Уран

Всё самое интересное о далекой планете

Пишу эту небольшую статью по случаю соединение Марса и Урана в созвездии Овна, которое растянулось аж на целых две ночи — с 31 июля на 1 августа, и — с 1 на 2 августа 2022 года.

Откуда взялись эти две ночи?

Прежде всего оттуда, что сближение планет на небе — чистой воды иллюзия, мираж. Кажется, что они рядом — вот, с одной можно перепрыгнуть на другую — они в одном созвездии, иногда сходятся так близко, что сливаются для глаза в одну большую яркую блямбу (такое не так давно случалось в Венерой и Юпитером пару раз подряд). Но так ли близки они в космическом пространстве?

Что же происходит на самом деле?

На самом деле близки оказываются не сами планеты, а те направления в которых мы их видим. Направление на планету — это — куда направлена труба телескопа, пока астроном данную планету рассматривает. Но в одном поле зрения с планетой могут оказаться и очень далекие звезды, и даже безумно далекие галактики. Понятно же, что в этот момент планета, на которую мы смотрим, в другую галактику не улетает.

Направления на сближающиеся на небе планеты оказываются почти совпадающими, а расстояния до каждой из планет очень разные.

В ближайшие ночи расстояние до Марса составит 169 миллионов километров, а до Урана — почти 3 миллиарда километров. Это в 17,5 раз дальше. То есть, светила могут помещаться в одно поле зрения вашего телескопа, но это никак не гарантирует их физической близости.

Но когда знаешь об этом, и видишь одновременно и Марс, до которого свет идет 10 минут, и Уран — уже с запаздыванием лучей света в 3 часа, и далекую звезду, до которой 533 световых года, получаешь наглядную шкалу расстояний во Вселенной.

Теперь, когда стало понятно, что само по себе сближение планет на небосводе весьма относительно, самое время вспомнить о том, в какой системе отсчета астрономы измеряют угловые расстояния между светилами. Таких систем много, но основных — три: азимутальная, экваториальная и эклиптическая. Азимутальная для наших целей малопригодна, потому что из-за вращения Земли координаты объектов в ней меняются очень быстро. Экваториальная система в современной астрономии является базовой системой координат. Но в прежнюю эпоху большей популярностью пользовалась эклиптическая, и соединения планет отсчитывали по равенству эклиптических долгот — таким делом сейчас никто кроме астрологов не занимается. Но тем не менее обе системы благополучно существуют. И соединения планет относительно разных систем отсчета могут наступать в разные моменты времени, и даже в разные даты.

Вот так, в экваториальной системе координат соединение Марса и Урана произошло в ночь с 31 июля на 1 августа. Но эклиптические долготы этих светил сравняются лишь в ночь с 1 на 2 августа.

Говоря по правде, для наблюдателя, преследующего чисто эстетические цели, разница совсем невелика.

С античных времен человечеству было известно 5 блуждающих звездообразных светил — планет: Меркурий, Венера, Марс, Юпитер, Сатурн. Более двух с половиной тысяч лет назад уже были смелые догадки о том, что Гея — Земля — одна из таких же “блуждающих звезд”, но мы не видим её на небе лишь потому, что сами верхом на ней сидим. И именно её близкое присутствие определяет для нас — что есть небо, а что “Твердь земная”.

Конечно, такой точки зрения придерживались лишь единицы — умнейшие из землян. Большинство же предпочитало верить в наивные выдумки о трех слонах и невообразимой черепахе… как впрочем и сейчас — 86% людей верят телевизору, и счастливы.

Земля попрощалась со слонами и черепахой лишь в конце эпохи Возрождения, когда Коперник провозгласил центром Мира Солнце, Галилео Галилей сделал глаз вооруженным, а Иоганн Кеплер предъявил науке три закона движения небесных тел, согласно которым все они двигались по замысловатым кривым, объединенным термином “Сечения конуса”, во множество которых входили эллипсы разной степени эксцентричности, парабола и гипербола. И это объясняло неравномерность движения как планет, так и самой Земли в течении года…

Но мысль о том, что планет может быть больше, чем знали египетские жрецы времен строительства пирамид, никому не приходила в голову еще полтора столетия.

Седьмую планету Солнечной системы совершенно случайно обнаружил Уильям Гершель — астроном-любитель. По профессии он был музыкант, но Муза Урания одинаково покровительствовала как изящным искусствам, так и науке о небесных знамениях, и в 30-летнем возрасте вполне признанный английский музыкант неожиданно переметнулся на другую сторону Силы.

Глубокими астрономическими знаниями Уильям тогда еще не обладал, но научился делать отменные телескопы, за счет чего успешно конкурировал с лучшими обсерваториями своего времени.

Когда 13 марта 1781 года в поле зрения его 7-футового рефлектора попал странный объект, не нанесенный на карты, да еще и слегка диффузный (расплывчато-туманный) на вид, Гершель подумал, что открыл новую комету, о чем и сообщил в Королевское Научное Общество Великобритании.

Уильям Гершель тогда не умел определять небесные координаты, и положение объекта передал в описательном виде “В квартиле рядом со звездой ζ Тельца”. И разумеется, никто не смог найти новую комету по такому описанию. А может быть её просто принимали за звезду. К тому же, объект менял свое положение, и мог уйти из района поисков.

Странный объект удалось выловить лишь ближе к середине апреля, а к середине лета стало понятно, что нечто, обнаруженное Гершелем не комета, а огромная планета, удаленная от Солнца вдвое дальше, чем “высочайшая планета” — Сатурн.

Это открытие сделало Уильяма Гершеля героем эпохи, потому что еще никто на свете до него не открывал новых планет.

И действительно. Скажите мне, кто открыл планету Марс? Или Юпитер? А Венеру кто открыл?

Мы не знаем имен первооткрывателей видимых глазом планет по той же причине, по которой не знаем, кто впервые приручил огонь, или изобрел письменность.

Уильям Гершель стал первым персонализированным открывателем новых планет. И он же вдвое расширил пределы Солнечной системы, косвенно инициировав продолжающуюся и по сей день лихорадку поиска новых планет вокруг Солнца.

Через некоторое время оказалось, что Уран упрямо нарушает законы небесной механики, основоположниками которой были Кеплер и Ньютон — не желает двигаться по предвычисленной орбите — дерзко отклоняется от неё. Уран разделил астрономов на два лагеря. Одни считали, что все эти законы небесной механики не соответствуют реальности и не могут в точности предсказывать движение планет. Другие осмелились предположить, что законы точны, но есть еще одна планета, которая своим тяготением уводит Уран с законной орбиты.

По результатам многолетних и крайне трудных для науки того времени вычислений Урбена Жозефа Леверье — в точно расчетном месте — была обнаружена планета Нептун (хотя, так её назвали не сразу, как и Уран — сперва хотели в нем увековечить имя короля Георга, но акт лести не прошел). Законы небесной механики восторжествовали, а поиски новых планет продолжаются и по сей день, хотя и без особого результата, ведь открытый позже Плутон перестали считать планетой, а таинственную “Планету Х” даже не начали искать всерьез.

На сегодняшний день, Уран — предпоследняя планета Солнечной системы. Её отделяет от Солнца 19 астрономических единиц или около 3 миллиардов километров. Это весьма внушительная по размерам планета — в 4,5 раз больше Земли по диаметру, и почти в 15 раз массивнее нашей планеты. Но огромное расстояние делает Уран трудным для наблюдения объектом. Самые зоркие наблюдатели могут заметить Уран просто глазом, но на пределе видимости. В средние по силе телескопы Уран выглядит как маленькое круглое пятнышко диаметром всего 4 угловые секунды. Даже в самые сильные наземные телескопы никаких деталей в атмосфере Урана не видно — обращает на себя внимание лишь загадочный цвет морской волны, планетам не свойственный.

Атмосфера Урана простирается вглубь планеты на тысячи, а может и десятки тысяч километров. Возможно, где-то в глубине Урана есть каменное ядро, но это лишь теоретические предположения. На более чем 90% своего объема Уран представляет собой газо-жидкий океан без дна и берегов, состоящий преимущественно из водорода и гелия, сгущающийся в глубине, и разогревающийся. Ядро Урана может быть весьма горячим. Но характерные температуры во внешних атмосферных слоях близки к -220 градусам по шкале Цельсия.

Уран обладает солидной свитой спутников. Первые два открыл все тот же Уильям Гершель, а сейчас их известно 27. Но большинство спутников было обнаружено камерами автоматической станции Вояджер-2, которая первый и пока единственный раз посетила окрестности Урана в 1986-м году.

В 1977 году с борта Воздушной Обсерватории имени Койпера производились наблюдения покрытия Ураном слабой звезды. Непосредственно перед покрытием фотометры зафиксировали несколько явных угасаний блеска звезды, а после покрытия эффект повторился, но в обратной последовательности. Это странное поведение блеска звезды было объяснено наличием у Урана системы слабых, крайне разреженных колец, что подтвердилось 9 лет спустя космическим аппаратом Вояджер.

Забавно, что еще в 1789 году Уильям Гершель сообщал о том, что видел кольца Урана. Но тогда ему никто не поверил, потому что никто не смог этого подтвердить. Это очень показательный случай, ведь за открытие Урана Гершеля настигли небывалая слава и известность — ему был присвоен почетный титул Королевского Астронома. Но в науке даже Королевским Астрономам не верят на слово.

Тем не менее, похоже, Уильям Гершель оказался прав.

Удивительной особенностью Урана является наклон оси его вращения — более 90 градусов, а точнее 98. Уран вращается как-будто лежа на боку, да еще и в обратную по отношению к большинству планет сторону. Это уникальный случай в Солнечной системе, ведь других “лежачих” планет в ней пока не обнаружено.

А период осевого вращения у Урана вполне нормальный — 17 с небольшим часов. Это дольше, чем у Юпитера, но короче, чем у Земли. В то же самое время назвать этот период сутками язык не поворачивает — все из-за экстремального наклона оси вращения. Двигаясь по орбите Уран подставляет Солнцу то одно свое полушарие (и на нем наступает полярный день в несколько десятилетий продолжительностью), а потом другое, но на первом полушарии воцаряется столь же протяженная полярная ночь. Полный оборот вокруг Солнца Уран делает за 84 года. Через 11 лет Уран завершит третий виток по своей орбите с момента открытия.

Астрономы пока никак не могут объяснить причины столь сильного наклонения оси вращения Урана, но все догадки сводятся к тому, что некогда в прошлом Уран претерпел столкновение с другим массивным небесным телом. Кстати, некоторые спутники Урана несут в своем облике отпечатки давних и катастрофических по масштабам столкновений.

В ближайшее десятилетие к Урану планируется новая беспилотная миссия NASA — “Uranus Orbiter and Probe”. Если разработка станции будет идти по графику, старт миссии может быть осуществлен в 2031 году с использованием сверхтяжелого носителя компании SpaceX — Falcon Heavy. Зонд достигнет Урана только в 2044 году.

• Мой телеграм-канал "Вселенная и Человек"
• Одноименный астроблог
• Поддержать написание статей и обзоров