Уран — седьмая планета от Солнца . Это газообразный ледяной гигант голубого цвета . Большая часть планеты состоит из воды , аммиака и метана в сверхкритической фазе вещества , которую в астрономии называют «льдом» или летучими веществами . Атмосфера планеты имеет сложную слоистую облачную структуру и самую низкую минимальную температуру 49 К (-224 ° C; -371 ° F) среди всех планет Солнечной системы . Он имеет заметный осевой наклон 82,23° и скорость ретроградного вращения 17 часов. Это означает, что за период обращения вокруг Солнца, составляющий 84 земных года , его полюса получают около 42 лет непрерывного солнечного света, за которыми следуют 42 года непрерывной темноты.
Уран имеет третий по величине диаметр и четвертую по массе среди планет Солнечной системы. Согласно современным моделям, внутри летучей мантии находится каменное ядро, а вокруг него — толстая атмосфера из водорода и гелия . В верхних слоях атмосферы были обнаружены следовые количества углеводородов (предположительно образующихся в результате гидролиза ) и монооксида углерода , а также углекислого газа (предположительно образовавшегося из комет ). В атмосфере Урана существует множество необъяснимых климатических явлений , таких как максимальная скорость ветра 900 км/ч (560 миль в час), [22] изменения полярной шапки и беспорядочное образование облаков. Планета также имеет очень низкую внутреннюю температуру по сравнению с другими планетами-гигантами, причина которой остается неясной.
Как и другие планеты-гиганты, Уран имеет кольцевую систему , большое количество вращающихся вокруг нее естественных спутников и магнитосферу . Ее кольцевая система чрезвычайно темная, отражается лишь около 2% падающего света, а ее спутниковая система содержит 18 известных регулярных лун , из которых 13 являются небольшими внутренними лунами . Дальше находятся пять больших спутников планеты: Миранда , Ариэль , Умбриэль , Титания и Оберон . На гораздо большем расстоянии от Урана вращаются девять известных спутников неправильной формы . Магнитосфера планеты сильно асимметрична и содержит множество заряженных частиц , что может быть причиной потемнения ее колец и спутников.
Уран виден невооруженным глазом, но он очень тусклый и не был классифицирован как планета до 1781 года, когда его впервые наблюдал Уильям Гершель . Примерно через семь десятилетий после ее открытия было достигнуто согласие, что планета будет названа в честь греческого бога Урана (Ураноса), одного из первобытных греческих божеств . По состоянию на 2024 год ее близко посетили только один раз, когда в 1986 году мимо планеты пролетал зонд «Вояджер-2» . [23] Хотя в настоящее время ее можно разрешить и наблюдать с помощью телескопов, существует большое желание вновь посетить планету, о чем свидетельствует решение Planetary Science Decadal Survey сделать предлагаемую миссию орбитального аппарата и зонда Урана главным приоритетом в 2023–2032 годах. исследование, а также предложение CNSA пролететь мимо планеты на субзонде « Тяньвэнь-4» . [24]
Как и классические планеты , Уран виден невооруженным глазом, но древние наблюдатели никогда не признавали его планетой из-за его тусклости и медленной орбиты. [25] Сэр Уильям Гершель впервые наблюдал Уран 13 марта 1781 года, что привело к его открытию как планеты, расширению известных границ Солнечной системы впервые в истории и сделало Уран первой планетой, классифицированной как таковая с помощью телескоп . Открытие Урана также фактически удвоило размер известной Солнечной системы, поскольку Уран находится примерно в два раза дальше от Солнца, чем планета Сатурн .
До того, как Уран был признан планетой, его неоднократно наблюдали, хотя обычно его ошибочно принимали за звезду. Самое раннее известное наблюдение было сделано Гиппархом , который в 128 г. до н.э., возможно, записал ее как звезду для своего звездного каталога , который позже был включен в Альмагест Птолемея . [26] Самое раннее определенное наблюдение было в 1690 году, когда Джон Флемстид наблюдал ее по крайней мере шесть раз, занесев ее в каталог как 34 Тельца . Французский астроном Пьер Шарль Ле Монье наблюдал Уран как минимум двенадцать раз в период с 1750 по 1769 год [27] , в том числе четыре ночи подряд.
Сэр Уильям Гершель наблюдал Уран 13 марта 1781 года из сада своего дома по адресу Нью-Кинг-стрит, 19 в Бате, Сомерсет , Англия (ныне Музей астрономии Гершеля ) [28] и первоначально сообщил об этом (26 апреля 1781 года) как комета . [29] С помощью самодельного 6,2-дюймового телескопа-рефлектора Гершель «провел серию наблюдений за параллаксом неподвижных звезд». [30] [31]
Гершель записал в своем дневнике: «В квартиле около ζ Тельца … либо туманная звезда, либо, возможно, комета». [32] 17 марта он отметил: «Я искал Комету или Туманную звезду и обнаружил, что это комета, поскольку она сменила свое место». [33] Когда он представил свое открытие Королевскому обществу , он продолжал утверждать, что нашел комету, но также неявно сравнивал ее с планетой: [30]
Когда я впервые увидел комету, мощность, которую я имел, была 227. По опыту я знаю, что диаметры неподвижных звезд не увеличиваются пропорционально при более высоких увеличениях, как это происходит с планетами; поэтому я теперь присвоил мощности 460 и 932 и обнаружил, что диаметр кометы увеличивается пропорционально мощности, как и должно быть, если предположить, что она не является неподвижной звездой, в то время как диаметры звезд которые я сравнивал, они не были увеличены в том же соотношении. Более того, комета, увеличенная намного сверх того, что допускал ее свет, казалась туманной и нечеткой из-за этих великих сил, в то время как звезды сохранили тот блеск и отчетливость, которые, как я знал из многих тысяч наблюдений, они сохранят. Продолжение показало, что мои предположения были вполне обоснованными: это оказалась комета, которую мы недавно наблюдали. [30]
Гершель уведомил королевского астронома Невила Маскелина о своем открытии и получил от него сбитый с толку ответ 23 апреля 1781 года: «Я не знаю, как это назвать. Солнце как комета, движущаяся по очень эксцентричному эллипсу. Я еще не видел у него ни комы, ни хвоста». [34]
Хотя Гершель продолжал описывать свой новый объект как комету, другие астрономы уже начали подозревать обратное. Финско-шведский астроном Андерс Йохан Лекселл , работающий в России, первым вычислил орбиту нового объекта. [35] Ее почти круглая орбита привела его к выводу, что это планета, а не комета. Берлинский астроном Иоганн Элерт Боде описал открытие Гершеля как «движущуюся звезду, которую можно считать до сих пор неизвестным планетоподобным объектом, обращающимся за орбитой Сатурна». [36] Боде пришел к выводу, что ее околокруглая орбита больше походила на планету, чем на комету. [37]
Вскоре этот объект был повсеместно принят как новая планета. В 1783 году Гершель признался в этом президенту Королевского общества Джозефу Бэнксу : «Наблюдения самых выдающихся астрономов Европы показывают, что новая звезда, на которую я имел честь указать им в марте 1781 года, является первичной планетой Наша Солнечная система." [38] В знак признания его достижений король Георг III назначил Гершелю ежегодную стипендию в размере 200 фунтов стерлингов (что эквивалентно 26 000 фунтов стерлингов в 2021 году) [39] при условии, что он переедет в Виндзор , чтобы королевская семья могла смотреть в его телескопы. [40]
Имя Уран отсылает к древнегреческому божеству неба Урану ( древнегреческий : Οὐρανός ), известному как Целус в римской мифологии, отцу Кроноса ( Сатурна ), дедушке Зевса ( Юпитеру ) и прадеду Ареса ( Марса ) . , что на латыни было переведено как Уран ( IPA: [ˈuːranʊs] ). [2] Это единственная из восьми планет, чье английское название происходит от персонажа греческой мифологии . Прилагательная форма Урана — «Уран». [41] Предпочтительное среди астрономов произношение имени Уран — / ˈ jʊər ə n ə s / YOOR -ə-nəs , [1] с ударением на первый слог, как в латинском Uranus , в отличие от / j ʊ ˈ r eɪ n ə s / yoo- RAY -nəs , с ударением на втором слоге и долгим a , хотя оба считаются приемлемыми. [г]
Консенсус по поводу названия был достигнут лишь спустя почти 70 лет после открытия планеты. Во время первоначальных обсуждений после открытия Маскелин попросил Гершеля «оказать астрономическому миру услугу [ sic ] дать имя вашей планете, которое полностью принадлежит вам, [и] которым мы вам так обязаны за открытие ". [43] В ответ на просьбу Маскелина Гершель решил назвать объект Георгий Сидус (Звезда Георгия) или «Грузинская планета» в честь своего нового покровителя, короля Георга III. [44] Он объяснил это решение в письме Джозефу Бэнксу: [38]
В сказочные времена древности планетам давались названия Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн, как имена их главных героев и божеств. В нынешнюю, более философскую эпоху вряд ли можно было бы прибегнуть к тому же методу и назвать его Юноной, Палладой, Аполлоном или Минервой для имени нашего нового небесного тела. Первое рассмотрение любого конкретного события или примечательного инцидента, по-видимому, связано с его хронологией: стоит ли в какой-либо будущей эпохе спрашивать, когда была открыта эта последняя найденная Планета? Было бы вполне удовлетворительным ответом сказать: «Во времена правления короля Георга Третьего».
Предложенное Гершелем имя не пользовалось популярностью за пределами Британии и Ганновера, и вскоре были предложены альтернативы. Астроном Жером Лаланд предложил назвать его Гершелем в честь первооткрывателя. [45] Шведский астроном Эрик Просперин предложил названия Астрея , Кибела (теперь названия астероидов) и Нептун , которые станут названием следующей планеты , которая будет открыта. Это название было поддержано другими астрономами, которым понравилась идея отметить победы британского Королевского военно-морского флота в ходе Войны за независимость США , назвав новую планету либо Нептун Георг III , либо Нептун Великобритания , компромисс, который предложил Лекселл. [35] [46] Даниил Бернулли предложил Гиперкрония и Трансатурниса . Георг Лихтенберг из Геттингена предложил Аустрю , богиню, упомянутую Овидием (но которая традиционно ассоциируется с Девой ). Также было предложено имя Минерва . [46]
В трактате от марта 1782 года Боде предложил Уран , латинизированную версию греческого бога неба Урана . [47] Боде утверждал, что название должно следовать мифологии, чтобы не выделяться среди других планет, и что Уран был подходящим именем в качестве отца первого поколения Титанов . [47] Он также отметил элегантность названия: так же, как Сатурн был отцом Юпитера , новая планета должна быть названа в честь отца Сатурна. [40] [47] [48] [49] Боде, однако, очевидно, не знал, что Уран был лишь латинизированной формой титульного божества, а его римским эквивалентом был Целус. В 1789 году коллега Боде по Королевской академии Мартин Клапрот назвал свой недавно открытый элемент ураном в поддержку выбора Боде. [50] В конечном счете, предложение Боде стало наиболее широко используемым и стало универсальным в 1850 году, когда Управление морского альманаха Его Величества , последнее возражавшее, перешло с использования Джорджия Сидуса на Уран . [48]
Уран имеет два астрономических символа . Первое, что будет предложено,, [h] был предложен Иоганном Готфридом Кёлером по просьбе Боде в 1782 году. [51] Кёлер предложил дать новой планете символ платины , которая была описана с научной точки зрения всего 30 лет назад. Поскольку алхимического символа платины не существовало , он предположил, что⛢или⛢, комбинация планетарных металлических символов ☉ (золото) и ♂ (железо), поскольку платина (или «белое золото») встречается в смеси с железом. Боде считал, что вертикальная ориентация ⛢ лучше сочетается с символами других планет, оставаясь при этом отличной. [51] Этот символ преобладает в современной астрономии в тех редких случаях, когда символы вообще используются. [52] [53] Второй символ,, [i] был предложен Лаландом в 1784 году. В письме Гершелю Лаланд описал его как « unglob surmonté par la première lettre de votre nom » («глобус, увенчанный первой буквой вашей фамилии»). [45] Второй символ почти универсален в астрологии.
В англоязычной популярной культуре юмор часто происходит от обычного произношения имени Урана, которое напоминает фразу «твой анус ». [54] Чтобы пресечь подобные вульгарные каламбуры, были более или менее серьезные предложения переименовать планету, например, в ее римский эквивалент Целус , что также выровняло бы этимологические корни с другими планетами, или в имя женского божества, например Минерва или Юнона . [55] [56]
На других языках Уран называется по-разному. Имя Урана дословно переводится как «король неба» на китайском (天王星), японском (天王星), корейском (천왕성) и вьетнамском ( sao Thiên Vương ) китайском (天王星). [57] [58] [59] [60] На тайском языке его официальное название — Дао Юренат ( ดาวยูเรนัส ), как и на английском языке. Другое его название на тайском языке - Дао Маруеттаю ( ดาวมฤตยู , Звезда Мритью), после санскритского слова Мртью ( मृत्यु ), означающего «смерть». На монгольском языке его имя — Тенгэрийн Ван ( Тэнгэрийн ван ), что переводится как «Царь Неба», что отражает роль одноименного бога как правителя небес. На гавайском языке его имя — Хелекала , гавайский перевод имени «Гершель». [61] На языке маори его зовут Веранги . [62] [63]
Утверждается, что различия между ледяными гигантами и газовыми гигантами обусловлены историей их формирования. [64] [65] [66] Предполагается, что Солнечная система образовалась из вращающегося диска газа и пыли, известного как предсолнечная туманность . Большая часть газа туманности, в первую очередь водорода и гелия, сформировала Солнце, а пылинки собрались вместе, образовав первые протопланеты. По мере того, как планеты росли, некоторые из них в конечном итоге накопили достаточно материи, чтобы их гравитация могла удерживать оставшийся газ туманности. [64] [65] [67] Чем больше газа они удерживали, тем больше они становились; чем больше они становились, тем больше газа они удерживали, пока не была достигнута критическая точка, и их размер начал увеличиваться в геометрической прогрессии. [68] Ледяные гиганты, располагавшие лишь несколькими земными массами туманного газа, так и не достигли этой критической точки. [64] [65] [69] Недавнее моделирование планетарной миграции показало, что оба ледяных гиганта сформировались ближе к Солнцу, чем их нынешние положения, и двинулись наружу после образования ( модель Ниццы ). [64]
Уран обращается вокруг Солнца один раз в 84 года. Если смотреть на фоне звезд, то с момента открытия в 1781 году планета дважды, в марте 1865 года и в марте 1949 года, возвращалась в точку своего открытия к северо-востоку от двойной звезды Зета Тельца и снова вернется в это место в апреле 2033 года. . [ нужна цитата ]
Его среднее расстояние от Солнца составляет примерно 20 а.е. (3 миллиарда км ; 2 миллиарда миль ). Разница между ее минимальным и максимальным расстоянием от Солнца составляет 1,8 а.е., что больше, чем у любой другой планеты, хотя и не так велико, как у карликовой планеты Плутон . [70] Интенсивность солнечного света обратно пропорциональна квадрату расстояния, и поэтому на Уране (примерно в 20 раз большем от Солнца по сравнению с Землей) она составляет примерно 1/400 интенсивности света на Земле. [71]
Элементы орбиты Урана впервые были рассчитаны в 1783 году Пьером-Симоном Лапласом . [72] Со временем начали появляться расхождения между предсказанными и наблюдаемыми орбитами, и в 1841 году Джон Коуч Адамс впервые предположил, что различия могут быть связаны с гравитационным притяжением невидимой планеты. В 1845 году Урбен Леверье начал собственное независимое исследование орбиты Урана. 23 сентября 1846 года Иоганн Готфрид Галле обнаружил новую планету, позже названную Нептуном , почти в том положении, которое предсказывал Леверье. [73]
Период вращения внутренней части Урана составляет 17 часов 14 минут. Как и на всех планетах-гигантах , в ее верхних слоях атмосферы дуют сильные ветры по направлению вращения. На некоторых широтах, например, примерно на 60 градусах южной широты, видимые элементы атмосферы движутся гораздо быстрее, совершая полный оборот всего за 14 часов. [74]
Ось вращения Урана примерно параллельна плоскости Солнечной системы, с осевым наклоном 82,23°. (Это соответствует определению Международного астрономического союза , согласно которому северный полюс — это полюс, который лежит на северной стороне Земли неизменной плоскости Солнечной системы . Поскольку при таком определении Уран имеет ретроградное вращение, наклон оси Урана иногда вместо этого указывается как 97,8 °). меняя местами, какой полюс считается северным, а какой – южным, следуя соглашению, согласно которому северный и южный полюса тела определяются в соответствии с правилом правой руки относительно направления вращения, что дает ему прямое вращение. [75] ) Это дает ей сезонные изменения, совершенно непохожие на те, что наблюдаются на других планетах. (Плутон и протопланета-астероид 2 Паллада также имеют крайние наклоны осей.) Вблизи солнцестояния один полюс постоянно обращен к Солнцу, а другой — в сторону, и только узкая полоса вокруг экватора испытывает быстрый цикл смены дня и ночи, при этом Солнце низко над горизонтом. На другой стороне орбиты Урана ориентация полюсов по отношению к Солнцу обратная. Каждый полюс получает около 42 лет непрерывного солнечного света, а затем 42 года темноты. [76] Во время равноденствий Солнце обращено к экватору Урана, создавая период дневных и ночных циклов, аналогичный тем, которые наблюдаются на большинстве других планет.
Одним из результатов такой ориентации оси является то, что в среднем за уранский год околополярные области Урана получают больше энергии от Солнца, чем его экваториальные области. Тем не менее, на экваторе Урана горячее, чем на полюсах. Основной механизм, вызывающий это, неизвестен. Причина необычного наклона оси Урана также точно не известна, но обычно предполагают, что во время формирования Солнечной системы протопланета размером с Землю столкнулась с Ураном, что привело к перекосу ориентации. [77] Исследования Джейкоба Кегеррайса из Даремского университета показывают, что наклон произошел в результате столкновения камня размером больше Земли с планетой 3–4 миллиарда лет назад. [78] Южный полюс Урана был направлен почти прямо на Солнце во время пролета «Вояджера-2 » в 1986 году. [79] [80]
Средняя видимая звездная величина Урана составляет 5,68 со стандартным отклонением 0,17, а крайние значения — 5,38 и 6,03. [18] Этот диапазон яркости близок к пределу видимости невооруженным глазом . Большая часть изменчивости зависит от планетарных широт, освещаемых Солнцем и наблюдаемых с Земли. [82] Его угловой диаметр составляет от 3,4 до 3,7 угловых секунд по сравнению с 16-20 угловыми секундами у Сатурна и от 32 до 45 угловых секунд у Юпитера. [83] В оппозиции Уран виден невооруженным глазом на темном небе и становится легкой мишенью даже в городских условиях в бинокль. [7] На более крупных любительских телескопах с диаметром объектива от 15 до 23 см Уран выглядит как бледно-голубой диск с отчетливым затемнением по краям . В большой телескоп диаметром 25 см или шире можно увидеть узоры облаков, а также некоторые более крупные спутники, такие как Титания и Оберон . [84]
Масса Урана примерно в 14,5 раз больше массы Земли, что делает его наименее массивной из планет-гигантов. Его диаметр немного больше диаметра Нептуна и примерно в четыре раза больше диаметра Земли. Итоговая плотность 1,27 г/см 3 делает Уран второй наименее плотной планетой после Сатурна. [11] [12] Это значение указывает на то, что он состоит в основном из различных льдов, таких как вода, аммиак и метан. [16] Общая масса льда внутри Урана точно не известна, поскольку в зависимости от выбранной модели возникают разные цифры; она должна составлять от 9,3 до 13,5 массы Земли. [16] [85] Водород и гелий составляют лишь небольшую часть от общего количества, от 0,5 до 1,5 массы Земли. [16] Остальная часть неледяной массы (от 0,5 до 3,7 массы Земли) приходится на скальный материал . [16] Стандартная модель структуры Урана заключается в том, что он состоит из трех слоев: каменного ( силикатного / железо-никелевого ) ядра в центре, ледяной мантии в середине и внешней газообразной водородно-гелиевой оболочки. [16] [86] Ядро относительно небольшое, с массой всего 0,55 массы Земли и радиусом менее 20% от Урана; мантия составляет его основную часть, ее масса составляет около 13,4 массы Земли, а верхняя атмосфера относительно нематериальна, весит около 0,5 массы Земли и простирается на последние 20% радиуса Урана. [16] [86] Плотность ядра Урана составляет около 9 г/см 3 , давление в центре 8 миллионов бар (800 ГПа ) и температура около 5000 К . [85] [86] Ледяная мантия на самом деле состоит не из льда в общепринятом понимании, а из горячей и плотной жидкости, состоящей из воды, аммиака и других летучих веществ . [16] [86] Эту жидкость, обладающую высокой электропроводностью, иногда называют водно-аммиачным океаном. [87]
Чрезвычайное давление и температура глубоко внутри Урана могут разрушить молекулы метана, при этом атомы углерода конденсируются в кристаллы алмаза , которые падают сквозь мантию, как градины. [88] [89] Это явление похоже на алмазные дожди, которые, по теории ученых, существуют на Юпитере , Сатурне и Нептуне . [90] [91] Эксперименты при очень высоком давлении в Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса предполагают, что основание мантии может состоять из океана металлического жидкого углерода, возможно, с плавающими твердыми «алмазными бергами». [92] [93] [94]
Основной состав Урана и Нептуна отличается от составов Юпитера и Сатурна , причем лед преобладает над газами, что оправдывает их отдельную классификацию как ледяных гигантов . Может существовать слой ионной воды, в котором молекулы воды распадаются на смесь ионов водорода и кислорода, и более глубокий слой суперионной воды , в котором кислород кристаллизуется, но ионы водорода свободно перемещаются внутри кислородной решетки. [95]
Хотя рассмотренная выше модель является достаточно стандартной, она не уникальна; другие модели также удовлетворяют наблюдениям. Например, если в ледяной мантии смешаны значительные количества водорода и каменного материала, то общая масса льдов в недрах будет меньше и, соответственно, общая масса пород и водорода будет выше. Доступные в настоящее время данные не позволяют научно определить, какая модель правильна. [85] Жидкая внутренняя структура Урана означает, что он не имеет твердой поверхности. Газообразная атмосфера постепенно переходит во внутренние жидкие слои. [16] Для удобства «поверхностью» условно обозначен вращающийся сплюснутый сфероид , установленный в точке, в которой атмосферное давление равно 1 бару (100 кПа). Он имеет экваториальный и полярный радиусы 25 559 ± 4 км (15 881,6 ± 2,5 миль) и 24 973 ± 20 км (15 518 ± 12 миль) соответственно. [11] Эта поверхность используется на протяжении всей статьи в качестве нулевой точки для определения высоты.
Внутреннее тепло Урана кажется заметно ниже, чем у других планет-гигантов; в астрономических терминах он имеет низкий тепловой поток . [22] [96] До сих пор непонятно, почему внутренняя температура Урана такая низкая. Нептун, который является близким близнецом Урана по размеру и составу, излучает в космос в 2,61 раза больше энергии, чем получает от Солнца, [22] но Уран вообще не излучает избыточного тепла. Полная мощность, излучаемая Ураном в дальней инфракрасной (т.е. тепловой) части спектра, равнаВ 1,06 ± 0,08 раза больше солнечной энергии, поглощаемой в его атмосфере . [17] [97] Тепловой поток Урана составляет всего лишь0,042 ± 0,047 Вт / м 2 , что ниже внутреннего теплового потока Земли примерно0,075 Вт / м 2 . [97] Самая низкая температура, зарегистрированная в тропопаузе Урана, составляет 49 К (-224,2 °C; -371,5 °F), что делает Уран самой холодной планетой в Солнечной системе. [17] [97]
Одна из гипотез этого несоответствия предполагает, что, когда на Уран ударил сверхмассивный ударник, который заставил его выбросить большую часть своего изначального тепла, у него осталась пониженная температура ядра. [98] Эта гипотеза воздействия также используется в некоторых попытках объяснить наклон оси планеты. Другая гипотеза заключается в том, что в верхних слоях Урана существует некий барьер, который не позволяет теплу ядра достигать поверхности. [16] Например, конвекция может иметь место в ряде слоев с различным составом, что может препятствовать передаче тепла вверх ; [17] [97] возможно, двойная диффузионная конвекция является ограничивающим фактором. [16]
В исследовании 2021 года внутренние условия ледяных гигантов были имитированы путем сжатия воды, содержащей такие минералы, как оливин и ферропериклаз , что показало, что большое количество магния может быть растворено в жидких недрах Урана и Нептуна. Если на Уране больше этого магния, чем на Нептуне, он может образовывать теплоизоляционный слой, что потенциально объясняет низкую температуру планеты. [99]
Хотя внутри Урана нет четко выраженной твердой поверхности, самая внешняя часть газовой оболочки Урана, доступная для дистанционного зондирования, называется его атмосферой . [17] Возможности дистанционного зондирования распространяются примерно на 300 км ниже уровня 1 бар (100 кПа) с соответствующим давлением около 100 бар (10 МПа) и температурой 320 К (47 ° C; 116 ° F). [100] Разреженная термосфера простирается на два планетарных радиуса от номинальной поверхности, давление которой определяется как 1 бар. [101] Атмосферу Урана можно разделить на три слоя: тропосферу с высотой от -300 до 50 км (-186 и 31 миль) и давлением от 100 до 0,1 бар (от 10 МПа до 10 кПа); стратосфера , охватывающая высоты от 50 до 4000 км (от 31 до 2485 миль) и давление от 0,1 до 10–10 бар (от 10 кПа до 10 мкПа ); и термосфера простирается на высоту от 4000 км до 50 000 км от поверхности. [17] Мезосферы нет .
Состав атмосферы Урана отличается от его основной массы и состоит в основном из молекулярного водорода и гелия. [17] Молярная доля гелия , т.е. число атомов гелия на молекулу газа, равна0,15 ± 0,03 [21] в верхней тропосфере, что соответствует массовой доле0,26 ± 0,05 . [17] [97] Эта величина близка к массовой доле протосолнечного гелия0,275 ± 0,01 , [102] что указывает на то, что гелий не осел в его центре, как это было в газовых гигантах. [17] Третий по распространенности компонент атмосферы Урана — метан ( CH 4 ). [17] Метан имеет заметные полосы поглощения в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне (ИК), что придает Урану аквамариновый или голубой цвет. [17] Молекулы метана составляют 2,3% атмосферы по мольной доле ниже слоя метанового облака при уровне давления 1,3 бар (130 кПа); это примерно в 20–30 раз превышает содержание углерода, обнаруженное на Солнце. [17] [20] [103]
Коэффициент смешивания [j] в верхних слоях атмосферы намного ниже из-за чрезвычайно низкой температуры, что снижает уровень насыщения и приводит к вымерзанию избыточного метана. [104] Содержание менее летучих соединений, таких как аммиак, вода и сероводород, в глубоких слоях атмосферы мало изучено. Вероятно, они также выше солнечных значений. [17] [105] Наряду с метаном в стратосфере Урана обнаружены следовые количества различных углеводородов , которые, как полагают, образуются из метана в результате фотолиза , вызванного солнечным ультрафиолетовым (УФ) излучением. [106] К ним относятся этан ( C 2 H 6 ), ацетилен ( C 2 H 2 ), метилацетилен ( CH 3 C 2 H ) и диацетилен ( C 2 HC 2 H ). [104] [107] [108] Спектроскопия также обнаружила следы водяного пара, угарного газа и углекислого газа в верхних слоях атмосферы, которые могут возникать только из внешнего источника, такого как падающая пыль и кометы . [107] [108] [109]
Тропосфера — самая нижняя и плотная часть атмосферы, для которой характерно понижение температуры с высотой. [17] Температура падает примерно с 320 К (47 ° C; 116 ° F) у основания номинальной тропосферы на высоте -300 км до 53 К (-220 ° C; -364 ° F) на высоте 50 км. [100] [103] Температуры в самой холодной верхней области тропосферы ( тропопаузе ) фактически колеблются в диапазоне от 49 до 57 К (-224 и -216 ° C; -371 и -357 ° F) в зависимости от планетарного климата. широта. [17] [96] Область тропопаузы отвечает за подавляющее большинство тепловых излучений Урана в дальнем инфракрасном диапазоне , что определяет его эффективную температуру 59,1 ± 0,3 К (-214,1 ± 0,3 ° C; -353,3 ± 0,5 ° F). [96] [97]
Считается, что тропосфера имеет очень сложную структуру облаков; Предполагается, что водяные облака лежат в диапазоне давлений от 50 до 100 бар (от 5 до 10 МПа), облака из гидросульфида аммония - в диапазоне от 20 до 40 бар (от 2 до 4 МПа), облака из аммиака или сероводорода - от 3 до 10 МПа. бар (0,3 и 1 МПа) и, наконец, непосредственно обнаружили тонкие метановые облака при давлении от 1 до 2 бар (0,1–0,2 МПа). [17] [20] [100] [110] Тропосфера — динамичная часть атмосферы, в которой наблюдаются сильные ветры, яркие облака и сезонные изменения. [22]
Средний слой атмосферы Урана — стратосфера , где температура обычно увеличивается с высотой от 53 К (-220 °C; -364 °F) в тропопаузе до 800–850 К (527–577 °C; 980–1070 °C). °F) у основания термосферы. [101] Нагрев стратосферы вызван поглощением солнечного УФ- и ИК-излучения метаном и другими углеводородами , [112] образующимися в этой части атмосферы в результате фотолиза метана . [106] Тепло также передается из горячей термосферы. [112] Углеводороды занимают относительно узкий слой на высоте от 100 до 300 км, что соответствует диапазону давлений от 1000 до 10 Па и температуре от 75 до 170 К (-198 и -103 °C; -325 и -154). °Ф). [104] [107]
Наиболее распространенными углеводородами являются метан, ацетилен и этан с коэффициентами смешивания около 10.−7 относительно водорода. Соотношение смешивания монооксида углерода на этих высотах одинаково. [104] [107] [109] Более тяжелые углеводороды и диоксид углерода имеют коэффициенты смешивания на три порядка ниже. [107] Коэффициент содержания воды составляет около 7 × 10.−9 . [108] Этан и ацетилен имеют тенденцию конденсироваться в более холодной нижней части стратосферы и тропопаузы (ниже уровня 10 мбар), образуя слои дымки, [106] которые могут быть частично ответственны за мягкий внешний вид Урана. Концентрация углеводородов в стратосфере Урана над дымкой значительно ниже, чем в стратосферах других планет-гигантов. [104] [113]
Самый внешний слой атмосферы Урана — это термосфера и корона, которая имеет однородную температуру от 800 К (527 °C) до 850 К (577 °C). [17] [113] Источники тепла, необходимые для поддержания такого высокого уровня, не изучены, поскольку ни солнечный УФ, ни полярное сияние не могут обеспечить необходимую энергию для поддержания этих температур. Также этому может способствовать слабая эффективность охлаждения из-за отсутствия углеводородов в стратосфере при давлении выше 0,1 мбар. [101] [113] Помимо молекулярного водорода, термосфера-корона содержит множество свободных атомов водорода. Их небольшая масса и высокие температуры объясняют, почему корона простирается на расстояние 50 000 км (31 000 миль), или на два радиуса Урана, от ее поверхности. [101] [113]
Эта расширенная корона — уникальная особенность Урана. [113] Его последствия включают в себя сопротивление мелким частицам, вращающимся вокруг Урана, вызывающее общее истощение пыли в кольцах Урана. [101] Термосфера Урана вместе с верхней частью стратосферы соответствует ионосфере Урана . [103] Наблюдения показывают, что ионосфера занимает высоты от 2000 до 10 000 км (от 1200 до 6200 миль). [103] Ионосфера Урана плотнее, чем ионосфера Сатурна или Нептуна, что может быть связано с низкой концентрацией углеводородов в стратосфере. [113] [114] Ионосфера в основном поддерживается солнечным УФ-излучением, а ее плотность зависит от солнечной активности . [115] Авроральная активность незначительна по сравнению с Юпитером и Сатурном. [113] [116]
В ультрафиолетовом и видимом диапазоне волн атмосфера Урана мягкая по сравнению с другими планетами-гигантами, даже с Нептуном, на который она во многом похожа. [22] Когда «Вояджер-2» пролетал мимо Урана в 1986 году, он наблюдал в общей сложности 10 облаков по всей планете. [117] [118] Одно из предложенных объяснений этого недостатка особенностей состоит в том, что внутреннее тепло Урана заметно ниже, чем у других планет-гигантов, как указывалось ранее, Уран - самая холодная планета в Солнечной системе. [17] [97]
В 1986 году «Вояджер-2» обнаружил, что видимое южное полушарие Урана можно разделить на две области: яркую полярную шапку и темные экваториальные полосы. [117] Их граница расположена примерно на -45° широты . Узкая полоса, охватывающая диапазон широт от -45 до -50 °, является самой яркой крупной особенностью на его видимой поверхности. [117] [119] Его называют южным «воротником». Считается, что шапка и воротник представляют собой плотную область метановых облаков, расположенную в диапазоне давлений от 1,3 до 2 бар (см. Выше). [120] Помимо крупномасштабной полосчатой структуры, «Вояджер-2» наблюдал десять небольших ярких облаков, большинство из которых лежало в нескольких градусах к северу от воротника. [117] Во всем остальном Уран в 1986 году выглядел как динамически мертвая планета.
«Вояджер-2» прибыл в разгар южного лета на Уран и не смог наблюдать северное полушарие. В начале XXI века, когда открылась северная полярная область, космический телескоп Хаббла (HST) и телескоп Кека первоначально не наблюдали ни воротника, ни полярной шапки в северном полушарии. [119] Таким образом, Уран оказался асимметричным: ярким вблизи южного полюса и равномерно темным в области к северу от южного воротника. [119] В 2007 году, когда Уран прошел точку равноденствия, южный воротник почти исчез, и около 45° широты появился слабый северный воротник. [121] В 2023 году команда, использующая Very Large Array , наблюдала темный воротник на 80° широты и яркое пятно на северном полюсе, что указывает на наличие полярного вихря . [122]
В 1990-х годах количество наблюдаемых ярких облачных объектов значительно выросло, отчасти потому, что стали доступны новые методы получения изображений с высоким разрешением. [22] Большинство из них были обнаружены в северном полушарии, когда они начали становиться видимыми. [22] Раннее объяснение — что яркие облака легче идентифицировать в темной части, тогда как в южном полушарии их маскирует яркий воротник — оказалось неверным. [123] [124] Тем не менее, существуют различия между облаками каждого полушария. Северные облака меньше, резче и ярче. [124] Судя по всему, они лежат на большей высоте. [124] Время жизни облаков составляет несколько порядков. Некоторые небольшие облака живут часами; по крайней мере одно южное облако могло сохраниться после пролета «Вояджера-2» . [22] [118] Недавние наблюдения также показали, что особенности облаков на Уране имеют много общего с облаками на Нептуне. [22] Например, темные пятна, распространенные на Нептуне, никогда не наблюдались на Уране до 2006 года, когда было получено изображение первого такого объекта, получившего название « Темное пятно Урана» . [125] Предполагается, что Уран становится все более похожим на Нептун в период своего равноденствия. [126]
Отслеживание многочисленных особенностей облаков позволило определить зональные ветры, дующие в верхней тропосфере Урана. [22] На экваторе ветры ретроградные, что означает, что они дуют в направлении, обратном вращению планеты. Их скорость составляет от -360 до -180 км/ч (от -220 до -110 миль в час). [22] [119] Скорость ветра увеличивается по мере удаления от экватора, достигая нулевых значений вблизи широты ±20°, где находится температурный минимум тропосферы. [22] [96] Ближе к полюсам ветры смещаются в прямое направление, подчиняясь вращению Урана. Скорость ветра продолжает увеличиваться, достигая максимума на широте ±60°, а затем падает до нуля на полюсах. [22] Скорость ветра на широте −40° варьируется от 540 до 720 км/ч (от 340 до 450 миль в час). Поскольку воротник закрывает все облака ниже этой параллели, скорость между ним и южным полюсом невозможно измерить. [22] Напротив, в северном полушарии максимальные скорости до 860 км/ч (540 миль в час) наблюдаются вблизи +50° широты. [22] [119] [127]
За короткий период с марта по май 2004 г. в атмосфере Урана появились большие облака, придавшие ей вид, похожий на Нептун. [128] [124] [129] Наблюдения включали рекордную скорость ветра 820 км/ч (510 миль в час) и постоянную грозу, называемую «фейерверком четвертого июля». [118] 23 августа 2006 года исследователи из Института космических наук (Боулдер, Колорадо) и Университета Висконсина наблюдали темное пятно на поверхности Урана, что дало ученым больше информации об атмосферной активности Урана. [125] Почему произошел такой внезапный всплеск активности, до конца не известно, но похоже, что экстремальный наклон оси Урана приводит к резким сезонным колебаниям его погоды. [130] [126] Определить природу этих сезонных колебаний сложно, поскольку хорошие данные об атмосфере Урана существуют менее 84 лет, или одного полного уранического года. Фотометрия в течение полугода Урана (начиная с 1950-х годов) показала закономерное изменение блеска в двух спектральных диапазонах с максимумами в дни солнцестояний и минимумами в дни равноденствий. [131] Подобное периодическое изменение с максимумами в дни солнцестояний было отмечено в микроволновых измерениях глубокой тропосферы, начатых в 1960-х годах. [132] Измерения температуры стратосферы , начавшиеся в 1970-х годах, также показали максимальные значения вблизи солнцестояния 1986 года. [112] Считается, что большая часть этой изменчивости происходит из-за изменений в геометрии обзора. [123]
Есть некоторые признаки того, что на Уране происходят физические сезонные изменения. Хотя известно, что Уран имеет яркую южную полярную область, северный полюс довольно тусклый, что несовместимо с моделью сезонных изменений, изложенной выше. [126] Во время своего предыдущего северного солнцестояния в 1944 году Уран демонстрировал повышенный уровень яркости, что позволяет предположить, что северный полюс не всегда был таким тусклым. [131] Эта информация подразумевает, что видимый полюс становится ярче за некоторое время до солнцестояния и темнеет после равноденствия. [126] Детальный анализ видимых и микроволновых данных показал, что периодические изменения яркости не полностью симметричны вокруг солнцестояний, что также указывает на изменение меридиональных моделей альбедо. [126]
В 1990-х годах, когда Уран удалялся от своего солнцестояния, Хаббл и наземные телескопы показали, что южная полярная шапка заметно потемнела (за исключением южного воротника, который оставался ярким), [ 120] тогда как северное полушарие демонстрировало возрастающую активность, [118 ] , такие как образования облаков и более сильные ветры, что усиливает ожидания того, что вскоре станет яснее. [124] Это действительно произошло в 2007 году, когда прошло равноденствие: возник слабый северный полярный воротник, а южный воротник стал почти невидимым, хотя зональный профиль ветра оставался слегка асимметричным, причем северные ветры были несколько медленнее, чем южные. [121]
Механизм этих физических изменений до сих пор не ясен. [126] В периоды летнего и зимнего солнцестояния полушария Урана поочередно лежат либо в ярком свете солнечных лучей, либо обращены в глубокий космос. Считается, что повышение освещенности полушария является результатом локального утолщения метановых облаков и слоев дымки, расположенных в тропосфере. [120] Яркий воротник на широте −45° также связан с метановыми облаками. [120] Другие изменения в южной полярной области можно объяснить изменениями в нижних слоях облаков. [120] Изменение микроволнового излучения Урана, вероятно, вызвано изменениями в глубокой тропосферной циркуляции , поскольку толстые полярные облака и дымка могут подавлять конвекцию. [133] Теперь, когда на Уран наступают весеннее и осеннее равноденствия, динамика меняется и конвекция может возникнуть снова. [118] [133]
До прибытия «Вояджера-2» никаких измерений магнитосферы Урана не проводилось, поэтому ее природа оставалась загадкой. До 1986 года учёные ожидали, что магнитное поле Урана будет соответствовать солнечному ветру , поскольку тогда оно будет совмещено с полюсами Урана, лежащими на эклиптике . [134]
Наблюдения "Вояджера " показали, что магнитное поле Урана своеобразно как потому, что оно не исходит из его геометрического центра, так и потому, что оно наклонено на 59° от оси вращения. [134] [135] Фактически, магнитный диполь смещен от центра Урана к южному полюсу вращения на целую треть радиуса планеты. [134] Эта необычная геометрия приводит к сильно асимметричной магнитосфере, где напряженность магнитного поля на поверхности в южном полушарии может составлять всего 0,1 гаусс (10 мкТл ), тогда как в северном полушарии она может достигать 1,1 гаусс. (110 мкТл). [134] Среднее поле на поверхности составляет 0,23 Гаусса (23 мкТл). [134]
Исследования данных «Вояджера-2» в 2017 году показывают, что эта асимметрия заставляет магнитосферу Урана соединяться с солнечным ветром один раз в уранские сутки, открывая планету для частиц Солнца. [136] Для сравнения, магнитное поле Земли примерно одинаково сильно на обоих полюсах, а ее «магнитный экватор» примерно параллелен ее географическому экватору. [135] Дипольный момент Урана в 50 раз больше, чем у Земли. [134] [135] Нептун имеет аналогичное смещенное и наклонное магнитное поле, что позволяет предположить, что это может быть общей чертой ледяных гигантов. [135] Одна из гипотез состоит в том, что в отличие от магнитных полей земных и газовых гигантов, генерируемых в их ядрах, магнитные поля ледяных гигантов генерируются движением на относительно небольших глубинах, например, в водно-аммиачном океане. . [87] [137] Другое возможное объяснение выравнивания магнитосферы заключается в том, что внутри Урана есть океаны жидкого алмаза, которые могут сдерживать магнитное поле. [93]
Несмотря на свое любопытное расположение, в остальном магнитосфера Урана похожа на магнитосферу других планет: перед ней имеется головная ударная волна примерно на 23 радиусах Урана, магнитопауза на 18 радиусах Урана, полностью развитый магнитосфера и радиационные пояса . [134] [135] [138] В целом структура магнитосферы Урана отличается от структуры Юпитера и больше похожа на структуру Сатурна. [134] [135] Хвост магнитосферы Урана тянется за ним в космос на миллионы километров и закручивается в результате бокового вращения в длинный штопор. [134] [139]
Магнитосфера Урана содержит заряженные частицы : в основном протоны и электроны , с небольшим количеством ионов H 2+ . [135] [138] Многие из этих частиц, вероятно, происходят из термосферы. [138] Энергии ионов и электронов могут достигать 4 и 1,2 мегаэлектронвольт соответственно. [138] Плотность низкоэнергетических (ниже 1 килоэлектронвольт ) ионов во внутренней магнитосфере составляет около 2 см -3 . [141] На популяцию частиц сильно влияют спутники Урана, которые проносятся через магнитосферу, оставляя заметные пробелы. [138] Поток частиц достаточно высок, чтобы вызвать потемнение или космическое выветривание их поверхностей в астрономически быстром масштабе времени — 100 000 лет. [138] Это может быть причиной равномерно темной окраски спутников и колец Урана. [142]
На Уране относительно хорошо развиты полярные сияния, которые выглядят как яркие дуги вокруг обоих магнитных полюсов. [113] В отличие от Юпитера, полярные сияния Урана кажутся незначительными для энергетического баланса планетарной термосферы. [116] В марте 2020 года астрономы НАСА сообщили об обнаружении большого атмосферного магнитного пузыря, также известного как плазмоид , выпущенного в космическое пространство с планеты Уран, после переоценки старых данных, записанных космическим зондом «Вояджер-2» во время пролета над планетой Уран. планета в 1986 году. [143] [144]
У Урана известно 27 естественных спутников . [69] Имена этих спутников выбраны из персонажей произведений Шекспира и Александра Поупа . [86] [145] Пять основных спутников — Миранда , Ариэль , Умбриэль , Титания и Оберон . [86] Спутниковая система Урана является наименее массивной среди систем планет-гигантов; совокупная масса пяти основных спутников будет меньше половины массы одного только Тритона (крупнейшего спутника Нептуна ). [12] Самый крупный из спутников Урана, Титания, имеет радиус всего 788,9 км (490,2 мили), что составляет менее половины радиуса Луны , но немного больше, чем у Реи, второго по величине спутника Сатурна, что делает Титанию восьмым по величине спутником . -самая большая луна Солнечной системы. Спутники Урана имеют относительно низкое альбедо ; от 0,20 для Умбриэля до 0,35 для Ариэля (в зеленом свете). [117] Это конгломераты льда и камня, состоящие примерно на 50% из льда и на 50% из камня. Лед может содержать аммиак и углекислый газ . [142] [146]
Среди спутников Урана Ариэль, по-видимому, имеет самую молодую поверхность с наименьшим количеством ударных кратеров, а Умбриэль — самым старым. [117] [142] Миранда имеет разломные каньоны глубиной 20 км (12 миль), террасированные слои и хаотические изменения возраста и особенностей поверхности. [117] Считается, что прошлая геологическая активность Миранды была вызвана приливным нагревом в то время, когда ее орбита была более эксцентричной, чем сейчас, вероятно, в результате прежнего орбитального резонанса 3:1 с Умбриэлем. [147] Процессы растяжения , связанные с апвеллингом диапиров , являются вероятным источником возникновения корон Миранды, похожих на «беговую дорожку» . [148] [149] Считается, что когда-то Ариэль находилась в резонансе 4:1 с Титанией. [150]
У Урана есть по крайней мере один подковообразный орбитальный аппарат , занимающий Солнце — точка Лагранжа Урана L 3 — гравитационно-нестабильная область на 180° на его орбите, 83982 Крантор . [151] [152] Крантор движется внутри коорбитальной области Урана по сложной временной подковообразной орбите. 2010 EU 65 также является многообещающим кандидатом в подковообразные либраторы Урана . [152]
Кольца Урана состоят из чрезвычайно темных частиц, размер которых варьируется от микрометров до долей метра. [117] В настоящее время известно тринадцать различных колец, самым ярким из которых является кольцо ε. Все кольца Урана, за исключением двух, чрезвычайно узкие – обычно их ширина составляет несколько километров. Кольца, вероятно, довольно молодые; соображения динамики показывают, что они не образовались вместе с Ураном. Материя в кольцах, возможно, когда-то была частью луны (или спутников), разрушенной высокоскоростными ударами. Из многочисленных обломков, образовавшихся в результате тех ударов, выжило лишь несколько частиц, находящихся в стабильных зонах, соответствующих местам нынешних колец. [142] [153]
Уильям Гершель описал возможное кольцо вокруг Урана в 1789 году. Это наблюдение обычно считается сомнительным, поскольку кольца довольно тусклые, и в течение двух последующих столетий ни одно из них не было замечено другими наблюдателями. Тем не менее, Гершель дал точное описание размера эпсилон-кольца, его угла относительно Земли, его красного цвета и его видимых изменений во время движения Урана вокруг Солнца. [154] [155] Система колец была окончательно открыта 10 марта 1977 года Джеймсом Л. Эллиотом , Эдвардом В. Данэмом и Джессикой Минк с помощью Воздушной обсерватории Койпера . Открытие было случайным; они планировали использовать затмение звезды SAO 158687 (также известной как HD 128598) Ураном для изучения ее атмосферы . Когда их наблюдения были проанализированы, они обнаружили, что звезда пять раз ненадолго исчезала из поля зрения как до, так и после того, как она исчезла за Ураном. Они пришли к выводу, что вокруг Урана должна существовать система колец. [156] Позже они обнаружили еще четыре кольца. [156] Кольца были непосредственно сфотографированы, когда «Вояджер-2» проходил мимо Урана в 1986 году. [117] «Вояджер-2» также обнаружил два дополнительных слабых кольца, в результате чего их общее число достигло одиннадцати. [117]
В декабре 2005 года космический телескоп «Хаббл» обнаружил пару ранее неизвестных колец. Самое большое расположено в два раза дальше от Урана, чем известные ранее кольца. Эти новые кольца находятся настолько далеко от Урана, что их называют «внешней» кольцевой системой. Хаббл также обнаружил два небольших спутника, один из которых, Маб , делит свою орбиту с самым дальним недавно обнаруженным кольцом. Благодаря новым кольцам общее количество колец Урана достигло 13. [157] В апреле 2006 года изображения новых колец, полученные обсерваторией Кека, дали цвета внешних колец: самое дальнее — синее, а другое — красное. [158] [159] Одна из гипотез относительно синего цвета внешнего кольца состоит в том, что оно состоит из мельчайших частиц водяного льда с поверхности Маб, которые достаточно малы, чтобы рассеивать синий свет. [158] [160] Напротив, внутренние кольца Урана кажутся серыми. [158]
Хотя кольца Урана очень трудно наблюдать напрямую с Земли, достижения в области цифровых изображений позволили нескольким астрономам-любителям успешно сфотографировать кольца с помощью красных или инфракрасных фильтров; телескопы с апертурой всего 36 см (14 дюймов) могут обнаружить кольца при наличии соответствующего оборудования для получения изображений. [161]
Запущенный в 1977 году, «Вояджер-2» максимально приблизился к Урану 24 января 1986 года, пройдя на расстояние 81 500 км (50 600 миль) от вершин облаков, прежде чем продолжить свой путь к Нептуну. Космический корабль изучил структуру и химический состав атмосферы Урана, [103] в том числе ее уникальную погоду, вызванную чрезмерным наклоном его оси. Он провел первые детальные исследования пяти своих крупнейших спутников и обнаружил 10 новых. «Вояджер-2» исследовал все девять известных колец системы и обнаружил еще два. [117] [142] [162] Он также изучал магнитное поле, его неправильную структуру, его наклон и уникальный штопоровый магнитосферный хвост , вызванный боковой ориентацией Урана. [134]
С тех пор ни один другой космический корабль не пролетал мимо Урана, хотя было предложено множество миссий по повторному посещению системы Урана. Возможность отправки космического корабля Кассини с Сатурна на Уран оценивалась на этапе планирования продления миссии в 2009 году, но в конечном итоге была отклонена. в пользу уничтожения его в атмосфере Сатурна, [163] поскольку для того, чтобы добраться до системы Урана после ухода Сатурна, потребовалось бы около двадцати лет. [163] Зонд входа на Уран может использовать наследие мультизонда Pioneer Venus и опуститься до 1–5 атмосфер. [164] Орбитальный аппарат и зонд Урана были рекомендованы в Десятилетнем обзоре планетарной науки 2013–2022 годов , опубликованном в 2011 году; предложение предусматривало запуск в 2020–2023 годах и 13-летний круиз к Урану. [164] Мнение комитета было подтверждено в 2022 году, когда миссия зонда/орбитального корабля Урана была поставлена на первое место из-за отсутствия знаний о ледяных гигантах . [165] Совсем недавно на орбитальном аппарате «Тяньвэнь-4 Юпитера » CNSA , который будет запущен в 2029 году, планируется иметь подзонд, который будет отделяться и получать гравитационную помощь вместо того, чтобы выходить на орбиту и пролетать мимо Урана в марте 2045 года, прежде чем отправиться в межзвездное пространство. [24] У Китая также есть планы относительно потенциального «Тяньвэнь-5» , который может вращаться вокруг Урана или Нептуна, хотя они еще не реализованы. [24]
24 января 1986 г.: «Вояджер-2» НАСА совершил первый — и пока единственный — визит к Урану.
[Переведено]:Bereits in der am 12 marz 1782 bei der hiesigen naturforschenden Gesellschaft vorgelesenen Abhandlung, habe ich den Namen des Vaters vom Saturn, nemlich Uranos, oder wie er mit der lateinischen Endung gewöhnlicher ist, Uranus vorgeschlagen, und habe seit dem das Vergnügen gehabt, daß verschiedene Astronomen und Mathematik in ihren Schriften или in Briefen an mich, diese Benennung aufgenommen or gebilligt. Meines Erachtens muß man bei dieser Wahl die Mythologie befolgen, aus welcher die uralten Namen der übrigen Planeten entlehnen worden; denn in der Reihe der bisher bekannten, würde der von einer merkwürdigen Person oder Begebenheit der neuern Zeit wahrgenommene Name eines Planeten sehr auffallen. Диодор фон Цисилиен стал героем Geschichte der Atlanten, eines uralten Volks, welches eine der fruchtbarsten Gegenden в Африке bewohnte, und die Meeresküsten seines Landes als das Vaterland der Götter ansah. Уран воевал с ним, erster König, Stifter ihres gesitteter Lebens und Erfinder vieler nutzlichen Künste. Zugleich wird er auch als ein fleißiger und geschickter Himmelsforscher des Alterthums beschrieben... Noch mehr: Uranus war der Vater des Saturns und des Atlas, so wie der erstere der Vater des Jupiters.
Уже в трактате, предварительно прочитанном в местном Обществе естествознания 12 марта 1782 года, я знаю имя отца от Сатурна, а именно Уран, или, как это обычно бывает с латинским суффиксом, предложенное Уран, и с тех пор имел удовольствие, что различные астрономов и математиков, цитируемых в их трудах или письмах ко мне, одобряющих это обозначение. На мой взгляд, в этом выборе необходимо следовать мифологии, которая была заимствована из древних названий других планет; ведь в ряду ранее известных, воспринятых незнакомым человеком или событием современности название планеты было бы очень заметно. Диодор Киликийский рассказывает историю Атланта, древнего народа, населявшего одну из самых плодородных территорий Африки и смотрящего на морские берега своей страны как на родину богов. Уран был ее первым царем, основателем их цивилизованной жизни и изобретателем многих полезных искусств. В то же время его описывают и как старательного и искусного астронома древности... даже больше: Уран был отцом Сатурна и Атласа, так же как первый является отцом Юпитера.