Уран (планета): различия между версиями
[отпатрулированная версия] | [отпатрулированная версия] |
Содержимое удалено Содержимое добавлено
QBA-bot (обсуждение | вклад) м Защитил страницу Уран (планета): повторяющиеся неконсенсусные правки ([Редактирование=только автоподтверждённые] (истекает 16:33, 7 ноября 2019 (UTC)) [Переименование=только автоподтверждённые] (истекает 16:33, 7 ноября 2019 (UTC))) |
м Удаление шаблонов: {{нп3}}×17 |
||
Строка 255:
=== Атмосфера ===
Хотя Уран и не имеет твёрдой поверхности в привычном понимании этого слова, наиболее удалённую часть газообразной оболочки принято называть его атмосферой<ref name="Lunine1993" />. Полагается, что атмосфера Урана начинается на расстоянии в 300 км от внешнего слоя при давлении в 100 бар и температуре в 320 K<ref name="dePater1991">{{статья|заглавие=Possible Microwave Absorption in by {{nowrap|H<sub>2</sub>S}} gas Uranus’ and Neptune’s Atmospheres|том=91|страницы=220—233|doi=10.1016/0019-1035(91)90020-T|ссылка=http://www-personal.umich.edu/~atreya/Articles/1991_Microwave_Absorption.pdf|язык=en|тип=journal|автор=dePater, Imke; Romani, Paul N.; Atreya, Sushil K.|год=1991|издательство=[[Elsevier]]|издание=
=== Состав ===
Состав атмосферы Урана заметно отличается от состава остальных частей планеты благодаря высокому содержанию гелия и молекулярного водорода<ref name="Lunine1993" />. [[Мольная доля]] гелия (то есть отношение количества атомов гелия к количеству всех атомов и молекул) в верхней тропосфере равна 0,15 ± 0,03 и соответствует массовой доле 0,26 ± 0,05<ref name="Lunine1993" /><ref name="Pearl1990" /><ref name="Conrath1987">{{статья|заглавие=The helium abundance of Uranus from Voyager measurements|том=92|страницы=15003—15010|ссылка=http://adsabs.harvard.edu/abs/1987JGR....9215003C|язык=en|тип=journal|автор=B. Conrath et al.|год=1987|издание={{Нп3|Journal of Geophysical Research}}}}</ref>. Это значение очень близко к протозвёздной массовой доле гелия (0,275 ± 0,01)<ref name="Lodders2003">{{статья|заглавие=Solar System Abundances and Condensation Temperatures of the Elements|том=591|страницы=1220—1247|doi=10.1086/375492|ссылка=http://adsabs.harvard.edu/abs/2003ApJ...591.1220L|язык=en|тип=journal|автор=Lodders, Katharin|год=2003|издание=[[The Astrophysical Journal]]|издательство={{Нп3|IOP Publishing}}}}</ref>. [[Гелий]] не локализован в центре планеты, что характерно для других газовых гигантов<ref name="Lunine1993" />. Третья составляющая атмосферы Урана — [[метан]] (CH<sub>4</sub>)<ref name="Lunine1993" />. [[Метан]] обладает хорошо видимыми полосами поглощения в видимом и ближнем инфракрасном спектре. Он составляет 2,3 % по числу молекул (на уровне давления в 1,3 бара)<ref name="Lunine1993" /><ref name="Lindal1987" /><ref name="1986Tyler" />. Это соотношение значительно снижается с высотой из-за того, что чрезвычайно низкая температура заставляет метан «вымерзать»<ref name="Bishop1990">{{статья|заглавие=Reanalysis of Voyager 2 UVS Occultations at Uranus: Hydrocarbon Mixing Ratios in the Equatorial Stratosphere|том=88|страницы=448—463|doi=10.1016/0019-1035(90)90094-P|ссылка=http://www-personal.umich.edu/~atreya/Articles/1990_Reanalysis.pdf|язык=en|тип=journal|автор=Bishop, J.; Atreya, S.K.; Herbert, F.; and Romani, P.|год=1990|издательство=[[Elsevier]]|издание=
=== Тропосфера ===
[[Файл:Tropospheric profile Uranus ru.png|400px|right|thumb|График зависимости давления от температуры на Уране]]
[[Тропосфера]] — самая нижняя и самая плотная часть атмосферы — характеризуется уменьшением температур с высотой<ref name="Lunine1993" />. Температура падает от 320 К в самом низу тропосферы (на глубине в 300 км) до 53 К на высоте в 50 км<ref name="dePater1991" /><ref name="1986Tyler">{{статья|заглавие=Voyger 2 Radio Science Observations of the Uranian System: Atmosphere, Rings, and Satellites|издание=Science|том=233|страницы=79—84|ссылка=http://adsabs.harvard.edu/abs/1986Sci...233...79T|язык=en|тип=journal|автор=Tyler, J.L.; Sweetnam, D.N.; Anderson, J.D.; et al.|год=1986}}</ref>. Температура в самой верхней части тропосферы (тропопаузе) варьирует от 57 до 49 К в зависимости от широты<ref name="Lunine1993" /><ref name="1986Hanel">{{статья|заглавие=Infrared Observations of the Uranian System|издание=Science|том=233|страницы=70—74|ссылка=http://adsabs.harvard.edu/abs/1986Sci...233...70H|автор=Hanel, R.; Conrath, B.; Flasar, F.M.; et al.|год=1986|язык=en}}</ref>. Тропопауза ответственна за большую часть инфракрасного излучения (в дальней инфракрасной части спектра) планеты и позволяет определить [[Эффективная температура|эффективную температуру]] планеты (59,1 ± 0,3 K)<ref name="1986Hanel" /><ref name="Pearl1990">{{статья|заглавие=The Albedo, Effective Temperature, and Energy Balance of Uranus as Determined from Voyager IRIS Data|том=84|страницы=12—28|doi=10.1016/0019-1035(90)90155-3|ссылка=http://adsabs.harvard.edu/abs/1990Icar...84...12P|язык=en|тип=journal|автор=Pearl, J.C.; Conrath, B.J.; Hanel, R.A.; and Pirraglia, J.A.|год=1990|издательство=[[Elsevier]]|издание=
Тропосфера обладает сложным строением: предположительно, водные облака могут находиться в промежутке давления от 50 до 100 бар, облака гидросульфида аммония — в диапазоне 20-40 бар, облака аммиака и сероводорода — в диапазоне 3-10 бар. Метановые же облака могут быть расположены в промежутке между 1 и 2 барами<ref name="Lunine1993" /><ref name="dePater1991" /><ref name="Lindal1987">{{статья|заглавие=The Atmosphere of Uranus: Results of Radio Occultation Measurements with Voyager 2|издание=J. of Geophys. Res.|том=92|страницы=14,987—15,001|ссылка=http://adsabs.harvard.edu/abs/1987JGR....9214987L|язык=en|тип=journal|автор=Lindal, G.F.; Lyons, J.R.; Sweetnam, D.N.; et al.|год=1987}}</ref><ref name="Atreya2005">{{статья|заглавие=Coupled Clouds and Chemistry of the Giant Planets — a Case for Multiprobes|издание=Space Sci. Rev.|том=116|страницы=121—136|doi=10.1007/s11214-005-1951-5|ссылка=http://adsabs.harvard.edu/abs/2005SSRv..116..121A|язык=en|тип=journal|автор=Atreya, Sushil K.; Wong, Ah-San|год=2005}}</ref>. Тропосфера — очень динамичная часть атмосферы, и в ней хорошо видны сезонные изменения, облака и сильные ветры<ref name="Sromovsky2005">{{статья|заглавие=Dynamics of cloud features on Uranus|том=179|страницы=459—483|doi=10.1016/j.icarus.2005.07.022|ссылка=http://adsabs.harvard.edu/abs/2005Icar..179..459S|автор=Sromovsky, L.A.; Fry, P.M.|год=2005|язык=en|издательство=[[Elsevier]]|издание=
=== Верхняя часть атмосферы ===
После [[Тропопауза|тропопаузы]] начинается [[стратосфера]], где температура не понижается, а, наоборот, увеличивается с высотой: с 53 К в тропопаузе до 800—850 К (520 °C)<ref>[http://light-science.ru/uran.html Планета Уран]</ref> в основной части термосферы<ref name="Herbert1987">{{статья|заглавие=The Upper Atmosphere of Uranus: EUV Occultations Observed by Voyager 2|издание=J. of Geophys. Res.|том=92|страницы=15,093—15,109|ссылка=http://www-personal.umich.edu/~atreya/Articles/1987_Upper_Atm_Uranus.pdf|язык=en|тип=journal|автор=Herbert, Floyd; Sandel, B.R.; Yelle, R.V.; et al.|год=1987}}</ref>. Нагревание стратосферы вызвано поглощением солнечной инфракрасной и ультрафиолетовой радиации [[метан]]ом и другими [[углеводород]]ами, образующимися благодаря [[фотолиз]]у метана<ref name="Bishop1990" /><ref name="Summers1989">{{статья|заглавие=Photochemistry of the Atmosphere of Uranus|том=346|страницы=495—508|doi=10.1086/168031|ссылка=http://adsabs.harvard.edu/abs/1989ApJ...346..495S|автор=Summers, Michael E.; Strobel, Darrell F.|год=1989|язык=en|издание=[[The Astrophysical Journal]]|издательство={{Нп3|IOP Publishing}}}}</ref>. Кроме того, стратосфера нагревается также и [[Термосфера|термосферой]]<ref name="Herbert1999" /><ref name="Young2001">{{статья|заглавие=Uranus after Solstice: Results from the 1998 November 6 Occultation|том=153|страницы=236—247|doi=10.1006/icar.2001.6698|ссылка=http://www.boulder.swri.edu/~layoung/eprint/ur149/Young2001Uranus.pdf|язык=en|тип=journal|автор=Young, Leslie A.; Bosh, Amanda S.; Buie, Marc; et al.|год=2001|издательство=[[Elsevier]]|издание=
Наиболее удалённые от поверхности части атмосферы — термосфера и корона — имеют температуру в 800—850 К<ref name="Lunine1993" /><ref name="Herbert1999" />, но причины такой температуры ещё непонятны. Ни солнечная ультрафиолетовая радиация (ни ближняя, ни дальняя часть ультрафиолетового спектра), ни полярные сияния не могут обеспечить нужную энергию (хотя низкая эффективность охлаждения из-за отсутствия углеводородов в верхней части стратосферы может вносить свой вклад<ref name="Herbert1987" /><ref name="Herbert1999" />). Кроме молекулярного водорода, термосфера содержит большое количество свободных водородных атомов. Их маленькая масса и большая температура могут помочь объяснить, почему термосфера простирается на 50 000 км (на два планетарных радиуса)<ref name="Herbert1987" /><ref name="Herbert1999" />. Эта протяжённая корона — уникальная особенность Урана<ref name="Herbert1999" />. Именно она является причиной низкого содержания пыли в его кольцах<ref name="Herbert1987" />. Термосфера Урана и верхний слой стратосферы образуют [[Ионосфера|ионосферу]]<ref name="1986Tyler" />, которая находится на высотах от 2000 до 10000 км<ref name="1986Tyler" />. Ионосфера Урана более плотная, чем у Сатурна и Нептуна, возможно, по причине низкой концентрации углеводородов в верхней стратосфере<ref name="Herbert1999" /><ref name="Trafton1999">{{статья|заглавие=H2 Quadrupole and H3+ Emission from Uranus: the Uranian Thermosphere, Ionosphere, and Aurora|том=524|страницы=1059—1023|doi=10.1086/307838|ссылка=http://adsabs.harvard.edu/abs/1999ApJ...524.1059T|язык=en|тип=journal|автор=Trafton, L.M.; Miller, S.; Geballe, T.R.; et al.|год=1999|издание=[[The Astrophysical Journal]]|издательство={{Нп3|IOP Publishing}}}}</ref>. Ионосфера поддерживается главным образом солнечной ультрафиолетовой радиацией и её плотность зависит от солнечной активности<ref name="Encrenaz2003b">{{статья|заглавие=The rotational temperature and column density of H<sup>+</sup><sub>3</sub> in Uranus|издание=Planetary and Space Sciences|том=51|страницы=1013—1016|ссылка=http://www-personal.umich.edu/~atreya/Articles/2003_Rotational_Temperature.pdf|doi=10.1016/S0032-0633(03)00132-6|язык=en|тип=journal|автор=Encrenaz, Th.; Drossart, P.; Orton, G.; et.al|год=2003}}</ref>. Полярные сияния здесь не настолько часты и существенны, как на Юпитере и Сатурне<ref name="Herbert1999" /><ref name="Lam1997">{{статья|заглавие=Variation in the {{nowrap|H<sup>+</sup><sub>3</sub>}} emission from Uranus|том=474|страницы=L73—L76|ссылка=http://adsabs.harvard.edu/abs/1997ApJ…474L..73L|doi=10.1086/310424|язык=en|тип=journal|автор=Lam, Hoanh An; Miller, Steven; Joseph, Robert D.; et.al|год=1997|издание=[[The Astrophysical Journal]]|издательство={{Нп3|IOP Publishing}}}}</ref>.
Строка 276:
{{Main|Тёмное пятно Урана}}
[[Файл:Uranian wind speeds ru.png|thumb|200px|left| Зональные скорости облаков на Уране]]
Снимки, сделанные «Вояджером-2» в 1986 году, показали, что видимое южное полушарие Урана можно поделить на две области: яркий «полярный капюшон» и менее яркие экваториальные зоны<ref name="Smith1986" />. Эти зоны граничат на широте −45°. Узкая полоса в промежутке между −45° и −50°, именуемая южным «кольцом», является самой заметной особенностью полушария и видимой поверхности вообще<ref name="Smith1986" /><ref name="Hammel2005">{{статья|заглавие=Uranus in 2003: Zonal winds, banded structure, and discrete features|том=175|страницы=534—545|doi=10.1016/j.icarus.2004.11.012|ссылка=http://www.llnl.gov/tid/lof/documents/pdf/316112.pdf|язык=en|тип=journal|автор=Hammel, H.B.; de Pater, I.; Gibbard, S.; et al.|год=2005|издательство=[[Elsevier]]|издание=
К сожалению, «Вояджер-2» приблизился к Урану во время «Южного полярного лета» и не смог зафиксировать северный полярный круг. Однако в начале [[XXI век|XXI столетия]], когда северное полушарие Урана удалось рассмотреть через космический телескоп «Хаббл» и телескопы [[Обсерватория Кека|обсерватории Кека]], никакого «капюшона» или «кольца» в этой части планеты обнаружено не было<ref name="Hammel2005" />. Таким образом, была отмечена очередная асимметрия в строении Урана, особенно яркого близ южного полюса и равномерно тёмного в областях к северу от «южного кольца»<ref name="Hammel2005" />.
Строка 282:
Помимо крупномасштабной полосчатой структуры атмосферы, «Вояджер-2» отметил 10 маленьких ярких облачков, большая часть которых была отмечена в области нескольких градусов севернее «южного кольца»<ref name="Smith1986" />; во всех иных отношениях Уран выглядел «динамически мёртвой» планетой. Однако в 1990-х годах число зарегистрированных ярких облаков значительно выросло, причём бо́льшая их часть была обнаружена в северном полушарии планеты, которое в это время стало видимым<ref name="Sromovsky2005" />. Первое объяснение этого (светлые облака легче заметить в северном полушарии, нежели в более ярком южном) не подтвердилось. В структуре облаков двух полушарий имеются различия<ref name="Karkoschka2001" />: северные облака меньшие, более яркие и более чёткие<ref name="Hammel2005b" />. Судя по всему, они расположены на большей высоте<ref name="Hammel2005b" />. Время жизни облаков бывает самое разное — некоторые из замеченных облаков не просуществовали и нескольких часов, в то время как минимум одно из южных сохранилось с момента пролёта около Урана «Вояджера-2»<ref name="Sromovsky2005" /><ref name="planetary" />. Недавние наблюдения Нептуна и Урана показали, что между облаками этих планет есть и много схожего<ref name="Sromovsky2005" />. Хотя погода на Уране более спокойная, на нём, так же как и на Нептуне, были отмечены «тёмные пятна» (атмосферные вихри) — в 2006 году впервые в его атмосфере был замечен и сфотографирован вихрь<ref name="DarkSpot" />.
[[Файл:Uranus Dark spot.jpg|thumb|upright|200px|right|Первый атмосферный вихрь, замеченный на Уране. Снимок получен «Хабблом»]] Отслеживание различных облаков позволило определить зональные ветры, дующие в верхней тропосфере Урана<ref name="Sromovsky2005" />. На экваторе ветры являются ретроградными, то есть дуют в обратном по отношению к вращению планеты направлении, и их скорости (так как движение обратно вращению) составляют −100 и −50 м/с<ref name="Sromovsky2005" /><ref name="Hammel2005" />. Скорости ветров стремятся к нулю с увеличением расстояния от экватора вплоть до широты ± 20°, где ветра почти нет. Ветра начинают дуть в направлении вращения планеты вплоть до полюсов<ref name="Sromovsky2005" />. Скорости ветров начинают расти, достигая своего максимума в широтах ±60° и падая практически до нуля на полюсах<ref name="Sromovsky2005" />. Скорость ветра на широте в −40° колеблется от 150 до 200 м/с, а дальше наблюдениям мешает «Южное кольцо», своей яркостью затеняющее облака и не позволяющее вычислить скорость ветра ближе к южному полюсу. Максимальная же скорость ветра, замеченная на планете, была зарегистрирована на северном полушарии на широте +50° и равняется более чем 240 м/с<ref name="Sromovsky2005" /><ref name="Hammel2005" /><ref name="Hammel2001">{{статья|заглавие=New Measurements of the Winds of Uranus|том=153|страницы=229—235|doi=10.1006/icar.2001.6689|ссылка=http://adsabs.harvard.edu/abs/2001Icar..153..229H|автор=Hammel, H.B.; Rages, K.; Lockwood, G.W.; et.al.|год=2001|язык=en|издательство=[[Elsevier]]|издание=
=== Сезонные изменения ===
[[Файл:Uranus clouds.jpg|thumb|left|120px|Уран. 2005 год. Видно «южное кольцо» и яркое облачко на севере]]
В течение короткого периода с марта по май [[2004 год]]а в атмосфере Урана было замечено более активное появление облаков, почти как на Нептуне<ref name="Hammel2005b">{{статья|заглавие=New cloud activity on Uranus in 2004: First detection of a southern feature at 2.2 µm|том=175|страницы=284—288|doi=10.1016/j.icarus.2004.11.016|ссылка=http://www.llnl.gov/tid/lof/documents/pdf/aehfypdf|язык=en|тип=journal|автор=Hammel, H.B.; de Pater, I.; Gibbard, S.G.; et al.|год=2005|издательство=[[Elsevier]]|издание=
Тем не менее, как показывают исследования, сезонные изменения на Уране не всегда зависят от факторов, указанных выше<ref name="Hammel2007">{{статья|заглавие=Long-term atmospheric variability on Uranus and Neptune|том=186|страницы=291—301|doi=10.1016/j.icarus.2006.08.027|ссылка=http://adsabs.harvard.edu/abs/2007Icar..186..291H|язык=en|тип=journal|автор=Hammel, H.B.; Lockwood, G.W.|год=2007|издательство=[[Elsevier]]|издание=
Механизм, управляющий сезонными изменениями, всё ещё недостаточно изучен<ref name="Hammel2007" />. Около летних и зимних солнцестояний оба полушария Урана находятся либо под солнечным светом, либо под тьмой открытого космоса. Прояснения освещённых солнцем участков, как предполагают, происходят из-за локального утолщения тумана и облаков метана в слоях тропосферы<ref name="Rages2004" />. Яркое кольцо на широте в −45° также связано с облаками метана<ref name="Rages2004" />. Другие изменения в южной полярной области могут объясняться изменениями в более низких слоях. Вариации изменения интенсивности микроволнового излучения с планеты, по всей видимости, вызваны изменениями в глубинной тропосферной циркуляции, потому что толстые полярные облака и туманы могут помешать [[Конвекция|конвекции]]<ref name="Hofstadter2003" />. Когда близится день осеннего равноденствия, движущие силы меняются, и конвекция может протекать снова<ref name="planetary" /><ref name="Hofstadter2003">{{статья|заглавие=Seasonal change in the deep atmosphere of Uranus|том=165|страницы=168—180|doi=10.1016/S0019-1035(03)00174-X|ссылка=http://adsabs.harvard.edu/abs/2003Icar..165..168H|автор=Hofstadter, Mark D.; and Butler, Bryan J.|год=2003|язык=en|издательство=[[Elsevier]]|издание=
== Формирование Урана ==
Строка 299:
[[Файл:Uranian moon montage.jpg|thumb|left|800px|Наиболее крупные спутники Урана. Слева направо: [[Миранда (спутник)|Миранда]], [[Ариэль (спутник)|Ариэль]], [[Умбриэль (спутник)|Умбриэль]], [[Титания (спутник)|Титания]], [[Оберон (спутник)|Оберон]].]]
{{nobr|В системе Урана открыто 27 естественных спутников}}<ref name="Jewitt2006" />. Названия для них выбраны по именам персонажей произведений [[Шекспир, Уильям|Уильяма Шекспира]] и [[Поуп, Александр|Александра Поупа]]<ref name="Faure2007" /><ref name="Nineplanets">{{cite web|title=Uranus|url=http://www.nineplanets.org/uranus.html|publisher=nineplanets.org|accessdate=2007-07-03|archiveurl=https://www.webcitation.org/60qXmEkzK?url=http://www.nineplanets.org/uranus.html|archivedate=2011-08-11|deadlink=yes}}</ref>. Можно выделить пять основных самых крупных спутников: это [[Миранда (спутник Урана)|Миранда]], [[Ариэль (спутник)|Ариэль]], [[Умбриэль (спутник)|Умбриэль]], [[Титания (спутник)|Титания]] и [[Оберон (спутник)|Оберон]]<ref name="Faure2007" />. Спутниковая система Урана наименее массивна среди спутниковых систем газовых гигантов. Даже суммарная масса всех этих пяти спутников не составит и половины массы [[Тритон (спутник Нептуна)|Тритона]], спутника Нептуна<ref name="Jacobson1992" />. Наибольший из спутников Урана, Титания, имеет радиус всего в 788,9 км, что менее половины радиуса земной [[Луна|Луны]], хотя и больше, чем у [[Рея (спутник)|Реи]] — второго по величине спутника [[Сатурн]]а. У всех лун относительно низкие [[альбедо]] — от 0,20 у Умбриэля до 0,35 у Ариэля<ref name="Smith1986">{{статья|заглавие=Voyager 2 in the Uranian System: Imaging Science Results|издание=Science|том=233|страницы=97—102|ссылка=http://adsabs.harvard.edu/abs/1986Sci...233...43S|язык=en|тип=journal|автор=Smith, B.A.; Soderblom, L.A.; Beebe, A.; et al.|год=1986}}</ref>. Луны Урана состоят изо льда и горных пород в соотношении примерно 50 на 50. Лёд может включать в себя [[аммиак]] и [[углекислый газ]]<ref name="summary" /><ref name="Hussmann2006">{{статья|заглавие=Subsurface oceans and deep interiors of medium-sized outer planet satellites and large trans-neptunian objects|том=185|страницы=258—273|doi=10.1016/j.icarus.2006.06.005|ссылка=http://adsabs.harvard.edu/abs/2006Icar..185..258H|язык=en|тип=journal|автор=Hussmann, Hauke; Sohl, Frank; Spohn, Tilman|год=2006|издательство=[[Elsevier]]|издание=
== Исследование Урана ==
|