УРА́Н

Рис. 1. Уран (фото телескопа Хаббла, 2005).

УРА́Н, седь­мая по уда­лён­но­сти от Солн­ца пла­не­та Сол­неч­ной сис­те­мы. От­крыт в 1781 У. Гер­ше­лем, но лишь в 1783 бы­ло под­твер­жде­но, что об­на­ру­жен­ный объ­ект яв­ля­ет­ся пла­не­той, а не ко­ме­той, как счи­та­лось ра­нее. То­гда же П. С. Ла­п­лас рас­счи­тал па­ра­мет­ры ор­би­ты У. Назв. «У.», за­им­ст­во­ван­ное из греч. ми­фо­ло­гии, за­кре­пи­лось за пла­не­той лишь к 1850. Ви­ди­мая звёзд­ная ве­ли­чи­на У. из­ме­ня­ет­ся от 5,3 до 5,9, что близ­ко к пре­де­лу вос­при­ятия не­воо­ру­жён­но­го гла­за. Раз­ли­чить к.-л. де­та­ли на по­верх­но­сти У. при на­зем­ных на­блю­де­ни­ях с ис­поль­зо­ва­ни­ем обыч­ных ас­тро­но­мич. ин­ст­ру­мен­тов прак­ти­че­ски не уда­ёт­ся. Луч­шее ка­че­ст­во изо­бра­же­ния да­ют те­ле­ско­пич. на­блю­де­ния У., осу­ще­ст­в­ляе­мые с Зем­ли ме­то­да­ми адап­тив­ной оп­ти­ки или с ор­би­таль­ных об­сер­ва­то­рий (напр., при по­мо­щи Хабб­ла те­ле­ско­па). Боль­шой объ­ём ин­фор­ма­ции об У. был по­лу­чен в 1986 при сбли­же­нии с У. КА «Во­яд­жер-2» (США).

Боль­шая по­лу­ось ор­би­ты У. со­став­ля­ет 19,2 а. е. (2873 млн. км). Ор­би­та У. на­кло­не­на к плос­ко­сти эк­лип­ти­ки на 0,77°, к плос­ко­сти эк­ва­то­ра Солн­ца на 6,48°. Экс­цен­три­си­тет ор­би­ты 0,044. Ор­би­таль­ный (си­де­ри­че­ский) пе­ри­од 84 го­да, ср. ор­би­таль­ная ско­рость 6,81 км/с. Эк­ва­то­ри­аль­ный ра­ди­ус У. 25559 км (ок. 4 ра­диу­сов Зем­ли). Мас­са У. 8,683·10²⁵  кг (14,5 масс Зем­ли), ср. плот­ность 1270 кг/м³. Пе­ри­од вра­ще­ния на эк­ва­то­ре 17 ч 14 мин 24 с. Бы­строе вра­ще­ние У. при­во­дит к не­боль­шо­му сплю­щи­ва­нию пла­не­ты: по­ляр­ное сжа­тие со­став­ля­ет 0,023. Ус­ко­ре­ние сво­бод­но­го па­де­ния на эк­ва­то­ре 8,87 м/с², при­чём ок. 0,25 м/с² ком­пен­си­ру­ет­ся цен­тро­беж­ны­ми си­ла­ми. Из­лу­че­ние Солн­ца до­сти­га­ет У. за 2 ч 40 мин. Ср. по­ток сол­неч­но­го из­лу­че­ния на ор­би­те У. со­став­ля­ет 3,71 Вт/м² (в 369 раз мень­ше, чем на ор­би­те Зем­ли).

Ось вра­ще­ния У. на­кло­не­на на 97,86° к нор­ма­ли к плос­ко­сти ор­би­ты, по­это­му сме­на дня и но­чи оп­ре­де­ля­ет­ся не толь­ко вра­ще­ни­ем пла­не­ты во­круг оси, но и об­ра­ще­ни­ем У. во­круг Солн­ца. На­прав­ле­ние вра­ще­ния У. про­ти­во­по­лож­но на­прав­ле­нию дви­же­ния по ор­би­те и на­прав­ле­нию вра­ще­ния др. пла­нет Сол­неч­ной сис­те­мы (кро­ме Ве­не­ры). Пред­по­ла­га­ет­ся, что на­блю­дае­мое по­ло­же­ние оси вра­ще­ния У. воз­ник­ло при столк­но­ве­нии с др. те­ла­ми на ста­дии фор­ми­ро­ва­ния пла­не­ты.

Рис. 2. Дипольная составляющая магнитного поля Урана.

По­сле по­лу­че­ния ин­фор­ма­ции о даль­них пла­не­тах с КА «Во­яд­жер-2» Неп­тун и У. бы­ли вы­де­ле­ны в осо­бую ка­тего­рию пла­нет-ги­ган­тов – «ле­дя­ные ги­ган­ты», или «пла­не­ты-океа­ны». Под «льдом» (гл. обр. во­дя­ным, а так­же ам­ми­ач­ным и ме­та­но­вым) в дан­ном слу­чае по­ни­ма­ют ле­ту­чие ве­ще­ст­ва, ко­то­рые в оп­ре­де­лён­ных фи­зич. ус­ло­ви­ях пе­ре­хо­дят в твёр­дую фа­зу. Они со­став­ля­ют осн. мас­су У. (64–96%). В со­став У. вхо­дят так­же си­ли­кат­ные по­ро­ды, со­сре­до­то­чен­ные пре­им. в яд­ре пла­не­ты. Ок. 7% при­хо­дит­ся на мо­ле­ку­ляр­ный во­до­род и ге­лий (в от­ли­чие от др. пла­нет-ги­ган­тов в струк­ту­ре У., по-ви­ди­мо­му, от­сут­ст­ву­ет ме­тал­лич. во­до­род). В цен­тре яд­ра плот­ность дос­ти­га­ет 900 кг/м³, дав­ле­ние – ок. 800 ГПа (8 млн. атм), темп-ра – ок. 5000 К. «Ле­дя­ная» ман­тия пред­став­ля­ет со­бой в осн. га­зожид­кую и жид­кую сре­ду. Пред­по­ла­га­ют, что на до­лю яд­ра У. при­хо­дит­ся ок. 20% ра­диу­са пла­не­ты, на ле­дя­ную ман­тию – 60%, на ат­мо­сфе­ру – до 20%. Твёр­дой по­верх­но­сти у пла­не­ты нет.

Бóльшую часть ат­мо­сфе­ры У. со­став­ля­ет во­до­род, ок. чет­вер­ти мас­сы при­хо­дит­ся на ге­лий, неск. про­цен­тов – на ме­тан. По­ло­сы по­гло­ще­ния ме­та­на в га­зо­вой фа­зе оп­ре­де­ля­ют зе­ле­но­ва­то-го­лу­бой цвет пла­не­ты (рис. 1). В ат­мо­сфе­ре У. при­сут­ст­ву­ют так­же сле­ды ам­миа­ка, во­ды, эта­на и др. В тро­по­сфе­ре У. под ви­ди­мой по­верх­но­стью мо­гут су­ще­ст­во­вать во­дя­ные об­ла­ка, об­ла­ка гид­ро­суль­фи­да ам­мо­ния, ам­миа­ка и се­ро­во­до­ро­да. Ат­мо­сфе­ра У. спо­кой­нее, чем ат­мо­сфе­ры др. пла­нет-ги­ган­тов, но и здесь за­ре­ги­ст­ри­ро­ва­ны ме­ст­ные вих­ри и вет­ры со ско­ро­стя­ми до 230 м/с.

Жид­кая со­став­ляю­щая ман­тии У. об­ла­да­ет вы­со­кой элек­тро­про­вод­но­стью. С этим свя­зы­ва­ют су­ще­ст­во­ва­ние маг­нит­но­го по­ля У., струк­ту­ру ко­то­ро­го на­зы­ва­ют «на­клон­ным ро­та­то­ром». Маг­нит­ное по­ле У. при­бли­жён­но мож­но пред­ста­вить маг­нит­ным ди­по­лем, ось ко­то­ро­го от­кло­не­на на 59° от оси вра­ще­ния и сме­ще­на от цен­тра пла­не­ты на треть ра­диу­са (рис. 2). Кро­ме то­го, у маг­нит­но­го по­ля У. есть так­же не­ди­поль­ные со­став­ляю­щие. В ре­зуль­та­те вра­ще­ния У. ось ди­по­ля опи­сы­ва­ет в про­стран­ст­ве ко­нус с уг­лом 118°. Ин­дук­ция маг­нит­но­го по­ля на по­верх­но­сти У. в юж. по­лу­ша­рии мо­жет со­став­лять 10^–5 Тл, в се­вер­ном – 1,1·10^–3 Тл, в ср. по пла­не­те – 2,3·10^–5 Тл. Маг­ни­то­сфе­ра взаи­мо­дей­ст­ву­ет с сол­неч­ным вет­ром и на рас­стоя­нии 23 ра­диу­сов У. соз­да­ёт удар­ную вол­ну.

Сис­те­ма У. вклю­ча­ет 27 спут­ни­ков. Наи­бо­лее круп­ные из них – Ти­та­ния и Обе­рон (диа­мет­ры 1576 и 1523 км) бы­ли от­кры­ты У. Гер­ше­лем в 1787. В со­став спут­ни­ков вхо­дят лёд и си­ли­ка­ты в от­но­ше­нии при­мер­но 1:1. Не­обыч­на струк­ту­ра по­верх­но­сти спут­ни­ка У. Ми­ран­ды: по­верх­ность вы­гля­дит так, слов­но спут­ник был со­б­ран из мно­же­ст­ва об­лом­ков ка­ко­го-то не­бес­но­го те­ла. К 2016 из­вест­но 13 ко­лец У. (впер­вые коль­ца бы­ли об­на­ру­же­ны в 1977 при на­блю­де­нии по­кры­тия У. звез­ды). Коль­ца рас­по­ло­же­ны в пре­де­лах 25 тыс. км от ви­ди­мой по­верх­но­сти пла­не­ты. Их сум­мар­ная мас­са эк­ви­ва­лент­на мас­се спут­ни­ка раз­ме­ром 15 км. См. так­же Коль­ца пла­нет.