מי גילה אורניום. עובדות מעניינות ומרתקות על כוכב הלכת אורנוס

אוּרָנוּס

ויקה וורובייבה

אורנוס הוא כוכב הלכת השביעי מערכת השמש. הוא נע סביב השמש במסלול כמעט מעגלי במרחק של כ-19.2 AU. ועושה מהפכה אחת ב-84 שנים. התאורה שיצרה השמש במרחק כזה קטנה פי 390 מהתאורה שיצרה השמש במסלול כדור הארץ (לפי העין, זה בערך מתאים לדמדומים המוקדמים לאחר השקיעה). המסה של אורנוס היא 14.37 מסות כדור הארץ, קוטרו כמעט פי 4 מקוטר כוכב הלכת שלנו, והצפיפות הממוצעת (1.30 גרם/סמ"ק) גדולה רק ב-30% מצפיפות המים.
אורנוס הוא חלק מקבוצת כוכבי הלכת הענקיים במערכת השמש, הכוללת גם את צדק, שבתאי ונפטון. עם זאת, בניגוד לצדק ושבתאי, המורכבים בעיקר ממימן והליום, מסת המימן וההליום באורנוס ובנפטון היא לא יותר מ-15-20% מהמסה הכוללת שלהם. אורנוס ונפטון נקראים גם ענקים קטנים או קרח של מערכת השמש.
תכונה ייחודית של אורנוס בין כוכבי הלכת ה"אמיתיים" של מערכת השמש היא נטייה גדולה באופן יוצא דופן של ציר הסיבוב למישור מסלולו. השיפוע הזה הוא כמעט 98 מעלות. אורנוס מסתובב, כמו שאומרים, "שוכב על הצד".

אם היינו יכולים להסתכל על מערכת השמש "מלמעלה", מהקוטב הצפוני של השמש, היינו רואים שכל כוכבי הלכת מסתובבים סביב השמש נגד כיוון השעון בערך באותו מישור. רוב כוכבי הלכת מסתובבים סביב צירם באותו כיוון (נגד כיוון השעון). סיבוב כזה נקרא פרוגרד, או ישיר. עם זאת, אורנוס ונוגה מסתובבים בכיוון ההפוך, בכיוון השעון. סיבוב זה נקרא אחורה, או הפוך.
כל זה מוביל לחילופי עונות יוצאי דופן באורנוס. בהיותנו ליד הקוטב שלה, היינו רואים כיצד השמש זורחת בספירלה כמעט עד לשיא במשך 21 שנים, ואז היא גם מתפתלת מתחת לאופק, ואחרי קיץ קוטבי של 42 שנים, מתחיל ליל קוטב בן 42 שנים. כמעט כל חצי הכדור של כוכב הלכת נמצא מעבר לחוג הארקטי, למעט רצועה צרה לאורך קו המשווה. רק באביב ובסתיו, ליד ימי השוויון, אורנוס מואר על ידי השמש "כפי שהיא צריכה להיות" - עם זריחות, שקיעות וחילופי יום ולילה. יום על אורנוס נמשך 17 שעות ו-14 דקות.

האטמוספירה של אורנוס

השדה המגנטי של אורנוס

טבעות אוראנוס

לוויינים של אורנוס

האטמוספירה של אורנוס מורכבת ממימן (כ-72%), הליום (26%) ומתאן (כ-2%). בנוסף לרכיבים עיקריים אלו, הוא מכיל גם זיהומים קטנים של חומרים הנובעים מהפוטוליזה של מתאן: אצטילן C2 H2, דיאצטילן C4 H2, אתילן C2 H4 ואתאן C2 H6, וכן פחמימנים מורכבים יותר היוצרים אובך דק של ענן יתר. מולקולות מתאן סופגות באופן פעיל קרניים אדומות, מה שנותן לדיסק של אורנוס צבע כחלחל-טורקיז.
וויאג'ר 2, שחלף על פני אורנוס ב-1986, לא מצא שום פרטים מנוגדים על הדיסק שלו, האטמוספירה של כוכב הלכת הייתה מאוד נקייה ושקופה.

תמונה זו של אורנוס צולמה על ידי וויאג'ר 2 ב-10 בינואר 1986 ממרחק של 18 מיליון ק"מ. בזמן הזה, אורנוס הופנה לשמש על ידי חצי הכדור הדרומי, היה קיץ קוטבי. וויאג'ר 2 התקרב לאורנוס מהקוטב הדרומי (זה ממש משמאל למרכז התמונה הזו)

הטמפרטורה האפקטיבית של אורנוס היא רק כ-60K (-213C). בטמפרטורה זו, ברמת לחץ של כ-1.2 אטמוספרות, מתאן יכול להתעבות וליצור עננים לבנים בהירים כמו ענני המתאן באטמוספירה של נפטון. עם זאת, באותו רגע היה קיץ קוטבי בחצי הכדור הדרומי של אורנוס, ולחץ אדי המתאן בטרופוספירה ("לחות מתאן") היה רק ​​כ-50% מזה הדרוש להיווצרות ענני מתאן. תמונות עדכניות יותר שצולמו על ידי טלסקופ החלל. האבל (ב-1994 וב-1997) הראה נוכחות של עננים בהירים מבודדים בקווי רוחב נמוכים. ככל הנראה, וויאג'ר 2 פשוט היה "חוסר מזל", והוא טס על פני אורנוס בזמן הלא נכון ללימוד דינמיקה אטמוספרית.

שכבת העננים העיקרית על אורנוס ממוקמת ברמת לחץ של 2.4-3.4 אטמוספרות ומורכבת ממימן גופרתי קפוא H2 S. הטמפרטורה באזור זה היא כ-100K (-173C).מתחת לשכבת העננים הראשונה, ברמת לחץ של 20-30 אטמוספרות, ישנה שכבת עננים שנייה של אמוניום הידרוסולפיד NH4 SH. אפילו עמוק יותר (ברמת לחץ של כ-50 אטמוספרות) נמצאים ענני קרח מים.
הטמפרטורה המינימלית (טרופופוזה) באטמוספירה של אורנוס היא 52K (-221C) ומגיעים אליה בלחץ של 0.1 אטמוספרות. בטמפרטורה נמוכה כל כך, אדים של מוצרי פוטוליזה מתאן (אצטילן, דיאצטילן וכו') מתעבים ויוצרים אובך דק של ענן יתר. בעבר האמינו כי האובך העבה מבחינה אופטית הוא שמסתיר את פרטי העננים השונים בדיסק של אורנוס, אולם לפי וויאג'ר 2, העובי האופטי של האוויר מעל הענן הוא רק 0.3 עד 0.9, וספיגת אור השמש. נובעת בעיקר מספיגה בקווי מתאן ומימן מולקולרי, מתרחבת עקב התנגשויות הדדיות תכופות של מולקולות. אווירת הענן של אורנוס נקייה ושקופה.
מעל הטרופופוזה שוכנת הסטרטוספירה, אזור באטמוספירה שבו הטמפרטורה עולה עם הגובה. ברמת לחץ של 10-8 אטמוספרות, הטמפרטורה היא בערך 800K, ואז היא לא משתנה עם הגובה.

פרופילי טמפרטורה של האטמוספירה של אורנוס. הגרף העליון מציג את פרופיל הטמפרטורה של האטמוספירה העליונה של אורנוס: הסטרטוספירה, אזור המזופאוזה והתרמוספירה. הגרף התחתון מציג את השכבות העמוקות יותר של האטמוספירה של אורנוס: הטרופוספירה והסטרטוספירה. הטרופופוזה נראית ברמה של 0.1 אטמוספירה ועלייה מתמדת בטמפרטורה עם העומק. ברמה של בערך 1 atm. עננים של מתאן קפוא יכולים להתעבות. שכבת הענן הראשית ממוקמת ברמה של כ-3 אטמוספרות ומורכבת ממימן גופרתי קפוא. נתונים אלה התקבלו על ידי שקיפות רדיו של האטמוספירה של אורנוס על ידי וויאג'ר 2, כאשר החללית, מנקודת מבטו של צופה ארצי, חלפה מאחורי כוכב הלכת. הגרף המסומן במילה "כניסה" משקף את פרופיל הטמפרטורה כאשר וויאג'ר 2 נכנס לאורנוס, הגרף המסומן במילה "יציאה" משקף את הנתונים בעת יציאת המכשיר מאחורי אורנוס.

האטמוספירה של אורנוס מסתובבת באותו כיוון כמו כוכב הלכת בכללותו. בקווי הרוחב האמצעיים הרוח נושבת לכיוון תנועת כוכב הלכת במהירות של כ-150 מ' לשנייה, באזור המשווה הרוח נושבת בכיוון ההפוך במהירות של כ-100 מ' לשנייה. הטמפרטורה האטמוספירית היא מקסימלית ליד קו המשווה, יורדת בכמה מעלות לעבר קווי הרוחב האמצעיים ועולה שוב לכיוון הקוטב.

אורנוס הוא כוכב הלכת הענק היחיד במערכת השמש שאין לו עוצמה מקור פנימיחום ומקרין כמעט כמו שהוא מקבל מהשמש. הסיבה לכך עדיין לא ידועה.

השדה המגנטי של נפטון ואוראנוס שונה באופן ניכר מ שדה מגנטיכדור הארץ, צדק ושבתאי. אם השדה המגנטי של כדור הארץ וכוכבי הלכת הענקיים הקרובים ביותר נגרם מהסעה בליבה הנוזלית של כוכב הלכת ומבנהו דיפול (יש לו קוטב צפוני אחד וקוטב דרומי אחד), אזי השדה המגנטי של אורנוס נגרם מהסעה ב- מעטפת מים-אמוניה של כדור הארץ. אם נתאר את השדה המגנטי האמיתי של אורנוס כדיפול, אזי מסתבר שהציר המגנטי של הדיפול מוזז ממרכז כוכב הלכת בשליש מהרדיוס ונוטה ב-60 מעלות לציר הסיבוב.
אפילו טוב יותר, השדה המגנטי של אורנוס מתואר כארבע קוטבי (כלומר, בעל שני קטבים דרומיים ושני קוטב צפוני).
עוצמת השדה המגנטי על פני כדור הארץ היא בערך 0.25 גאוס.

כמו לכל ענקי הגז במערכת השמש, לאורנוס יש מערכת טבעת. הם התגלו בשנת 1977 במהלך הסתרת כוכב מרוחק של אורנוס (כלומר כאשר אורנוס עבר בדיוק בין הכוכב למשקיפים בכדור הארץ). תחילה התגלו 5 טבעות ולאחר מכן 4 נוספות. במהלך הטיסה של וויאג'ר 2 ב-1986, התגלו 2 טבעות נוספות. ולבסוף, ממש לאחרונה, בשנת 2003, על פי תמונות מטלסקופ החלל. האבל גילה 2 טבעות חדשות של אורנוס.
הטבעות של אורנוס כהות וצרות מאוד. האלבדו של החלקיקים המרכיבים את הטבעות הוא רק כ-1.5%, הם שחורים יותר פחם קשה! בכך הן שונות באופן בולט מהטבעות של שבתאי, המורכבות בעיקר מקרח מים ולכן הן בהירות מאוד.
בסך הכל ידועות 13 טבעות של אורנוס. המאפיינים שלהם מוצגים בטבלה זו.

שם הטבעת	מרחק ממרכז אורנוס, ק"מ	תִמהוֹנִיוּת	נטייה לקו המשווה של אורנוס, * 0.001 מעלות	רוחב, ק"מ	עובי, ק"מ	עומק אופטי ממוצע	אלבדו
1986U2R	38 000			2,5	0,1	0,001-0,0001	0,015
	41 840	0,0010		1-3	0,1	0,2-0,3	0,015
	42 230	0,0019		2-3	0,1	0,5-0,6	0,015
	42 580	0,0010		2-3	0,1	0,3	0,015
אלפא	44 720	0,0008		7-12	0,1	0,3-0,4	0,015
בטא	45 670	0,0004		7-12	0,1	0,2	0,015
זֶה	47 190			0-2	0,1	0,1-0,4	0,015
גמא	47 630	0,0001		1-4	0,1	1,3-2,3	0,015
דֶלתָא	48 290			3-9	0,1	0,3-0,4	0,015
1986U1R	50 020			1-2	0,1	0,1	0,015
אפסילון	51 140	0,0079		20-100	0,5-2,1	0,5-2,3	0,018
R/2003 U2	66 100
R/2003 U1	97 730

אם לשפוט לפי האקסצנטריות הניכרת והנטייה שאינה אפס של מספר טבעות (הגובה המרבי של הטבעות 4, 5, 6 מעל מישור קו המשווה של אורנוס מגיע ל-24-46 ק"מ), הטבעות של אורנוס הן תצורות צעירות. הם קשורים קשר הדוק ללוויינים פנימיים ומתפתחים במהירות. אולי בעתיד הקרוב יחסית (מיליוני ועשרות מיליוני שנים) חלק מהלוויינים הפנימיים ייהרסו בהתנגשויות הדדיות, והטבעות של אורנוס יהפכו צפופות יותר, רחבות יותר ומסיביות יותר.
בניגוד לטבעות של נפטון, המורכבות מחלקיקי אבק קטנים, הטבעות של אורנוס מורכבות מגושים גדולים בגודל של כ-10 ס"מ עד 10 מ'.

כיום ידועים 27 ירחים של אורנוס. כמו הירחים של נפטון, ניתן לחלק אותם לשלוש קבוצות נפרדות. הראשונים הם הלוויינים הפנימיים: Cordelia, Ophelia, Bianca, Cressida, Desdemona, Juliet, Portia, Rosalind, Cupid, Belinda, Perdita, Puck and Mab. השני הוא הלוויינים הגדולים יחסית של אורנוס: מירנדה, אריאל, אומבריאל, טיטאניה ואוברון. לבסוף, הקבוצה השלישית כוללת את הלוויינים החיצוניים: פרנסיסקו, קאליבן, סטפנו, טרינקולו, סיקורקס, מרגריטה, פרוספרו, סטבוס ופרדיננד.
כל הלוויינים הפנימיים של אורנוס הם בלוקים כהים (אלבדו כ-7%) בעלי צורה לא סדירה בגודל 50-150 ק"מ, המסתובבים בכיוון קדימה (כלומר בכיוון הסיבוב של אורנוס) במסלולים מעגליים כמעט במישור של כוכב הלכת. אֶקְוָטוֹר. חלק מהן (אולי כולן) קשורות לטבעות של אורנוס והן המקור לחומר הטבעת. כל אחד מהלוויינים הפנימיים מקיף את כדור הארץ תוך שעות ספורות.
תצפיות אחרונות על אורנוס הובילו לא רק לגילוי של שני ירחים חדשים (קופידון ומאב) ושתי טבעות חדשות, אלא גם חשפו שינויים משמעותיים בפרמטרים המסלוליים של הלוויינים הפנימיים מאז התצפיות הראשונות על אורנוס עם טלסקופ החלל. האבל ב-1994. ככל הנראה, מערכת הלוויינים הפנימיים של אורנוס צעירה ודינמית, מסלוליהם מתפתחים במהירות. בעשרות מיליוני השנים הקרובות, חלקם יתנגשו זה בזה, יתפוררו לרסיסים רבים ויולידו טבעות חדשות, חלקם ייפלו על אורנוס או הלוויינים הגדולים שלו, וחלקם עשויים לעזוב את המערכת האוראנית וללכת אל מסלולים הליוצנטריים.

אף אחד מהירחים העיקריים של אורנוס לא מגיע לגודל של פלוטו. לאף אחד מהם אין אווירה. לירח הגדול ביותר של אורנוס - טיטאניה - קוטר של 1578 ק"מ, שהוא כמחצית מקוטר הירח. אוברון קטן במעט מטיטאניה, עם קוטר של 1522 ק"מ. אריאל ואומבריל, בהתאמה, נמדדות 1158 ק"מ ו-1170 ק"מ. יחד עם זאת, אריאל הוא שמפגין את המשטח הצעיר ביותר. תמונותיו מציגות תקלות רבות, המזכירות תקלות על פני ירח שבתאי דיונה, ויש מעט מכתשים יחסית. חלק מהפרטים של פני השטח שלו דומים לזרמי לבה קריו-וולקניים מוצקים. האלבדו שלו הוא 0.39 והוא הירח הבהיר ביותר של אורנוס.
לאומבריאל, לעומת זאת, יש את המשטח הכהה ביותר של לוויינים גדוליםאורנוס, האלבדו שלו הוא 0.21. על משטח כהה מכוסה במכתשים רבים, בהיר נקודה לבנהליד הגפה - ככל הנראה, מכתש צעיר גדול עם קירות קרח בהירים.
טיטאניה מכוסה במכתשים רבים, פני השטח שלה עתיקים במידה ניכרת מפני השטח של אריאל. במקביל, הוא מכיל גם עקבות ברורים של פעילות גיאולוגית, למשל, תקלה גדולה ליד המחסל.
מירנדה הוא הירח יוצא הדופן ביותר של אורנוס. בקוטר של 472 ק"מ בלבד, הוא מציג משטח צעיר מורכב. אולי זה אנלוגי של Enceladus, לוויין של שבתאי, שהוא גם כן גדלים קטניםמראה משטח צעיר ווולקניות מודרנית.
הצפיפות הממוצעת של הלוויינים הראשיים של אורנוס קרובה ומסתכמת ב-1.52-1.70 גרם/סמ"ק. זה מצביע על כך שבהרכב שלהם, בנוסף לקרח, יש כמות משמעותית של סלע.

תשעה לוויינים חיצוניים מסתובבים בקצה של המערכת האוראנית במרחק של מיליוני ועשרות מיליוני קילומטרים מכוכב הלכת. אם לשפוט לפי המסלולים האקסצנטריים, הנטייה החזקה למישור קו המשווה של אורנוס והתנועה לאחור, הגושים הקטנים והכהים מאוד הללו הם עצמים לכודים, בדומה ללוויינים החיצוניים של נפטון.

אורנוס הוא כוכב הלכת השביעי במערכת השמש, השלישי בקוטר והרביעי במסה. הוא התגלה ב-1781 על ידי האסטרונום האנגלי ויליאם הרשל ונקרא על שמו של אל השמים היווני אורנוס, אביו של קרונוס (במיתולוגיה הרומית, שבתאי) ובהתאם לכך, סבו של זאוס (מבין הרומאים, יופיטר).
בניגוד לענקיות הגז שבתאי וצדק, המורכבים בעיקר ממימן והליום, אין מימן מתכתי במעיים של אורנוס ונפטון הדומה לו, אבל יש הרבה קרח בשינויים בטמפרטורה הגבוהה שלו. מסיבה זו, מומחים זיהו את שני כוכבי הלכת הללו בקטגוריה נפרדת של "ענקי קרח". הבסיס לאטמוספירה של אורנוס הוא מימן והליום. בנוסף, נמצאו בו עקבות של מתאן ופחמימנים נוספים וכן ענני קרח, אמוניה מוצקה ומימן. זוהי האטמוספרה הפלנטרית הקרה ביותר במערכת השמש, עם טמפרטורה מינימלית של 49 K (-224 מעלות צלזיוס). אוראנוס נחשב כבעל מבנה ענן שכבות מורכב, עם מים בתחתית ומתאן בחלק העליון. בניגוד לנפטון, חלקו הפנימי של אורנוס מורכב בעיקר מקרח וסלעים.

כוכב הלכת אורנוס
מְגַלֶה	וויליאם הרשל
מיקום הגילוי	באת', בריטניה
תאריך פתיחה	13 במרץ, 1781
שיטת זיהוי	התבוננות ישירה
מאפייני מסלול:
פריהליון	2,748,938,461 ק"מ (18.375 AU)
אפליון	3,004,419,704 ק"מ (20.083 AU)
ציר ראשי	2,876,679,082 ק"מ (19.229 AU)
אקסצנטריות מסלולית	0,044 405 586
תקופה צדדית	30,685.4 ימים (84.01 שנים)
תקופת התפוצה הסינודית	369.66 ימים
מהירות מסלול	6.81 קמ"ש
אנומליה ממוצעת (מו)	142.955717°
מַצַב רוּחַ	0.772556° (6.48° ביחס לקו המשווה הסולארי)
קו אורך צומת עולה	73.989821°
טיעון פריאפסיס	96.541318°
מאפיינים פיזיים:
התכווצות קוטבית	0,02293
רדיוס משווני	25,559 ק"מ
רדיוס קוטבי	24,973 ק"מ
כרך	6.833*10 13 ק"מ 3
מִשׁקָל	8.6832 * 10 25 ק"ג (14.6 כדור הארץ)
צפיפות ממוצעת	1.27 גרם/סמ"ק
האצת נפילה חופשית בקו המשווה	8.87 מ/שניה 2
מהירות החלל השנייה	21.3 קמ"ש
מהירות סיבוב משווני	2.59 קמ"ש (9,324 קמ"ש)
תקופת רוטציה	0.71833 ימים (17 שעות 14 דקות 24 שניות)
הטיית ציר	97.77°
קוטב צפוני בעלייה ימנית	17 שעות 9 דקות 15 שניות (257.311°)
ירידה של הקוטב הצפוני	-15.175 מעלות
גלוי עוצמה	5,9 - 5,32
קוטר זוויתי	3,3" - 4,1"
טֶמפֶּרָטוּרָה:
בר רמה 1	76K
0.1 בר (טרופופוזה)	דקה 49 K (-224°C) ממוצע 53 K (-220 מעלות צלזיוס), מקסימום 57 K (-216 מעלות צלזיוס)
אַטמוֹספֵרָה:
הרכב:	83±3% מימן 15±3% הליום 2.3% מתאן קרח: - אמוניה, - מים, - הידרוסולפיד-אמוניה, - מתאן
כוכב הלכת אורנוס

בדיוק כמו ענקי גז אחרים של מערכת השמש, לאורנוס יש מערכת של טבעות, מגנטוספרה ו-27 לוויינים. האוריינטציה של אורנוס בחלל שונה משאר כוכבי הלכת של מערכת השמש - ציר הסיבוב שלו נמצא, כביכול, "על צדו" ביחס למישור המהפכה של כוכב לכת זה סביב השמש. כתוצאה מכך, כוכב הלכת מופנה לשמש לסירוגין עם הקוטב הצפוני, לאחר מכן הדרום, לאחר מכן קו המשווה, ולאחר מכן קווי הרוחב האמצעיים.
ב-1986 שידרה החללית האמריקאית וויאג'ר 2 תמונות תקריב של אורנוס לכדור הארץ. הם מציגים כוכב לכת "חסר ביטוי" בספקטרום הנראה ללא פסי עננים וסופות אטמוספריות האופייניות לכוכבי לכת ענקיים אחרים. עם זאת, נכון לעכשיו, תצפיות קרקעיות הצליחו להבחין בסימנים לשינויים עונתיים ועלייה בפעילות מזג האוויר על הפלנטה, שנגרמו מהתקרבות של אורנוס לשוויון שלו. מהירויות הרוח באורנוס יכולות להגיע ל-250 מטר לשנייה (900 קמ"ש).

מסלול וסיבוב:

המרחק הממוצע של כוכב הלכת מהשמש הוא 19.1914 AU. ה. (2.8 מיליארד ק"מ). תקופת המהפכה השלמה של אורנוס סביב השמש היא 84 שנות כדור הארץ. המרחק בין אורנוס לכדור הארץ נע בין 2.7 ל-2.85 מיליארד ק"מ. הציר החצי-עיקרי של המסלול הוא 19.229 AU. e., או כ-3 מיליארד ק"מ. עוצמת קרינת השמש במרחק כזה היא 1/400 מהערך במסלול כדור הארץ. לראשונה, יסודות מסלול אורנוס חושבו בשנת 1783 על ידי האסטרונום הצרפתי פייר-סימון לפלס, אך עם הזמן התגלו חוסר עקביות במיקומים המחושבים והנצפים של כוכב הלכת. בשנת 1841, הבריטי ג'ון קוץ' אדמס היה הראשון שהציע שטעויות בחישובים נגרמות מהשפעת הכבידה של כוכב לכת שלא התגלה. בשנת 1845 החל המתמטיקאי הצרפתי אורבן לה ורייר בעבודה עצמאית לחישוב היסודות של מסלול אורנוס, וב-23 בספטמבר 1846 גילה יוהאן גוטפריד גאל כוכב לכת חדש, מאוחר יותר בשם נפטון, כמעט באותו מקום שלו חזה לה ורייר. . תקופת הסיבוב של אורנוס סביב צירו היא 17 שעות 14 דקות. עם זאת, כמו עם כוכבי לכת ענקיים אחרים, שכבות עליונותהאטמוספרות של אורנוס נושפות מאוד רוחות חזקותבכיוון הסיבוב, מגיע למהירויות של 240 מ"ש. כך, ליד קו הרוחב 60 מעלות דרום, כמה מאפיינים אטמוספריים גלויים עושים מסלול סביב כדור הארץ תוך 14 שעות בלבד.
המישור המשווני של אורנוס נוטה למישור מסלולו בזווית של 97.86 מעלות - כלומר, כוכב הלכת מסתובב לאחור, "שוכב על צידו מעט הפוך". זה מוביל לעובדה שחילופי העונות מתרחשים בצורה שונה לחלוטין מאשר בכוכבי לכת אחרים של מערכת השמש. אם אפשר להשוות כוכבי לכת אחרים לסביבונים, אז אורנוס הוא יותר כמו כדור מתגלגל. סיבוב חריג שכזה מוסבר בדרך כלל על ידי התנגשות של אורנוס עם פלנטסימל גדול על בשלב מוקדםהיווצרותו. ברגעי ההיפוך, אחד הקטבים של כוכב הלכת מופנה לכיוון השמש. רק רצועה צרה ליד קו המשווה חווה שינוי מהיר של יום ולילה; במקביל, השמש ממוקמת שם נמוך מאוד מעל האופק - כמו בקווי הרוחב הקוטביים של כדור הארץ. לאחר חצי שנה (אוראנית) המצב משתנה להפך: "יום הקוטב" מגיע בחצי הכדור השני. כל קוטב של 42 שנות כדור הארץ נמצא בחושך - ועוד 42 שנים תחת אור השמש. ברגעי השוויון, השמש ניצבת "מול" קו המשווה של אורנוס, מה שנותן את אותו שינוי של יום ולילה כמו בכוכבי לכת אחרים. השוויון הבא באורנוס התרחש ב-7 בדצמבר 2007.

כוכב הלכת אורנוס
חצי הכדור הצפוני	שָׁנָה	חצי הכדור הדרומי
היפוך חורף	1902, 1986	היפוך הקיץ
שוויון האביב	1923, 2007	שוויון סתווי
היפוך הקיץ	1944, 2028	היפוך חורף
שוויון סתווי	1965, 2049	שוויון האביב
כוכב הלכת אורנוס

בשל הטיה צירית זו, אזורי הקוטב של אורנוס מקבלים במהלך השנה יותר אנרגיהמהשמש מאשר משווני. עם זאת, אורנוס חם יותר באזורי המשווה מאשר באזורי הקוטב. המנגנון שגורם לפיזור מחדש כזה של אנרגיה נותר לא ידוע.
הסברים למיקומו החריג של ציר הסיבוב של אורנוס נמצאים גם הם עדיין בתחום ההשערות, אם כי נהוג להאמין שבמהלך היווצרות מערכת השמש, פרוטופלנט בערך בגודל כדור הארץ התרסק לתוך אורנוס ושינה את צירו של רוֹטַציָה. מדענים רבים אינם מסכימים עם השערה זו, שכן היא אינה יכולה להסביר מדוע לאף אחד מירחי אורנוס אין אותו מסלול נוטה. הוצעה השערה שציר הסיבוב של כוכב הלכת במשך מיליוני שנים נזדעזע על ידי לוויין גדול, שאבד לאחר מכן.

ציר הסיבוב של אורנוס המאפיין הכי יוצא דופן של אורנוס הוא מיקומו המוזר. מרקורי וצדק מסתובבים סביב השמש בצורה אנכית לחלוטין, לכדור הארץ ולמאדים יש נטייה מתונה ביחס לציר שלהם בכ-20-30 מעלות, ואורנוס, כפי שהתברר, נוטה ב-98 מעלות - במילים אחרות, הקוטב הצפוניממוקם מעט נמוך יותר ביחס למסלול כוכב הלכת. אם כוכבי לכת אחרים מסתובבים כמו צמרת, אורנוס, כנראה, מסתובב במסלולו כמו כדור. מערכת העונות המוזרה ביותר של השנה נוצרה על פני כדור הארץ: באזורי הקוטב החורף נמשך 40 שנה עם לילה נצחי, ואחריו קיץ של אור שמש אינסופי, שנמשך גם הוא 40 שנה, ובאזורי קו המשווה, השינוי של יום ולילה מתרחשת בהתאם לסיבוב היומי של אורנוס (כוכב הלכת משלים מהפכה סביב צירו תוך 17 שעות ו-14 דקות). לאורך כל השנה, נראה שלענק הקרח יש טמפרטורות אחידות יחסית על פני כל פני השטח שלו, גורם שנחשב קשור למזג האוויר של כוכב הלכת.

כוכב הלכת אורנוס

במהלך הביקור הראשון באורנוס של וויאג'ר 2 ב-1986, הקוטב הדרומי של אורנוס פנה לשמש. קוטב זה נקרא "דרום". לפי ההגדרה שאושרה על ידי האיגוד האסטרונומי הבינלאומי, הקוטב הדרומי הוא זה שנמצא בצד מסוים של מישור מערכת השמש (ללא קשר לכיוון הסיבוב של כוכב הלכת). לפעמים משתמשים במוסכמה אחרת, לפיה כיוון הצפון נקבע לפי כיוון הסיבוב לפי הכלל יד ימין. לפי הגדרה זו, העמוד, שהואר ב-1986, אינו דרומי, אלא צפוני. האסטרונום פטריק מור התייחס לבעיה זו בצורה התמציתית הבאה: "בחר כל."

מאפיינים פיזיים

מבנה פנימי

אורנוס כבד פי 14.5 מכדור הארץ, מה שהופך אותו לפחות מסיבי מכוכבי הלכת הענקיים במערכת השמש. הצפיפות של אורנוס, השווה ל-1.270 גרם / ס"מ 3, מציבה אותו במקום השני אחרי שבתאי בין כוכבי הלכת הכי פחות צפופים במערכת השמש. למרות שהרדיוס של אורנוס מעט גדול מזה של נפטון, המסה שלו מעט קטנה יותר, מה שתומך בהשערה שהוא מורכב בעיקר מ קרח שונים- מים, אמוניה ומתאן. המסה שלהם, לפי הערכות שונות, נעה בין 9.3 ל-13.5 מסות כדור הארץ. מימן והליום מהווים רק חלק קטן מהמסה הכוללת (בין 0.5 ל-1.5 מסות כדור הארץ); השבר הנותר (0.5 - 3.7 מסות כדור הארץ) הוא סלע (שמאמין שהוא הליבה של כוכב הלכת).
המודל הסטנדרטי לאורנוס מציע שאורנוס מורכב ממנו שלושה חלקים: במרכז - ליבת אבן, באמצע - מעטפת קרח, בחוץ - אטמוספרה של מימן-הליום. הליבה קטנה יחסית, עם מסה של כ-0.55 עד 3.7 מסות כדור הארץ ורדיוס של 20% מזה של כוכב הלכת כולו. המעטפת (קרח) מהווה את רוב כדור הארץ (60% מהרדיוס הכולל, עד 13.5 מסות כדור הארץ). האטמוספירה, בעלת מסה של 0.5 מסות כדור הארץ בלבד (או, לפי הערכות אחרות, 1.5 מסות כדור הארץ), משתרעת על פני 20% מרדיוס אורנוס. במרכז אורנוס, הצפיפות צריכה לעלות ל-9 גרם/ס"מ 3, הלחץ צריך להגיע ל-8 מיליון בר (800 GPa) בטמפרטורה של 5000 K. קליפת הקרח היא למעשה לא קרח במובן המקובל של המילה, שכן הוא מורכב מנוזל חם וצפוף, שהוא תערובת של מים, אמוניה ומתאן. נוזל זה בעל מוליך חשמלי גבוה מכונה לפעמים "אוקיינוס ​​האמוניה המימי". הרכבם של אורנוס ונפטון שונה מאוד מזה של צדק ושבתאי בשל ה"קרחים" השוררים על הגזים, מה שמצדיק את מיקומם של אורנוס ונפטון בקטגוריית ענקי הקרח.

מבנה אורנוס האטמוספירה העליונה הקרה שלו נשלטת על ידי מימן והליום, המעורבבים אף הם בכ-2.3% מתאן. כוח הכבידה החלש מאפשר לאורנוס ליצור קורונה ענקית של מימן המשתרעת למרחק כפול מהרדיוס של כוכב הלכת עצמו. מעל פני השטח מונחות שכבות של עננים המורכבות מיסודות כימיים שונים, כולל מים. כ-5,000 ק"מ מתחת לפני השטח הנראה שכבה של מעטפת "מרוכזת" עשירה במים ואמוניה. למרות ששכבות אלו מכונות "קרח", הן דומות יותר לשפשוף נוזלי המעורב בכמות לא ידועה של מימן והליום. הליבה הסלעית של אורנוס היא כנראה בגודל של כדור הארץ.

כוכב הלכת אורנוס

למרות שהדגם המתואר לעיל הוא הנפוץ ביותר, הוא לא היחיד. בהתבסס על תצפיות, ניתן לבנות גם מודלים אחרים - למשל, אם מעורבבת כמות משמעותית של מימן וחומר סלע במעטפת הקרח, אז המסה הכוללת של הקרח תהיה נמוכה יותר, ובהתאם, המסה הכוללת של מימן ושל מימן. חומר הסלע יהיה גבוה יותר. נכון לעכשיו, הנתונים הזמינים אינם מאפשרים לנו לקבוע איזה דגם נכון. המבנה הפנימי הנוזלי פירושו שלאורנוס אין כל משטח מוצק, שכן האטמוספרה הגזית עוברת בצורה חלקה לשכבות נוזליות. עם זאת, מטעמי נוחות, הוחלט על תנאי לקחת כדור מהפכה אופנתי, שבו הלחץ שווה ל-1 בר, כ"משטח". הרדיוסים המשווניים והקוטביים של כדורית אולטית זה הם 25559 ± 4 ו-24973 ± 20 ק"מ. בהמשך המאמר, ערך זה יילקח כקריאת האפס עבור סולם גובה אורנוס.
חום פנימיאורנוס קטן בהרבה מכוכבי לכת ענקיים אחרים במערכת השמש. שטף החום של כוכב הלכת נמוך מאוד, והסיבה לכך אינה ידועה כרגע. נפטון, הדומה בגודלו ובהרכבו לאורנוס, מקרין לחלל פי 2.61 יותר אנרגיה תרמית ממה שהוא מקבל מהשמש. לאורנוס, לעומת זאת, יש מעט מאוד, אם בכלל, עודף קרינה תרמית. שטף החום מאורנוס הוא 0.042 - 0.047 W/m 2, וערך זה נמוך מזה של כדור הארץ (כ-0.075 W/m 2). מדידות אינפרא אדום רחוק הראו שאורנוס פולט רק 1.06 ± 0.08% מהאנרגיה שהוא מקבל מהשמש. הטמפרטורה הקרה ביותר שנרשמה בטרופופוזה של אורנוס היא 49 K, מה שהופך את כוכב הלכת לקר ביותר מכל כוכבי הלכת במערכת השמש - אפילו קר יותר מנפטון.
ישנן שתי השערות המנסות להסביר את התופעה הזו. הראשון שבהם קובע כי ההתנגשות לכאורה של פרוטופלנט עם אורנוס במהלך היווצרות מערכת השמש, שגרמה להטיה גדולה של ציר הסיבוב שלה, הובילה לפיזור החום הזמין בתחילה. ההשערה השנייה אומרת שבשכבות העליונות של אורנוס ישנה שכבה מסוימת שמונעת מהחום מהליבה להגיע לשכבות העליונות. לדוגמה, אם יש שכבות סמוכות הרכב שונה, העברת חום הסעה מהליבה כלפי מעלה יכולה להיות קשה.

היעדר קרינה תרמית עודפת של כוכב הלכת מקשה הרבה יותר על קביעת הטמפרטורה של פנים כוכב הלכת, אולם אם נניח שתנאי הטמפרטורה בתוך אורנוס קרובים לאלו האופייניים לכוכבי לכת ענקיים אחרים, אזי קיומם של מים נוזליים הוא אפשרי שם, ולכן, אורנוס יכול להיות בין כוכבי הלכת של מערכת השמש, שבהם קיומם של חיים אפשרי.

כוכב הלכת השביעי של מערכת השמש - אורנוס - התגלה רק ב-1781 ונקרא על שמו של האל היווני הקדום שהיה אביו של קרונוס. כוכב לכת זה מסווג כאחד מכוכבי הלכת הענקיים הגזים, יחד עם צדק, שבתאי ונפטון.
ויליאם הרשל, שגילה את אורנוס, חשב את זה לראשונה כשביט. הוא צפה בקבוצת הכוכבים של מזל שור, ומשך את תשומת הלב לגוף השמימי, הממוקם במקום שהיה צריך להיות ריק, אם לשפוט לפי מפות הכוכבים של אותה תקופה. העצם היה די ברור ונע לאט ביחס לכוכבים.

הוא סיפר לעמיתיו האסטרונומים, המתמטיקאים ומדענים אחרים על התצפית שלו. אסטרונומים אירופאים החלו לחקור את העצם, מרחקו, מסתו, מסלולו ומאפיינים נוספים. המדען הרוסי אנדריי לקסל, קבע את המרחק בין השמש לאורנוס, זה היה עד 18 AU. ה. (2.8 מיליארד ק"מ). אז, לאחר חודשיים, לאחר שעות רבות של תצפיות יומיות, מדענים היו משוכנעים שהרשל גילה לא כוכב שביט, אלא כוכב לכת שביעי מרוחק. על גילויו, הוא זכה לתמלוגים במזומן לכל החיים בסך 200 פאונד וקיבל הזמנה. זה היה כוכב הלכת הראשון שהתגלה בעת החדשה. אורנוס הרחיב את גבולות מערכת השמש בעיני האדם מאז ימי קדם.

מבנה אורנוס

כפי שמראות תצפיות מלוויינים, ליבה אבן-ברזל עם טמפרטורה של כ-7000 K קיימת על אורנוס, אך לא ניתן לצפות בנהרות ובאוקיינוסים. היעדר מימן מתכתי מפחית את כמות החום שנוצר על ידי כדור הארץ בעד 30%, כך שאורנוס מקבל 70% מהאנרגיה התרמית שלו מהשמש. מאחורי הליבה מתחילה מיד אטמוספירה צפופה, צפופה מאוד, בעובי של כ-8 אלף ק"מ. ההרכב הכימי של האטמוספירה של אורנוס הוא כדלקמן: 83% מימן (H2), 15% הליום (He) וכ-2% מתאן (CH4). מתאן, כמו גם מימן, לוקחים חלק פעיל בקליטת קרינת השמש, וכתוצאה מכך, ספקטרום אינפרא אדום ואדום. זה מסביר את הצבע הכחול-ירוק של כוכב הלכת. הרוחות בשכבות האמצעיות נעות במהירות של 250 מטר לשנייה.

הטיית הציר של אורנוס

אורנוס הוא כוכב לכת ייחודי במערכת השמש. הטיית ציר הסיבוב היא בערך 98 מעלות, מה שאומר שכוכב הלכת כמעט זרוע בצדו. לשם הבהירות: אם כל כוכבי הלכת הם כמו סביבון, אז אורנוס הוא יותר כמו כדור באולינג מתגלגל. בשל מצב חריג שכזה, השינוי של היום והלילה ועונות השנה על פני כדור הארץ ממשיכים, בלשון המעטה, לא סטנדרטיים. מסתבר ש-42 שנים, קוטב אחד בחושך, השמש זורחת על השני, ואז הם מתחלפים. מדענים מסבירים מיקום מוזר כזה של כוכב הלכת, התנגשות עם אחר גוף שמימי(אולי עם כוכב אחר) שקרה לפני מיליוני שנים.

ירחים של אורנוס

בתחילת האלף השלישי התגלו ונחקרו 27 לוויינים של כוכב הלכת אורנוס. העיקריים שבהם הם 5 הלוויינים הגדולים ביותר. ללוויין הגדול ביותר - טיטאניה - קוטר של 1570 ק"מ בלבד, שהוא קטן מאוד בהשוואה ללוויינים של כוכבי לכת אחרים. אוברון הוא הירח השני בגודלו של אורנוס. הוא וטיטניה התגלו על ידי אותו הרשל, שגילה את כוכב הלכת עצמו. בהמשך מגיעים לוויינים קטנים עוד יותר: אומבריאל, אריאל ומירנדה. עובדה מעניינת היא ששמות כל הלוויינים של אורנוס ניתנו לכבוד גיבורי היצירות האלמותיות של ויליאם שייקספיר.

מאפיינים של אורנוס

מסה: 8.69 * 1025 ק"ג (פי 14 מכדור הארץ)
קוטר בקו המשווה: 51,118 ק"מ (פי 4 מכדור הארץ)
קוטר המוט: 49946 ק"מ
הטיית ציר: 98°
צפיפות: 1.27 גרם/ס"מ³
טֶמפֶּרָטוּרָה שכבות עליונות: כ-220 מעלות צלזיוס
תקופת המהפכה סביב הציר (יום): 17 שעות 15 דקות
מרחק מהשמש (ממוצע): 19 AU e. או 2.87 מיליארד ק"מ
תקופת מסלול סביב השמש (שנה): 84.5 שנים
מהירות מסלול: 6.8 קמ"ש
אקסצנטריות מסלולית: e = 0.044
נטיית המסלול לאקליפטיקה: i = 0.773°
האצת נפילה חופשית: כ-9 מ"ר לשנייה
לוויינים: יש 27 יחידות.

1. אם השמש הייתה בגודל של רגיל דלת קדמית, אז כדור הארץ יהיה בגודל של חור מנעול, ואורנוס לא יהיה גדול יותר מכדור כדורגל.
2. אורנוס הוא כוכב הלכת השביעי מהשמש, המרחק של אורנוס מהשמש הוא 2.9 מיליארד ק"מ, או 19.19 יחידות אסטרונומיות (1 AU שווה למרחק הממוצע של כדור הארץ מהשמש, 149,597,870.7 ק"מ).
3. אורנוס מסתובב סביב צירו תוך כ-17 שעות (יום אוראני), ומהפכה שלמה סביב השמש (שנה אורנית) נמשכת כ-84 שנות כדור הארץ.
4. אורנוס מסתובב סביב צירו "שוכב על צידו מעט הפוך".אם ניתן להשוות כוכבי לכת אחרים במערכת השמש לסביבונים, אז אורנוס הוא כמו כדור מתגלגל.
5. אורנוס היה כוכב הלכת הראשון שהתגלה באמצעות טלסקופ.
6. אורנוס הוא כוכב הלכת הקר ביותר במערכת השמש.המעיים של אורנוס מורכבים מסלעי קרח שנוצרו על ידי מים, מתאן ואמוניה. האטמוספירה של אורנוס מורכבת ממימן והליום, הטמפרטורה המינימלית היא 224 מעלות צלזיוס. המדע אינו יודע מדוע שטף החום של כוכב הלכת קטן בהרבה מזה של כוכבי לכת ענקיים אחרים.
7. ישנם 27 לוויינים שמסתובבים סביב אורנוס.נקרא על שם יצירותיהם של ויליאם שייקספיר ואלכסנדר פופ.
8. לאורנוס יש טבעות דקות המורכבות מחלקיקים כהים מאוד וקטנים.ידועות 13 טבעות של שקיפות שונה. הטבעות הפנימיות צרות וכהות, בעוד שהטבעות החיצוניות בצבע עז.
9. וויאג'ר 2 הוא היחיד חלליתשביקר באורנוס.
10. אין חיים על אורנוס כפי שאנו מכירים אותם.

שלא כמו כוכבי לכת ענקיים אחרים, ציר הסיבוב של אורנוס נמצא כמעט במישור המסלול, כלומר, נטיית קו המשווה למסלול היא 82 מעלות. אורנוס, כביכול, "שוכב על צדו", ולכן משך הקוטב היום והלילה בקו הרוחב, שהם 42 שנים בקטבים, בקו הרוחב של 60 מעלות - 28 שנים, בקו הרוחב של 30 מעלות - 14 שנים.

לאורנוס יש ליבת ברזל קטנה ומוצקה, שמעליה מתחילה מיד אטמוספירה עוצמתית צפופה בעובי של לפחות 8000 ק"מ. הוא מורכב מ-83% מימן, 15% הליום ו-2% מתאן (איור 1).

מאפיינים כלליים של כוכב הלכת אורנוס

מתאן, אצטילן ופחמימנים אחרים באטמוספירה של אורנוס נמצאים בכמויות גדולות בהרבה מאשר על צדק ושבתאי. ערפל המתאן הוא שסופג קרניים אדומות היטב, וזו הסיבה שאורנוס נראה כחול. כמו כוכבי לכת גז אחרים, יש לו להקות עננים שנעות מהר מאוד.

הטמפרטורה הממוצעת על פני כדור הארץ היא 200 מעלות צלזיוס. החורף והקיץ באורנוס שונים מאוד: כל חצי הכדור מסתתר מהשמש במשך כמה שנים בחורף. בקיץ גם לא מתחמם שם, שכן אורנוס מקבל פי 370 פחות חום מהשמש מאשר כדור הארץ. רוחות אמצע קו הרוחב על אורנוס יזיזו את העננים באותם כיוונים כמו בכדור הארץ. הם נושבים במהירות של 40 עד 160 מ' לשנייה (בכדור הארץ - כ-50 מ' לשנייה).

אורז. 1. הרכב האטמוספירה של אורנוס

אורנוס התגלה ב-13 במרץ 1791 על ידי אסטרונום אנגלי ממוצא גרמני מאת ויליאם גר הלך(1738-1822) (איור 55). בשנת 1787 הוא גם גילה את שני הלוויינים הראשונים ונתן להם את השמות אוברון וטיטניה לכבוד מלך ומלכת הפיות מהמחזה "חלום ליל קיץ" של ו' שייקספיר. זה סימן את תחילתה של המסורת של קריאת שמות לוויינים חדשים על שם הדמויות במחזותיו של ו' שייקספיר: דסדמונה, קורדליה, אופליה, ג'ולייט, רוזלינד, בלינדה, קאליבן ועוד. הגדולה שבהם היא טיטאניה, בקוטר של 1580 ק"מ. בסך הכל, לאורנוס יש יותר מ-20 לוויינים.

בשנת 1977 התגלו טבעות מכדור הארץ ליד אורנוס, ואז גילוי זה אושר על ידי תצלומים של הגשושית וויאג'ר 2, שטסה ב-24 בינואר 1986 ליד אורנוס.