Спутники Урана

Спутники Урана

Спутники Урана — естественные спутники планеты Уран. Известно 27 спутников. Все они получили названия в честь персонажей из произведений Уильяма Шекспира и Александра Поупа. Первые два спутника — Титанию и Оберон — в 1787 году открыл Уильям Гершель. Ещё два сферических спутника (Ариэль и Умбриэль) были открыты в 1851 году Уильямом Ласселом. В 1948 году Джерард Койпер открыл Миранду. Остальные спутники были открыты после 1985 года, во время миссии «Вояджера-2», или с помощью усовершенствованных наземных телескопов.

Особенности открытия

Первые спутники Урана в количестве семи штук были обнаружены силами У. Гершеля 11 января 1787 года. На протяжении последующего полувека инструмент этого учёного был единственным, в который можно было различить особенности каждого из них. В 1840-е гг. появились более совершённые средства наблюдения, поэтому можно было открывать другие значимые объекты.

Схема колец Урана и его спутников

В течение длительного времени единого механизма обозначения космических тел не имелось. Впоследствии тела были пронумерованы в порядке удаления, и с тех пор нумерация осталась прежней. Далее, на протяжении 100 лет никаких новых открытий и наблюдений не совершалось. В 1948 году был открыт один сферический спутник, а спустя десятки лет, в 1986 г., посредством зонда «Вояджер-2» было обнаружено 10 спутников внутреннего типа. В 2001 г. произошло ещё несколько сенсационных событий.

Наличие спутников у Урана долго не подтверждалось с фактической точки зрения. Это тело выступало в качестве единственного гиганта, у которого отсутствовали нерегулярные спутники, однако с 1997 г. было выявлено присутствие девяти отдалённых объектов. В рамках 2016 г. специалистами, работающими в университете Айдахо, произошла публикация статьи, в которой речь шла о том, что, вероятно, у планеты есть ещё два маленьких «сопроводителя», которые нельзя увидеть с Земли.

Материалы по теме

На Ариэле обнаружены следы недавней вулканической активности. Он изрезан рифтовыми долинами, имеющими длину до 300 километров, а ширину до 30 км. Они разветвляются и переплетаются, а веществом, которое двигалось по этим протокам, был лед. Иней, которым покрыта поверхность, делает Ариэль светлее остальных спутников. Диаметр объекта – 1167 км. Он неизменно повернут к планете одной стороной, и облетает ее за 2,5 суток.

Умбриэль – самый темный спутник. Для его поверхности характерно многочисленное наложение кратеров, причем светлые выбросы из них полностью отсутствуют. Объяснение этому видят в малом количестве тепла в период образования луны. Темная порода и лед не растаяли и остались в первоначальном виде, а бомбардирующие частицы смешались с ними. Его сфера имеет диаметр 1169 км.

Больший процент в составе Миранды приходится на лед, присутствуют примеси карбонатов и силикатов. Она ближайший к Урану и наименьший в своей группе спутник, ее диаметр – всего 480 км. Рельеф луны очень необычен, его удалось рассмотреть только на фотографиях с высоким разрешением. Замечены необычные параллельные гряды, образующие трапецию, а также другие системы полос. Причины появления таких борозд неизвестны.

На первую группу приходится вся масса спутниковой системы, остальные объекты не учитываются.

Внутренние спутники

Уран с системой колец и спутников, снимок телескопа Кек

Между орбитой Миранды и Ураном находятся 13 темных объектов маленького размера, их диаметр ничтожен в масштабах космоса, от 18 км (Купидон) до 162 км (Пак). Их появление объясняют захватом пролетающих астероидов и комет. Два ближайших к планете спутника – Корделия и Офелия – расположились на краю кольца и удерживают его частицы на орбите. Их называют «пастухами».

Спутники

Небесные тела, двигающиеся вокруг Урана, отличаются от спутников других планет солнечной системы тем, что в отличие от них названы не в честь героев древнегреческого эпоса, а в честь литературных персонажей английских писателей. Такие названия им присвоили первооткрыватели отец и сын Гершель.

Всего спутников у планеты обнаружено на данный момент 27. Четыре из них были открыты в 18 веке, а пятый спутник, Миранду, открыли в 1948 году.

В 1986 году при помощи аппарата «Вояджер-2», пролетавшего мимо Урана, было открыто еще 10 маленьких спутников, наименьший из которых имеет диаметр всего 26 км. Крошечные спутники были обнаружены телескопом «Хаббл», несмотря на их интенсивно черный цвет. Все спутники, принадлежащие ледяному гиганту, вращаются вокруг планеты в плоскости ее экватора.

Список названий спутников Урана

Расположены в списке по степени удалённости от планеты

СПУТНИКИ

Открытие

Внутренние спутники:

Крупные спутники:

Нерегулярные спутники:

Внутренние

Внутренними спутниками считаются те из них, которые летают между Мирандой и самой планетой. Их 13, они все маленького размера. Самый маленький Купидон имеет диаметр в 18 километров. Самый большой Пак обладает диаметром в 162 километра. Эти небесные тела представляют собой темные глыбы.

Массы спутников сильно разнятся: 40% от общей массы имеет Титания, масса Оберона, Умбриэля и Ариэля вместе составляет 23%, все остальные спутники составляют 0,8% от общей массы.

Нерегулярные

Нерегулярными спутниками называют 9 самых удаленных небесных тел. У них эллиптические вытянутые орбиты, по которым они обращаются в направлении, обратном движению планеты. Тогда как остальные 18 небесных тел вращаются в направлении, аналогичном направлению вращения планеты.

Состав спутников

Спутники внутри орбиты Оберона, имеют каменный состав с вкраплениями кусков льда. Состав спутников, вращающихся вне этой орбиты до сих пор неизвестен, но предполагается, что это астероиды, захваченные полем тяготения планеты.

Оберон

В состав массивного Оберона входят соединения метана. По предположениям ученых он имеет горячее ядро и мантию. Поверхность Оберона отличается каньонами и кратерами, возникшими как от бомбардировки астероидами, так и в результате вулканической деятельности.

Титания

Титания представляет собой самое большое небесное тело, вращающееся вокруг планеты, состоящее изо льда с различными соединениями кремния и углерода с азотом. Атмосферы на ней не замечено.

Ариэель

Третий из больших спутников Ариэль содержит большое количество льда, который двигается по поверхности небесного тела, оставляя за собой огромные рифтовые долины.

В целом, состав спутников не сильно отличается от состава небесных тел других планетных систем.

Космическая скорость спутников

Орбитальные скорости урановых небесных тел сильно разнятся. Самая большая скорость у Корделии, она составляет 10,8 км в секунду. Эта величина почти в 2 раза выше скорости движения самой планеты. Самая маленькая скорость у большого Оберона, она равна 3,1 км в секунду.

Неизвестны скорости движения маленьких недавно открытых Пердиты, Калибана, Стефании, Сикораксы, Проспера и Сетебе.

Рассчитать первую космическую скорость для спутника Урана можно, зная радиус и массу спутника, а также гравитационную постоянную. Однако у плохо видимых небесных тел, недавно обнаруженных вокруг планеты, скорость пока рассчитать невозможно из-за отсутствия точных данных по массе и диаметру этих маленьких небесных образований.

Сложность наблюдения за ними не дает надежды на возможность определить их скорости в ближайшие годы.

Строение Урана

Ученые выдвигают несколько версий внутреннего строения планеты от двухярусной модели до классической трехярусной. За основу большинство принимают стандартную модель.

Атмосферой на Уране называют часть газовой оболочки, которая наиболее удаляется от центральной части планеты. Эти данные были получены с помощью космического аппарата “Вояджер 2”, который смог получить снимки атмосферного спектра.

Начинается атмосфера приблизительно на расстоянии в 300 км от внешнего слоя. Состав такой же, как и других газовых гигантах — содержит больше 70% водорода, 25 % гелия, и метан, приблизительно 2%.

Максимальная скорость ветра, которую удалось зафиксировать, на планете Уран достигает до 240 метров в секунду. Температурный минимум минус 224 градуса, это самая холодная планета в нашей системе.

Ниже атмосферы и находится мантия. За поверхностный слой условно принята поверхность с давление 1 бар. Мантия скорее всего представляет собой океан растворенного в воде аммиака и метана из плотной смеси с высокой электропроводностью. Её называют «океаном водного аммиака». Благодаря этому Уран причисляют к ледяным гигантам. Слой металлического водорода в отличии от Юитера и Стурна уже отсутствует. Ближе к центр как давление так и температура растут.

В центре планеты как всегда находится особенно плотное и с большой температурой раскаленное ядро. Температура ядра предполагается до 7 000 К, а давление до 6 млн атмосфер. Размер ядра составляет д о 20% от R и предположительно из камня и железа. Его плотность до 9 г/см³.

Как и другие планеты, Уран имеет магнитосферу, содержащую заряженные частицы — протоны, электроны, ионы.

На протяжении двух веков об Уране было очень мало информации. Все сведения об этой таинственной планете ученые получили благодаря космическому зонду. «Вояджер-2» был запущен с мыса Канаверал в августе 1977 года. В его задачу входило исследование самых отдаленных планет, в том числе и Урана. Максимальное сближение произошло в январе 1986 года. Расстояние между ледяным гигантом и аппаратом составляло 81,5 тыс. км. На Землю были переданы тысячи уникальных снимков. Благодаря зонду удалось обнаружить новые спутники и кольца. Ученые выяснили силу и расположение магнитных полей.

Чтобы максимально сократить время полета к Урану, надо использовать силу притяжения соседних планет. Так «Вояджер-2» ускоряли Юпитер и Сатурн. Самое трудное и важное – это правильно рассчитать время и силу торможения зонда, иначе он может просто пролететь мимо заданной цели.

В 2030 году Юпитер будет находиться в очень удобном положении для ускорения нового зонда, способного относительно быстро достичь Урана. У космического сообщества есть 10 лет на подготовку нового, более тщательного исследования дальних планет.