уран може да ги растури метан молекулите, со атоми на јаглерод кондензиран во кристали од дијаманти кои дождуваат низ мантилот како градски град. Експериментите со многу висок притисок во Националната лабораторија Лоренс Ливермор сугерираат дека основата на мантията може да содржи океан на течен дијамант, со лебдечки цврсти "дијамантски берг".
Најголемите композиции на Уран и Нептун се различни од оние на Јупитер и Сатурн, со мраз кој доминира над гасовите, со што ја оправдува нивната посебна класификација како мразски гиганти. Може да има слој од јонска вода, каде што молекулите на водата се распаѓаат во супа од водородни и кислородни јони, и подлабока долунаведена вода во која кислородот кристализира, но водородните јони слободно се движат во рамките на кислородната решетка.
Иако моделот што се разгледува погоре е разумно стандарден, тој не е единствен; други модели, исто така, ги задоволуваат набљудувањата. На пример, ако во ледената покривка се мешаат значителни количини на водород и карпест материјал, вкупната маса на мраз во внатрешноста ќе биде помала и, соодветно, вкупната маса на карпи и водород ќе бидат повисоки. Во моментов достапните податоци не дозволуваат научна определба кој модел е точен. Структурата на внатрешноста на течноста на Уран значи дека нема цврста површина. Гасната атмосфера постепено преминува во внатрешни течни слоеви. Заради погодност, револвираната сфероида која се поставува во точката на која атмосферскиот притисок е еднаков на 1 бари (100 kPa), е условно означен како "површина". Тој има екваторски и поларни радија од 25.559 ± 4 км (15.881,6 ± 2.5 mi) и 24.973 ± 20 км (15.518 ± 12 mi), соодветно. Оваа површина се користи во текот на овој напис како нулта точка за надморска височина.
4.2 Внатрешна топлина
Внатрешната топлина на Уран се појавува значително пониска од онаа на другите џиновски планети; во астрономски поглед, има низок термален флукс. Зошто внатрешната температура на Уран е толку ниска сè уште не е разбрана. Нептун, кој е близок близнак на Уран во големина и состав, зрачи 2.61 пати повеќе енергија во вселената, како што добива од Сонцето, но Уран речиси и да нема никакви вишоци на топлина. Вкупната моќност која ја зрачи Уран во далечниот инфрацрвен (т.е. топлина) дел од спектарот е 1,06 ± 0,08 пати поголема од сончевата енергија апсорбирана во нејзината атмосфера. Топлинскиот флукс на Уран е само 0,042 ± 0,047 W / m2, што е помал од внатрешниот топлински поток на Земјата од околу 0,075 W / m2. Најниската температура забележана во тропопаузата на Уран е 49 K (-224.2 °C; -371.5 °F), со што Уран е најстудената планета во Сончевиот Систем.
Една од хипотезите за ова несогласување сугерира дека кога Уран бил погоден од супермасивен ударник, што ја предизвикало да ја исфрли поголемиот дел од својата првобитна топлина, останал со исцрпена температура на средината. Оваа хипотеза за влијание исто така се користи во некои обиди да се објасни осниот наклон на планетата. Друга хипотеза е дека постои некоја форма на бариера во горните слоеви на Уран што ја спречува топлината на јадрото да достигне површина. На пример, конвекцијата може да се одвива во множество на композитно различни слоеви, што може да го инхибира транспортот на нагоре; можеби двојната дифузна конвекција е ограничувачки фактор.
4.3 Атмосфера
Иако не постои добро дефинирана цврста површина во внатрешноста на Уран, најоддалечениот дел од гасовитиот коверт на Уран, кој е достапен за дистанционните зони, се вика неговата атмосфера. Способноста за далечинско селектирање се протега до околу 300 км под нивото од 1 бари (100 kPa), со соодветен притисок околу 100 бари (10 MPa) и температура од 320 K (47 °C; 116 °F). Тенката термосфера се протега над два планетарни полупречници од номиналната површина, која е дефинирана да лежи под притисок од 1 бар. Урановата атмосфера може да се подели на три слоја: тропосфера, помеѓу висини од -300 и 50 км (-186 и 31 милји) и притисоци од 100 до 0.1 бари (10 MPa до 10 kPa); стратосферата, која опфаќа надморска висина помеѓу 50 и 4,000 км (31 и 2485 милји) и притисоците помеѓу 0,1 и 10-10 бари (10 kPa до 10 μPa); и термосферата која се протега од 4000 км до 50 000 км од површината. Нема мезосфера.
4.4 Состав
Составот на атмосферата на Уран е различен од неговиот дел, кој главно се состои од молекуларен водород и хелиум [14]. Хелиумската моларна фракција, односно бројот на атоми на хелиум по молекула на гас, е 0,15 ± 0,03 во горната тропосфера, што одговара на масената фракција 0,26 ± 0,05. Оваа вредност е блиска до протозоларната маса на хелиум од 0,275 ± 0,01, покажувајќи дека хелиумот не се населил во својот центар како што има во гасните гасови. Третата најзастапна компонента на атмосферата на Уран е метан (CH4). Метанот има истакнати впивни линии во видливиот и блискиот инфрацрвен (IR), што го прави Уран аквамарин или цијан во боја. Молекулите на метан учествуваат со 2,3% од атмосферата со моларна фракција под палубата на метан облак при ниво на притисок од 1,3 бари (130 kPa); ова претставува околу 20 до 30 пати повеќе изобилство на јаглерод наоѓа во Сонцето. Соодносот на мешање [i] е многу помал во горната атмосфера поради исклучително ниската температура, што го намалува нивото на заситеност и предизвикува вишокот метан да се замрзне. Изобилностите на помалку испарливи соединенија како што се амонијак, вода и водороден сулфид во длабоката атмосфера се слабо познати. Тие се веројатно исто така повисоки од сончевите вредности. Заедно со метанот, во стратосферата на Уран се наоѓаат количини на траги од различни јаглеводороди, за кои се смета дека се произведени од метан со фотолиза предизвикани од сончевото ултравиолетово зрачење (УВ). [86] Тие вклучуваат етан (C2H6), ацетилен (C2H2), метилацетилен (CH3C2H) и диацетилен (C2HC2H). Спектроскопијата, исто така, открија траги од водена пареа, јаглерод моноксид и јаглерод диоксид во горната атмосфера, кои можат да потекнуваат само од надворешен извор, како што се навлегување на прашина и комети.
4.5 Тропосфера
Тропосферата е најниска и најгуста дел од атмосферата и се одликува со намалување на температурата со надморска височина. Температурата паѓа од околу 320 К (47 °C; 116 °F) во основата на номиналната тропосфера на -300 км до 53 К (-220 °C; -364 °F) на 50 км. Температурата во најстудениот горен регион на тропосферата (тропопауза) всушност варира во опсегот помеѓу 49 и 57 К (-224 и -216 ° С; -371 и -357 ° Ф) во зависност од планетарната широчина. Регионот тропопауза е одговорен за огромното мнозинство на топлински далеку инфрацрвени емисии на Уран, со што ја одредува неговата делотворна температура од 59,1 ± 0,3 K (-214,1 ± 0,3 °C; -353,3 ± 0,5 °F). Се смета дека тропосферата има многу сложена облачна структура; облаците на вода се претпоставува дека лежат во опсег на притисок од 50 до 100 бари (5-10 МПа), облаци од амониум хидросулфид во опсег од 20 до 40 бари (2-4 МПа), амонијак или водороден сулфид помеѓу 3 и 10 бар (0,3 и 1 МПа) и конечно директно детектира тенки метански облаци од 1 до 2 бари (0,1 до 0,2 МПа). Тропосферата е динамичен дел од атмосферата, покажува силни ветрови, светли облаци и сезонски промени.
4.6 Горна атмосфера
Средниот слој на Урановата атмосфера е стратосферата, каде што температурата генерално се зголемува со надморска височина од 53 K (-220 °C; -364 °F) во тропопаузата до помеѓу 800 и 850 K (527 и 577 °C; 980 и 1,070 °F) во основата на термосферата.
Греењето на стратосферата е предизвикано од апсорпција на сончевата УВ и ИК зрачења од метан и други јаглеводороди, кои се формираат во овој дел од атмосферата како резултат на метанска фотолиза. Топлината се спроведува и од топла термосфера. Јаглеводородите заземаат релативно тесен слој на надморска височина од 100 до 300 км што одговара на опсегот на притисок од 10 до 0,1 mbar (10,00 до 0,10 hPa) и температури помеѓу 75 и 170 K (-198 и -103 °C; -325 и -154 °F). Најзастапен јаглеводороди се метан, ацетилен и етан со мешање коефициенти од околу 10-7 во однос на водородот. Односот на мешање на јаглерод моноксид е сличен на овие височини. Поголемите јаглеводороди и јаглеродниот диоксид имаат мешање коефициенти пониски од три редови. Количината на водата е околу 7 × 10-9. Етан и ацетилен имаат тенденција да кондензираат во постудениот долен дел од стратосферата и тропопаузата (под нивото од 10 mBar) што создаваат слоеви на магла, што може да биде делумно одговорно за избледениот изглед на Уран. Концентрацијата на јаглеводороди во ураниската стратосфера над маглата е значително пониска отколку во стратосферите на другите џиновски планети.
Најоддалечениот слој на Урановата атмосфера е термосферата и короната, која има еднаква температура од околу 800 до 850 К. Изворите на топлина потребни за одржување на такво високо ниво не се разбрани, бидејќи ниту сончевата УВ ниту авроралната активност не може да ја обезбеди потребната енергија за одржување на овие температури. Слабата ефикасност на ладењето поради недостатокот на јаглеводороди во стратосферата над нивото на притисок од 0,1 mBar може да придонесе и Покрај молекуларниот водород, термосфера-короната содржи многу слободни атоми на водород. Нивната мала маса и високи температури објаснуваат зошто короната се протега до 50.000 км (31.000 mi) или два Uranian полупречници, од неговата површина. Оваа проширена корона е уникатна одлика на Уран. Нејзините ефекти вклучуваат влечење на мали честички кои кружат околу Уран, предизвикувајќи општо намалување на прашината во Урановите прстени. Урановата термосфера, заедно со горниот дел на стратосферата, одговара на јоносферата на Уран.. Набљудувањата покажуваат дека јоносферата зафаќа надморска височина од 2.000 до 10.000 км (1.200 до 6.200 ми). Урановата јоносфера е погуста од онаа на Сатурн или Нептун, што може да произлезе од ниската концентрација на јаглеводороди во стратосферата. Јоносферата главно се одржува со сончево УВ зрачење и неговата густина зависи од сончевата активност. Авроралната активност е незначителна во споредба со Јупитер и Сатурн.
4.6.1 Магнетосфера
Пред доаѓањето на Војаџер 2, не се земени мерења на магнетосферата на Уран, па нејзината природа остана мистерија. Пред 1986 година, научниците очекуваа магнетното поле на Уран да биде во согласност со сончевиот ветер, затоа што тогаш ќе се усогласи со столбовите на Уран, кои лежат во еклиптиката.
Набљудувањата на Војаџер откриле дека магнетното поле на Уран е необично, и поради тоа што не потекнува од неговиот геометриски центар, и поради тоа што се навалува на 59 ° од оската на вртење. Всушност, магнетниот дипол се префрла од центарот на Уран кон јужниот ротациски пол од колку што е една третина од планетарниот полупречник. Оваа необична геометрија резултира со високо асиметрична магнетосфера, каде што јачината на магнетното поле на површината во јужната полутопка може да биде ниска од 0,1 gauss (10 μT), додека во северната полутопка може да биде висока од 1,1 gauss (110 μT ). Просечното поле на површината е 0,23 gauss (23 μT). Студиите на податоците од Војаџер 2 во 2017 година укажуваат на тоа дека оваа асиметрија предизвикува магнетосферата на Уран да се поврзе со сончевиот ветер еднаш урановски ден, отворајќи ја планетата до честичките на Сонцето. За споредба, магнетното поле на Земјата е приближно силно на било кој пол, а неговиот "магнетен екватор" е приближно паралелен со неговиот географски екватор. Диполниот момент на Уран е 50 пати поголем од оној на Земјата. Нептун има слично раселено и навалено магнетно поле, сугерирајќи дека ова може да биде заедничка одлика на ледените гиганти. Една хипотеза е дека, за разлика од магнетните полиња на земните и гасните гиганти, кои се создаваат во нивните јадра, магнетните полиња на мразот гиганти се генерираат со движење на релативно плитки длабочини, на пример, во океанот за вода-амонијак. Друго можно објаснување за усогласувањето на магнетосферата е дека има океани на течен дијамант во внатрешноста на Уран, што би го спречило магнетното поле.
И покрај нејзината љубопитна усогласеност, во други аспекти Урановата магнетосфера е слична на онаа на другите планети: таа има лак шок на околу 23 радија од Уранија пред него, магнетопауза на 18 ураниски полупречници, целосно развиен магнетол и зраци. Генерално, структурата на магнетосферата на Уран е различна од Јупитер и повеќе е слична на Сатурн. Магнетниот тракт на Уран, зад него, се влева во вселената за милиони километри и е извиткан со странично ротација во долг спирач.
Магнетосферата на Уран содржи обвинети честички: главно протони и електрони, со мала количина на H2 + јони. Не се откриени поголеми јони. Многу од овие честички веројатно произлегуваат од термосферата. Енергиите од јони и електрони можат да бидат високи како 4 и 1,2 мегаектронони, соодветно. Густината на нискоенергетски (под 1 kiloelectronvolt) јони во внатрешната магнетосфера е околу 2 см-3. Населението на честички е силно погодено од месечините на Уран, кои се движат низ магнетосферата, оставајќи забележливи празнини. Флуксот на честички е доволно висок за да предизвика затемнување или вселенско превривање на нивните површини во астрономски брзи временски рамки од 100.000 години. Ова може да биде причина за рамномерно темно обојување на ураниските месечини и прстени. Уран има релативно добро развиени аурори, кои се гледаат како светли лакови околу двата магнетични столба. За разлика од Јупитер, аврорите на Уран се чини дека се незначајни за енергетскиот биланс на планетарната термосфера.
5 Клима
На ултравиолетовите и видливи бранови должини, атмосферата на Уран е нечиста во споредба со другите џиновски планети, па дури и за Нептун, што инаку е многу слично. Кога Војаџер 2 полетал од Уран во 1986 година, забележал десет облак одлики низ целата планета. Едно предложено објаснување за овој недостаток на одлики е дека внатрешната топлина на Уран е значително пониска од онаа на другите џиновски планети. Најниската температура забележана во тропопаузата на Уран е 49 K (-224 °C; -371 °F), со што Уран е најстудената планета во Сончевиот Систем.
5.1 Превртена структура, ветрови и облаци
Во 1986 година, Војаџер 2 открил дека видната јужна полутопка на Уран може да се подели на два региони: светла поларна капа и темни екваторски ленти. Нивната граница се наоѓа на околу -45 ° од широчината. Тесен опсег кој се протега на ширината од -45 до -50 ° е најсветлата голема функција на нејзината видлива површина. Се нарекува јужна "јака". Капакот и јаката се сметаат за густо подрачје на метански облаци сместени во опсегот на притисок од 1,3 до 2 бари. Покрај структурата со големи размери, Војаџер 2 забележа десет мали светли облаци, најмногу лежи неколку степени на север од јаката. Во сите други аспекти, Уран изгледаше како динамично мртва планета во 1986 година. Војаџер 2 пристигна за време на височината на јужното лето на Уран и не можеше да ја набљудува северната полутопка. На почетокот на 21-от век, кога се појавил Северниот Поларен регион, телескопот Хабл и телескопот Хак на почетокот не забележале ниту јака ниту поларна капа во северната полутопка. Значи Уран се чини дека е асиметричен: светло во близина на Јужниот Пол и рамномерно темно во регионот северно од јужниот јака. Во 2007 година, кога Уран го поминал своето рамнодејство, јужниот принц речиси исчезнал, а слаб северна јака се појавила близу 45 ° на географска ширина.
Во 1990-тите години, бројот на забележани светли облачни одлики значително се зголемил, бидејќи нови техники за снимање со висока резолуција станале достапни. Повеќето биле пронајдени во северната полутопка, бидејќи почнало да станува видливо. Раното објаснување - дека светли облаци се полесно да се идентификуваат во нејзиниот мрачен дел, додека во јужната полутопка светлата јака им маскира - покажа дека е неточна. Сепак постојат разлики помеѓу облаците на секоја полутопка. Северните облаци се помали, поостри и посветли. Изгледа дека лежат на поголема надморска височина. Животот на облаците опфаќа неколку редови на величина. Некои мали облаци живеат со часови; барем еден јужен облак може да опстојува од прелетувањето на Војаџер 2. Неодамнешните набљудувања исто така откриле дека облак одлики на Уран имаат многу заедничко со оние на Нептун. На пример, темните дамки што се присутни на Нептун никогаш не биле забележани на Уран пред 2006 година, кога беше сликана првата таква функција наречена Уран Темно место. Шпекулациите се дека Уран станува сè повеќе Нептун за време на нејзината единаесетта сезона.
Следење на бројни облак одлики дозволено определување на зонални ветрови дува во горната тропосфера на Уран. На екваторот ветровите се повратни, што значи дека тие удар во обратна насока на планетарната ротација. Нивните брзини се од -360 до -180 км / ч (-220 до -110 км / ч). Брзината на ветерот се зголемува со растојанието од екваторот, достигнувајќи нулта вредност близу до ± 20 ° ширина, каде што се наоѓа минималниот температурен тропосфер. Поблиску до половините, ветровите се префрлаат кон прогресивна насока, што тече со ротација на Уран. Брзините на ветерот продолжуваат да се зголемуваат достигнувајќи максимум на ± 60 ° ширина, пред да падне на нула на половите. [20] Брзините на ветерот на -40 ° ширина се движат од 540 до 720 км / ч (340 до 450 км / ч). Бидејќи јаката ги смалува сите облаци под таа паралела, брзините меѓу него и Јужниот Пол не се мерат. Спротивно на тоа, во северната полутопка се забележуваат максимални брзини до 860 км / ч (540 км / ч) во близина на + 50 ° ширина.
5.2 Сезонски варијации
За краток период од март до мај 2004 година, во атмосферата на Уран, се појавија големи облаци, што му давало вид на нептун. Набљудувањата вклучуваат рекордни брзини на ветерот од 820 км / h (510 mph) и постојана грмотевица што се нарекуваат "огномети на четвртиот јули". На 23 август 2006 година, научниците од Институтот за вселенски науки (Боулдер, Колорадо) и Универзитетот во Висконсин забележаа темно место на површината на Уран, давајќи им на научниците поголем увид во атмосферската активност на Уран. Зошто овој ненадеен пораст во активноста не е целосно познат, но се чини дека екстремната осна наклонетост на Уран резултира со екстремни сезонски варијации во времето. Утврдувањето на природата на оваа сезонска варијација е тешко бидејќи добри податоци за атмосферата на Уран постоеле помалку од 84 години, или една целосна Уранова година. Фотометријата во текот на половина од Урановата година (почнувајќи во 1950-тите) покажала редовна варијација на осветленоста во две спектрални ленти, со максимуми кои се појавуваа кај солунките и минимите што се појавуваат на рамнодневицата. Слична периодична варијација, со максимумот во солунките, е забележана во микробрановите мерења на длабоката тропосфера која започна во 1960-тите. Мерењата на температурата на стратосферата, почнувајќи од 1970-тите, исто така, покажаа максимални вредности близу до рамничарот од 1986 година. Поголемиот дел од оваа варијабилност се смета дека се јавува поради промените во геометријата на гледање.
Постојат некои индикации дека се случуваат физички сезонски промени во Уран. Иако е познато дека Уран има светла јужно поларна област, Северниот Пол е прилично слаб, што е некомпатибилно со моделот на сезонските промени наведени погоре. За време на претходната северна краткодневица во 1944 година, Уран покажал зголемени нивоа на осветленост, што укажува дека Северниот Пол не бил секогаш толку слаб. Оваа информација имплицира дека видливиот пол се осветлува некое време пред сонцето и потемнува по рамнодневицата. Деталната анализа на видливите и микробрановите податоци откри дека периодичните промени на осветленоста не се сосема симетрични околу сонцестоите, што исто така укажува на промена на меридијалните албедо модели. Во 90-тите години, кога Уран се оддалечи од својот сонцестој, Хабл и земните телескопи откриле дека јужно поларниот капак забележително се замаглувал (освен јужната јака, која останала светла), додека северната полутопка покажала зголемена активност, како што се облак формации и посилни ветрови, зголемувајќи ги очекувањата дека наскоро треба да заживее. Ова навистина се случи во 2007 година кога помина рамнодневица: се појави слабо северна поларна јака, а јужниот јака стана речиси невидлива, иако профилот на зоналниот профил остана малку асиметричен, додека северните ветрови се малку побавни од јужниот дел.
Механизмот на овие физички промени сè уште не е јасен. Во близина на летни и зимски solstices, полутопките на Уран се наоѓаат наизменично или во целосен отсјај на сончевите зраци или се соочуваат со длабок простор. Се смета дека осветлувањето на полутопката од сончевата светлина е резултат на локалното задебелување на метанските облаци и слоеви на магла наоѓа во тропосферата. Светлиот јака на -45 ° географска ширина е исто така поврзана со метан облаците. Други промени во Јужниот Поларен регион може да се објаснат со промени во долните слоеви на облак. Варијацијата на микробранова емисија од Уран веројатно е предизвикана од промените во длабоката тропосферална циркулација, бидејќи густите поларни облаци и магла можат да ја инхибираат конвекцијата. Сега кога пролетните и есенските рамнодеи доаѓаат на Уран, динамиката се менува и конвекцијата може повторно да се случи.
6 Создавање
Многумина тврдат дека разликите помеѓу ледените гиганти и гасните гиганти се протегаат до нивното формирање. Сончевиот Систем се претпоставува дека е формиран од џиновска вртечка топка од гас и прашина позната како презоларна маглина. Голем дел од гасот на маглината, првенствено водородот и хелиумот, го формирале Сонцето, а зрнестите зрнца собрани заедно за да ги формираат првите протопланетите. Како што растеле планетите, некои од нив на крајот доволно ја зголемиле својата материја за нивната гравитација да се држат до остатокот од гасот на маглината. Колку повеќе гас го држеа, толку поголем стануваа; колку е поголем тие станаа, толку повеќе гас тие се држеа до критична точка беше постигнат, и нивната големина почна да се зголемува експоненцијално. Мразот со мраз, со само неколку маси на небуларниот гас, никогаш не стигна до таа критична точка. Неодамнешните симулации на миграцијата на планетата сугерираат дека двата мразни гиганти се формирале поблиску до Сонцето отколку нивните сегашни позиции и се преселиле по формирањето (моделот Ница).
7 Месечини
Уран има 27 познати природни месечини. Имињата на овие месечини се избрани од ликовите во делата на Шекспир и Александар Папа. Петте главни месечини се Миранда, Ариел, Умбриел, Титанија и Оберон. Урановиот месечински систем е најмалку масивен меѓу оние на џиновските планети; комбинираната маса на петте главни месечини би била помалку од половина од онаа на Тритон (најголема месечина на Нептун). Најголемиот дел од месечините на Уран, Титанија, има полупречник од само 788,9 км (490,2 милји) или помалку од половина од Месечината, но малку повеќе од Реја, вториот по големина месечина на Сатурн, што ја прави Титанија осма по големина месечина во Сончевиот Систем. Сенките на Уран имаат релативно ниски албедо; кои се движат од 0.20 за Умбриел до 0.35 за Ариел (во зелено светло). Тие се конгломерати на мраз, составени од околу 50% мраз и 50% карпа. Мразот може да вклучува амонијак и јаглерод диоксид.
Меѓу Урановите месечини, Ариел се чини дека ја има најмладата површина со најмалите ударни кратери, а Умбриел е најстариот. Miranda has fault canyons deep, terraced layers, and a chaotic variation in surface ages and features. Миранда има грешка кањони длабоки 20 км (12 милји), терасовидни слоеви и хаотична варијација во површината и одликите. Минатото геолошко дејство на Миранда се смета дека е управувано од страна на плиткото греење во време кога нејзината орбита е повеќе ексцентрична отколку во моментов, веројатно како резултат на поранешната орбитална резонанца со Умбриел од 3: 1. Екстенционалните процеси поврзани со upwalling diapirs се најверојатно потеклото на Миранда како "копалка слична на тркачката патека". Се смета дека Ариел некогаш бил задржан со резонанса со Титанија од 4:1.
Уран има најмалку еден потковица орбитер кој ја зазема лангрангиската точка на Сонце-Уран L3 - гравитациски нестабилен регион на 180 ° во неговата орбита, Крантор се движи во ко-орбиталниот регион на Уран на комплексна, привремена потковица орбита. 2010 ЕУ65 е исто така ветувачки кандидат за потршувачи на потковици од Уран.
7.1 Прстени
Урановите прстени се составени од крајно темни честички, кои варираат во големина од микрометри до мал дел од метар. Во овој момент се познати тринаесет различни прстени, најсветлиот е ε прстен. Сите освен два прстени на Уран се исклучително тесни - обично се шират неколку километри. Прстените се веројатно доста млади; динамичките размислувања покажуваат дека тие не се формирале со Уран. Прашањето во прстените некогаш можело да биде дел од месечина (или месечини) што била разрушена од влијанијата со голема брзина. Од бројни парчиња остатоци кои се формирале како резултат на овие удари, само неколку честички преживеале, во стабилни зони кои соодветствуваат на локациите на сегашните прстени.
Вилијам Хершел опиша можен прстен околу Уран во 1789 година. Ова набљудување генерално се смета за сомничаво, бидејќи прстените се доста слаби, а во следните два века никој не бил забележан од други набљудувачи. Сепак, Хершел даде точен опис на големината на епсилонскиот прстен, неговиот агол во однос на Земјата, нејзината црвена боја и неговите очигледни промени како Уран патувал околу Сонцето. Прстенот на системот беше дефинитивно откриен на 10 март 1977 година од страна на Џејмс Л. Елиот, Едвард В. Данам и Џесика Минк, користејќи ја опсерваторијата на воздухопловните пристаништа Кајпер. Откритието беше serendipitous; тие планираа да го искористат прикривањето на ѕвездата SAO 158687 (исто така позната како HD 128598) од Уран за да ја проучи атмосферата. Кога беа анализирани нивните набљудувања, откриле дека ѕвездата кратко исчезнала од поглед петпати пред и по неа исчезнала зад Уран. Тие заклучиле дека мора да постои прстен систем околу Уран. Подоцна откриле уште четири прстени. Прстените биле директно прикажани кога Војаџер 2 го положил Уран во 1986 година. Војаџер 2, исто така, открил уште две слаби прстени, со што вкупниот број изнесувал единаесет.
Во декември 2005 година, вселенскиот телескоп Хабл открил пар претходно непознати прстени. Најголемиот дел се наоѓа двојно далеку од Уран како претходно познати прстени. Овие нови прстени се толку далеку од Уран што се нарекуваат "надворешни" прстенести системи. Хабл забележал и две мали месечини, од кои една, Маб, ја дели својата орбита со најоддалечениот новооткриен прстен. Новите прстени го носат вкупниот број на Уранови прстени до 13. Во април 2006 година, сликите на новите прстени од опсерваторијата Кек ги дадоа боите на надворешните прстени: најоддалечените се сини, а другиот црвени. Една хипотеза во врска со сината боја на надворешниот прстен е тоа што таа е составена од минијатурни честички од водниот мраз од површината на Маб кои се доволно мали за да ја разберат сината светлина. Спротивно на тоа, внатрешните прстени на Уран се појавуваат сиви.
8 Истражување
Во 1986 година, меѓупланетарната сонда на НАСА "Војаџер 2" наиде на Уран. Ова прелетување останува единствената истрага за Уран што се изведува од кратко растојание и не се планираат други посети. Започнат во 1977 година, Војаџер 2 го направи својот најблизок пристап до Уран на 24 јануари 1986 година, кој се движел на површина од 81 500 км (50 600 милји) од облачните плочи, пред да продолжи со своето патување кон Нептун. Вселенското летало ја проучувало структурата и хемискиот состав на атмосферата на Уран, вклучувајќи го и нејзиното единствено време, предизвикано од осниот наклон од 97,77 °. Ги направи првите детални испитувања на своите пет најголеми месечини и откри 10 нови. Ги испитува сите девет познати прстени на системот и откри уште две. Исто така, го проучувал магнетното поле, неговата неправилна структура, нејзиниот наклон и својот уникатен спирален магнетотал, предизвикан од ориентацијата на Уран.
Војаџер 1 не беше во можност да го посети Уран бидејќи истражувањето на Сатурн месечината Титан се смета за приоритет. Оваа траекторија го зеде Војаџер 1 од рамнината на еклиптиката, завршувајќи ја својата мисија на планетарната наука.
Можноста за испраќање на вселенското летало Касини од Сатурн до Уран беше оценето за време на фазата на планирање на проширување на мисијата во 2009 година, но на крајот беше одбиена во корист на уништување на тоа во Сатурнската атмосфера. За отстранување на Сатурн би требало да се случи околу дваесет години да се дојде до Урановиот систем. Уранокружачот и сондата беа препорачани од страна на Планетарното научно декадално истражување во 2013-2022 објавено во 2011 година; предлогот предвидува лансирање во текот на 2020-2023 и 13-годишно крстарење до Уран. Истрагата за влез во Уран може да го користи наследството на Пионер Венера Мултипроб и да се спушти на 1-5 атмосфери. ЕСА ја оценува мисијата "средна класа" наречена Уран Патфиндер. Новата граница Уран Орбитер е оценета и препорачана во студијата "Случај за ураниум". Таквата мисија е потпомогната од леснотијата со која може да се испрати релативно голема маса во системот - преку 1500 килограми со Atlas 521 и 12-годишно патување. За повеќе концепти видете ги предложените мисии на Уран.
9 Во културата
Во астрологијата, планетата Уран (астролошки симбол на Уран) е владејачката планета на Водолија. Бидејќи Уран е цијан, а Уран е поврзан со електрична енергија, електричната сина боја, блиска до цијан, е поврзана со знакот Водолија.
Ураниумот за хемиски елементи, откриен во 1789 година од страна на германскиот хемичар Мартин Хајнрих Клапрот, бил именуван по новооткриената планета Уран.
"Уран, волшебник" е движење во оркестарскиот апартман на Густав Холст "Планетите", напишан помеѓу 1914 и 1916 година.
Операцијата Уран била успешна воена операција во Втората светска војна од страна на Црвената армија за да го врати Сталинград и ја означи пресвртницата во копнената војна против Вермахтот.
Линиите "Тогаш почувствував дека ми се допаѓа некој чувар на небото / Кога новата планета плива во неговиот кен", од "Џејмс Китс", "Кога првпат гледаме во хомерот на Чапман", се споменуваат откривањето на Уран за Хершел.
Многу наводи за Уран во популарната култура и вести на англиски јазик вклучуваат хумор за еден англиски изговор на неговото име што личи на фразата „твојот анус“ (''your anus'').