Раскрыта тайна формирования колец вокруг планет-гигантов

Исследования планеты

Изображение Урана и спутника

В настоящее время Уран считается одним из самых малоизученных небесных тел.  До планеты сумел долететь только «Вояджер-2», несмотря на то, что между Землей и и Ураном существенное расстояние.

Многие вопросы, которые возникают у астрономов, пока остаются неразгаданными

Важное значение для формирования на планете ветров имеет гравитационное поле. Астрономами с помощью снимков, полученных с помощью телескопа «Хаббла», «Вояджера-2», была установлена связь между мощными ветрами а разных атмосферных слоях и мощными ветрами

Наличие у планеты магнитного поля является неопровержимым фактом. Из-за отклонения в 60 градусов между осью вращения и магнитной осью планеты, магнитные полюса не совпадают на Уране с географическими. Напряженность магнитного поля в разных местах атмосферы отличается в несколько раз (5-10 кратные отличия). Из-за вращения магнитного поля вместе с Ураном при наличии оси наклона к лини вращения планеты, происходит закручивание силовых магнитных линий, образуется сложная структура магнитной сфера на Уране.

Она может являться межзвездным путешественником

Основная проблема космоса заключается в том, что он очень и очень большой. Поэтому одно из величайших препятствий его изучения заключается в том, что у нас просто нет возможностей добраться до тех или иных его уголков за относительно разумный по человеческим меркам промежуток времени. Кроме того, в космосе нет никаких заправок на тот случай, если в рамках космического путешествия у нас закончится топливо. Девятая планета может отчасти решить эту проблему.

Тем же способом, каким астронавты миссии «Аполлон-13» использовали Луну в качестве «гравитационной рогатки», которая позволила добраться аппарату обратно на Землю, будущие космические исследователи смогут использовать мощнейший гравитационный пул Девятой планеты для ускорения их космических аппаратов до более высоких скоростей, ускоряя их движение дальше в неизвестность космической тьмы. Этот процесс, известный также как «гравитационный маневр», помогал аэрокосмическому агентству NASA множество раз. Благодаря этому процессу, например, удалось ускорить движение космического зонда «Вояджер», а также межпланетного космического аппарата «Новые горизонты». Оба использовали гравитационные силы Юпитера для ускорения в сторону внешних границ Солнечной системы. То же самое можно будет проделывать и с Девятой планетой.

Видео: Открыта новая Девятая планета Солнечной системы.

Конечно же, пока это все лишь в теории. Такие планеты, как Юпитер, чьи характеристики ученым более или менее уже известны, позволили NASA точно высчитать время нужного ускорения для движения в правильном направлении и при правильной скорости. Однако орбитальный период Девятой планеты, составляющий по скромным меркам 10 000 лет, означает, что космическим аппаратам придется находиться на одном месте несколько сотен лет, чтобы правильно угадать нужную траекторию дальнейшего движения. Другими словами, данный гравитационный маневр будет полезен только для движения в определенных направлениях, и необязательно в тех, которые нам будут нужны. Помимо этого, если окажется, что плотность Девятой планеты такая же низкая, как, скажем, у Нептуна, то гравитационное ускорение окажется совсем незначительным. Тем не менее идею не следует хоронить сразу. По крайней мере пока мы не узнаем больше о самой девятой планете.

Исследование Урана

Хронология открытий

Пак

Дата Открытие Первооткрыватель(и)
13 марта 1781 Уран Уильям Гершель
11 января 1787 Титания и Оберон Уильям Гершель
22 февраля 1789 Гершель упоминает о кольцах Урана Уильям Гершель
24 октября 1851 Ариэль и Умбриэль Уильям Лассел
16 февраля 1948 Миранда Койпер
10 марта 1979 Система колец Урана открыта группой исследователей
30 декабря 1985 Синнот и станция «Вояджер-2»
3 января 1986 Джульетта и Порция Синнот и станция «Вояджер-2»
9 января 1986 Крессида Синнот и станция «Вояджер-2»
13 января 1986 Дездемона, Розалинда и Белинда Синнот и станция «Вояджер-2»
18 января 1986 Пердита Каркошка и станция «Вояджер-2»
20 января 1986 Корделия и Офелия Террил и Вояджер-2
23 января 1986 Бианка Смит и станция «Вояджер-2»
6 сентября 1997 Калибан и Сикоракса открыты группой исследователей
18 июля 1999 Сетебос, Стефано и Просперо открыты группой исследователей
13 августа 2001 Тринкуло, Фердинанд и Франциско открыты группой исследователей
25 августа 2003 Маб и Купидон Шоуолтер и Лизёр
29 августа 2003 Маргарита Шеппард и Джуитт
23 августа 2006 Тёмное пятно Урана Космический телескоп им. Хаббла и группа исследователей

Исследование автоматическими межпланетными станциями

Фото Урана, сделанное «Вояджером-2» во время «отбытия» к Нептуну

НАСА

В предложении, представленном Европейскому космическому агентству группой из 168 учёных, описывается путешествие к внешней части Солнечной системы, в котором конечной целью является планета Уран. Миссия названа Uranus Pathfinder. Она позволит изучить уникальный химический состав планеты, её кольца и спутники, а также раскрыть несколько самых важных тайн планеты. Эта миссия, в свою очередь, будет способствовать увеличению наших знаний о Солнечной системе. Руководитель проекта рассказал, что мотивацией к этой миссии является исследование гигантских внешних областей Солнечной системы, о которых мы очень мало знаем. В зависимости от размеров корабля, миссия может занять от 8 до 15 лет, чтобы достичь места назначения. Команда надеется, что миссия Uranus Pathfinder может быть запущена в 2021 году.

…Хотя есть небольшой шанс, что это правда

Более научно подкованные фаталисты заявляют, что гравитация Девятой планеты может захватить пролетающие мимо астероиды и метеориты и направить их к Земле, что потенциально приведет к разрушающим метеоритным ударам. С научной точки зрения у данной теории действительно имеется вес. Гравитационные эффекты Девятой планеты (или чего бы там ни было) действительно задокументированы. В конце концов о наличии «Жирдяя» ученые стали выводить гипотезы после того, как обнаружили гравитационное воздействие на более мелкие космические объекты. Поэтому в реалиях возможностей один или несколько таких объектов действительно когда-то могут быть направлены прямиком к Земле.

Однако здесь опять же не все так просто. Помните, что космос очень и очень большой. Отброшенному в нашу сторону объекту придется преодолеть множество планет, а следовательно, и множество гравитационных сил, которые могут изменить его направление перед тем, как он достигнет Земли. В этом случае Девятой планете придется «стрелять» очень прицельно, чтобы выпущенная «пуля» достигла своей точки назначения. Справедливости ради отметим, что возможность этого все-таки есть, но это далеко от вероятности. Астроном Скотт Шеппард говорит, что «Девятая планета действительно время от времени может запускать мелкие объекты через Солнечную систему, но это совсем незначительно увеличивает шансы на наше массовое вымирание».

Какая самая жаркая и холодная планета в Солнечной системе?

Планеты отличаются по температуре, так как они имеют разную структуру и расстояние от Солнца. По мере увеличения расстояния от Солнца температура на поверхности планет, как правило, понижается. Внутренние и внешние факторы отвечают за колебания температуры внутри планет. Характер и состав атмосферы определяют количество излучаемого тепла и сколько тепла способна удерживать планета.

Венера

Венера — вторая и наиболее горячая среди планет Солнечной системы. Ее температура может достигать 464º C. Высокая температура обусловлена плотной атмосферой с толстым облачным покровом. Углекислый газ составляет основную часть атмосферных газов Венеры, действуя как одеяло, которое предотвращает потерю тепла планетой. Температуры сохраняются относительно регулярными с незначительными колебаниями в течение всего года. В отличие от других планет, небольшой эллиптический наклон Венеры не оказывает влияния на температуры, позволяя им оставаться устойчивыми.

Меркурий

Меркурий — первая и самая маленькая планета в Солнечной системе. Несмотря на его близость к Солнцу, Меркурий является второй самой жаркой планетой. В отличие от Венеры, он не обладает атмосферой, поэтому в течение дня испытывает различные температуры. Температура может упасть до -93º C или подняться до 427º C, а в средним составляет около 167º C. Температуры на Меркурии находятся под прямым воздействием Солнца. Поэтому сторона, обращенная к звезде, часто раскаляется, а на затененной стороне замерзает. Астрономы полагают, что полярные области Меркурия никогда не обогреваются Солнцем и поэтому могут быть холоднее облачных вершин Юпитера.

Плутон

Плутон — это карликовая планета, состоящая из льда и камня. Изначально считавшаяся девятой планетой, Плутон является наиболее удаленным от солнца и имеет самые низкие температуры, в среднем около -225º C. Температуры на Плутоне зависят от его близости к Солнцу: когда планета приближается к звезде, температура атмосферы становится значительно теплее. Температура поверхности более холодная, чем атмосферы, из-за влияния метана, который создает инверсию температур. Волны давления в атмосфере снижают температуру, делая их более холодными, чем предполагалось.

Нептун

С момента дисквалификации Плутона как планеты, Нептун считается самой холодной планетой в Солнечной системе со средней температурой около -200º C. Нептун — восьмая планета в нашей системе, состоящая в основном из водорода и гелия. Планета испытывает колебания давления и температур в зависимости от высоты. Из-за большого расстояния от Солнца, температура на Нептуне больше зависит от излучения внутри самой планеты, чем от звезды. Его эллиптический наклон 23,4º нагревает восходящую сторону, повышая температуру примерно на 10º C, что позволяет избежать выхода метана. Во внутренней части планеты также заметны колебания температур, которые происходят во время движения вокруг Солнца или под воздействием внутренних факторов, таких как ветра и изменения давления. Газообразные планеты-гиганты не имеют определенной температуры поверхности по сравнению с планетами земной группы.

Средняя температура всех планет Солнечной системы

 №  Название планеты  Средняя температура
 1  Венера  464º С
 2  Меркурий  167º С
 3  Земля  15º С
 4  Марс  -65º С
 5  Юпитер  -110º С
 6  Сатурн  -140º С
 7  Уран  -195º С
 8  Нептун  -200º С
 9  Плутон (потерял статус 9-й планеты в 2006 году)  -225º С

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

История открытия Урана

Эта планета стала первой, которую открыли в Новое время, с использованием телескопа. Все более близкие, от Меркурия до Сатурна, прекрасно видны на небе невооружённым глазом, и их знали со времён античности. Уран же был открыт Уильямом Гершелем 13 марта 1781 года, при помощи телескопа собственного изготовления.

Уильям Гершель — астроном, первооткрыватель планеты Уран.

Планета Уран с Земли видна как звезда яркостью около 5-6 m, то есть её можно обнаружить невооружённым глазом при хорошем зрении. И, конечно, её много раз видели, но считали обычной звездой. Так как Уран очень удалён от Солнца, его движение по орбите слабо заметно и требует длительных наблюдений.

Так, например, в 1690 году английский астроном Джон Флемстид сделал записи, где отметил наблюдение Урана, и даже обозначил эту звезду как 34 Тельца. Другие астрономы тоже наблюдали эту звезду, но никто не заметил, что это планета.

И только Уильям Гершель отметил, что эта звезда выглядит несколько туманно, и похожа на комету. Он использовал увеличение в 227 крат, затем 460 и 932 крат и обнаружил, что этот объект увеличивается, в отличие от обычных звёзд. Занявшись им внимательнее, Гершель заметил, что он перемещается, и сначала решил, что это комета.

Затем Гершеля озадачило, что эта комета не имеет хвоста, а вычисленная орбита практически круговая, тогда как кометы имеют сильно вытянутую эллиптическую. Другие астрономы тоже озадачились, так как объект больше был похож на планету, чем на комету, да и находился слишком далеко от Солнца.

В 1783 году Уильям Гершель признал факт, что открытый им объект является планетой Солнечной системы, не известной ранее. За открытие король Георг III назначил учёному пожизненную стипендию в 200 фунтов стерлингов в год – по тем временам солидная сумма. Кстати, в 1787 году Гершель открыл и два спутника Урана – Титанию и Оберон.

Как первооткрыватель, Уильям Гершель имел право дать название открытой им планете. Он назвал её «Звезда Георга», в честь короля. Но это название не прижилось, и астрономы решили не отходить от традиции называть планеты в честь древнеримских богов и богинь. Так планета Уран и получила название в честь древнегреческого бога, отца бога Сатурна. Хотя всё-таки немного отклонились от традиции – этот бог не римский, а греческий.

Маленькие частицы

Ученые обнаружили, что яркие частицы, составляющие поверхность Европы и Энцелада, будут иметь размеры примерно в несколько микрон. И иметь пустое пространство внутри себя около 95%. Это соответствует материалу, имеющему плотность меньше, чем свежевыпавший снег. Что, по-видимому, указывает на то, что у этих лун очень мягкие поверхности. Естественно, это не сулит ничего хорошего. Для любых миссий, которые попытаются работать на поверхности Европы или Энцелада.

Но, как объяснил Нельсон в пресс-релизе PSI, это не обязательно плохие новости. Так как такие опасения существовали и раньше:

Формирование [ править ]

Моделирование формирования наземных и газовых гигантов является относительно простым и непротиворечивым . Считается, что планеты земной группы Солнечной системы образовались в результате столкновения планетезималей внутри протопланетного диска . В газовых гиганты — Юпитер , Сатурн , и их внесолнечных встречные планеты- , как полагает, образуются твердые ядрами около 10 масс Земли ( M ) через тот же процесс, в то время как аккрецирующие газовые оболочки из окружающей солнечной туманностив течение от нескольких до нескольких миллионов лет (млн лет назад ) , хотя недавно были предложены альтернативные модели формирования ядра, основанные на нарастании гальки . Некоторые внесолнечные планеты-гиганты могли образоваться из-за нестабильности гравитационного диска.

Образование Урана и Нептуна в результате аналогичного процесса аккреции ядра гораздо более проблематично. Скорость убегания малых протопланет примерно в 20 астрономических единицах (а.е.) от центра Солнечной системы была бы сопоставима с их относительными скоростями . Такие тела, пересекающие орбиты Сатурна или Юпитера, могли быть отправлены по гиперболическим траекториям, выбрасывая их из системы. Такие тела, захваченные газовыми гигантами, скорее всего, просто аккрецировались на более крупные планеты или были выброшены на кометные орбиты.

Несмотря на проблемы с моделированием их образования, многие кандидаты в ледяные гиганты наблюдались на орбите других звезд с 2004 года. Это указывает на то, что они могут быть обычными в Млечном Пути .

Миграция

Учитывая орбитальные проблемы, с которыми столкнутся протопланеты, находящиеся на расстоянии 20 а.е. или более от центра Солнечной системы, простое решение состоит в том, что ледяные гиганты сформировались между орбитами Юпитера и Сатурна, прежде чем гравитационно рассеяться на их теперь более далекие орбиты.

Нестабильность диска

Гравитационная нестабильность протопланетного диска может также привести к появлению нескольких протопланет газовых гигантов на расстояниях до 30 а.е. Области немного более высокой плотности в диске могут привести к образованию сгустков, которые в конечном итоге схлопнутся до планетарной плотности. Диск даже с предельной гравитационной нестабильностью может дать протопланеты от 10 до 30 а.е. более чем за тысячу лет (тыс. Лет назад). Это намного короче, чем 100 000–1 000 000 лет, необходимых для образования протопланет за счет аккреции ядра облака, и может сделать его жизнеспособным даже в самых короткоживущих дисках, которые существуют всего несколько миллионов лет.

Проблема с этой моделью заключается в том, чтобы определить, что поддерживало стабильность диска до возникновения нестабильности. Существует несколько возможных механизмов возникновения гравитационной нестабильности во время эволюции диска. Близкое столкновение с другой протозвездой может создать гравитационный толчок для стабильного диска. Магнитно развивающийся диск, вероятно, будет иметь магнитные мертвые зоны из-за различной степени ионизации , где масса, перемещаемая магнитными силами, может накапливаться, в конечном итоге становясь незначительно гравитационно нестабильным. Протопланетный диск может просто медленно срастаться с веществом, вызывая относительно короткие периоды маргинальной гравитационной нестабильности и всплески накопления массы, за которыми следуют периоды, когда поверхностная плотность падает ниже того, что требуется для поддержания нестабильности.

Фотоиспарение

Наблюдения photoevaporation из протопланетных дисков в Orion Трапеции кластера по крайней ультрафиолетовой (ВУФ) излучение , испускаемое & thetas ; 1 Ориона С предлагает другой возможный механизм формирования ледяных гигантов. Протопланеты — газовые гиганты с множественными массами Юпитера могли быстро сформироваться из-за нестабильности диска, прежде чем большая часть их водородных оболочек была сорвана интенсивным EUV-излучением ближайшей массивной звезды.

В туманности Киля потоки EUV примерно в 100 раз выше, чем в туманности Ориона Трапеции . Протопланетные диски присутствуют в обеих туманностях. Более высокие потоки EUV делают это еще более вероятным для образования ледяных гигантов. Более сильный EUV увеличит удаление газовых оболочек с протопланет, прежде чем они смогут схлопнуться в достаточной степени, чтобы противостоять дальнейшей потере.

Чем отличаются планеты-гиганты от планет земной группы

Планеты земной группы имеют весомые отличия от планет-гигантов, прежде всего, по физическим качествам. Это происходит в основном из-за дальности расположения от Солнца и массы этих объектов.

Планеты земной группы располагаются на меньшем расстоянии от Солнца, поэтому к ним поступает больше энергетических запасов, поверхности более подвержены нагреванию посредством лучей солнца. Чем ближе расстояние планеты к центру Солнечной системы, тем выше температурные условия на ней. Кроме того, планеты различаются по химическому содержанию. Представители земного типа имеют низкое число легких газов, но много тугоплавких элементов. А вот планеты типа Юпитер наделены не большой плотностью, потому как в составе имеют лишь легкие вещества, например, гелий и водород.

Планетарная масса зависит от того, есть ли на поверхности атмосфера, и если есть, какова она по своим свойствам. У планеты гравитация тем больше, чем больше ее масса. Если сила притяжения слабеет, то планета ускоренно теряет атмосферу. Атмосферный состав и характер плотности зависит расстояние от центра Солнечной системы.

Скорость обращения вокруг своей оси у планет Юпитерианской группы выше, нежели у остальных представителей. Благодаря тому, что вращаются они очень быстро, форма гигантских планет отлична от шарообразной, она сжата. У этих планет большое число спутников, а также есть кольцевые системы, но эти же качества не присущи представителям планет типа Земля. Есть лишь пара марсианских спутников и один земной.