Уран и его странный наклон. Открытие Нептуна

В древности Сатурн считался самой внешней из известных планет. Тогда знали семь основных тел Солнечной системы (пять планет, видимых невооруженным глазом, Солнце и Луну). Никто не ожидал, что есть и другие планеты, поскольку число 7 почиталось у астрологов как магическое. Но в 1781 г. Уильям Гершель, составляя карту звезд в созвездии Близнецов, обнаружил дискообразный объект, который заметно перемещался от ночи к ночи. Гершель подумал, что это комета, но когда была определена орбита, он понял, что это планета, значительно более удаленная, чем Сатурн.

Уран и его странный наклон. Хотя Уран слабо различим невооруженным глазом, не удивительно, что он не был замечен до счастливого случая с Гершелем. Эта планета-гигант диаметром 51 ООО км только менее чем вдвое меньше Сатурна. По крайней мере ее внешние слои газообразны, а температура поверхности очень низка. В телескоп Уран виден как явно зеленоватый диск, на котором с трудом различимы яркие и темные зоны.

Уран находится на среднем расстоянии 2869,6 млн. км от Солнца, а период его орбитального обращения составляет 84 земных года. Период вращения вокруг оси равен 11 ч. Наклон его оси очень странный: он составляет 98°, т. е. больше прямого угла, так что с Земли Уран временами виден с полюса, а иногда так, что его экватор пересекает центр диска. Причина такого необычного наклона не выяснена. Это приводит к необычной ситуации: «ночь» на каждом из полюсов планеты продолжается 21 земной год.

Мы пока еще мало знаем об Уране, «Вояджер-2» подойдет к Урану в 1986 г. Уран имеет 5 спутников; все они меньше нашей Луны, и все вращаются в плоскости экватора планеты, так что их движение оказывается обратным. Есть некоторые разногласия в оценке размеров спутников, но все же самый маленький из них, Миранда, имеет диаметр 550 км, Умбриэль-около 1000 км и Ариэль- примерно 1500 км. Два самых больших спутника - Оберон и Титания-имеют диаметры примерно 1900 и 1800 км.

Уран имеет плотность, равную 1,2 плотности воды,- заметно большую, чем Юпитер, и намного большую, чем Сатурн, хотя меньшую, чем Земля

Оборот Урана вокруг оси длится почти 11 ч на экваторе и немного больше в полярных зонах. Угол наклона его оси (сравните с Землей) 98°- уникальный случай в Солнечной системе. Покрытие планетой звезды в 1977 г. позволило подтвердить существование у Урана системы колец. Состоящая по крайней мере из 5, а возможно, из 7 колец, лежащих в плоскости экватора, она подобна кольцам Сатурна, но уже

На схеме показаны орбиты пяти спутников Урана так, как они видны, если смотреть на полюс планеты: Миранда (1), Ариэль (2), Умбриэль (3), Титания (4) и Оберон, (5). Когда полюс планеты обращен к Земле, орбиты выглядят круговыми. Но когда Уран повернут к нам экватором, орбиты представляются почти прямыми линиями

Открытие Нептуна. С открытием Урана Солнечная система, казалось, стала «полной», но через несколько лет возникла серьезная проблема. Уран двигался не так, как ожидалось, а постоянно «сбивался» с рассчитанного пути. Единственно разумным было предположить, что на него действует более удаленная, еще неизвестная планета. Эта мысль была высказана в 1834 г. Дж. Эри (1801-1892). Но сам он проявил к этому мало интереса. В 1834 г. Дж. К. Адамс (1819-1892), работавший в Кембридже, разобрался в этой задаче. Он подумал, что, используя возмущения в движении Урана, можно найти положение неизвестной планеты, и после нескольких месяцев тяжкого труда пришел к выводу, что правильно определил ее положение на небе. Он связался с Эри, но королевский астроном снова ничего не предпринял (по-видимому, это отчасти объяснялось просто недопониманием существа решения, полученного Адамсом). Тем временем такие же вычисления произвел французский математик Урбан Леверье (1811-1877). Он послал свои результаты в Берлинскую обсерваторию, где два наблюдателя-И. Галле (1812-1910) и Г. Д’Арре (1822-1875)-быстро обнаружили планету почти точно в том месте, которое указал Леверье. Открытие было сделано в 1846 г. Вскоре после этого Дж. Чаллис (1803-1882), наблюдавший в Кембридже по вычислениям Адамса, обнаружил планету. Сейчас открытие Нептуна «на кончике пера» в равной мере приписывается и Адамсу, и Леверье.

Нептун-почти близнец Урана. Имея диаметр 49 500 км, он лишь немногим меньше его, но массивнее. У Нептуна нет такого необычного наклона оси вращения, как у Урана. Период обращения по орбите составляет 164,8 года, а среднее расстояние от Солнца 4497 млн. км. Ни в один телескоп не различается сколько-нибудь определенных деталей на поверхности Нептуна. Все, что можно увидеть,-это бледно-голубоватый диск. Из двух его спутников Тритон больше нашей Луны и имеет круговую орбиту, но движется вокруг Нептуна в обратном направлении. Другой спутник-Нереида-невелик, и его орбита вытянута, как у кометы.

Когда в 1846 г. Галле и Д’Арре принялись искать Нептун по вычислениям Леверье, они смогли использовать новую звездную карту этой области, уголок которой показан здесь (А). Чаллис, работавший в Кембридже, не имел такой карты, и поэтому его задача была более трудоемкой. На соответствующей части неба (Б) крестиком указано положение, вычисленное Леверье, а стрелкой- действительное положение планеты

Размеры самых внешних планет сравниваются с размерами Юпитера и Сатурна. Уран и Нептун - гиганты; видимые поверхности их образованы облачными слоями. Плутон меньше, чем Земля, и выглядит как планета земного типа

Загадка Плутона. Даже с открытием Нептуна по-прежнему оставались несоответствия в движении внешних гигантов, и Ловелл предпринял новые вычисления с целью найти еще одну планету. В 1930 г. на Ловелловской обсерватории в Аризоне планета была должным образом обнаружена, хотя и через целых 14 лет после смерти Ловелла.

Плутон-так была названа новая планета-ставил перед астрономами проблему за проблемой. Предполагается, что его диаметр около 6000 км, что примерно соответствует размерам Луны. Он имеет вытянутую наклонную орбиту, благодаря чему может подходить к Солнцу ближе, чем Нептун. Недостаточная массивность означает, что он не должен был бы создавать заметные возмущения в движении Урана или Нептуна; тем не менее именно из-за этих возмущений Плутон был обнаружен. Период обращения Плутона вокруг Солнца составляет 247,7 года, а вокруг оси-6,4 суток. В 1978 г. американскими астрономами был обнаружен спутник Плутона, относительно яркий, но расположенный очень близко к планете.

Орбиты Тритона (1) и Нереиды (2)- спутников Нептуна- очень различны. Орбита Тритона почти круговая, но он имеет обратное движение. Это единственный крупный спутник в Солнечной системе, который ведет себя таким образом; Нереида имеет прямое движение, но вытянутую орбиту, подобную орбите кометы

Плутон имеет сильно наклоненную и очень вытянутую орбиту (А). Здесь она (1) сравнивается с орбитой Нептуна (2). В перигелии Плутон может заходить внутрь орбиты Нептуна, но благодаря взаимному наклону орбит, составляющему 17° (Б), планеты не могут столкнуться. Особая орбита Плутона рождает некоторые сомнения относительно того, стоит ли рассматривать Плутон как «настоящую» большую планету