מחקרים על מערכת השמש, שנערכה ברבעון האחרון של המאה ה -20, העניקו למדע מספר גילויים מפתיעים. בעזרתם של טלסקופים אופטיים רבי עוצמה של אסטרופיזיקה, מדעני גרעין, נציגי ענפים אחרים של מדע וטכנולוגיה הצליחו להשיג נתונים מדעיים חשובים על המרחב הקרוב. הודות לטיסות של בדיקות אוטומטיות בחלל, עובדות מעניינות על הרכב ומבנה המערכת הפלנטרית של הכוכב שלנו היו ידועים לאנושות. לבסוף, העולם המדעי הצליח לקבל מידע על איך הכוכב אורנוס נראה, מה נפטון מייצג ומה הממדים האמיתיים של מערכת השמש.
כוכב הלכת המדהים ביותר של מערכת השמש
היכרות עם שטח ליד כדור הארץ באמצעות טלסקופ, קל להגיע חוות דעת שגויה - מערכת השמש היא מנגנון ההליוצנטרי הפשוט ביותר שבו כל שאר הגופים וחלל שטח לציית לחוקים הידועים של הפיזיקה והמתמטיקה. למעשה, הכל לא פשוט כמו שזה נראה במבט ראשון. כל גוף שמימי בחלל הקרוב ביותר שלנו חי את חייו שלו, יש לו מאפיינים משלו והוא לא דומה לשכניו. דוגמה חיה לכך היא כוכבי הלכת הארציים, שבמסגרתם רק כדור הארץ ומאדים יכולים, בשורה ארוכה, להציב שורה אחת.
המצב דומה לקבוצה אחרת של כוכבי לכת - ענקי גז - המריצים את השמש סביב מעגל חיצוני. אם יופיטר ו סטורן יש פרמטרים אסטרופיסיקליים מאפיינים דומים, ואז אורנוס על הרקע שלהם נראה כמו "כבשה שחורה". למרות הדמיון החיצוני ומבנה זהה, אורנוס הוא הכוכב היחיד של מערכת הכוכבים שלנו, אשר תופסת מקום יוצא דופן. התכונה הספציפית של גוף שמימי כמו אורנוס היא ההיבט הבא. כוכב הלכת לא רק עושה מדוד נמדד במסלול ההליוצנטרי, אלא מתגלגל כמו כדור ביליארד סביב השמש. במילים פשוטות, הכוכב פשוט שוכב על צדו ומתגלגל לכיוון מסלולו. התנהגות זו אינה רק אופיינית לשני ענקי הגז האחרים של מערכת השמש - צדק וסטורן, מצב ציר הסיבוב של אורנוס ביחס למישור מסלולו נראה בלתי רגיל.
אם אנחנו מדברים על כמה רחוק קו המשווה של אורנוס הוא מוטה אל המטוס של מסלולו, אז הערך הזה הוא 97.86⁰. לדוגמה, לכדור הארץ ולמאדים יש זווית קו המשווה של היצר למישור האורביטל של 23.45 ו -25.19 מעלות, בהתאמה. קו המשווה במרקורי ובצדק כמעט מאונך למישור האורביטל. אורנוס שוכב על צדו ומסתחרר לאחור. עמדה זו של הציר נראית מנקודת מבט מדעית כמו שטויות, שכן הכוכב השביעי מן השמש משנה את היום והלילה רק במגזר צר של הדיסק הפלנטרי. הזריחה והשקיעה של השמש הרחוקה מתרחשת באופק אורנוס כמעט כמו בקווי הרוחב הקוטביים על פני כדור הארץ. בשל המיקום הזה של ציר הסיבוב של כדור הארץ, יש רגע מוזר - ההבדל משך של השנה Uranian על קטבים ועל קו המשווה. הקטבים של כוכב הלכת נפגשים יום ולילה פעם במהלך 42 שנות כדור הארץ, אבל בקו המשווה השנה מתארכת בדיוק פעמיים והיא 84 שנות כדור הארץ.
המיקום של ציר הסיבוב של כדור הארץ ואת אופי השדה המגנטי של הכוכב השביעי. שלא כמו גופים שמימיים אחרים של מערכת השמש, השדה המגנטי של אורנוס מסתובב יחד עם הפלנטה עצמה, כל הזמן משתנה מוטות מגנטיים. במילים אחרות, השדה המגנטי של כוכב הלכת אורנוס נפתח מעת לעת ונסגר. אם זה קרה על כדור הארץ, היינו מצפים כל יום על ידי קטסטרופה פלנטרית.
גילוי כוכב הלכת השביעי
סיפור התגלית של ענקית הגז השלישית קשור כולו בשמו של האנגלי ויליאם הרשל. בשנת 1781, האנגלי גילה גוף שמימי חדש, אשר היה במקור טועה עבור כוכב שביט ביקר במערכת השמש. עם זאת, לאחר זמן מה, לאחר שלמד את המאפיינים של האובייקט במסלול סביב השמש, החליט האסטרונום ויליאם הרשל לסווג אותו ככוכב השביעי. אירוע זה הפך להיות ציון דרך באסטרונומיה. בפעם הראשונה בדרך אינסטרומנטלית, אדם הצליח למצוא כוכב לכת, שקיומו לא היה ידוע קודם לכן. עד כאן, האסטרונומים הסתמכו על מידע על קיומם של שישה כוכבי לכת, כשהם לוקחים את אורנוס ככוכב. הרעיון של גודל מערכת השמש היה מוגבל למסלול של סטורן.
האנגלי, כמגלה, הציע לקרוא לכוכב השביעי לכבוד המלך האנגלי - "הכוכב של ג'ורג '". שם זה לא התאים לטעמם של חברי המצפה המלכותי האסטרונומי, שהחליט להעניק לכוכב החדש את השם אורנוס, לכבוד הסמל האלוהי היוונית העתיקה של כדור הארץ השמימי. לאחר מכן, כאשר Herschel ציין את התנועה של אורנוס, מוזרות של ההתנהגות של הגוף השמימי הזה במסלול צוין. כוכב הלכת השביעי נע במסלול לא יציב במסלול, ועכשיו הוא מאיץ, ואז האט את תנועתו. כבר אחרי מותו של הרשל, אסטרונומים אחרים, האנגלים האנגלים והצרפתים לאברי הניחו את ההנחה שיש עוד גוף שמימי גדול מאחורי אורנוס, שכוח המשיכה שלו משפיע על ההתנהגות של ענקית הגז השלישית. חישובים מתמטיים שלאחר מכן אישרו את נכונות ההנחה, שאפשרה בשנת 1846 לגלות את כוכב הלכת האחרון, השמיני של מערכת השמש, נפטון.
לפיכך, גילוי אורנוס כרוך בתגובת שרשרת בעולם המדעי, שהביאה להרחבת גבולות המערכת הפלנטרית. בעקבות אורנוס, יש לנו נפטון ו Pluto - חפצים שהתגלו על ידי חישובים מתמטיים.
מאפיינים אסטרופיזיים: תיאור קצר של הכוכב אורנוס
למרות הדמיון החיצוני עם שני ענקי הגז של מערכת השמש, כוכב הלכת השביעי שונה באופן משמעותי יופיטר ו סטורן. בניגוד יופיטר ו סטורן, אשר ניתן לצפות טוב מאוד עם טלסקופ, אורנוס בתוך העדשה נראה כמו כוכבית קטנה. זאת בשל המרחק העצום המפריד בין העולם הרחוק הזה לבין הפלנטה שלנו.
על האופק של כדור הארץ, הענק השלישי הוא בקושי מורגש, המייצג כוכב עמום, בהירות אשר משתנה בטווח של 5.9 - 5.32 magnitudes. התצפית בטלסקופ מאחורי כוכב מרוחק של צבע כחול בהיר, אסטרונומים תהו מזמן מהו צבע הכוכב השביעי באמת. מדענים קיבלו את התשובה לשאלה זו רק ב -1986, כאשר החללית וויאג'ר -2 חלפה 80 אלף ק"מ. מפני השטח של כוכב לכת מרוחק. התמונות שהתקבלו הראו כחול חיוור, עם גוון מתכתי בקושי, דיסק פלנטרית.
המרחק מהשמש הוא ממוצע 2 876 679 082 km. אורנוס עושה ריצה סביב מרכז מערכת הכוכבים במסלול אליפטי כמעט עם חריגה קלה (ה), אשר 0.46. התקופה האורביטלית של הגוף השמימי סביב הכוכב המרכזי היא 30,685 ימי כדור הארץ או 84 שנים. מהירות התנועה של הפלנטה הזו נמוכה - רק 6.8 ק"מ לשנייה. רק נפטון נע בחלל עם מהירות מסלולית נמוכה עוד יותר - 5.4 ק"מ לשנייה.
אם אנחנו מדברים על כמה זמן לוקח לנסוע מכדור הארץ לכוכב הענק השלישי, כאן אתה יכול להסתמך על נתוני הטיסה של אותו מכונה אוטומטית Voyager 2 אשר טס לאורנוס כמעט 9 שנים. זו עד כה המשימה היחידה שאיפשרה לבני-הארץ לקבל רעיונות על האובייקט הרחוק הזה ועל סביבתו.
למרות גודלה הצנוע בשמי הלילה, במציאות גודלו של אורנוס מרשים. קוטר הדיסק הפלנטרי של הענק הזה הוא 50,724 ק"מ. זה כמובן לא כל כך יופיטר ו סטורן, אשר בקטרים הם 140 אלף ק"מ ו 116,000 ק"מ, בהתאמה. עם זאת, זה די מספיק עבור הכוכב השביעי של מערכת השמש להחזיק בתוקף את המיקום השלישי.
משקיף מרשים ואת מסת הגוף השמימי הזה. אורניום הוא 14.5 פעמים כבד יותר מאשר כדור הארץ שוקל 8.6832 · 1025 ק"ג. לפי המסה שלו, הענק החיוור מאבד לא רק יופיטר ו סטורן. אפילו ללוויין המרוחק של אורנוס, כוכב הלכת נפטון, יש מסת גדולה. הקלות היחסית של גוף שמימי רחוק נובעת מהרכבו. שלא כמו שני כוכבי לכת אחרים יופיטר ו סטורן, שבו עיקר מיוצג על ידי מימן חצי נוזלי ו מתכת הליום, אורנוס מייצג כדור קרח ענק, אשר יש מהירות סיבוב סביב הציר שלה של 2.29 m / s.
הרכב הכוכב השביעי ואווירתו
קרח על אורנוס הוא מגוון של שינויים בטמפרטורה גבוהה. יש אמוניה קפואה, קרח מים ומתאן במצב מוצק וקפוא. בשל הטבע הקפוא, הכוכב השביעי הועבר על ידי אסטרופיסיקאים לקטגוריה של ענקים קרח. הצפיפות של כדור הקרח אינה משמעותית, כמעט פי שלושה פחות מהצפיפות של כדור הארץ והיא 1.27 g / cm3. עם זאת, בשל המסה הגדולה שלה פרמטרים מסלולית, כוחות כבידה חזקים למדי על אורנוס. האצת הנפילה החופשית בענק הקרח זהה כמעט לזו של כדור הארץ, והיא מגיעה ל -8.77 מ '/ ש'.
מבנה מוזר של כוכב לכת רחוק, שנראה כך:
- ליבת אבן מוצק;
- קרח המעטפת;
- משטח דמיוני;
- אטמוספרה נמוכה יותר (סטרטוספירה וטרופוספירה);
- כתר פלנטרי.
פני השטח של גוף שמימי מיוצג על ידי תרכובות של מימן והליום, אשר נמצאים במצב גזי. האווירה של כדור הארץ כוללת מתאן, בזכות אורנוס יש גוון תכלת בהיר. הריכוז שלו יורד עם הגובה, שם, בשל טמפרטורות נמוכות מאוד, מתאן קופא החוצה, משאיר מקום למימן הליום. ההרכב הכימי המדויק של האטמוספרה של כוכב הלכת השביעי אינו ידוע במלואו, אבל אם לשפוט על פי הספקטרום, האווירה היא בעיקר מימן, היא מכילה גם תרכובות פחמימנים, שהן תוצאה של קרינה סולארית על מולקולות מתאן. שכבות האווירה של ענק הקרח נבדלות בעובי ובטמפרטורה. השכבה העליונה היא הקורונה האטמוספירה, המשתרעת הרחק מעבר לכדור הארץ למרחק של 8,000 ק"מ. השכבות התחתונות הן הסטרטוספירה והטרופוספירה, שם טמפרטורות נמוכות. בגובה של 50-300 ק"מ. מפני השטח היא שכבת עננים המורכבת אדי מים, גבישי אמוניה מתאן. טמפרטורות במקום זה להגיע 227-250 מעלות צלזיוס עם סימן מינוס.
מסקנה
מידע שיש כיום למדענים על כוכב הלכת הענק השלישי הוא מוגבל ביותר. זאת בשל מיקומו של אורנוס. אסטרופיסיקאים ומדענים התמקדו במחקר של צדק ושבתאי והאזורים הקיצוניים במערכת השמש. אורנוס, הממוקמת במרכז הקהילה הזאת של גופים שמימיים, כל הזמן היה מחוץ לטווח הראייה של תוכניות מחקר. החללית "וויאג'ר 2" הפכה עד כה לאונייה היחידה שהגיעה לכוכב לכת מרוחק, ומספקת את המידע התיעודי הראשון על כוכב הלכת אורנוס, על הרכב האטמוספירה והסביבה.
כמו כל ענקי גז אחרים, אשר יש מערכת משלהם של גופים שמימיים, המדענים גילו קישוט אורניום - מערכת של טבעות. התגלה ו לוויינים של כוכב הלכת אורנוס, אשר כיום יש 27 חתיכות. בעזרת טלסקופ האבל ב -2005 הצלחנו לבחון בפירוט את חמשת הלוויינים הגדולים של אורנוס - אלה מירנדה, אריאל, אומבריאל, טיטניה ואוברון. מחקר עוקב אחר כוכב לכת מרוחק והלוויינים שלו יספק מידע חדש ושימושי למדענים, אבל בעתיד הקרוב, משימות לחלק זה של מערכת השמש אינן מתוכננות.
