Надя Кискинова Наоп „Юрий гагарин, Стара Загора

Наоп „Юрий гагарин”, Стара Загора

2.

Макар че понякога Уран е достатъчно ярък, за да се вижда с просто око, планетата е открита при рутинно оглеждане на небосвода през 1781 г. от английския астроном Уилям Хершел. Това, че обектът променял местоположението си сред звездите и имал синьо-зелен цвят, навело първоначално Хершел на мисълта, че е открил комета. След продължителни наблюдения с телескопа си, който увеличавал изображението 227 пъти и след като изчислил орбитата на небесното тяло, установил, че тя е почти два пъти по-отдалечена от Слънцето от Сатурн. Тогава Хершел разбрал, че е открил планета, тъй като на такова разстояние, комета не може да бъде видяна. А и орбитата на кометата не е кръгова.

3.

ЗЕМЯ-УРАН

УРАН

• 
  Маса
  

• 
  Плътност
  

а за излитане от Уран е необходима втора космическа скорост от 21 км/с – малко повече от земната.

5.

Период на околоосно въртене

0,7183 дни или17,24 часа

в обратна посока, гледано от

северния световен полюс.

Наклонът на оста му е 97,9°.
Оста на планетата е

почти върху равнината на орбитата му,

което означава, че Уран се прекатурва

през “глава”,

движейки се по орбитата си!

6.

На Уран са необходими 83,74741 земни години

7.

УРАН

• 
  Голямата полуос на орбитата
  

• 
  видимата й звездна величина
  

Планетата е слаба светлинка за невъоръженото око, но все пак понякога достъпна.

• 
  Орбитата е леко сплескана
  

а наклонът й спрямо еклиптиката е само 0,77°.

8.

Гигантската планета Уран е с нисък блясък и неинтересна във видими лъчи. Тук е изображението й в близкия инфрачервен спектър. Затова едновременно с планетата и нейните облаци, се вижда пръстена и някои от спътниците й. Изображението е на камерата NICMOS – камера за изследване в близкия инфрачервен спектър и многообективен спектрометър, на космическия телескоп “Хъбъл” с експозиция от 90 минути. Цветовете са изкуствени: в синьо са ниските облаци, с червено – височинните, които се въртят бързо около планетата. Вижда се, че пръстенът на Уран е с нееднаква дебелина и по-ярките са отгоре. Осемте петънца са някои от малките спътници на Уран.

ПРЪСТЕНИТЕ НА УРАН

Пръстенът се състои от 9 концентрични пръстена, простиращи се от 1,5 до 2 радиуса на планетата или от 41 880 до 51 190 км.
Обща ширина

10-тина хиляди км

В историята на астрономията сега е залегнал фактът на откриване пръстените на Уран поради благоприятно стечение на обстоятелствата при покритието на звезда от планетата през 1977 г.

Пак случайността наложи да се преразглеждат работите на сър Уилям Хершел, тъй като в ръцете на д-р Стюарт Евес от компанията Surrey Satellite Technology попада страница от енциклопедия от 1815 г. Там бил изобразен механичен прибор – orrery, малък планетариум, модел на Слънчевата система на художника Уилям Пирсън. В този модел е и Уран, при това с правилния наклон на оста си, а около него има 6 малки обекта. Едва ли това са спътници – двата му най-големи спътника са открити през ХVІІІ век, а шестият поред – едва след 1980-те години. Самият Хершел, откривайки планетата през 1781 г. в записките си говори, че планетата има пръстени. Тези записки са издадени в списанието на Кралското общество през 1797 г., но тогава предположението за наличие на пръстени на Уран било отхвърлено от астрономическата общност и оценено като грешка. Наистина, дори и за наблюдателната техника на ХХ век наблюдението на пръстените на Уран е трудно осъществима задача. И все пак…В записките си Хершел твърди:”…22 февруари 1789 г. – подозира се наличието на пръстен.” И още – твърди, че пръстенът е един и е разположен сравнително близо до планетата. Освен това, Хершел е записал, че пръстенът “леко се оцветява в червено” и това наистина е видимо в сегашния телескоп Кек.

10.

Евес използвал астрономически програми и установил, че по времето на Хершел ориентацията на пръстените на Уран спрямо направлението на Земята е била благоприятна – пръстените са по-открити спрямо нас за последните 2 столетия.

Преминавайки покрай пръстените на Сатурн Cassini откри, че от времето на миналите наблюдения отблизо на Voyager някои пръстени са леко потъмнели, което може да се обясни с натрупването на прах върху частиците на леда. Ако се допусне, че такъв процес е възможен и за пръстените на Уран, излиза, че по време на откриването на планетата, пръстените са били по-ярки.

Разбира се, трябва да се вземе предвид смога и светлинното замърсяване дори и на местата на професионалните обсерватории, които са отсъствали преди 2 века.

И накрая, Хершел е живял по времето на т.н. Маундеров минимум, когато средните температури били с около 5 градуса по-ниски от сега, а по-хладният въздух е отделил част от влагата в атмосферата. По-студеният и сух климат дава по-добри наблюдателни условия.

Имайки предвид всичко това, излиза, че Хершел може наистина да е откривателят не само на планетата Уран, но и на пръстена й, а това налага и поправка в историята на астрономията.

11.

Пръстените на Уран са тънки, тесни и тъмни в сравнение с пръстеновата система около другите планети. Това е инфрачервена снимка на космическия телескоп “Хъбъл” от юли 1995 г. Цветовете са изкуствени. Тук пръстените са в съединение с планетата. Частичките на пръстена отразяват толкова светлина, колкото дървените въглища, макар че представляват ледени буци с примеси от камъни. Пръстените на Уран са открити от Земята през 1977 г.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

Освен 5-те спътника сондата откри още 10 с орбити между Миранда и пръстен Епсилон. Два от новооткритите спътници са пастира на пръстен Епсилон и са от двете му страни на около 2 км. Размерите им са 15 и 20 км. Най-отдалеченият от новооткритите спътници е 160-170 км. Цветът им е като на пръстените с албедо по-малко от 12%

18.

Някои от новооткритите спътници имат обратно на останалите движение по орбита около Уран. Първите два от тях са с неправилна форма и имат диаметър около 100-тина км. Вероятно всички те са прихванати от околното пространство малки тела.

Тук е един от откритите от “Вояджър-2” спътник на Уран – 18-ти поред. Идентифиран е както по тази снимка на Уран на сондата, така и на снимка на космическия телескоп “Хъбъл”.

20.

Засега броят на спътниците на планетата е 21, но постоянно се откриват нови. Имената им са на шекспирови герои: Корделия, Офелия, Бианка, Кресида, Дездемона, Жулиета, Порция, Розалинда, Белинда, Пак, Миранда, Ариел, Умбриел, Титания, Оберон, Калибан, Стефано, Тринкуло, Сикоракс, Просперо, Стебос. Новооткритите спътници все още имат само обозначения.

Третата по големина планета в Слънчевата система отдалеч изглежда скучна и еднообразна. В малък телескоп планетата е неголямо петънце, а с голям – лишено от особености кръгче. Това изображение в близката инфрачервена светлина на космическия телескоп “Хъбъл” даде максимум видимост на планетата с нейните облаци, пръстен и спътници. Оранжевите облаци се въртят със скорост от 500 км/час, а ярките пръстени на Уран леко прецесират.

Уран не е толкова цветна. Възможно е това да се дължи на по-ниската температура на планетата и видимите детайли да са на по-ниско слоеве, поради което са трудно забележи отдалеч. Водородът в горните слоеве разсейва светлината и се появява мъгла, скриваща долните образувания.

22.

Съдържанието на хелия в атмосферата на Уран се оказа доста по-малко – не 40, а само 15%. В дълбочина има метанови облаци при налягане 1,6 бара и температура 82 К.

23.

Атмосферата на Уран има състав, подобен на тази на Юпитер и Сатурн – доминират молекули водород, хелий и метан. Амонякът не се среща в големи концентрации, вероятно защото е в течно състояние и от наситения разтвор се е отделила твърдата фаза. Синьо-зеленият цвят на планетата се дължи на метана, който абсорбира червената светлина.

24.

25.

Телескопът Хъбъл за първи път откакто започна да наблюдава вече предпоследната планета в Слънчевата система през 1994г. засне огромно тъмно петно върху повърхността на ледената планета. То е с впечатляващи размери- 1700км на 3000км. и се намира в северното полукълбо. Предполага се, че причина за неговото появяване са специфични промени, настъпили в атмосферата или в климата на планетата, причинени най- вероятно от наближаващата там пролет. Учените се надяват по време на повторно наблюдение по- късно този месец с телескопа Кек, намиращ се на Хаваите, отново да регистрират петното и този път да получат повече данни за разгадаването на мистерията.

27.

Облитайки Юпитер и Сатурн, през януари 1986 г. „Вояджър-2” премина покрай Уран. Още с доближаването си до Уран от 4 ноември 1985 г. сондата започна обзорни наблюдения на планетата с телевизионни камери, регистриращи образуванията в атмосферата и движението на спътниците. Траекторията на сондата е почти перпендикулярна на равнината, в която са орбитите на спътниците на Уран, затова „Вояджър-2” можа да премине в близост сома до един от тях. Избрана беше Миранда – най-близката до Уран и една от 5-те най-големи спътници. На 24 януари 1986 г. сондата премина на минимално разстояние от 29 хиляди км от Миранда и чалко по-късно – покрай Уран със скорост от порядъка на 20 км/сек. Получени са 6 хиляди снимки на Уран, пръстените и спътниците му. Сондата направи пертубационна маневра в гравитационното поле на Уран и се отправи към Нептун.

Наличието на магнитно поле на Уран е заподозряно, но доказано едва с прелитането на сондата “Вояджър-2” покрай планетата.Не откритието му е било изнанада, а фактът, че магнитната ос е на цели 59° наклон спрямо оста на въртене на планетата, което е почти перпендикулярно на орбиталната равнина.

29.

Магнитната ос и оста на въртене; магнитосферата на Уран.

30.

Магнитното поле на Уран е 0,25 Гауса и е със същата полярност като на Юпитер и Сатурн, т.е. обратна на земната и тази на Меркурий. Магнитните силови линии излизат от този полюс на планетата, който е обърнат към Слънцето. Магнитометрите на сондата „Вояджър-2” показаха, че в магнитосферата на планетата са спътниците му Миранда , Ариел и Умбриел. Регистрано е смущение на магнитното поле на Уран от тези три спътника, а също и взаимодействие на междупланетното и междузвездно поле в близост до Уран. Магнитният шлейф на планетата се простира на голямо разстояние. Магнитната ос на планетата е под доста голям наклон спрямо оста на въртене – цели 55 градуса – най-голямото разминаване в Слънчевата система. При въртенето на планетата магнитната му ос увлича след себе си магнитните силови линии и ги завива. Вътрешната магнитосфера на Уран вероятно е комбинация от горещи с температура от 100 000 К и много горещи от 10 000 000 К йони. Горещите йони са открити в близост до планетата с плътност 10 пъти повече отколкото на най-горещите, открити от двете страни на Миранда. Приборът за регистрация на космическото излъчване откри повишена интензивност на магнитното поле на Уран вътре в орбитата на Миранда. Интензивността на радиационните пояси на Уран на практика е такава, каквато е на земните и малко повече, отколкото тези на Сатурн. В радиационните пояси на Уран има електрони с висока енергия, но по-малко , отколкото в земните. Наблюдението на магнитното поле на Уран са важни защото те позволяват да се проследи околоосното въртене на планетата и основно – скоростта на ветровете в атмосферата чрез последяване на облачните образоувания. Според предварителните данни този период е 17 часа. Регистрирано е светене в УВ диапазина, разпространяващо на 50 хил. км в атмосферата и полярни сияния в района на магнитните полюси.

Предполага се, че във вътрешността на Уран магнитното поле нараства поради наличието на вода, която е проводник на електрически ток.

31.

Геофизиците разкриха може би една от най-големите тайни в Слънчевата система.

Докато магнитосферите на Земята, Юпитер и Сатурн имат структурата на биполярно магнитно поле, което вероятно се дължи на гигантско магнитно динамо в центъра на планетите и ориентирано приближително по оста на въртене, то голямото разминаване меду магнитната ос и оста на въртене при Уран и Нептун съответно 59 и 47 градуса търси друго обяснение. Нещо повече, двете планети като че ли има по два северни и толкова южни магнитни полюса, което е уникално.

Земята, Юпитер, Сатурн, както Меркурий и Ганимед имат вътрешно ядро, обкръжено с дебел подвижен слой или външно течно желязно-никелово ядро при Земята и подвижно външно ядро около силикатна сърцевина от металически водород при Юпитер и Сатурн. Това е динамо-машината във вътрешността на тези планети, с които се обяснява наличието и структурата на магнитното им поле.

За Уран и Нептун се търси принципно друг модел за обяснение на особеностите на магнитното им поле. Тези две планети вероятно имат течно ядро, обвито с относително тънък външен слой. Компютърният модел показва наистина голямо разминаване между магнитното ос и оста на въртене в този случай. Конвекцията протича във външната течна обвивка, състояща се вероятно от лед на вода, амоняк, метан и сероводород.

32.

Засега броят на спътниците на планетата е 21. Тези тук са най-големите „класически” спътници.

34.

Най-големите 5 спътника на Уран са известни отдавна. Хершел открива през 1787 г. Титания – с диаметър 1590 км и Оберон с диаметър 1550 км.

Титания е по-млад. Забелязват се скални образувания – вероятно в резултат от разширяването на спътника поради замръзване на водата във вътрешността

35.

Повърхността на Титания е покрита с кратери и пукнатини. Снимката в близък план е на “Вояджър-2” от 1986 г. Браздите на Титания, както и на Умбриел говорят за последователни нагрявания и изстивания в миналото, когато са се формирали. Титания е най-големият спътник на Уран, открит от Уилям Хершел през 1787 г.

Оберон е най-далечният и втори по размер сред големите спътници на Уран, открит от Уилям Хершел през 1787 г. Но за този спътник почти нищо не се е знаело допреди полета на “Вояджър-2”, преминал покрай Уран през 1986 г. В сравнение със спътниците Ариел, Титания и Миранда, Оберон е покрит с голямо количество кратери и затова повече напомня Умбриел. Както и останалите големи спътници на Уран, и Оберон се състои наполовина от лед и толкова от камъни. Има поне една висока планина, виждаща се на лимба вляво долу с височина 6 км. Обероне най-външният спътник и е покрит с кратери. Има признаци на неотдавнашна геоложка активност.

37.

През 1919 г. Международният астрономически съюз въвежда общоприета номенклатура за обозначение на планетите, спътниците и детайлите от повърхността им. Този път бил зачетен авторитетът на откривателя на Уран и двата му най-големи спътника Уилям Хершел и за първи път е нарушена традицията в астрономията да се дават имена само от древногръцката митология. За спътниците на Уран е възприето наименуването на шекспирови герои. Така, вторият по големина спътник на Уран е наречен Оберон на царя от комедията “Сън в лятна нощ”, а впечатляващия кратер на повърхността му е Хамлет – вдясно.

През 1851 г. Ласел открива спътника Ариел – 1160 км. Както и другите спътници от системата на Уран бяха видени отблизо през 1986 г. от апарата “Вояджър-2”. Изпъстрената на прорези повърхност на Ариел, обаче търси обеснение и досега. Бе развита теория, че те се дължат на нагряване, породили земетръсни процеси поради гравитационното приливно въздействие на Уран. Ариел е вторият по отдалеченост голям спътник след Миранда. Състои се наполовина от лед и наполовина от камъни. Ариел е най-светъл – албедо 0,4. Повърхността му е ледена. Ледът вероятно е излязъл от вътрешността му. Сигурно има и вледенени реки.

39.

Умбриел с диаметър от 1190 км също е открит от Ласел през 1851 г. Средната от петте големи луни - Умбриел, има кратери като Оберон и почти същата възраст. Той е най-тъмен от всички спътници – с албедо 0,19. Вероятно повърхността му е покрита с тъмен прах или тъмни скални отломки Спътникът отразява поне 2 пъти по-малко светлина от другите спътници на Уран. А какво представлява яркото петно горе – и досега никой не знае. Ясно е, че повърхността на този спътник е покрита с множество стари кратери. “Вояджър-2” определи и състава му – и Умбриел, както другите големи спътници на Уран се състои наполовина от лед, наполовина от камъни. Умбриел е третият по отдалеченост спътник от планетата и четвъртият по големина.

Миранда е с диаметър 485 км – най-малкият от “класическите” 5 най-големи спътника, известни от времето на откриване на самата планета.

Миранда е странен свят с вероятно бурно минало. Той е най-близкият до Уран от големите му спътници и е открит от американският планетен изследовател Жерар Куйпер през 1948 г.

Миранда е най-вътрешният от големите спътници. По повърхността му се забелязват признаци на неотдавнашна или все още неприключила геоложка активност. Повечето от тях могат да се обяснят с въздействието на Уран и другите спътници. Забелязват се канали и долини, но най-странното образувание е правоъгълна вдлъбнатина, наречена Circus Maximus поради приликата му с римски хиподрум. Централната му част е издигната, а към четирите страни се спускат стръмни тераси. Образуванието може да е вследствие на издигането на кората на Миранда. Причината за това не е известна, но възможното обяснение е, че огромно парче лед се издигнало от центъра на спътника към повърхността му. Съществува и странната хипотеза, че Миранда е била разцепена на две в резултат на космическа катастрофа с астероид и след отново се е съединила. Така е възможно ледът да се е озовал във вътрешността на спътника

41.

През 1986 г. “Вояджър-2” премина най-близо покрай Миранда от спътниците на Уран и получи изображения с най-добра разделителна способност на повърхността. Тук има много кратери, бразки като тези на Ганимед, пълмове и падини. Спътникът се състои от наполовина лед и наполовина камъни.

Преминалият покрай Уран и спътниците му през 1986 г. “Вояджър-2” показа уникалната повърхност на Миранда, навеждаща на мисълта, че това тяло е преживяло поне 5 космически катастрофи за своята еволюция. Редом с ярката V-образна област, може да се забележат хаотично разпръснати хребети и долини, покрити със стари кратери и млад релеф, както и тъмни каньони дълбоки 12 мили. Големият кратер долу от центъра е Алонсо с диаметър 15 мили.

Това е изображение на Уран, пръстена и някои от спътниците му в близката инфрачервена област, получено с телескопа Antu на Южната европейска обсерватория в Чили. Тъй като в тази област на спектъра метанът поглъща слънчевата светлина, освен ярката планета около нея спокойно могат да се видят пръстените и спътниците й. Това е невъзможно във видимата област. Пръстена на Уран е открит рез 1977 г. при наблюдение на покритие на звезди от фона. Възрастта на пръстените се оценява на по-малко от 100 милиона години. Те може би са се образували при сблъсък на неголям спътник с преминаваща в близост комета или астероид.