Уран — седьмая по удаленности от Солнца планета Солнечной системы, относится к планетам-гигантам. Была открыта 13 марта 1781 года английским астрономом Уильямом Гершелем (William Herschel) при составлении им полного систематического обзора звездного неба. Гершель первоначально решил, что открыл новую комету, но от кометной гипотезы вскоре пришлось отказаться.
Астроном предложил назвать планету "Георгиева звезда" (в честь короля Великобритании Георга III), однако, чтобы не нарушать традиционной связи с мифологией, было принято название "Уран" в честь греческого бога неба.
Планета находится на расстоянии 19,18 астрономических единиц (2871 миллиона километров) от Солнца и совершает полный оборот вокруг него за 84 земных года.
Уран среди классических планет уникален тем, что плоскость его экватора наклонена к плоскости орбиты на угол 98°. Таким образом, планета вращается вокруг оси как бы лежа на боку. Вследствие этого Уран бывает обращен к Солнцу попеременно то северным полюсом, то южным, то экватором, то средними широтами, а также продолжительность дня и ночи на нем значительно превышает осевой период вращения планеты. На широте 30° день и ночь длятся по 14 лет, на широте 60° — по 28 лет, а на полюсах — по 42 года.
Направление вращения планеты противоположно направлению обращения вокруг Солнца, то есть обратное.
Теоретическая модель строения Урана такова: его поверхностный слой представляет собой газожидкую оболочку, под которой находится ледяная (смесь водяного и аммиачного льда) мантия, а еще глубже — ядро из твердых пород. Подобно другим планетам-гигантам, атмосфера Урана в основном состоит из водорода, гелия и метана.
У планеты есть слабо выраженная система колец, состоящая из частиц диаметром от нескольких миллиметров до 10 метров.
Уран окружен системой спутников, орбиты большинства из которых почти совпадают с плоскостью экватора планеты. Спутники Урана движутся не в плоскости его орбиты (как это происходит со спутниками всех других планет), а почти перпендикулярно ей. До 1986 года было известно только о пяти спутниках планеты.
Исследование Урана затруднено из-за его отдаленности. Новые данные о планете и системе ее спутников позволил получить относительно близкий пролет американского космического зонда "Вояджер-2", осуществленный 24 января 1986 года.
"Вояджер-2" (Voyager-2) стал первым и пока единственным космическим аппаратом, которому удалось максимально близко приблизиться к Урану.
Космический зонд был создан в Лаборатории реактивного движения (JPL) NASA. В комплект его научной аппаратуры входили две телевизионные камеры, магнитометры, спектрометры ультрафиолетового и инфракрасного диапазонов, фотополяриметр, детекторы космического излучения, заряженных частиц и многое другое. Большинство приборов было установлено на специальной штанге, часть из них — на поворотной платформе, смонтированной на конце этой штанги.
"Вояджер-2" был запущен с космодрома Космического центра им. Кеннеди 20 августа 1977 года ракетой "Титан 3Е-Центавр". Первоначально космический аппарат стартовал к Юпитеру и Сатурну, но затем его миссию продлили.
На рубеже 1970-х и 1980-х годов все планеты-гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун) удачно расположились в сравнительно узком секторе Солнечной системы ("парад планет", который происходит примерно раз в 175 лет), что сделало возможным дальнейший полет — к Урану и Нептуну.
Во время полета "Вояджер-2" были применены гравитационные маневры, использовавшие для изменения траектории полета гравитационное поле планет, которые достигал космический аппарат. Необходимая для этого энергия заимствовалась у планеты и, по закону сохранения, добавлялась к кинетической энергии аппарата. Изменение направления полета зонда достигалось фактически без затрат топлива.
Воспользовавшись помощью двух планет — Юпитера и Сатурна (каждая из них своим мощным гравитационным полем оказала сильное воздействие на зонд), "Вояджер-2" сделал два крутых левых поворота, прежде чем вышел в расчетную точку встречи с Ураном 24 января 1986 года. Благодаря таким гравитационным маневрам космический аппарат добрался до Урана намного быстрее, чем если бы он преодолевал весь путь лишь на том силовом импульсе, который был им получен при старте с 3емли — это заняло бы около 30 лет.
Во время следования "Вояджера-2" к Урану ученым и инженерам пришлось решить ряд проблем, связанных с работой аппаратуры на борту станции, удаленной от командного пункта на расстояние в два раза больше запроектированного. Бортовые компьютеры были полностью перепрограммированы; одному из них было задано сжимать видеосигналы для сокращения времени передачи на Землю. Для приема исключительно слабого радиосигнала "Вояджера-2" несколько антенн сети станций слежения в дальнем космосе были электронно объединены в так называемую решетку с целью усиления их приемной мощности.
Космический аппарат по пролетной траектории пересек орбиту Урана. Большинство сведений о планете были получены в течение нескольких часов, пока "Вояджер-2" находился поблизости от нее, пролетая на расстоянии 81,5 тысячи километров от поверхности облаков. Телекамеры, установленные на вращающейся платформе, постоянно вели съемку планеты и спутников, поворачиваясь автоматически по заранее заданной программе. Из-за большого удаления от Солнца Уран получает очень мало солнечного света, поэтому съемка велась с крайне длительной экспозицией, чтобы зафиксировать изображения планеты и ее спутников. Для такой съемки станция поворачивалась вместе с телекамерой с открытым затвором вслед планете, словно кинооператор, ведущий панораму за быстро движущимся объектом.
Во время пролета "Вояджера-2" ось вращения Урана, лежащая почти в плоскости его орбиты, была направлена в сторону Солнца, поэтому на полученных фотографиях изображено только южное, освещенное в тот период полушарие планеты. На снимках были найдены 10 неизвестных ранее малых спутников планеты. С космического аппарата были получены подробные фотографии пяти ранее известных спутников, а также изображения узких колец Урана.
Обнаружены два новых слабых кольца.
Как и у других планет-гигантов, в атмосфере Урана были обнаружены вихри, струйные течения, пятна (но их гораздо меньше), а в глубине ее зарегистрированы метановые облака. Гелия оказалось в три раза меньше, чем предполагалось ранее: всего 15%. Циркуляция атмосферы происходит в высоких широтах с большей скоростью, чем у экватора.
С зонда "Вояджер-2" были выполнены измерения температуры верхних слоев атмосферы Урана в то время, когда зима и лето на полюсах достигли своего максимального развития. Оказалось, что, не смотря на крайне неравномерное распределение солнечного тепла на планете, температурные значения и на обоих полюсах, и на экваторе практически одинаковы. Это указывает на наличие какого-то механизма переноса тепла в атмосфере Урана от более нагретых районов к менее нагретым, и наоборот.
Космический аппарат уточнил размеры Урана — диаметр планеты (по уровню облачного слоя) оказался равным 51,2 тысячи километров, что примерно в четыре раза больше, чем у 3емли. Верхнюю границу атмосферы, мощность которой достигает около 7000-8000 километров, составляют облака.
Зондом было обнаружено и магнитное поле Урана, а также исследовано строение его магнитосферы. Выяснилось, что магнитный шлейф этой планеты устроен совершенно уникально — силовые магнитные линии в нем не вытянуты по прямой, как у других планет, а закручены в двойную спираль.
Полученные космическим аппаратом данные показали, что период вращения Урана вокруг своей оси составляет 17 часов 14 минут.
Пройдя Уран, "Вояджер-2" был выведен на траекторию полета к планете Нептун, к которой приблизился 25 августа 1989 года.
После пролета Нептуна космический аппарат был направлен к внешней границе Солнечной системы, продолжая передавать на Землю научную информацию. Ожидается, что "Вояджер-2" сможет осуществлять сбор научных данных примерно до 2025 года.
Изучение Урана продолжается с помощью наземных и космических телескопов. Начиная с 1997 года, по наблюдениям с Земли были обнаружены еще несколько далеких спутников Урана. В настоящее время в его системе открыто 27 естественных спутников. Названия для них выбраны по именам персонажей произведений Уильяма Шекспира и Александра Поупа.
Материал подготовлен на основе информации РИА Новости и открытых источников
