какая планета состоит изо льда
Самая холодная планета солнечной системы
Краткая справка
Уран является седьмой планетой по расположению относительно Солнца. Диаметр планеты составляет 50724 километра (третье место). По диаметру гигант больше Нептуна, а по массе находится на четвертой строчке гигантов Солнечной системы.
Самую холодную планету можно увидеть невооруженным глазом. Если вооружиться телескопом с увеличением в 100 раз, можно в деталях изучить необычного гиганта.
У Урана обнаружено 27 спутников, которые располагаются на существенном расстоянии от планеты (по массе они больше). Планета является ледяным газовым гигантом.
Как был открыт Уран
Так как планету можно наблюдать на звездном небосводе без использования специальных оптических приборов, долгое время Уран называли тусклой звездой.
До того как перевести ее в список планет Солнечной системы, на земном небосклоне Уран появлялся 21 раз.
Во второй половине 17 века Д. Флемсид предложил дать «звезде» 34 номер, отнес новый небесный объект к созвездию Тельца. Официально первооткрывателем Урана считается Гершель. Им весной 1781 года был замечен из самодельного телескопа необычный небесный объект.
Ученый предположил, что ему удалось обнаружить туманную звезду или неизвестную комету. В научных кругах быстро распространилась эта новость. Одни ученые решили, что речь идет о комете, а другие ставили эту версию под сомнения. Спустя два года Гершель уточнил, что ему удалось увидеть планету. Новый объект был назван Ураном (в честь древнегреческого бога). Интересен тот факт, что другие планеты Солнечной системы названы по римской мифологии.
Особенности планеты
Планета превосходит Землю в 14,5 раз по размерам. Самой холодной планетой Солнечной системы является именно Уран. У объекта нет привычной землянам твердой поверхности. Состав планеты — каменное твердое ядро, которое покрыто льдом. В верхнем слое есть атмосфера.
Оболочка Урана не твердая, она состоит из:
Отсутствие твердого слоя негативно отражается на исследованиях состава атмосферы планеты (под ней подразумевают газовый внешний слой). Из-за существенного процентного содержания в атмосфере метана, «атмосферой» поглощаются красные лучи, планета имеет зеленовато-синий цвет. Помимо метана (около 2 %) на Уране обнаружены:
У Урана (аналогично Сатурну) существуют кольца, которые появились у планеты относительно недавно. Есть гипотеза, согласно которой у планеты 13 колец. Внешнее имеет синюю окраску, потом обнаружено красное, а далее следуют серые цвета.
Передвижение по орбите
От Земли самая холодная планета Солнечной системы удалена на 2,8 миллиардов километров. Экватор имеет некоторый наклон в орбите планеты, поэтому вращение Урана происходит практически горизонтально (создается впечатление, что большой ледяной шар из газа передвигается вокруг Солнца).
Период обращения Урана вокруг оси составляет 84 года. Продолжительность светового дня на планете составляет 17 часов. Смена дня и ночи происходит в районе экватора достаточно быстро. В других местах Урана день длится 42 суток, затем на такое же время наступает ночь.
Теплее всего на экваторе, несмотря на большую освещенность полюсом Солнцем.
Особенности климата
На Уране уже доказано наличие ветра и облаков. По мере приближения к полюсам планеты происходит существенное уменьшение ветров (максимальная величина скорости ветра на Уране достигает 240 м/с).
В начале двадцать первого века в ходе астрономических исследований были обнаружены резкие изменения погодных условий:
В настоящее время на Уране выделяют следующие сезонные периоды:
Исследования планеты
В настоящее время Уран считается одним из самых малоизученных небесных тел. До планеты сумел долететь только «Вояджер-2», несмотря на то, что между Землей и и Ураном существенное расстояние.
Многие вопросы, которые возникают у астрономов, пока остаются неразгаданными. Важное значение для формирования на планете ветров имеет гравитационное поле. Астрономами с помощью снимков, полученных с помощью телескопа «Хаббла», «Вояджера-2», была установлена связь между мощными ветрами а разных атмосферных слоях и мощными ветрами.
Наличие у планеты магнитного поля является неопровержимым фактом. Из-за отклонения в 60 градусов между осью вращения и магнитной осью планеты, магнитные полюса не совпадают на Уране с географическими. Напряженность магнитного поля в разных местах атмосферы отличается в несколько раз (5-10 кратные отличия). Из-за вращения магнитного поля вместе с Ураном при наличии оси наклона к лини вращения планеты, происходит закручивание силовых магнитных линий, образуется сложная структура магнитной сфера на Уране.
Из-за электромагнитного солнечного изучения (солнечного ветра) происходит вытягивание магнитной сферы планеты за пределы траектории (в сторону Нептуна) на десять миллионов километров.
Интересные факты о планете
Уран, который является седьмой от светила планетой, по своим размерам находится на третьем месте рейтинга планет-гигантов.
Несмотря на то, что астрономы говорят о возможности ее визуального изучения, на практике ситуация обстоит иначе.
Планета располагается настолько далеко от Земли, что ее тусклый свет делает ее подобной звезде. У Урана очень невысокая орбитальная скорость. Остановимся на некоторых фактах, которые являются прямым подтверждением необычности Урана.
Предложения не были рассмотрены, и планету назвали по предложению немецкого астронома И. Боде.
Благодаря телескопу Хаббла был сделан снимок четырех основных колец планеты и десяти его крупных спутников (фото получены при использовании многоцелевого спектрометра и инфракрасной камеры).
Заключение
Самой холодной в Солнечной системе является ледяной гигант Уран. У планеты экваториальная окружность 159354 км. От Солнца его отделяет 19,22 а.е. Благодаря Вояджеру-2 достоверно известно о существовании двух спутников-пастухов, которые связаны с кольцами (1986U8 и 1986U7).
Кадр с космического аппарата (разрешение которого составляет 36 км) был обработан с помощью специальных компьютерных программ. Это дало возможность ученым в деталях разглядеть узкие формирования. Вокруг кольца эпсилон находится темный ореол с кольцами дельта, гамма, эта, затем бета и альфа. Наблюдения за ними осуществлялись с 1977 года, и теперь можно увидеть четкое фото с девятью кольцами Урана (ширина его составляет сто километров).
В настоящее время разгаданы далеко не все тайны Урана. Для того чтобы поближе познакомиться с этим ледяным гигантом Солнечной системы, нужны новые космические исследования.
5 ледяных спутников Солнечной системы, на которых может существовать жизнь
Европа, Титан, Энцелад, Ганимед и Каллисто
Внеземная жизнь может скрываться прямо на заднем дворе нашей родной планеты. Известно, что некоторые из ледяных спутников Юпитера и Сатурна могут иметь подземные океаны, в которых не исключается наличие микроскопической жизни. Даже в самых глубоких, тёмных и холодных участках Земли существуют жизненные формы, выживающие за счёт тепла и питательных веществ гидротермальных жерл. Этот факт доказывает, что жизнь может существовать даже в самых экстремальных условиях, правда, не в такой форме, какой мы привыкли видеть.
Европа
Поверхность спутника Юпитера — Европы, покрыта льдом. Поверхностная температура этого спутника составляет около −160 °C на экваторе и −220 °C на полюсах, что придаёт ледяной коре высокую прочность — её толщина составляет примерно 10—30 километров. Сейчас большинство учёных сходятся во мнении, что под поверхностными льдами Европы находится жидкий океан, в котором не исключено наличие микроскопической жизни.
О наличии жидкого океана также свидетельствуют 2 открытия, сделанные НАСА в 2012 и 2016 годах. На Европе были зафиксированы признаки выбросов водяного пара, что, вероятно, является результатом действия гейзеров. Пар, бьющий из трещин ледяной коры Европы, вылетает из них со скоростью около 700 м/с на высоту до 200 километров, после чего падает обратно. Подобные гейзеры также известны на Энцеладе, но, в отличие от его гейзеров, гейзеры Европы более мощные и выбрасывают чистый водяной пар без примеси льда и пыли.
Слева — Европа, справа — трещины на ледяном панцире спутника. Изображения сняты космическим аппаратом «Галилео»
Энцелад
Энцелад, являющийся спутником Сатурна, состоит в основном из водяного льда и имеет почти белую поверхность с рекордной в Солнечной системе чистотой и отражательной способностью. В 2005 году на его поверхности был открыт богатый водой шлейф, фонтанирующий из южной полярной области. Проведённые анализы выбросов указали на то, что они выбиваются из подповерхностного жидкого водного океана. Учёные считают, что температура его верхних слоёв может составлять около −45°С и с ростом глубины достигать +1 °С, что сравнимо с температурой арктических вод на Земле.
Согласно сведениям, собранным зондом в 2015 году при пролёте мимо Энцелада с рекордного расстояния в 25 километров, стало известно, что в выбрасываемой жидкости помимо воды также содержится большое количество водорода. Это указывает на активные гидротермальные процессы в океане Энцелада. Также учёные не исключают, что на дне океана могут происходить процессы восстановления углекислого газа до метана — подобная реакция схожа с активностью древних океанов Земли, которая стала источником энергии для первых организмов.
Слева — Энцелад, справа — водяной пар в южном полушарии Энцелада. Изображения сняты космическим аппаратом «Кассини»
Титан
Крупнейший спутник Сатурна, Титан, является единственным, кроме Земли, телом в Солнечной системе, у которого доказано стабильное существование жидкости на поверхности. Жидкость на Титане представляет собой смесь жидких углеводородов, а также подповерхностный океан, который, предположительно, обладает экстремально высокой солёностью.
Несмотря на низкую температуру, которая составляет минус 170—180 °C, Титан сравнивают с Землёй на ранних стадиях её развития. В связи с этим учёные не исключают, что на спутнике возможно существование простейших форм жизни, в особенности, в подземных водоёмах.
Слева — мультиспектральный снимок Титана, справа — ландшафт Титана в месте посадки зонда «Гюйгенс»
Ганимед и Каллисто
Спутники Юпитера Ганимед и Каллисто также могут иметь подземные жидкие океаны. Но в этих случаях их океаны были бы погребены под толстой корой, состоящей из скальных пород и льда, толщиной не менее 100 километров.
Учёные считают, что на Ганимеде и Каллисто с меньшей вероятностью могла бы зародиться жизнь, поскольку условия для жизни как таковой здесь несколько хуже по сравнению с их «водными» братьями. Например, несмотря на наличие у Каллисто водяного льда, возникновению жизни здесь мешает низкий тепловой поток из недр спутника. Поэтому на основе этих и других исследований считается, что среди всех спутников Солнечной системы у Европы и Энцелада имеются самые высокие шансы на поддержание жизни, по крайней мере, микробной. Но несмотря на это Европейское космическое агентство объявило о старте космической миссии в 2022 году в систему Юпитера, где основной упор будет сделан на исследовании Ганимеда и поиска признаков жизни на нём.
Ледяной гигант
За пределами Солнечной системы примером ледяного гиганта является экзопланета OGLE-2008-BLG-092L b.
Связанные понятия
Планéта-океа́н — разновидность планет, состоящих преимущественно изо льда, скалистых пород и металлов (приблизительно в равных пропорциях по массе для упрощения модели). В зависимости от расстояния до родительской звезды могут быть целиком покрыты океаном жидкой воды глубиной до 100 км (точное значение зависит от радиуса планеты), на большей глубине давление становится столь велико, что вода не может более существовать в жидком состоянии и затвердевает, образуя такие модификации льда, как Лёд V.
Ледяные спутники — класс естественных спутников, поверхность которых состоит в основном из водяного льда. Под поверхностью ледяных спутников может существовать океан, а внутри может находиться силикатное или металлическое ядро. Считается, что они могут состоять изо льда-2 или других полиморфных модификаций водяного льда.
Упоминания в литературе
Связанные понятия (продолжение)
Кори́чневые ка́рлики, или бу́рые ка́рлики («субзвёзды», или «химические звёзды»), — субзвёздные объекты (с массами в диапазоне от 0,012 до 0,0767 массы Солнца, или, соответственно, от 12,57 до 80,35 массы Юпитера). Как и в звёздах, в них идут термоядерные реакции ядерного синтеза на ядрах лёгких элементов (дейтерия, лития, бериллия, бора), но, в отличие от звёзд главной последовательности, вклад в тепловыделение таких звёзд ядерной реакции слияния ядер водорода (протонов) незначителен, и после исчерпания.
Это статья про ядра планет. Про земное ядро см. Внутреннее ядро, Внешнее ядро, Ядро Земли.
В настоящее время Марс — наиболее интересная для изучения планета Солнечной системы. Поскольку он обладает атмосферой, хотя и очень разреженной, по сравнению с земной, можно говорить о процессах в ней, формирующих погоду, а следовательно, и климат. Он не особо благоприятен для человека, однако наиболее близок к существующему на нашей планете. Предположительно в прошлом климат Марса мог быть более тёплым и влажным, а на поверхности присутствовала жидкая вода и даже шли дожди.
Бе́лые ка́рлики — проэволюционировавшие звёзды с массой, не превышающей предел Чандрасекара (максимальная масса, при которой звезда может существовать как белый карлик), лишённые собственных источников термоядерной энергии.
Гига́нт — тип звёзд со значительно бо́льшим радиусом и высокой светимостью, чем у звёзд главной последовательности, имеющих такую же температуру поверхности. Обычно звёзды-гиганты имеют радиусы от 10 до 100 солнечных радиусов и светимости от 10 до 1000 светимостей Солнца. Звёзды со светимостью большей, чем у гигантов, называются сверхгиганты и гипергиганты. Горячие и яркие звёзды главной последовательности также могут быть отнесены к белым гигантам. Помимо этого, из-за своего большого радиуса и высокой.
Планеты: ледяные гиганты
Ледяные гиганты относятся к отдельному классу планет, состоящих преимущественно из более тяжелых элементов, чем гелий и водород (основных составляющих газовых гигантов).
Их твердая поверхность делает их очень похожими на планеты земного типа, но они таковыми не являются.
Какая планета – ледяной гигант
Планеты-ледяные гиганты, как становится понятно из названия, состоят изо льда. Но это не тот лед, к которому мы привыкли, – твердое агрегатное состояния H2O.
Лед таких планет объясняется понятием сверхкритической жидкости – чудовищное давление и температура приводят к тому, что исчезает различие между жидким и газообразным состоянием вещества. Таким образом, ледяные гиганты Солнечной или другой системы – это планеты, состоящие из воды, аммиака, метана или другого газа, который перешел в твердое состояние.
Если формирование газовых гигантов астрофизики уже объяснили, то путь, какой ледяные планеты-гиганты прошли в своей эволюции, еще не до конца понятен. Их отдаленность от Солнца и малое влияние гравитации нашей звезды делает непонятным, как могли объединиться молекулы газа и образовать эти огромные объекты.
Одна из теорий (наиболее правдоподобная на сегодняшний день) предполагает, что ледяные гиганты Солнечной системы сформировались гораздо ближе к Солнцу, но со временем гравитация газовых гигантов вытеснила их к границам нашей системы.
К планетам «ледяного» типа в Солнечной системе относятся Уран и Нептун. Они меньше Сатурна и Юпитера, состоящих из газа. Но некоторые свойства делают оба типа планет схожими – активное магнитное поле и мощная атмосфера с долго не затихающими ветрами и бурями.
Ледяные гиганты, как и газовые, относятся к одному из наиболее распространенных типов планет во Вселенной, и космические телескопы постоянно находят новых представителей ледяного планетарного «семейства».
Уран.
Изображение с сайта ru.wikipedia.org
4glaza.ru
Сентябрь 2021
Статья одобрена экспертом: Марина Атланова
Использование материала полностью для общедоступной публикации на носителях информации и любых форматов запрещено. Разрешено упоминание статьи с активной ссылкой на сайт www.4glaza.ru.
Производитель оставляет за собой право вносить любые изменения в стоимость, модельный ряд и технические характеристики или прекращать производство изделия без предварительного уведомления.
Другие обзоры и статьи о телескопах и астрономии:
Обзоры оптической техники и аксессуаров:
Статьи о телескопах. Как выбрать, настроить и провести первые наблюдения:
Все об основах астрономии и «космических» объектах:
Космический лед. Часть пятая: Ледяные гиганты
Доброго времени суток, уважаемые читатели! В серии статей «Космический лед» мы продолжаем знакомить вас удивительными явлениями, происходящими далеко за границами нашей Земли, и наша новая короткая заметка будет посвящена небесным телам, расположившимся на периферии Солнечной системы — Ледяные гиганты.
В традиционных верованиях разных народов небо и водная стихия были в числе главных и значимых объектов поклонения. В европейской культуре наиболее известными стали имена древнейших божеств, олицетворяющих небосвод и водный мир, из древнегреческой и древнеримской мифологии. Это бог неба Уран (др.греч. Οὐρανός — «небо») и бог морей, рек и озер Нептун (лат. Neptunus), который отождествлялся с греческим Посейдоном. В представлении древних в формировании и установлении мироустройства эти божества играли важнейшие роли: Уран считался прародителем многих других божеств, в том числе знаменитых богов Олимпа; а Нептуна (Посейдона), как морского царя, особенно почитали мореплаватели, рыбаки и торговый люд.
Иллюстрация — 1. Планета Уран
Иллюстрация — 2. Планета Нептун
Свое место Уран и Нептун заняли не только в пантеоне античных богов, но и в науке – в астрономии как планеты, а в химии как радиоактивные элементы Уран (U) и производный от него Нептуний (Np). Войдя в группу планетарных газовых образований наравне с Юпитером и Сатурном, Уран и Нептун выделились в подгруппу, именуемую ледяные гиганты. Рассмотрим эти далекие от нас и соседствующие друг с другом планеты.
Устройство планетарных систем.
Уран – седьмая по счету от Солнца планета (удаленность от Солнца – 19.2 а.е.), стоящая на третьем месте по своим размерам (экваториальный диаметр около 51200 км) и на четвертом по массе (86.05 х 10 в 24 степени).
Нептун – восьмая планета в Солнечной системе, наиболее удаленная (расстояние от Солнца 30.1 а.е.), по размерам она уступает Урану и стоит на четвертом месте (экваториальный диаметр около 49500 км), а по массе опережает Уран, занимая третье место (101.59 х 10 в 24 степени).
Оборот вокруг Солнца у Урана составляет 84 земных года, а у Нептуна в 2 раза больше – 164.8 земных года.
Планеты были открыты в разное время, при этом Уран люди наблюдали еще в древности, принимая его за звезду (он виден с Земли невооруженным глазом), а вот открытие Нептуна стало результатом математических расчетов. Уран открыл Уильям Гершель в 1781 году, а открытие Нептуна в 1846 году принадлежит Урбену Леверье.
Стоит отметить, что газовые гиганты, включая ледяных гигантов, обладают системой колец, выраженной в той или иной степени, и спутниками. На сегодняшний день у Урана обнаружено 13 колец и 27 спутников, а у Нептуна – 5 колец и 14 спутников.
Кольца Урана состоят из очень темного материала, и в отличие от колец Сатурна они едва заметны. Природа материала пока не известна; предполагается, что это могут быть органические соединения, силикаты и водяной лед. Как и у Сатурна, устойчивость структуры колец Урана связана с гравитационным воздействием спутников (подробнее об этом читайте в первой части серии «Космический лед. Кольца Сатурна» ). Спутники Урана, возможно, состоят из скальных пород и льда (аммиачного, углекислого, метанового).
Илл. — 3. Изображение Урана и его колец в инфракрасных лучах. Яркое пятно слева – спутник Миранда, а пятна на самой планете – облака
Система колец Нептуна также образована льдом, каменными частицами и углеродными соединениями. А из всех лун Нептуна, носящих имена морских божеств, выделяется Тритон, крупнейший ледяной спутник в данной планетарной системе; о нем мы поговорим отдельно в следующей части серии заметок «Космический лед».
Илл. — 4. Кольца Нептуна. Фотография сделана с космического зонда Вояджер-2
Уран выделяется среди планет Солнечной системы сильным наклоном оси вращения – он составляет почти 98 градусов относительно плоскости его орбиты. В сравнении с другими планетами, можно сказать, что Уран лежит на боку.
Илл.- 5. Угол наклона оси планет Солнечной системы и направление вращения вокруг оси
Помимо этого он совершает ретроградное движение вокруг своей оси, иначе говоря, вращается по часовой стрелке, а не против, как большинство планет (Венера, кстати, тоже ретроград в этом отношении).
Илл. 6. Схема движения Урана вокруг Солнца
Илл. — 6. Схема движения Урана вокруг Солнца
Внутреннее строение и атмосфера планет.
Строение Урана и Нептуна в целом идентично. Оно предполагает наличие каменного ядра, ледяной мантии, и своеобразного атмосферного слоя.
По расчетам ученых ядра Урана и Нептуна в 1.5 раза больше Земли (радиус Земли 6 371 км).
Сердцевину обеих планет составляют соединения кремния. Уран имеет ядро с включением железа и никеля, а у Нептуна предполагается наличие каменно-ледяного ядра.
Илл.-7. Строение Урана и Нептуна
Илл-8. Облака на Нептуне
То, что львиная доля планетного материала Урана и Нептуна приходится на ледяную мантию, и дает им право называться ледяными гигантами Солнечной системы, в отличие от других газовых планет, Юпитера и Сатурна, основу которых составляет водород в том или ином виде. Но если в отношении гигантов Урана и Нептуна понятие «ледяной» носит условный характер, то спутники газовых планет нашей Солнечной системы поистине являются властелинами льда. Тритон и Энцелад, спутники Нептуна и Сатурна, станут героями следующей статьи из серии «Космический лед. Часть шестая: Ледяные извержения».
Илл. 9. Ледяной гигант Нептун и его ледяной спутник Тритон.
Илл-9. Ледяной гигант Нептун и его ледяной спутник Тритон
До новых встреч на страницах нашего блога, дорогие друзья!