Кто открыл планету уран?

Строение планеты Уран

Судить о внутреннем строении Урана возможно лишь по косвенным признакам. Масса планеты была определена с помощью расчетов, основанных на астрономических наблюдениях за гравитационным воздействием, которое оказывает Уран на свои спутники.

Хотя по объему Уран в 60 раз больше нашей Земли, масса его лишь в 14 раз превышает земную. Это из-за того, что средняя плотность Урана 1,27 г/см3, то есть чуть больше, чем у воды. Такие низкие плотности типичны для всех четырех планет-гигантов, состоящих преимущественно из легких химических элементов.

Считается, что в самом центре Урана расположено каменное ядро, сложенное главным образом из окислов кремния. Диаметр ядра в 1,5 раза больше всей нашей Земли. Вокруг него — оболочка из смеси водного льда и каменных пород. Еще выше следует глобальный океан жидкого водорода, а затем — очень мощная атмосфера.

По другой модели предполагается, что у Урана и вовсе нет каменного ядра. В таком случае Уран должен выглядеть как огромный шар из снеговой «каши», состоящий из смеси жидкости и льда, окутанный газовой оболочкой.

Как далеко находится Уран?

Уран — седьмая планета от Солнца. Дальше него находится только Нептун (если не брать в расчет карликовую планету Плутон).

Расстояние от Урана до Солнца

Среднее расстояние от Урана до Солнца — 20 а.е. или 2 млрд км. Следуя по вытянутой орбите, эта планета может достигать максимального (афелия) и минимального (перигелия) расстояния от звезды. Кстати, у Урана разница между афелием и перигелием больше, чем у любой другой планеты — примерно 1,8 а.е.

Расстояние от Урана до Земли

Поскольку планеты Солнечной системы находятся в постоянном движении, расстояние между ними меняется ежедневно. При максимальном приближении к Земле, Уран находится в 2,6 млрд км от нас. При наибольшем удалении, расстояние между планетами составляет 3,2 млрд км.

Сколько времени нужно, чтобы добраться до Урана?

Космический зонд НАСА “Вояджер-2” добрался до ледяного гиганта за 9,5 лет. Он был запущен в августе 1977 года и приблизился к Урану 24 января 1986 года. Другие космические аппараты не пролетали мимо ледяного гиганта, так что пока мы не знаем более короткого пути к этой планете.

Спутники

Всего спутников 27, основными считаются 5. Их состав: лёд (состоящий из аммиака, углекислого газа и метана), перемешанный с горными породами. А обращаются спутники вокруг своего хозяина, повернувшись к нему одной стороной, подобно нашей Луне.

Миранда

Самый маленький из основных спутников имеет плотность меньше, чем сам Уран. Расстояние до планеты составляет почти 130000 км, при диаметре в 472 км, а облетает он её за 1,41 земных суток. Температура поверхности Миранды — 185°С.

Ариэль

Самый светлый спутник Урана. Это объясняется водяным инеем, покрывающим его поверхность. Ариэль расположен в 191240 км от планеты. Диаметр спутника 1158 км, плотность 1,67 г/см³, и один оборот вокруг Урана совершается за 2,52 дня. Поверхность Ариэля испещрена каньонами глубиной до 10 км и имеет температуру — 215°С.

Умбриэль

Это самый тёмный спутник Урана, отстоящий от него на расстояние 266000 км. Его диаметр всего 585 км, а период обращения вокруг планеты 4 суток. На очень тёмной поверхности температура опускается до – 198°С. Плотность Умбриэля 1,4 г/см³. Вся поверхность густо изрыта кратерами. Крупнейший кратер, диаметром 140 км, отличается особой белизной. Считается, что это чистый лёд, до которого смог пробиться ударивший в Умбриэль метеорит.

Титания

Самый крупный спутник Урана, имеет диаметр 1 577 км и отстоит от планеты на 436 000 км, оборачиваясь вокруг неё за 8,71 дня. Плотность 1,71 г/см³, а поверхностная температура – 203°С. На Титании очень мало кратеров. Но достаточно каньонов и долин. Некоторые каньоны растянулись на расстояния до 1000 км.ОберонОн меньше Титании – в диаметре 1526 км, и удалён на 582 600 км. Плотность 1,63 г/см³, а температура поверхности – 198°С. Поверхность спутника носит следы интенсивной метеоритной бомбардировки. Крупнейший кратер Гамлет в диаметре достигает 205 км.

№9

Большинство планет в нашей Солнечной системе посещало как минимум 2 космических корабля. Однако Уран до сих пор посетил только 1 единственный космический корабль Voyager 2. Он был запущен НАСА в 1977 году. Он прошел мимо Юпитера и Сатурна, а 24 января 1986 года подобрался к Урану. Через три года этот космический корабль пролетел мимо Нептуна. Благодаря Voyager 2 ученые смогли получить абсолютно новые данные о нем. Если ранее считалось, что Нептун и Уран — это уменьшенные версии Юпитера и Сатурна, то после 1986 года ученые узнали, что «меньшие собратья» имеют не такой состав как Юпитер и Сатурн, поэтому называются не «газовыми гигантами», а «ледяными гигантами».

Рекомендуем также прочитать: Описание планеты Юпитер и интересные факты о ней

На этом все, дорогие читатели. Надеемся данная информация была полезна не только для детей, но и для взрослой аудитории.

Орбита и радиус

Объект удален от Солнца в
среднем на 2,8 млрд. км. Его орбита обладает достаточно низким эксцентриситетом
(0,046), а величина ее большой полуоси достигает 3 млрд. км. Двигаясь со
средней скоростью 6,8 км/с, объект обращается вокруг Солнца за 84 года.

Сутки на ледяном гиганте длятся гораздо меньше. Полный осевой оборот он совершает за 17 часов 15 минут. По отношению с плоскости орбиты этот газовый шар лежит на боку: наклон его оси составляет почти 98°. В таких условиях его вращение получается ретроградным и в период солнцестояния один из урановых полюсов смотрит прямо на Солнце. Этим объясняется одна из особенностей Урана: на экваторе планеты смена периодов дня и ночи происходит быстро, а полярные фазы дня длятся по 42 года, как зима и лето.

изображение орбиты планеты

Атмосфера

Начинается атмосфера на высоте приблизительно в  300 км от жидкой оболочки. Нижний ее слой называется тропосферой и простирается на расстоянии 50 км. Еще 4000 км занимает стратосфера, а последний слой, термосфера, заканчивается на высоте 50000 км от поверхности Урана.

Атмосфера Урана состоит из водорода, гелия и метана с небольшими примесями двуокиси углерода, аммиака и воды. Она переходит сразу в мантию, которая в отличие от Юпитера и Сатурна, состоит не из жидкого водорода, а изо «льда». Ледяная оболочка – это вода, с растворенным в ней в больших концентрациях метаном и аммиаком. Она занимает более 60% радиуса планеты. Под мантией скрыто каменное ядро, наименее горячее среди ядер газовых гигантов Солнечной системы. Оно разогревается всего до 5000К.

Температура газовой
оболочки меняется в зависимости по мере удаления от ледяной оболочки. На нижней
границе тропосферы максимальное значение температуры – 47°С, через 50 км она
падает до рекордно низких для планеты -220°С. В стратосфере и термосфере газ
опять нагревается, достигая температуры 580°С.

Совершает обороты практически на боку

Уран – единственная планета, экватор которой находится почти под прямым углом к ее орбите с наклоном 97,77 градуса, возможно, в результате столкновения с объектом размером с Землю давным-давно. Этот уникальный наклон вызывает самые экстремальные времена года в Солнечной системе. 

В течение почти четверти каждого уранского года Солнце сияет прямо над каждым полюсом, погружая вторую половину планеты в темную зиму продолжительностью 21 год. 

Уран также является одной из двух планет, которые вращаются в противоположном направлении, чем большинство планет (другая – Венера), с востока на запад.

Уран и производство электричества

Символ урана в периодической таблице — U. Уран состоит в основном из двух изотопов — 235U и 238U. Уран на 99,7 % состоит из изотопа 238U и только оставшиеся 0,7 % — это изотоп 235U.

Именно изотоп 235U, который составляет столь малый процент урана, позволяет получить энергию посредством расщепления ядра атома. Для производства электричества концентрация изотопа 235U должна составлять 3–4 %. Поэтому химики обогащают уран.

Обогащение урана можно провести двумя способами: с помощью ультрацентрифугирования или газовой диффузии. Оба метода разделяют изотопы и в результате концентрация 235U повышается.

Ядерная энергия считается чистой, потому что она не выделяет парниковые газы и её отходы достаточно малы. Другим преимуществом этой энергии то, что её легко транспортировать и она не требует много места для хранения.

Обогащённый уран прессуют в таблетки размером 1х1 см. Энергоотдача такой таблетки очень высока: две таблетки способны обеспечить энергией семью из 4 человек на 1 месяц.

Таким образом, уран является отличной альтернативой нефти и углю: чтобы произвести столько же электроэнергии, сколько производит 1 килограмм урана, потребуется 10 тонн нефти и 20 тонн угля. Это помимо негативных эффектов, которые последние оказывают на окружающую среду. К тому же нефть и уголь требуют много места.

Строение

Атмосфера

Мельчайшие кристаллы метана в верхних слоях атмосферы придают планете зеленоватый оттенок. Нижние состоят из жидких водорода (83%) и гелия (15%). Под атмосферой жидкая, очень плотная аммиачно-водная мантия.

Ядро

Точно неизвестно, есть ли у Урана твердое ядро, Большинство ученых полагает, что ядро все таки имеется, и состоит оно из кремния и металлов.

Кольца

Колец у Урана 13. Их не сравнить с великолепными кольцами Сатурна, и имеют они тёмные цвета, поэтому практически невидимы. Открытие их произошло в 1977 году по косвенным признакам – они перекрывали свечение наблюдаемых звёзд.
Кольца не все одинаковы. Средние 11 имеют почти чёрный цвет, а крайние выгодно отличаются от них. Внешнее колечко окрашено в синий колер, а внутреннее в красный. Состоят кольца из каменистых частичек, мельчайших и размерами в несколько метров. Ширина колец от 1 до 10 км, и лишь самое широкое, внешнее, распухло до 96 километров.

Схема колец Урана

Карта поверхности

Нажмите на изображение, чтобы его увеличить

Полезные статьи:

  • Интересные факты о планете Уран;
  • Уран и Нептун;
  • Кто открыл Уран?
  • Как Уран получил свое имя?
  • Жизнь на Уране

Положение и движение Урана

  • Орбита Урана;
  • Наклон Урана
  • Сезоны на Уране
  • День на Уране
  • Расстояние до Урана;
  • Расстояние от Солнца до Урана
  • Сколько лететь до Урана;

Строение Урана

  • Размеры Урана;
  • Диаметр Урана
  • Плотность Урана
  • Масса Урана;
  • Состав Урана;
  • Ядро Урана
  • Сколько колец у Урана?
  • Сколько спутников у Урана?

Поверхность Урана

  • Поверхность Урана;
  • Погода на Уране
  • Вода на Уране
  • Гравитация Урана
  • Атмосфера Урана;
  • Температура на Уране;
  • Цвет Урана;

Ссылки

Состав системы Урана

Дальнейшее изучение планеты Уран

Планета Уран удалена от Солнца примерно на 3 миллиарда километров и превышает объем Земли практически в 60 раз. Открытие планеты такого масштаба было первым в истории науки фактом обнаружения планет с помощью мощного телескопа, так как ранее известные пять планет издавна наблюдались лишь на небе.

Новая планета показала, что Солнечная система более чем в два раза шире, и принесла славу своему первооткрывателю.

В современное время Уран лишь один раз был посещен космическим кораблем “Вояджер 2”, пролетавшим мимо на расстоянии 81 500 километрах 24 января 1986 года.

“Вояджеру 2” удалось передать более тысячи снимков поверхности планеты и массу других данных о планете, её спутниках, присутствии колец, составе атмосферы, информации о магнитном поле и околопланетном пространстве.

Снимок планеты Уран сделанный аппаратом «Вояджер-2» на отлете к Нептуну

С помощью различных инструментов корабль изучал состав ранее известного одного кольца, и открыл еще два новых околопланетных кольца Урана. По полученным данным стало известно, что период вращения планеты 17 часов 14 минут.

У Урана было обнаружено наличие магнитосферы, значительной по величине и настолько же необычной.

По сей день исследование Урана затруднено вследствие значительной удаленности планеты. Несмотря на это крупные астрономические обсерватории продолжают наблюдения за планетой. И всего лишь за несколько последних лет у Урана было обнаружено шесть новых спутников.

Гравитация и магнитное поле

По расчетам ученых, любое тело, падающее сверху на поверхность Урана, должно достигать ее со скоростью 8,69 м/секунду². Получается, что на планете, намного более тяжелой, чем наша, гравитация оказывается ниже земной. Это происходит потому, что значение силы тяжести на космическом объекте зависит не только от его массы, но и от плотности, а Уран относится к планетам с низкой плотностью и занимает предпоследнее место в Солнечной системе по этому параметру.


Магнитное поле Урана отклонено под аномальным углом. Credit: commons.wikimedia.org

Его магнитное поле формируется в мантии, а не в геометрическом центре планеты (как это чаще всего бывает), причем не равномерно, а только в некоторой его части. Ось, соединяющая магнитные полюса, не совпадает с осью вращения Урана, а наклонена относительно нее на 59°.

Поэтому географические и магнитные полюса смещены относительно друг друга на расстояние, примерно равное ⅓ его радиуса.

Добыча

Урановые руды встречаются как в приповерхностных, так и глубоких (300–1200 м) отложениях. Под землей мощность пласта достигает 30 м. Как и в случае с рудами других металлов, добыча урана на поверхности производится крупным землеройным оборудованием, а разработка глубоких отложений – традиционными методами вертикальных и наклонных шахт. Мировое производство уранового концентрата в 2013 г. составило 70 тыс. т. Наиболее продуктивные урановые рудники расположены в Казахстане (32 % всей добычи), Канаде, Австралии, Нигере, Намибии, Узбекистане и России.

Урановые руды обычно включают лишь небольшое количество ураносодержащих минералов, и они не поддаются плавке прямыми пирометаллургическими методами. Вместо этого для извлечения и очистки урана должны использоваться гидрометаллургические процедуры. Повышение концентрации значительно снижает нагрузку на контуры обработки, но ни один из обычных способов обогащения, обычно используемых для переработки полезных ископаемых, например гравитационный, флотация, электростатический и даже ручная сортировка, неприменимы. За немногими исключениями эти методы приводят к значительной потере урана.

Google и Кэмерон покоряют космос

Венчурная компания Planetary Resources, получающая поддержку таких инвесторов, как режиссер Джеймс Кэмерон и генеральный директор Google Ларри Пейдж, в апреле 2014 года разработала и в общих чертах обрисовала довольно смелый план промышленного освоения астероидов, и после удачного приземления «Филы» он уже не кажется фантастическим.

«Эксперимент с аппаратом „Филы“ подарил надежду на коммерческую добычу полезных ископаемых в космосе», — утверждает Франс фон дер Дунк, эксперт по космическому праву Университета Небраски.

Сотрудники Planetary Resources уверены, что добыча на астероидах драгоценных металлов, а также кислорода и водорода для топлива позволит им заработать миллиарды долларов.

Общие сведения об Уране

Рассмотрим самые часто
задаваемые вопросы о седьмой планете Солнечной системы.

Сколько лететь до Урана с Земли? Расстояние от нашей планеты до ледяного гиганта колеблется от 2,6 млрд. км до 3,15 млрд. км. Вояджер-2, двигаясь с максимальной скоростью в 57,9 тыс. км/ч, смог сблизиться с поверхностью планеты лишь через 10 лет после запуска с Земли. От 10 до 15 лет понадобится и новому космическому зонду, который планируется запустить через пару лет.

Сколько нам известно спутников у Урана? На данный момент открыто 27 урановых лун. Все вместе взятые его спутники имеют массу в 150 раз меньшую, чем самая крупная луна в Солнечной системе – Ганимед.

Как выглядит Уран? На снимках, сделанных Вояджером-2 планета, имеет бледно-голубой окрас. Атмосфера Урана богата метаном, поглощающим красную часть спектра, что придает планете цвет от голубого до зеленоватого.

Часто задаваемые вопросы

Какого цвета Уран?

Из-за метана в атмосфере Уран имеет бледный зеленовато-голубой оттенок. Внешне Уран очень похож на Нептун, но у первого более насыщенный зеленый цвет.

Как Уран получил свое название?

Первооткрыватель Урана Уильям Гершель хотел назвать новую планету “Georgium Sidus” (с латыни “Звезда Георга”) в честь короля Георга III; однако это название холодно восприняли за пределами Англии. В итоге немецкий астроном Иоганн Боде предложил назвать планету Ураном в честь древнегреческого бога неба.

Уран — это газовый гигант?

Основной состав Урана — каменные и ледяные частицы, поэтому его называют ледяным гигантом. Сатурн и Юпитер в основном состоят из газа, поэтому они — газовые гиганты.

Самая низкая температура в Солнечной системе

Ученые не совсем уверены, почему Уран достигает таких низких температур, несмотря на то, что он находится намного ближе к Солнцу, чем Нептун. Некоторые предполагают, что это может иметь какое-то отношение к странной ориентации планеты. 

Трудно прийти к выводам, поскольку использование расстояния в качестве причины низких температур сводится на нет расстоянием между Нептуном и Ураном. Считается, что Уран имеет орбиту с наклоном, не похожим ни на одну другую планету. Наклон заставляет планету изливать много тепла в пространство, сохраняя при этом очень мало. Следовательно, становится холоднее, чем на других планетах. 

Относится к ледяным гигантам

Терминология «ледяной гигант» утвердилась в 1990-х годах, когда исследователи поняли, что Уран и Нептун композиционно отличаются от Юпитера и Сатурна. Классификация их по-разному лучше отражает различия в формировании внешних планет, давая астрономам более ясную картину того, как сформировалась наша Солнечная система и другие. 

Уран и Нептун состоят из водорода и гелия, но они также содержат более тяжелые элементы, такие как кислород, углерод, азот и сера. Под их относительно тонкими внешними оболочками из водорода и гелия мантии этих планет в основном состоят из сжатой, слякотной воды и аммиака. 

Скалистые ледяные ядра также пропорционально больше, чем количество газа, которое они содержат, в отличие от других гигантов. Вот почему Уран и Нептун называются ледяными гигантами.

Атмосфера Урана

Атмосфера Урана состоит из водорода (83%), гелия (15%), метана (2%) и прочих химических веществ в малых количествах. Учеными было установлено, что на нем присутствуют точно такие широтные полосы, как и на Юпитере, Сатурне и Нептуне.

Интересен факт, что скорость ветра на планете Уран достигает 900 км/ч (на Сатурне этот показатель вдвое больше).

В отличие от других газовых гигантов, в атмосфере Урана находится огромное количество льда. Средняя температура на планете составляет около -220°C.

О том бывают ли на Уране смены сезонов сказать сложно в связи с недостатком информации. Несколько раз астрономам удавалось фиксировать на планете «грозы», а также замечать изменения в скорости ветра.

Однако данные сведения слишком малы, чтобы делать какие-либо предположения. Возможно, в будущем новые космические миссии помогут нам больше узнать о погодных условиях на Уране.

Выщелачивание

Из обожженных руд уран извлекается как кислотными, так и щелочными водными растворами. Для успешного функционирования всех систем выщелачивания химический элемент должен либо первоначально присутствовать в более стабильной 6-валентной форме, либо окисляться до этого состояния в процессе обработки.

Кислотное выщелачивание обычно проводят путем перемешивания смеси руды и выщелачивателя в течение 4-48 ч при температуре окружающей среды. За исключением особых обстоятельств используется серная кислота. Ее подают в количествах, достаточных для получения конечного щелока при рН 1,5. Схемы выщелачивания серной кислоты обычно используют либо диоксид марганца, либо хлорат для окисления четырехвалентного U4+ до 6-валентного уранила (UO22+). Как правило, для окисления U4+ достаточно примерно 5 кг двуокиси марганца или 1,5 кг хлората натрия на тонну. В любом случае окисленный уран реагирует с серной кислотой с образованием уранилсульфатного комплексного аниона [UO2(SO4)3]4-.

Руда, содержащая значительное количество основных минералов, таких как кальцит или доломит, выщелачивается 0,5-1-молярным раствором карбоната натрия. Хотя были изучены и протестированы различные реагенты, основным окислителем урана является кислород. Обычно руда выщелачиваются на воздухе при атмосферном давлении и при температуре 75-80 °C в течение периода времени, который зависит от конкретного химического состава. Щелочь реагирует с ураном с образованием легкорастворимого комплексного иона [UO2(СО3)3]4-.

Перед дальнейшей обработкой растворы, образующиеся в результате кислотного или карбонатного выщелачивания, должны быть осветлены. Крупномасштабное разделение глин и других рудных шламов осуществляется за счет использования эффективных хлопьеобразующих агентов, в том числе полиакриламидов, гуаровой смолы и животного клея.

В 1783 году Уран официально признали планетой

13 марта 1781 года Уильям Гершель осматривал небо своим телескопом в поисках двойных звезд. Его первое сообщение об объекте было записано 26 апреля 1781 года. Первоначально он описал его как «туманную звезду или, возможно, комету», но позже остановился на том, что это комета, поскольку она, похоже, изменила свое положение на небе. 

Хотя Гершель и впредь будет утверждать, что то, что он наблюдал, было кометой, его «открытие» стимулировало споры в астрономическом сообществе о том, что такое Уран. 

Со временем такие астрономы, как Иоганн Элерт Боде, придут к выводу, что это планета, основанная на почти круговой орбите. К 1783 году сам Гершель признал, что это была планета.

Интересные факты

  • Уран на 80% состоит из различных жидкостей. Есть и вода, в виде сверхзамороженного льда.
  • Эту планету вполне можно разглядеть даже невооруженным взглядом с Земли, необходимо только точно знать ее координаты и находиться подальше от города.
  • Магнитное поле северного полушария Урана в десять раз сильнее, чем южного.
  • Бури на поверхности планеты охватывают огромные площади, сопоставимые с размерами континентов на Земле.
  • Это единственная планета системы, которая выделяет меньше тепла, чем ей дается Солнцем. Этот феномен до сих пор не нашел однозначного объяснения.
  • Размер самого крупного спутника — Титании — вполовину меньше диаметра Луны.
  • Уран составляет пару Венере, они вдвоем вращаются иначе, чем остальные планеты — с востока на запад относительно своей оси.
  • Свет Солнца достигает поверхности Урана только спустя три часа.
  • Это самая малоизученная планета нашей системы.
  • Уран регулярно попадает в различные произведения культуры. Уже через три года после открытия на него перенесли действие сатирических памфлетов. Его включали в романы ведущие писатели-фантасты. Именно на Уране развивается сюжет фильма «Путешествие к седьмой планете», там оказываются герои сериалов «Космический патруль» и «Доктор Кто». Загадочный Уран дает полную свободу фантастическим комиксам, ярким аниме и популярным компьютерным играм.

Климат

Атмосфера Урана необычайно спокойна в сравнении с атмосферами остальных планет-гигантов. «Вояджер-2» обнаружил только 10 полосок облаков на видимом южном полушарии. Скорости ветров на экваторе (тут они направлены против вращения планеты) 50 – 100 м/сек. Удаляясь от экватора к широтам ±20°, ветры утихают, практически обнуляясь. А выше начинается постепенный рост скорости ветра до широт ±60°, где направление их уже прямое. На полюсах ветра почти нет.

Говорить о сезонных изменениях на Уране пока рано, но ясно одно: структура и толщина облаков в некоторые периоды заметно изменяются.

Кольца Урана

Это — вторая кольцевая система, обнаруженная в Солнечной системе (первой была система колец Сатурна). Ее открытие помогло астрономам понять, что кольца — обычное явление для планет.

Сколько колец у Урана?

У Урана известно 13 колец. В порядке увеличения расстояния от планеты они расположены так: 1986U2R/ζ, 6, 5, 4, α, β, η, γ, δ, λ, ε, ν и μ. Внутренние узкие кольца выглядят темно-серыми, а два внешних кольца (ν и μ) — яркие.

Из чего состоят кольца Урана?

Кольца Урана состоят из водяного льда и радиоактивной органики. В исследовании 2016 года говорится о том, что кольца Урана, Сатурна и Нептуна могут быть остатками карликовых планет вроде Плутона, которые оказались слишком близко к планетам-гигантам. В результате карликовые планеты оказались разорваны на части мощной гравитацией планет-гигантов, но сохранились в виде колец.