Химический состав, физические условия и строение Урана.

РЕФЕРАТ

на тему: «Седьмая планета солнечной системы - УРАН»

Содержание

Введение

Из греческой мифологии

История открытия Урана

Общие сведения

Химический состав, физические условия и строение Урана.

Особенности вращения Урана.

Кольца Урана.

Спутники Урана.

Заключение

Список использованной литературы

 

Введение

 

В Солнечную систему входит солнце, 9 больших планет вместе с их 34 спутниками, более 100 000 малых планет (астероидов), порядка 10¹¹ комет, а также бесчисленное количество мелких, так называемых метеорных тел (поперечником от 100 м до ничтожно малых пылинок).

Двигаясь в Галактике, Солнечная система время от времени пролетает сквозь межзвездные газопылевые облака. Вследствие крайней разреженности вещества этих облаков погружение Солнечной системы в облако может проявиться только в небольшом поглощении и рассеянии солнечных лучей. Проявления этого эффекта в прошлой истории Земли пока не установлены.

Все большие планеты — Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон — обращаются вокруг Солнца в одном направлении (в направлении осевого вращения самого Солнца), по почти круговым орбитам, мало наклоненным друг к другу (и к солнечному экватору). Плоскость земной орбиты — эклиптика принимается за основную плоскость при отсчете наклонений орбит планет и других тел, обращающихся вокруг Солнца.

 

Расстояния планет от Солнца образуют закономерную последовательность — промежутки между соседними орбитами возрастают с удалением от Солнца.

Эти закономерности движения планет в сочетании с делением их на две группы по физическим свойствам указывают на то, что Солнечная система не является случайным собранием космических тел, а возникла в едином процессе. Поэтому изучение любого из тел Солнечной системы проливает свет на происхождение всей Солнечной системы, а вместе с тем и на происхождение, эволюцию и современное строение нашей Земли.

Благодаря почти круговой форме планетных орбит и большим промежуткам между ними исключена возможность тесных сближений между планетами, при которых они могли бы существенно изменять свое движение в результате взаимных притяжений. Это обеспечивает длительное существование планетной системы.

Планеты вращаются также вокруг своей оси, причем у всех планет, кроме Венеры и Урана, вращение происходит в прямом направлении, т. е. в том же направлении, что и их обращение вокруг Солнца. Чрезвычайно медленное вращение Венеры происходит в обратном направлении, а Уран вращается как бы лежа на боку.

Планеты делятся на две группы, отличающиеся по массе, химическому составу (это проявляется в различиях их плотности), скорости вращения и количеству спутников. Четыре планеты, ближайшие к Солнцу, планеты земной группы, невелики, состоят из плотного каменистого вещества и металлов. Планеты-гиганты — Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун — гораздо массивнее, состоят в основном из легких веществ и поэтому, несмотря на огромное давление в их недрах,имеют малую плотность. У Урана и Нептуна льды и каменистые вещества составляют главную часть их массы.

Планеты-гиганты.

Юпитер, Сатурн, Уран, и Нептун известны как планеты-гиганты (подобные Юпитеру планеты), потому что они имеют гигантские размеры по сравнению с Землей, а также имеют газообразную природу, подобно Юпитеру.Следующая диаграмма показывает приблизительное расстояние планет-гигантов от Солнца.

Эта иллюстрация показывает склонения планет Солнечной Системы. Склонение - угол между экваториальной плоскостью планеты и ее орбитальной плоскостью. Международный Астрономический Союз (IAU) решил считать, что северный полюс планеты находится выше эклиптической плоскости. В соответствии с этим соглашением, Венера, Уран, и Плутон имеют ретроградное вращение, или вращение, которое находится в противоположном направлении от других планет.

 

Из греческой мифологии…

 

УРАН - Небесный свод. Вначале был Хаос, великая бездна, полная творческой силы, единая, лишенная формы масса, тяжелая и темная, смесь земли, воды, огня и воздуха. Из этой бездны, которая таила себе все зародыши будущего мира, возникли два могучих божества - первая царская чета богов: Уран-Небо и Гея - Земля. Они дали начало всем последующим поколениям богов. От них пошел великий род титанов, самым старшим из которых был Океан, могучая река, кольцом охватывающая всю землю. Младшими братьями титанов были циклопы и гекатонхейры (сторукие). Урану не понравились наследники, либо ужасные, либо жестокие, и он сбросил их в Тартар, который так глубоко простирался под землей, как высоко над ней подымалось небо. Оттуда уже не было возврата. Гея слышала стон титанов и решила жестоко отомстить Урану. Она подговорила младшего из титанов Кроноса, который железным серпом оскопил своего отца и сбросил его с небесного трона. Уран, спрятавшись в небесной синеве, больше не появлялся на божественной сцене.

Вместе с богами родились Эреб (вечная тьма) и Нике (ночь), Эфир (свет) и Гемера (день), поднялись горы, наполнились водами моря и реки, появились леса и первые звери.

Уран, планета за Сатурном, была обнаруженна уже в эру телескопов, простым глазом она не видна. Получив имя первого повелителя мира Уран закрывает череду планет - повелителей, но не закрывает череду планет - гигантов. Символ Урана - Свод Неба.

 

История открытия Урана

 

Даже в XVIII в. планетная система была известна только до Сатурна. Но уже тогда предполагали, что Сатурном список планет не оканчивается, что существуют еще более далекие планеты, которые невооруженным глазом увидеть нельзя.

В течение многих веков астрономы Земли знали только пять «блуждающих звезд» — планет. 1781г был ознаменован открытием еще одной планеты, названной Ураном. Это произошло, когда английский астроном У. Гершель приступил к реализации грандиозной программы: составлению полного систематического обзора звездного неба. Систематические планомерные обзоры начал с 1775г по новому, предложенному им «методу черпков».

В ходе второго планомерного обзора 13 марта 1781г в 10 часов вечера вблизи одной из звезд созвездия Близнецов Гершель заметил любопытный объект, который явно не был звездой: его видимые размеры менялись в зависимости от увеличения телескопа, а главное, менялось его положение на небосводе. Гершель первоначально решил, что открыл новую комету (его доклад на заседании Королевского общества 26 апреля 1781 так и назывался — «Сообщение о комете»), но от кометной гипотезы вскоре пришлось отказаться. Через 4 месяца российский астроном А.И. Лексель доказал, что это планета. В благодарность Георгу III, назначившему Гершеля королевским астрономом, последний предложил назвать планету «Георгиева звезда», однако, чтобы не нарушать традиционной связи с мифологией, было принято название «Уран», предложенное И. Боде.

Нужно заметить, что Уран наблюдался ещё до Гершеля в 1690 году и был внесён в каталог в качестве звезды. На небе Уран можно обнаружить даже невооружённым глазом, если точно знать его месторасположение. При максимальном сближении с Землёй его можно наблюдать как звезду +5,3 звёздной величины.

Первые немногочисленные наблюдения еще не позволяли достаточно точно определить параметры орбиты новой планеты, но, во-первых, число этих наблюдений (в частности, в России, Франции и Германии) быстро увеличивалось, и во-вторых, внимательное исследование каталогов прошлых наблюдений позволило убедиться, что планета неоднократно фиксировалась и прежде, но принималась за звезду, что также заметно увеличивало число данных.

В течение 30 лет после открытия Урана острота интереса к нему периодически падала, но только на время. Дело в том, что повышение точности наблюдений выявило загадочные аномалии в движении планеты: оно то «отставало» от расчетного, то начинало «опережать» его. Теоретическое объяснение этих аномалий привело к новым открытиям — обнаружению заурановых планет.

По решению МАС, северный полюс любой планеты направлен к северу от эклиптической плоскости, поэтому Венера, Уран и Плутон имеют обратное направление вращения.

 

Общие сведения

 

Уран — седьмая планета от Солнца и третья по размеру. Интересно, что Уран хоть и больше в диаметре, но меньше массой, чем Нептун. Уран иногда едва видим невооруженным глазом в очень ясные ночи; его нетрудно отождествить в бинокль (если Вы знаете точно, куда смотреть). Небольшой астрономический телескоп покажет небольшой диск.

Расстояние от Солнца 2870990000 км (19.218 а.е.), экваториальный диаметр: 51,118 км, в 4 раза больше земного, масса: 8.686^.10 ²⁵ кг, 14 масс Земли. Период обращения вокруг Солнца — 84 с четвертью года. Средняя температура на Уране — около 60-ти Кельвинов.

Уран движется вокруг Солнца по эллиптической орбите, большая полуось которой (среднее гелиоцентрическое расстояние) в 19,182 больше, чем у Земли, и составляет 2871 млн. км. Эксцентриситет орбиты равен 0,047, то есть орбита довольно близка к круговой. Плоскость орбиты наклонена к эклиптике под углом 0,8°. Один оборот вокруг Солнца Уран совершает за 84,01 земного года. Период собственного вращения Урана составляет приблизительно 17 часов. Существующий разброс при определении значений этого периода обусловлен несколькими причинами, из которых основными являются две: газовая поверхность планеты не вращается как единое целое и, кроме того, на поверхности Урана не обнаружено заметных локальных неоднородностей, которые помогли бы уточнить длительность суток на планете.
Вращение Урана обладает рядом отличительных особенностей: ось вращения почти перпендикулярна (98°) к плоскости орбиты, а направление вращения противоположно направлению обращения вокруг Солнца, то есть обратное (из всех других больших планет обратное направление вращения наблюдается только у Венеры).

Уран относят к числу планет-гигантов: его экваториальный радиус (25600 км) почти в четыре раза, а масса (8,7·1025 кг) - в 14,6 раза больше, чем у Земли. При этом средняя плотность Урана (1,26 г/см3) в 4,38 раза меньше, чем плотность Земли. Относительно малая плотность типична для планет-гигантов: в процессе формирования из газово-пылевого протопланетного облака наиболее легкие компоненты (в первую очередь, водород и гелий) стали для них основным "строительным материалом", тогда как планеты земной группы включают заметную долю более тяжелых элементов.

 

 

Химический состав, физические условия и строение Урана.

 

Уран сформировался из первоначальных твердых тел и различных льдов (подо льдами здесь надо понимать не только водяной лед), он лишь на 15% состоит из водорода, а гелия нет почти совсем (в контраст Юпитеру и Сатурну, которые, по большей части, — водород). Метан, ацетилен и другие углеводороды существуют в значительно больших количествах, чем на Юпитере и Сатурне. Теоретическая модель строения Урана такова: его поверхностный слой представляет собой газожидкую оболочку, под которой находится ледяная (смесь водяного и аммиачного льда) мантия, а еще глубже — ядро из твердых пород (по видимому каменное). Масса мантии и ядра составляет примерно 85-90% от всей массы Урана. Зона твердого вещества простирается до 3/4 радиуса планеты. Температура в центре Урана близка к 10000К при давлении 7-8 млн. атмосфер (одна атмосфера примерно соответствует одному бару). На границе ядра давление примерно на два порядка ниже (около 100 килобар). Эффективная температура, определяемая по тепловому излучению с поверхности планеты, составляет около 55К

Ветры в средних широтах на Уране перемещают облака в тех же направлениях, что и на Земле. Эти ветры дуют со скоростью от 40-а до 160-ти метров в секунду; на Земле быстрые потоки в атмосфере перемещаются со скоростью около 50-ти метров в секунду.

Толстый слой (дымка) - фотохимический смог - обнаруживается вокруг освещенного Солнцем полюса. Освещенный Солнцем полушарие также излучает больше ультрафиолета. Инструменты “Вояждера” обнаружили отчасти более холодную полосу между 15 и 40-ка градусами широты, где температура на 2-3 K ниже.

Синий цвет Урана является результатом поглощения красного света метаном в верхней части атмосферы. Вероятно, существуют облака других цветов, но они прячутся от наблюдателей перекрывающим слоем метана. Атмосфера Урана (но не Уран в целом!) состоит примерно из 83% водорода, 15% гелия и 2% метана. Подобно другим газовым планетам, Уран имеет полосы облаков, которые очень быстро перемещаются. Но они чрезвычайно плохо различимы и видимы только на снимках с большим разрешением, сделанные “Вояджером-2”. Последние наблюдения с HST позволили рассмотреть большие облака. Есть предположение о том, что эта возможность появилась в связи с сезонными эффектами, ведь как не трудно сообразить, зима от лета на Уране сильно разняться: целое полушарие зимой на несколько лет прячется от Солнца! Хотя, Уран получает в 370 раз меньше тепла от Солнца, чем Земля, так что летом там тоже не бывает жарко. К тому же, Уран излучает тепла не больше, чем получает от Солнца, следовательно, он холоден внутри?

Кроме того, оказывается, что Уран не имеет твердого ядра, и вещество более или менее единообразно распространено по всему объему планеты. Это отличает Уран (да и Нептун тоже) от его более крупных родственников. Возможно, эта обедненность легкими газами — следствие недостаточной массы зародыша планеты, и в ходе образования, Уран не смог удержать возле себя большее количество водорода и гелия. А может быть, в этом месте зарождающейся планетной системы вовсе не было столько легких газов, что, конечно, в свою очередь, тоже требует объяснений. Как видно, ответы на вопросы, связанные с Ураном, могут пролить свет на судьбу всей Солнечной системы!

Как и у других планет-гигантов, в атмосфере Урана обнаружены вихри, струйные течения, пятна, но их гораздо меньше чем у других. Циркуляция атмосферы происходит в высоких широтах с большей скоростью, чем у экватора. Ветры в средних широтах на Уране перемещают облака в тех же направлениях, что и на Земле. Эти ветры дуют со скоростью от 40-а до 160-ти метров в секунду.

Уран - один из четырех "газовых гигантов" Солнечной системы. Его экваториальный радиус почти в четыре раза, а масса в 14,6 раза больше, чем у Земли. Сжатие поверхности составляет почти сороковую часть (650км). При этом средняя плотность Урана в 4,38 раза меньше, чем плотность Земли. Относительно малая плотность типична для планет-гигантов: в процессе формирования из газово-пылевого протопланетного облака наиболее легкие компоненты (в первую очередь, водород и гелий) стали для них основным «строительным материалом», тогда как планеты земной группы включают заметную долю более тяжелых элементов.

Уран получает в 370 раз меньше тепла от Солнца, чем Земля и в отличии от других планет-гигантов излучает тепла не больше, чем получает от Солнца, следовательно и скорее всего, он холоден внутри.

 

12	Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: