Открытие урана и нептуна доклад

Обновлено: 06.07.2024

Они похожи почти как близнецы: практически одинаковые размеры, очень близкие массы и периоды вращения, очень похожий состав, тонкие и слабые кольца. Есть и ещё одна вещь, которая их связывает — история их открытия.

Уран	Нептун
Масса в массах Земли	15	17
Радиус в радиусах Земли	4,0	3,9
Расстояние до Солнца	19 а. е.	30 а. е.
Период обращения вокруг Солнца	84 года	165 лет
Период вращения вокруг оси	17 часов	16 часов
Известные спутники	27	14, крупный — Тритон

Задача

Конечно, нет! Ведь объём сферического слоя зависит не только от его толщины, но и от радиуса — например, на большой воздушный шар нужно больше резины, даже если толщина шарика одна и та же. (По той же причине, например, на большую коробку потратится больше картона, чем на маленькую коробочку из картона той же толщины.) Можно сравнить объёмы атмосферы и ядра: объём шара пропорционален его радиусу в кубе. Значит, объём ядра равен (1/5) 3 = 1/125 от объёма планеты, а объём атмосферы 1 − (4/5) 3 = (125 − 64)/125 ≈ 1/2 объёма планеты, примерно в 60 раз больше. Если массы равны, то плотность атмосферы во столько же раз меньше.

Спутник Урана Ариэль и его каньоны

И Уран, и Нептун окружены кольцами, но кольца эти слабые и состоят из тёмных частиц — вид совсем не тот, что у Сатурна. По тому, какие они тонкие и какие широкие между ними промежутки (см. фото) похоже, что это останки совсем недавно разрушенных приливными силами маленьких спутников.

Вот и подошло к концу наше путешествие по восьми большим планетам Солнечной системы и их лунам. Но секреты и загадки Солнечной системы на этом, конечно, не кончаются.

Уран и Нептун – история поиска и обнаружения ледяных гигантов Солнечной системы. Сравнение планет на фото, кто нашел, роль Гершеля и Леверье, как наблюдать.

Уран и Нептун – ледяные гиганты, выступающие единственными крупными телами в Солнечной системе, которые не отыскать без использования увеличительных приборов. Да, придется купить телескоп для наблюдения. Как, когда и кто нашел эти солнечные планеты?

Открытие Урана и Нептуна

Сравнительные размеры Урана и Нептуна

В 1779 году увлеченный звездами Уильям Гершель решил изучить все небо, чтобы отыскать двойные. Его исследование продлилось два года и в 1781-м он заметил объект на территории Тельца, который отличался от остальных звезд 6-й величины. Через 4 ночи он отметил, что тело движется на звездном фоне, а значит находится в пределах Солнечной системы. Гершель подумал, что видит комету.

Уильям Гершель – первооткрыватель Урана

За исследование взялись ученые и видели звезду. Но прибор Гершеля был мощнее, поэтому помог определить орбитальный путь объекта. Оказалось, что он практически круговой и вращается вокруг Солнца. К тому же расположен крайне далеко.

Гершелю удалось найти новую планету, а именно ледяной гигант. В один момент он стал знаменитым и из любителя превратился в астронома.

Как найти Уран? Вы легко отыщете его в небе, но не сможете понять, что это планета. Если доверяете нашим подсказкам, то понадобится всего лишь бинокль и темное небо. Полюбуйтесь на фото Урана.

Уран, отображенный в 2007 году 12.5-дюймовым рефлектором. Визуально кажется белым

Но если у вас есть мощный телескоп, то сможете разглядеть не световую точку, а диск. Уран и Нептун расположены в Водолее и Рыбах. Уран – в 9° севернее небесного экватора, а Нептун – в 8° южнее от центральной линии и не очень высоко для людей, проживающих в северных широтах. Первым в небе поднимается Нептун, потому что слабее. В июне-июле они возвышаются и становятся доступными для телескопического обзора.

Сначала нужно точно понять, что планета расположена над горизонтом, а лучше – как можно выше. В январе-мае Уран так близко подходит к Солнцу, что его практически нельзя отыскать. Стоит высматривать до рассвета в июне-июле, потому что помогает Венера.

Если ищите в сентябре-декабре, то выбирайте вечернее время. Отличными помощниками станут диаграммы, но необходимо научиться хотя бы базовым основам чтения карт. Отыскать поможет и его оттенок – синий или зеленый. Но не думайте, что сможете заметить какие-то планетарные особенности, потому что даже профессиональные приборы на это не способны.

2 августа Уран активировал ретроградное движения и достигнет оппозиции 19 октября 2017 года с величиной 5.7. Отличное время для охоты – октябрь. На этот момент значение Титании составит 14, а у Оберона – 14.1.

Обнаружение Гершеля привело к тому, что ученые начали активно сканировать небо в поисках других объектов. И в 1801-1807 удалось найти целых 4, вмещающихся между Марсом и Юпитером. Но это были настоящие крошки. Гершель именовал их астероидами, за которыми легче наблюдать из-за быстрого перемещения.

Урбен Леверье, определивший позицию Нептуна, основываясь на движении Урана

Крупную планету удалось зафиксировать в 1846 году. Это был Нептун, найденный Дж. Галле и Л. Арестом. Но они были лишь теми, кто воспользовался математическим расчетом. А вот открыл ее Урбен Леверье. Он следил за перемещением Урана и заметил, что тот не соответствует моделям. Ученый понял, что рядом должна быть крупная планета, влияющая своей гравитацией. Ему удалось предсказать позицию Нептуна с ошибкой всего в градус!

Как наблюдать Нептун и Уран

Эти планеты похожи по размерам, но при обзоре Нептун найти сложнее. Однако отыщите Уран и сразу же заметите второго гиганта.

Диск Нептуна показывается в 6-дюймовом телескопе. Но при неблагоприятных условиях его не получится разглядеть. Его свет устойчивый и кажется плотным.

Свое ретроградное движение Нептун начал 15 июня, расположившись на 2.5° восточнее Лямбды Водолея. Планета смещалась в западном направлении в течение лета и достигла оппозиции 4 сентября. 22 ноября начнется перемещение в восточном направлении.

Солнечные планеты расположены на большом расстоянии от Солнца, поэтому перемещаются медленно. Они оказались рядом в 1993 году и с тех пор дрейфуют на 43°. Так что видны примерно одинаково в любое время.

Для Нептуна оппозиция выпала на 4 сентября, а у Урана – на 19 октября. Это моменты, когда планеты поднимаются над закатом и достигают максимума посреди ночи. Нептун лучше искать вечером в августе-декабре, а Уран – в сентябре-феврале. После этого будут сливаться со звездами.

Планета Уран, открытая Гершелем, доставила ученым немало хлопот. Она постоянно отклонялась от расчетной орбиты.

Почему Уран сбивается со своего пути и находится не там, где ему полагалось быть? Этот вопрос сильно заинтересовал 22-летнего студента Кембриджского колледжа Джона Адамса (1819— 1892). И он предположил, что в этом повинна какая-то невидимая и еще не известная планета, находящаяся за Ураном. То, что она могла влиять на движение Урана, следовало ни ньютоновского закона всемирного тяготения.

Увлеченный этом проблемой, Адаме решил по отклонениям Урана вычислить орбиту неизвестной планеты, определить ее массу и указать местоположение на небе. Так впервые в истории астрономии человек поставил перед собой труднейшую задачу: с помощью закона Ньютона и методов высшей математики открыть в Солнечной системе новую планету.

Задача была куда сложнее, чем казалось па первый взгляд. Трудности усугублялись еще и тем, что в те времена не только не было вычислительных машин, по недоставало вспомогательных математических таблиц. И все же Адаме был уверен в успехе. В течение 16 месяцев Адамс занимался вычислениями орбиты неизвестной планеты. Наконец, завершив свой кропотливый труд, он указал место в созвездии Водолея, где планета должна была находиться 1 октября 1845 года.

О результатах своих вычислений Адаме хотел доложить королевскому астроному Джорджу Эри (1801—1892). Но, к его огорчению, встреча с Эри, на которую он возлагал так много надежд, не состоялась. Вместо обстоятельного доклада пришлось ограничиться коротенькой запиской. Когда Эри прочел ее, у него возникли сомнения. Между тем результаты вычислений были на редкость точными: неизвестная планета находилась всего лишь в 2 градусах от места, указанного Адамсом. И если бы астрономы пожелали тогда заняться ее поисками, планета не осталась бы незамеченной. Но работа Адамса лежала в столе королевского астронома, и о ней никто не знал.

К несчастью, ни в Англии, ни во Франции еще не было подробной звездной карты исследуемой области неба, и это сильно затрудняло поиски далекой планеты.

Тогда Леверье написал письмо в Берлинскую обсерваторию Иоганну Галле (1812—1910) с просьбой немедленно начать поиски трансурановой планеты.

Галле, у которого была нужная звездная карта, решил не терять времени попусту. В ту же самую ночь — 23 сентября 1846 года — он приступил к наблюдениям. Поиски длились около получаса. Наконец Галле увидел слабую звезду, которой на карте не было. При большом увеличении она представлялась в виде маленького диска. Следующей ночью Галле продолжил свои наблюдения. За сутки таинственный объект заметно переместился среди звезд. Теперь можно было не сомневаться: да, это была она — новая планета!

Новая планета, наблюдаемая в телескоп, имела зеленовато-голубую окраску, напоминающую цвет морской воды, и ее решили назвать Нептуном, по имени древнеримского бога морей.

Открытие Нептуна имело исключительно важное значение, ибо оно окончательно подтвердило справедливость гелиоцентрической системы мира Николая Коперника. Одновременно была доказана справедливость и универсальность закона всемирного тяготения. Точная наука торжествовала! Перед всем миром она продемонстрировала свое могущество.

Спустя некоторое время после открытия Нептуна ученые установили, что Уран снова отклонился от расчетной орбиты. Это означало, что какая-то другая неизвестная планета тоже воздействует на Уран. Она должна была находиться еще дальше от Солнца, чем Нептун, и увидеть ее было не так просто даже в самые мощные телескопы. Но астрономы не отступили перед трудностями.

Если бы я был исследователем, то в первую очередь я стал бы исследовать ледяные гиганты Уран и Нептун.

Что на сегодня?

По факту, из всех планет Солнечной системы они наименее всего исследованы и изучены, а их расположение на окраине делает весьма затруднительным их изучение с Земли. Только в 1985 году (Уран) и 1989 году (Нептун) посетил межпланетный разведчик Вояджер-2, который с пролетной траектории смог получить мега важные сведения и фотографии о них и все… На сегодня нет даже подтвержденных миссий к этим планетам, зонды посетили уже 6 комет, на одну даже высадились и пробурили, исследуем карликовые планеты, Солнце, строим и запускаем марсоходы…. Цереру и Плутон в этом году уже изучим.

А представьте, примерно в 3-4 световых часах от нас летит Уран, причем “лежа на боку” т.е. под углом около 90 градусов, и мы достоверно не знаем почему. У него шикарная система из 9 темных колец, которые темнее ночи, а также замечательные спутники, названные именами персонажей из поэм Шекспира. Миранда, этот крошечный спутник, диаметром менее 500 км, представляет собой геологический паноптикум, ее как будто слепили. На Миранде находится самый высокий утес в Солнечной системе, а также другие интересные геологические особенности, каньоны, трещины, борозды и мы даже не представляем, как это могло получиться при ее диаметре.

Сам Уран не перестает удивлять. В 85 году мы его увидели, как зеленоватый шар, без видимых деталей в атмосфере, этакий океан холодного газа, но уже в двухтысячных (когда на Уране наступила весна) на нем появились вихри, бури и атмосфера до сих пор преподносит нам сюрпризы.

Нептун

В тридцать раз дальше от Солнца, чем Земля, Нептун вырабатывает больше тепла, чем получает его от Солнца. Это создает самые быстрые ветры в Солнечной системе, имеющие скорость более 2100 км/час.

Нептун – король внешней границы внутренней части Солнечной системы (главное не запутайтесь). Его бурная атмосфера, из-за разницы получаемого и выделяемого тепла, это самый настоящий ураган с самыми быстрыми ветрами в нашей системе. На нем даже имеется аналог Большого Красного Пятна Юпитера, только не такое большое и не красное:)

Большое тёмное пятно на Нептуне

Благодаря метану мы видим его атмосферу как синюю. А помимо самой планеты, в системе Нептуна полно других чудес. Целых 5 колец (меньше, чем у других планет-гигантов), которые ведут себя странным образом. Эти кольца не “полные” т.е. вещество колец сосредоточенно в “арках” и не распределяется со временем по орбите кольца, как например у Сатурна. Очень интересный эффект, скорее всего тут замешаны его мелкие спутники, которые своей гравитацией влияют на материал колец, но тут нужны наблюдения и исследования.

Тритон

Низкая орбита Тритона, спутника Нептуна, будет причиной его разрушения примерно через 3,6 миллиардов лет, когда спутник пройдет предел Роша. Он распадется и его, в конечном итоге, поглотит бурная атмосфера планеты.

Из всех спутников Нептуна (а они названы в честь речных и морских нимф), особое внимание заслуживает Тритон. Эта огромная луна движется в обратном направлении, в отличие от других спутников и постепенно приближается к Нептуну, хотя не так быстро, как Фобос приближается к Марсу. Спустя миллиарды лет, когда Тритон войдет в предел Роша, гравитация Нептуна разорвет спутник, и образуется эффектное кольцо, которое наверняка будет не менее зрелищным, чем у Сатурна.

Гейзеры Тритона

Темные пятна-следы гейзеров на Тритоне

Вообще Тритон очень интересный спутник. На его чрезвычайно холодной поверхности Вояджер-2 обнаружил азотный лед, который во время Тритонской весны начинает потихоньку испаряться, сперва под поверхностью, а затем вырываясь эффектными гейзерами, бьющими на десятки километров в разреженной атмосфере Тритона. Поистине, сюрреалистическое зрелище. С поверхности Тритона Солнце уже просто яркая звезда, которая светит ярче остальных, но не греет, в разреженной атмосфере гейзеры выносят из-под поверхности темные частицы породы, которые столбами потихоньку растворяются на фоне синего огромного диска Нептуна.

Невероятно, но факт

В хороводе спутников Нептуна есть такие далекие луны, которые тратят на один оборот вокруг него – почти 26 земных лет! Вы только вдумайтесь, четверть века спутник движется вокруг своей планеты, на расстоянии около 48 млн. км, это ненамного меньше, чем Меркурий находится от Солнца (57 млн. км.).

Сегодняшние исследования

Современные исследования Солнечной системы

Несомненно, это одно из самых необычных мест в Солнечной системы, достойное того, чтобы его изучить в первую очередь. Мы так много знаем о нашем соседе Марсе, на его поверхности 2 марсохода и 5 орбитальных аппаратов (. ) и еще планируется запустить другие. Меркурий изучает MESSENGER и готовится к запуску BepiColombo. Венеру исследует Venus Express и планируются к ней запуски. К Юпитеру летит Juno (Юнона) и планируется запустить грандиозную миссию EJSM, Сатурн изучает Кассини и планируется запустить миссию TSSM. Плутон – Новые Горизонты, Церера – зонд Dawn и только для Урана и Нептуна не нашлось финансов, хотя концепты исследовательских зондов уже были предложены.

Будущее

Я так и не увидел комету Галлея…

В оформлении статьи использовались рисунки художника Грега Мартина, посвященные планетам нашей Солнечной системы.

Читайте также: