У каждой из 8 планет нашей Солнечной системы есть свои уникальные особенности. У кого-то есть плотная атмосфера из углекислого газа или обширные кольца, а кто-то вращается вокруг Солнца «лежа на боку». Речь пойдет об Уране и о его необычном положении, которое не дает покоя ученым.

Уран является 7-ой по счету планетой Солнечной системы и относится к планетам-гигантам. Его средний радиус равен 25 362 километра. Считается, что планета состоит преимущественно изо льда: метанового, водного и аммиачного. В незначительных количествах присутствуют водород и гелий, а атмосфера планеты состоит из них же. Уран имеет систему колец, которая не так ярко выражена, как у Сатурна, но все же доступна для наблюдений. На данный момент обнаружено 27 спутников планеты.

Уран совершает один оборот вокруг нашей звезды за 84 земных года, а период вращения планеты вокруг своей оси составляет 17 часов 14 минут. А вот положение этой оси вращения очень необычно. Плоскость экватора планеты наклонена к плоскости орбиты под углом 97,86º, то есть получается, что планета вращается как бы лежа на боку и словно катится по своей орбите вокруг Солнца.

Такое необычное расположение привело к тому, что смена времен года на Уране протекает совершенно по-особенному. В момент солнцестояния один из полюсов Урана обращен в сторону Солнца, а на экваторе происходит быстрая смена дня и ночи. Через полгода (то есть через 42 земных года) уже другой полюс оказывается обращен в сторону Солнца. Несмотря на то, что полярные области по полгода обращены в сторону Солнца, а на экваторе Солнце светит очень низко, оказалось, что температура на экваторе выше, чем на полюсах во время «полярного дня». С чем связана такая температурная аномалия, астрономам пока не удалось выяснить.

Кроме того, ученые давно размышляют над тем, как получилось, что Уран имеет такое странное положение. Существует несколько версий того, как это могло произойти. Возможно, когда-то Уран имел достаточно крупный спутник, под воздействием которого, ось его вращения претерпела такие изменения. Спутник был со временем утерян, а положение оси осталось неизменным. Согласно другой версии, на заре формирования Солнечной системы с Ураном столкнулось крупное небесное тело, что и привело к наклону оси вращения.

Этой же версии придерживается и группа англо-американских ученых во главе с астрономом Джейкобом Кегерреем. Они смоделировали столкновение Урана с крупным объектом и представили результаты своего эксперимента. Как полагают ученые, столкновение могло произойти около 2-3 миллиардов лет назад, в момент формирования планеты, когда у нее еще не было спутников. По подсчетам астрономов, размеры небесного тела, которое столкнулось с Ураном, в 2 раза превышали размеры нашей Земли. Удар мог привести к изменению положения оси, а также повлиял на строение самой планеты. В результате столкновения Уран потерял часть тепловой энергии, содержащейся в недрах планеты, и именно этим можно объяснить тот факт, что на сегодняшний день Уран является самой холодной планетой нашей Солнечной системы. Температура на его поверхности опускается до минус 224ºС.

Уран и его спутники в представлении художника. Авторы и права: NASA.

Как вы, наверное, знаете, Уран является седьмой планетой от Солнца, и третьей по величине планетой в Солнечной системе. Несмотря на это мы совсем мало знаем о нём, к тому же в отличии от Юпитера или Сатурна там нет ни одного орбитального зонда. Именно поэтому Уран является хорошей целью для будущих космических миссий.

Уран – это ледяной гигант, который примерно в 4 раза больше Земли (диаметр Урана – 50 724 километров, а диаметр Земли – 12 742 километров) и который имеет свой собственный набор странных пыльных колец – возможно, образовавшихся после разрушения одного из его спутников. Всего же на сегодняшний день нам известно о 27 спутниках Урана, и, я полагаю, мы узнали бы много интересных и удивительных особенностей этой прекрасной планеты, если бы отправили туда космический зонд. Грустно то, что близкий облёт Урана был совершён только однажды – в 1986 году – космическим аппаратом “Вояджер 2”.

Мы уже видели даже Плутон с близкого расстояния, но у НАСА или ЕКА нет абсолютно никаких планов относительно посещения Урана. Это просто безумие!

Наклон оси вращения Урана

Пожалуй, самой интересной и странной особенностью Урана является его наклон. Планета буквально лежит на боку.

На самом деле, все планеты Солнечной системы имеют определённый наклон оси вращения (угол между плоскостью орбиты планеты и плоскостью её экватора). Например, наклон земной оси составляет 23,5 градуса, оси Марса – 25 градусов, и даже ось вращения Меркурия наклонена на 2,1 градуса. То есть оси вращения всех планет в той или иной степени наклонены.

Однако данный параметр для Урана составляет рекордные 97,8 градусов! Что же могло случиться с Ураном?

Столкновение с Ураном крупного объекта, в два раза большего, чем Земля, привело к необычному наклону оси вращения газового гиганта. Авторы и права: Jacob Kegerreis / Durham University / University of Wisconsin-Madison / W.W. Keck Observatory.

Тот факт, что Уран лежит на боку является доказательством того, что спокойное и размеренное движение планет Солнечной системы по своим орбитам не всегда было таковым. Вскоре после образования Солнца и планет, наша система была довольно неспокойным местом.

В то время планеты взаимодействовали сильнее, чем сейчас они даже могли сталкиваться и выталкивать друг друга на новые орбиты. Некоторые планеты могли смещаться на более вытянутые орбиты, в то время как другие – наоборот перемещались ближе к Солнцу. Наша собственная Луна, возможно, была сформирована, когда объект размером с Марс врезался в Землю. Другие спутники были захвачены планетами-гигантами. Это был настоящий кошмар.

Таким образом та Солнечная система, которую вы видите сегодня – это группа “выживших” – объектов, которые избежали смертельных ударов.

Так что же послужило причиной наклона Урана?

Сегодня существует две теории. Согласно первой и главенствующей теории наклон был вызван столкновением Урана с небольшой (размером с Землю) планетой, а поскольку спутники планеты не имеют таких больших наклонов, то столкновение произошло вскоре после формирования нашей системы, когда Уран был окружён только диском газа и пыли из которого позже и сформировались спутники. Согласно второй теории, наклон был вызван массивным спутником Урана, который раскачивал его в течении миллионов лет, и который затем был выброшен из нашей системы или же разрушился.

Однако астрономы полагают, что процесс смещения оси вращения планеты на самом деле был более сложным, поскольку компьютерные модели показывают, что в случае единичного столкновения планета также вращалась бы в обратном направлении, но при этом перевернулась бы полностью. Вероятнее всего имело место второе или даже ряд столкновений, которые и привели к тому наклону Урана, который мы наблюдаем сегодня.

«Южное кольцо» и яркое облако на севере Урана. Авторы и права: NASA / ESA / M. Showalter (SETI Institute).

Имея такой огромный наклон оси вращения Уран довольно сильно отличается от других планет нашей системы. Во время своего 84-летнего путешествия по орбите, полюса планеты поочерёдно направлены к Солнцу. Таким образом день и ночь на каждом из полюсов длятся по 42 земных года.

Сейчас мы находимся в нашей спокойной, упорядоченной Солнечной системе, и многие даже не задумываются о том какие катаклизмы она переживала в первые несколько миллионов лет своей жизни.

1. Почему Уран «лежит на боку»?

Плоскость экватора Урана наклонена к плоскости его орбиты под углом почти сто градусов. То есть если другие планеты крутятся как «волчки», то Уран - как катящийся шар. Будто что-то уронило на бок планету, в полтора десятка раз тяжелее Земли! Ученые считают, что причина такого наклона оси Урана - столкновение с протопланетой (их еще называют «зародышами планет») во время формирования Солнечной системы. И эта протопланета должна быть размером примерно с Землю. Откуда она взялась и где находится сейчас, пока непонятно.

2. Откуда на Уране ветер?

Поверхность Урана затянута густой пеленой облаков, состоящих из метана и прочих горючих газов. Движутся они с разной скоростью, иногда достигающей 350 км/ч. А максимальная зарегистрированная скорость ветра на Уране 824 километра в час! Удивительно то, что разница температур между полярными и экваториальными районами Урана незначительна и по логике не может вызвать такие ураганы.

3. Почему на солнечной стороне холоднее?

В моменты солнцестояний один из полюсов Урана остается направленным на Солнце в течение 42 земных лет! В это время другой полюс оказывается в сорокалетней темноте - там полярная ночь. И только на экваторе происходит традиционно-быстрая смена дня и ночи (урановые сутки равны примерно 18 часам).

Однако температура на экваторе теплее, чем на подставленном Солнцу полюсе. Причина такого распределения тепла пока остается загадкой.

4. Загадочное электросияние

Кроме того, с помощью ультрафиолетового детектора на солнечной стороне было обнаружено странное свечение, которое ученые назвали "электросиянием". Оно похоже на земное полярное сияние, поднимается на 1500 км. над плотной дымкой Урана. Расчеты показали, что потока солнечной энергии недостаточно для его возникновения. Есть версия, что дело в сильном магнитном поле, но по сути эта загадка пока тоже не разгадана.

5. Есть ли жизнь на самой холодной планете?

Недра Урана практически не излучают в пространство тепла, как это происходит на остальных газовых гигантах - Юпитере , Сатурне и Нептуне . Есть предположение, что Урану для самостоятельного разогрева не хватает плотности. Еще одна версия: вышеупомянутое столкновение с протопланетой, наклонившее ось вращения Урана, привело к рассеиванию имевшегося тепла. Третья гипотеза заключается в том, что в верхних слоях планеты есть какая-то прослойка, не пропускающая тепло от ядра к поверхности. Из-за этого трудно изучить температуру недр Урана. Но если она близка к температуре других планет-гигантов, значит, там может быть жидкая вода, и на Уране возможно существование жизни!

Планетологи рассказали о вероятной причине необычного положения Урана. По мнению экспертов, в прошлом Уран столкнулся с протопланетным телом размером больше Земли. Данные исследований ученые представили в издании Astrophysical Journal .

Магнитные полюса Урана, как утверждают астрофизики, сдвинуты относительно географических на 60 градусов. Каждые земные сутки они меняются местами, а ось вращения планеты лежит в плоскости орбиты. Специалисты Даремского университета (Великобритания) разработали компьютерную модель Солнечной системы в эпоху ее зарождения. Ученые попытались выяснить, какие процессы повлияли на расположение оси Урана.

Astropsychologia

Ученые предположили, что Уран столкнулся с крупным небесным телом. В итоге газовый гигант «лег» набок, а другой космический объект растворился в его атмосфере. Этот процесс сопровождался выбросами крупных обломков коры. Они впоследствии и стали основой колец планеты и ее спутников.

Согласно предположениям планетологов, точку асимметрии в недрах Урана создали остатки небесного тела. Это повлияло на расположение магнитного поля.

Объект наблюдают с Земли, он выглядит как неяркая звезда. Английский астроном Вильям Гершель открыл объект с помощью телескопа в 1781 году, изучая околосолнечный космос. Вначале астрономы считали, что это комета. Уран находится на 7-й орбите от Солнца, на расстоянии 19,2 астрономических единиц. Астрономическая единица – расстояние от Земли до Солнца.

Кратко о планете

Уран и сейчас малоизученный. Только в 1986 году человечество увидело объект «вблизи» благодаря снимкам, сделанных американским аппаратом «Вояджер 2». Аппарат только пролетал мимо, поэтому передал на Землю небольшой объем информации. Разработаны новые программы по изучению планеты, запланированные на 20-е гг. текущего столетия.

Астрономы распредели планеты по группам. Уран – «ледяной гигант», который нельзя путать с «газовым гигантом». Он 4-й по размерам в сравнении с другими космическими телами, вращающихся вокруг Солнца. Недра состоят из горных пород и замерзших газов. В атмосфере обнаружены метан, аммиак, водород. Поверхность не твердая, а газообразная.

Вокруг космического объекта сформировались кольца из газов и льда, которые хорошо видны в мощный телескоп. Ученые считают, что они образовались после возникновения самой планеты. Зафиксировано 27 спутников, но астрономы заявляют, что урановые луны открыты не все.

Причины такого движения

Отвечая на вопрос какая планета вращается, лежа на боку стоить внимательней присмотреться к небесному телу. Так, главное отличие Урана от других планет Солнечной системы – наклон оси. Это расстояние в градусах от условной линии, проведенной через экватор и плоскость орбиты. Он составляет 97,86°С. Тело лежит на боку и в таком положении вращается вокруг Солнца. Уран катится по орбите, как мяч, а движение других планет напоминает обороты вращающегося волчка.

Уран – космическое тело, движущееся ретроградно. Термин обозначает, что, если наблюдать за ним с Земли, оно движется на запад с востока – визуально назад по отношению к Солнцу.

Еще одна загадка, связанная, по мнению ученых, с наклоном оси – холод на поверхности. Учитывая местоположение, температура на поверхности и в атмосфере должна быть выше нептунианской. Однако Нептун, находящийся на 8-й орбите, теплее.

Наклон оси обуславливает смену дня и ночи на планете:

• Сутки составляют чуть более 17 часов.
• Световой режим обусловлен положением полюсов планеты.
• При солнцестоянии в Южном полушарии полярный день длится 42 года, а в Северном в этот момент – полярная ночь.
• День и ночь в полушариях меняются каждые полгода.
• В точках равноденствия сутки идентично земным.
• Полный оборот вокруг Солнца объект делает за 84,3 г. (в земном измерении) что послужило причиной наклона Урана.

Версии ученых

Главная версия, почему Уран лежит на боку, высказанная астрономами – столкновение с протопланетой, произошедшее при формировании нашей системы 4 млрд лет назад.
Ученые из английского Университета Дарема провели серию исследований для выяснения этого вопроса. Они сделали 50 компьютерных симуляций. Результаты подтвердили предположение, что на этапе зарождения Солнечной системы Уран мог столкнуться с космическим объектом массой в 2 раза большим, чем Земля. Катаклизм «перевернул» планету на бок, в этом положении она находится и теперь. Выделившиеся газы образовали кольца и спутники.

Ось могла сместиться без удара во время нестабильности – считают другие ученые. Теория под названием «модели Ниццы» описывают иную картину формирования Солнечной системы.