История открытия Урана

Уран, седьмая по удаленности от Солнца и третья по размерам планета Солнечной системы, была открыта 13 марта 1781 года музыкантом и любителем астрономии Уильямом Гершелем (William Herschel). Этот объект наблюдали в ночном небе и прежде: еще 1690-х годах астрономы отображали его на своих картах, но считали звездой. Уран стал первой планетой, обнаруженной с помощью оптического телескопа.

Уильям (Фридрих Вильгельм) Гершель родился 15 ноября 1738 года в Ганновере (Германия) в семье военного музыканта, получил домашнее образование. В течение нескольких лет был музыкантом Ганноверской гвардии. В 1757 году переехал в Англию, где работал учителем музыки и органистом. Одновременно он проявлял страстный интерес к астрономии. Большое впечатление на музыканта произвела прочитанная им книга шотландского математика и астронома Джеймса Фергюсона "Объяснение астрономии на основе принципов сэра Исаака Ньютона". В 1773 году Гершель приобрел небольшой рефлектор с фокусным расстоянием 2,5 фута, но результаты наблюдений его не удовлетворили. Тогда астроном-любитель решил сам заняться конструированием телескопов. В перерывах между занятиями музыкой Гершель часами шлифовал зеркала, добиваясь идеальной световой фокусировки. В итоге он сконструировал рефлектор длиной почти два метра с диаметром главного зеркала в 20 сантиметров и в 1775 году начал обзор неба, видимого в районе города Бата, где он жил.

К этому времени Гершель приобрел репутацию серьезного исследователя. В 1770-е годы его посещали и высоко ценили такие видные ученые как королевский астроном, директор Гринвичской обсерватории Невил Маскелайн и вице-президент Лондонского королевского общества доктор Уильям Уотсон.

Уильям Гершель провел обзор всех звезд до восьмой величины, то есть тех, которые примерно в пять раз слабее звезд, видимых невооруженным глазом. 13 марта 1781 года он изучал расположение звезд в районе созвездия Тельца. Одно из небесных тел в пределах этого участка показалось ему странным – вместо яркой точки оно имело вид небольшого диска. Дальнейшие наблюдения показали, что загадочный объект обладает собственным движением относительно окружающих его звезд. Из этого факта Гершель заключил, что открыл комету.

CC BY-SA 4.0 / Mike Peel / Replica telescope at the William Herschel Museum, Bath / Cropped image

Реплика телескопа, на котором было совершено открытие планеты Уран. Музей астрономии Гершеля

26 апреля 1781 года он представил в Лондонское королевское общество свое сообщение. Астрономы принялись наблюдать новую "комету", к лету 1781 года количество наблюдений было уже вполне достаточным для однозначного вычисления ее орбиты. Академику Петербургской академии наук Андрею Лекселю и академику Парижской академии наук Пьеру-Симону Лапласу удалось вычислить орбиту нового небесного тела. Они доказали, что Гершель открыл не комету, а новую планету, располагающуюся после Сатурна.

Вновь открытое небесное тело Гершель предложил назвать "Звездой Георга" в честь правившего в то время в Англии короля Георга III (George III). Однако это имя не прижилось. По предложению французского астронома Жозефа Лаланда планета некоторое время носила имя Гершеля. Общепринятым же стало другое название – Уран (в честь бога неба, отца Сатурна по греческой мифологии), предложенное немецким астрономом Иоганном Боде. В 1850 году это название утвердилось окончательно.

В год открытия новой планеты Гершель был избран членом Лондонского королевского общества и получил степень доктора Оксфордского университета. Король Георг III, сам большой любитель астрономии, присвоил исследователю рыцарский титул сэра и в 1782 году назначил его королевским астрономом.

© Public Domain

Уильям Гершель

Гершель продолжал наблюдать Уран в более мощные телескопы и в 1787 году обнаружил два самых больших спутника планеты – Титанию и Оберон. В 1790-х годах астроном утверждал, что открыл еще четыре спутника. Несмотря на то, что это открытие не было подтверждено другими исследователями, до середины XIX века заявление Гершеля не подвергалось сомнению – настолько высока была его репутация. В 1851 году было сделано уже реальное открытие: еще два крупных спутника, Ариэль и Умбриэль, обнаружил другой британский астроном-любитель – Уильям Ласселл, в обычной жизни – преуспевающий пивовар. Имена всем четырем открытым небесным телам дал сын Уильяма Гершеля, Джон Гершель, который сам был одним из виднейших астрономов мира. Он, однако, нарушил астрономическую традицию и назвал спутники именами персонажей из произведений Уильяма Шекспира и Александра Поупа. Пятый крупный спутник, Миранда, был обнаружен американским астрономом Джерардом Койпером уже в 1948 году.

10 марта 1977 года, когда произошло покрытие Ураном одной из звезд, в ходе наблюдений, целью которых было изучение атмосферы планеты, астрономы зафиксировали спад яркости длительностью в минуту, затем еще четыре затмения на меньшем расстоянии от планеты в течение нескольких секунд, а после затмения планеты наблюдаемая звезда вновь испытала те же пять странных затмений. Таким образом были открыты кольца Урана. В общей сложности было обнаружено девять колец, внешнее удалено от центра планеты на 52 тысячи километров.

Дальнейшие исследования планеты, в том числе с помощью единственного побывавшего в ее окрестностях в 1986 году космического аппарата "Вояджер-2", показали, что, подобно другим планетам-гигантам Солнечной системы, атмосфера Урана в основном состоит из водорода, гелия и метана. Теоретическая модель строения планеты такова: поверхностный слой представляет собой газожидкую оболочку, под которой находится ледяная (смесь водяного и аммиачного льда) мантия, а еще глубже – ядро из твердых пород. Экваториальный радиус почти в четыре раза, а масса – в 14,6 раза больше, чем у Земли. При этом средняя плотность Урана в 4,38 раза меньше, чем плотность Земли.

© NASA

Снимок Урана, полученный космическим аппаратом "Вояджер-2"

Уран оказался единственной планетой, экватор которой находится почти под прямым углом к ее орбите – с наклоном 97,77 градуса, а ось вращения практически параллельна плоскости орбиты, то есть Уран как бы лежит на боку. Возможно, это результат столкновения с объектом размером с Землю в период формирования Солнечной системы. По этой причине на Уране самые экстремальные сезоны в сравнении с остальными планетами. Планета совершает один оборот вокруг Солнца за 84 земных года. Почти четверть уранианского года Солнце светит прямо над каждым полюсом, погружая другую половину планеты в 21-летнюю (по земным меркам) темную зиму. Уран также является одной из двух планет с ретроградным вращением вокруг своей оси. Как и Венера, он вращается в сторону, противоположную движению вокруг Солнца.

Кроме того, крайне необычным и нестабильным оказалось магнитное поле Урана. Планета-гигант меняет свои магнитные полюса местами каждый день. Это приводит к тому, что в определенные времена года – например, дни зимнего или летнего солнцестояния – магнитное поле Урана выглядит как своеобразный гигантский "рубильник", переключающий положение полюсов планеты каждые 18 неполных часов, ровно столько, сколько длятся на Уране сутки. Поверхность планеты, таким образом, то надежно защищена от солнечного ветра, то полностью открыта бомбардировке его частицами.

Открытие Урана в 1781 году позволило математическим путем вычислить местонахождение находящихся за его орбитой небесных тел, в частности восьмой планеты Солнечной системы – ледяного гиганта Нептуна. В результате наблюдений Урана была определена его орбита и построена теория движения планеты вокруг Солнца. Однако наблюдаемое движение Урана систематически отличалось от предсказанного. Это несоответствие позволило британцу Джону Адамсу и французу Урбену Леверье предсказать существование Нептуна, открытого сотрудником Берлинской обсерватории Иоганном Галле 23 сентября 1846 года.

Открытие Нептуна было подлинным триумфом теории всемирного тяготения Ньютона.

Учет влияния Нептуна на Уран позволил уменьшить расхождения между теоретическим и наблюдаемым движением Урана в десятки раз, однако полной точности добиться не удалось. В 1848 году американский астроном Бенджамин Пирс предположил существование девятой планеты. В начале 1930 года американский астроном Клайд Томбо открыл Плутон, значительно уступавший в размерах и массе не только своим соседям-гигантам, но даже и спутнику Земли – Луне. С 2006 года Плутон не считается планетой, поскольку, согласно критериям Международного астрономического союза, не расчистил окрестности вокруг своей орбиты от других, более мелких объектов. Этот объект был причислен к категории карликовых планет.

Материал подготовлен на основе информации РИА Новости и открытых источников