9.3 Уран

На расстоянии 19,2 а.е. от Солнца медленно движется по своей орбите Уран. Назван так в честь древнеримского бога неба. Период обращения его вокруг Солнца составляет 84 года. Эта планета так далеко от Земли, что разглядеть что-нибудь на ее поверхности невозможно. Уран был открыт У.Гершелем в 1781 году. Его диск никогда не бывает виден более 3.9", хотя его диаметр более 50000 км (все-таки планет-гигант!)

24 января 1986 года Вояджер-2 сблизился с Ураном и провел запланированную программу. На пути к Урану дважды был использован гравитационный маневр, у Юпитера и Сатурна. Благодаря этим маневрам и удачному расположению планет весь путь космического аппарата занял 8,5 лет, тогда как простой полет в одном направлении к Урану занял бы 30 лет. Возможность такого путешествия повторится лишь через 175 лет. В поле Урана был проведен еще один гравитационный маневр, в результате которого Вояджер-2 достиг в 1989 году планеты Нептун.

Космический аппарат имел на борту источник электроэнергии. Это не могла быть солнечная батарея, так как Солнце далеко Источником электроэнергии радиоизотопные генераторы, которые после запуска давали 470 Вт, а при сближении с Ураном мощность стала меньше 400 Вт. Ожидается, что к 2013 году мощность упадет ниже 245 Вт, после чего аппарат окажется неработоспособным. Большим событием стало открытие в 1976 году (до сближения с космическими аппаратами) наличие колец и у этой планеты. Оно было обнаружено по наблюдениям покрытия Ураном слабой звезды за 10 лет до сближения с Вояджером-2. Астрономы-наблюдатели пытались разглядеть на поверхности Урана какие-нибудь полосы, зоны подобные тем, какие наблюдаются на Сатурне и Юпитере. Однако, постоянных деталей обнаружено не было.

Существуют ли на Уране сезонные изменения? Ось вращения Урана наклонена к плоскости эклиптики на угол 97°55'. Таким образом, полюс, соответствующий "обычному" вращению планет, обращен в южную полусферу эклиптики. Поэтому его вращение можно назвать обратным, хотя бы и "лежа на боку". При орбитальном движении с периодом 84 года, ночь на широте 30° длится 14 лет, на широте 60° -- 28 лет, а на полюсах -- по 42 года.

Еще методами наземной астрономии были сделаны попытки определить коэффициенты разложения зональных гармоник и , и сжатие. Данные Вояджеров позволили уточнить эти параметры планеты. Отсюда была определена и скорость вращения планеты. Наблюдения за деталями на поверхности оказалось очень ненадежным. По-видимому, самым надежным способом определения скорости вращения является наблюдения с космических аппаратов за вращением магнитного поля. Поскольку магнитное поле возбуждается глубоко в недрах планеты, то именно оно является показателем вращения планеты в целом. Сейчас считают, что период вращения Урана составляет 17 ч 14,4 мин.

Модель Урана построена по данным распределения масс, которые отражают коэффициенты зональных гармоник и сжатие. Согласно этой модели Уран имеет довольно большое ядро (0,3 радиуса), состоящее из силикатов, металлов и льдов. Льды -- это метан, аммиак и вода в твердой фазе. Ядро окружено толстой оболочкой из водорода и гелия с условной границей 0,7 радиуса планеты. Атмосфера Урана содержит 2,3% метана, 12% гелия, остальное -- водород. В атмосфере обнаружен и ацетилен -- производная составляющая метана. Космический аппарат радиометодами на уровне давления 1,6 бар обнаружил облачный слой, состоящий из кристаллов метанового льда. В последние годы выясняется, что по сравнению с Юпитером и Сатурном недра Урана обогащены более тяжелыми элементами, чем водород и гелий.

При построении модели строения Урана учитывалось не только распределение масс, но и его дипольное магнитное поле. Высказано несколько гипотез о происхождении магнитного поля. Предполагалось, что планету покрывает горячий океан глубиной 10000 км, насыщенный ионами. Таким образом, предполагалась трехслойная модель: ядро, океан, атмосфера. Данные Вояджеров, показали, что наблюдениям лучше удовлетворяет двухслойная модель -- ядро, плотная атмосфера.

Получено много нового о кольцах Урана. Кольца находятся близко к планете, в пределах 25,5 тыс. километров над облачным слоем. Они оказались очень узкими с широкими интервалами между ними (у Сатурна -- наоборот). Загадок с объяснением структуры колец еще очень много. Они ждут своего решения.

У Урана сейчас известно 15 спутников Наиболее крупные из них Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титания и Оберон были открыты задолго до запуска космических аппаратов. Титания и Оберон с радиусами 1586 км и 1546 км соответственно, были открыты еще в 1787 году. Вояджер-2 к этому списку добавил еще 10 спутников. Правда размеры их невелики и составляют всего 50-80 км (кроме спутника Пак с диаметром 17010 км). Система спутников очень компактная. Периоды обращения их вокруг Урана от 0,33 сут (Корделия) до 15,5 сут (Оберон). Средние плотности спутников близки к 1,4 г/см, что говорит о том что на 60% они состоят из водяного льда.