Реферат: Седьмая планета солнечной системы - Уран

Область вокруг небесного тела, где его магнитное поле остается сильнее суммы всех других полей близких и удаленных тел, называется магнитосферой этого небесного тела.

Уран, как многие планеты имеет магнитосферу. Она необычна тем, что ось симметрии ее наклонена почти на 60 градусов к оси вращения (у Земли этот угол составляет 12 градусов). Если бы так обстояло дело на Земле, то ориентирование с помощью компаса имело бы интересную особенность: стрелка почти совсем бы не попадала указателем на север или юг, а была бы нацелена на две противоположные точки 30-х параллелей. Вероятно, магнитное поле вокруг планеты генерируется движениями в сравнительно поверхностных областях Урана, а не в его ядре. Источник поля — неизвестен; гипотетический электропроводящий океан воды и аммиака не подтвержден исследованиями. Как на Земле, так и на других планетах, источником магнитного поля считают течения в расправленных породах, расположенных недалеко от ядра.

Интенсивность поля на поверхности Урана в общих чертах сравнима с Земной, хотя оно и сильнее изменяется в разных точках поверхности из-за большого смещения оси симметрии поля от центра Урана.

Как у Земли, Юпитера и Сатурна, у Урана есть магнитный хвост, состоящий из захваченных полем заряженных частиц, растянувшийся на миллионы километров за Уран от Солнца. «Вояждер» “чувствовал” поле, по крайней мере, в 10-ти миллионах километрах от планеты.

Подобно другим газовым планетам, Уран имеет кольца. В 1977г у Урана была открыта серия узких колец, лежащих в экваториальной плоскости во время покрытия Ураном звезды 8-й звездной величины. Кольца вызвали небольшое падение наблюдаемой яркости этой звезды непосредственно до и сразу после ее покрытия диском планеты. Более поздние покрытия Беты Скорпиона и Сигмы Стрельца подтвердили полученный результат. Позднее, в 1986 году наличие колец у седьмой планеты Солнечной системы было подтверждено автоматическими межпланетными станциями "Вояджер", когда были обнаружены еще два кольца, а общее их количество достигло одиннадцати. Эти кольца весьма тонкие, и их практически невозможно обнаружить с Земли в видимой части спектра. Однако использование для наблюдений инфракрасного диапазона позволяет решить эту проблему. Необычное соотношение яркости Урана и его колец объясняется тем, что атмосфера планеты поглощает значительную часть солнечного излучения в этом диапазоне, из-за чего Уран выглядит темнее, чем обычно. Кольца, состоящие изо льда, напротив, отражают солнечные лучи и потому выглядят необычно яркими.

Наблюдалось, что звезда 5 раз ослабляла на краткий промежуток времени свой блеск перед покрытием и после него, что и навело на мысль о кольцах. Последующие наблюдения c Земли показали, что действительно есть девять колец. Если перебирать их, удаляясь от планеты, они названы 6, 5, 4, Альфа, Бета, Эта, Гамма, Дельта и Эпсилон. Камеры «Вояждера» обнаружили несколько дополнительных колец, и также показали, что девять основных колец погружены в мелкую пыль. Подобно кольцам Юпитера, они очень неярки, но, как и кольца Сатурна, кольца Урана содержат много довольно больших частиц, размеры их колеблются от 10 метров в диаметре до мелкой пыли. Кольца Урана были открыты первыми после колец Сатурна. Это имело большое значение, так как стало возможным предположить, что кольца — общая характеристика планет, а не удел одного Сатурна. Это еще одно прямо-таки эпохальное значение Урана для астрономии.

Наблюдения показали, что кольца Урана заметно отличаются от родственных им систем Юпитера и Сатурна. Неполные кольца с различным показателям прозрачности по длине каждого из колец сформировались, похоже, позже, чем сам Уран, возможно, после разрыва нескольких спутников приливными силами.

Количество известных колец может, в конечном счете, возрасти, судя по наблюдениям «Вояджер-2». Приборы указывали на наличие многих узких колец (или, возможно, неполных колец или кольцевых дуг) около 50 метров шириной.

Неполные кольца с различным показателям прозрачности по длине каждого из колец сформировались, похоже, позже, чем сам Уран, возможно, после разрыва нескольких спутников приливными силами. Отдельные частицы в кольцах обнаруживали низкую отражательную способность. Например, самое яркое кольцо, Эпсилон, серого цвета. Ключом к разгадке структуры колец Урана может быть и открытие того, что два небольших спутника - Корделия и Офелия - находятся внутри кольца Эпсилон.

У Урана в настоящее время открыт 21 спутник. 5 больших спутников и 16 небольших объектов диаметрами от 20 до 100 км. Их названия единственные в Солнечной системе не имеют связи с мифологией, а названы по именам персонажей произведений У. Шекспира и А. Попа. Большие луны Урана Миранда, Ариель, Умбриель, Титания и Оберон имеют сходное внутреннее строение и состоят почти наполовину из водного льда.

Большие спутники Урана на 50 процентов состоят из водяного льда, на 20 процентов - из углеродных и азотных соединений, на 30 процентов - из разных соединений кремния - силикатов. Их поверхности, почти монотонно темно-серые, носят следы геологической истории.

Миранда . Изображения "Вояждера" показали некоторые участки поверхности спутника с разрешением в километр или менее. На этих снимках можно рассмотреть, что поверхностные слои состоят из огромных разломанных каньонов глубиной до 20 километров, террасных слоев и смеси старых и молодых участков. Молодые участки, возможно, возникли при неполном расслоении спутника, процессом, в котором более легкие породы в некоторых местах всплывали на поверхность.

Кроме того, Миранда может быть результатом объединения материала разорванного ранее приливными силами спутника. Небольшой размер Миранды и низкая температура ( -187 Цельсия) и, вместе с тем, интенсивность и разнообразие тектонической деятельности на этом спутнике удивили ученых. Вероятно, что дополнительным источником энергии для такой активности послужили те же приливные силы со стороны Урана, стремящиеся все время деформировать спутник.

Фотография демонстрирует наличие на Миранде сильно пересеченной местности с высоким рельефом (справа), более низменной овражистой территории и большого ударного кратера 24 км в поперечнике (внизу слева). Снимок сделан с "Вояджера-2" 24 января 1986 г. с расстояния 36000 км.

Ариель имеет ярчайшую и, возможно, геологически самую молодую поверхность в спутниковой системе Урана. Она, в основном, лишена кратеров, больших, чем 50 километров в диаметре. Это указывает на то, что имеющиеся в околоурановом пространстве мелкие метеоры сглаживают, при падении на поверхность, крупные рельефные образования

Фотомозаика Ариэля, наиболее подробная из всех изображений спутника, полученных "Вояджером-2", демонстрирует многочисленные сбросы и долины. 24 января 1986 г.; расстояние 128000 км.

Поверхность Ариеля и Титании довольно молода с заметно выраженными трещинами и обширными равнинами, которых на Ариеле значительно больше. Это говорит о том, что в прошлом спутники были горячими с присутствием жидкой воды и впоследствии охладились. Ариель отличается значительными перепадами высот – до 10 км и наивысшей среди спутников Урана яркостью.

Титания усыпан кратерами и на поверхности  много разломов и долин, орбита почти перпендикулярна плоскости орбиты Урана и вращается в обратном направлении, согласно теоретическим оценкам, испытывает дифференциацию, то есть перераспределение различных элементов по глубине, в результате чего произошло образование силикатного ядра, мантии из льда (водяного и аммиачного) и ледяной коры. Выделяющаяся при дифференциации теплота приводит к заметному разогреванию недр, что может вызывать даже их расплавление.

Титания выделяется огромными системами трещин и каньонами, что указывает на некоторый период активной геологической деятельности в прошлом этого спутника. Эти детали могут являться результатом тектонических перемещений коры.

Поверхность Умбриэль древняя и темная, очевидно, она была подвержена немногим геологическим процессам.  Темные тона поверхности Умбриэль могут являться следствием покрытия пылью и небольшими обломками когда-то находившихся в окрестностях орбиты этого спутника.

На этом наиболее подробном изображении Умбриэля поверхность сплошь покрыта кратерами. 24 января 1986г; расстояние 554000 км.

Умбриэль намного темнее других четырех больших спутников Урана. Кажется, что поверхность покрылась темным веществом относительно недавно (по астрономическим масштабам). Она изрыта кратерами; один из них, 110 км в диаметре, по контрасту с остальной частью поверхности кажется особенно ярким. Сидерический период обращения 4 сут 22 мин.

Умбриель и Оберон имеют очень древнюю поверхность сплошь покрытую кратерами. Их ландшафт не претерпел практически никаких изменений на протяжении длительного времени.

Оберон, самый внешний из пяти больших спутников, также имеет старую, покрытую кратерами поверхность, с неяркими следами внутренней деятельности.Поверхность Оберона некоторыми деталями напоминает Каллисто. Также замечены следы геологической активности, имевшей место на ранних этапах развития. На Умбриели таких деталей не обнаружено возможно из-за очень низкого альбедо, это самый тёмный спутник Урана.

Внешний вид ближайшего к планете и самого маленького из больших спутника Миранды отличается от четырёх других. “Voyager 2” пролетел от Миранды на расстоянии около 30 000 км и передал на Землю наиболее подробные снимки именно её поверхности, которая оказалась смешением кратеров, разломов и нагромождением гряд. Существует теория, что такие структуры могли образоваться в результате многократных разрушений и последующих восстановлений спутника. Хотя Миранда довольно маленький спутник, всё же вероятно на нём имелась в прошлом какая-то незначительная геологическая активность. А уникальный ландшафт можно объяснить периодическим таянием и замерзанием внутреннего льда, которого в составе Миранды заметно больше, чем у других больших спутников Урана.

Корделия - один из двух спутников, которые играют роль “пастухов” эпсилон-кольца планеты (другим является Офелия).

Уникальная фотография Урана с кольцами и спутниками

27 декабря 2002 года, 11:40.

Европейские астрономы получили с помощью установленного в Чили телескопа ANTU уникальные фотографии Урана. Снимки были сделаны в ближнем инфракрасном диапазоне (длина волны 2,2 мкм). На снимке отчетливо видны семь из спутников Урана и кольца, из-за которых планета становится похожей на Сатурн.

На полученном снимке видны семь спутников Урана. Самыми яркими из них являются Титания и Оберон, открытые еще в 1787 году Уильямом Гершелем. В 1851 г. другой английский астроном, Уильям Ласелл, открыл еще два спутника - Ариэль и Умбриэль. В 1948 г. американский астроном Джерард Койпер открыл пятый спутник - Миранду. Хуже всего на снимке видны спутники Пак и Порция, открытые в 1986 г. "Вояджерами". Неподписанный объект в левой части снимка представляет собой "фоновую" звезду.

Международная группа астрономов объявила об открытии нового спутника Урана. Таким образом, общее количество "лун" седьмой планеты Солнечной системы достигло 21. По традиции, имена спутникам Урана присваиваются в честь персонажей произведений Уильяма Шекспира и Александра Поупа, однако новый спутник пока не имеет официального названия, и исследователи присвоили ему условный индекс S/2001 U 1.

S/2001 U 1 имеет небольшие размеры - от 6 до 12 км в поперечнике, и вращается вокруг Урана по сложной эксцентрической орбите. По похожим орбитам вращаются другие пять из уже известных спутников. Исследователи полагают, что S/2001 U 1 образовался при столкновении нескольких более крупных объектов еще на стадии формирования Солнечной системы.

Пять крупнейших спутников Урана

Открыт новый спутник был еще в августе 2001 г. совместными усилиями 11 астрономов, однако публикация о нем появилась лишь сейчас, поскольку исследователи занимались проверкой полученных данных и уточнением результатов. Два самых крупных спутника Урана - Титания и Оберон - были открыты еще в конце XVIII века Уильямом Гершелем. Диаметр Титании составляет 789 км, а Оберона - 761 км. Большинство мелких спутников Урана были открыты в 1985-1986 гг. аппаратом "Вояджер-2". По количеству известных спутников, в Солнечной системе спутниковая "свита" Урана занимает третье место после Юпитера с его 39 лунами и Сатурна - с тридцатью.

Высшие планеты (планеты четвертого уровня) представляют те обстоятельства внешней и внутренней жизни, над которыми средний человек практически не имеет власти. Здесь его свобода - это, главным образом, свобода внутреннего отношения к происходящему с ним, ибо его поступки мало значат для развития ситуаций, управляемых Ураном, Нептуном и Плутоном.

Последние наблюдения Урана с помощью космического телескопа Хаббла показывают сезонные изменения, во время которых меняется степень активности в атмосфере.

Уран, как и другие планеты высшего уровня, ведает переменами и отличается неожиданным, взрывчатым, часто революционным характером этих перемен. Во внутренней жизни это часто перемены отношения, когда у человека вдруг (в результате, как правило, бурных внешних событий - так ему кажется) ломаются жесткие стереотипы видения и восприятия больших фрагментов мира и себя. Кризис сорока лет - оппозиция транзитного Урана натальному - часто дает человеку возможность сменить мировосприятие и, в частности, научиться думать по-другому, гораздо менее шаблонно, частично заменив свой Меркурий на Уран.

Под действием поля тяготения Урана траектория "Вояджера-2" снова изменилась, и он направился к Нептуну

1.   Моисеев Н.Н. Человек и биосфера. М.,1990.

2.   Мэрион Дж. Б. Физика и физический мир. М.,1975

3.   Найдыш В.М. Концепции современного естествознания. Учебное пособие. М.,1999.

4.   Небел Б. Наука об окружающей среде. Как устроен мир. М.,1993.

5.   Николис Г., Пригожин И. Познание сложного. М.,1990.

6.   Пригожин И.,Стенгерс И. Порядок из хаоса. М.,1986.

7.   Пригожин И. От существующего к возникающему. М.,1985.

8.   Фролов И.Т. Перспективы человека. М.,1983.