Небесный Царь небесный
Текст Анатолия Сорокина
Продолжаем познавательные прогулки по Солнечной системе. Далее должен быть очередной гимн во славу «Вояджера-2» и всех причастных к его бессрочному полёту. Будет, поскольку именно этой автоматической межпланетной станции и стоящему за ней коллективу исследователей и инженеров мы обязаны подавляющим большинством нетривиальных знаний об одном крайне необычном и во многом загадочном мире. По своей научной значимости эта космическая программа многократно превышает все американские лунные поскакушки, покатушки, игры в гольф в вакууме на пару с контрабандой филателистических материалов для личного профита господ астронавтов. Но о том в своё время, а пока знакомьтесь:
Уран, седьмая от Солнца планета Солнечной системы, относится к планетам-гигантам, к их подвиду ледяных гигантов, как и Нептун. Как и свои другие «родичи» из этого семейства небесных тел Солнечной системы, Уран обладает системой колец и большим числом (27) естественных спутников, из которых пять довольно крупных. Характерной особенностью внешнего вида Урана, как и Венеры, является атмосфера c очень слабо выраженными на ней образованиями вроде пятен, облаков или цветных полос. Иногда они вообще отсутствуют. До полёта американской межпланетной станции «Вояджер-2» мир этой планеты по большому счёту был практически неизведанным.
Своё название планета получила от бога неба древнегреческих верований - Урана, единственного представителя пантеона Эллады среди древнеримских божеств. Это название планете дал немецкий астроном Йохан Боде, несмотря на противодействие её первооткрывателя Вильяма Гершеля. Немало в том посодействовало «продолжение» средневековой астролого-алхимической традиции со стороны видного немецкого же химика Мартина Клапрота. Он, когда название планеты ещё не устоялось, назвал в её честь открытый им новый металл и химический элемент - уран. Это в дальнейшем поспособствовало окончательному утверждению в 1850 году наименования «Уран».
Сама же планета была открыта британским астрономом Вильямом Гершелем 13 марта 1781 года с помощью телескопа. Без него Уран может увидеть только очень зоркий человек в отличных условиях наблюдения - чистое небо и полное отсутствие паразитной засветки, т. к. для невооружённого глаза планета предстаёт тусклой «звёздочкой» на пределе видимости. Сам Гершель думал, что открыл новую комету, но его быстро поправили другие учёные. Среди научного сообщества это было сенсацией: впервые со времён античности была открыта новая большая планета. Король Великобритании Георг III за это открытие удостоил Гершеля ежегодного вспомоществования в 200 фунтов стерлингов (более 20000 в наши дни) и прочих почестей, за что астроном назвал планету «Звезда Георга», однако большинство учёных выступило против и консенсус был достигнут на названии Уран. Женщина на гравюре сзади Гершеля - его младшая сестра Каролина, секретарь, вычислитель и позже независимый астроном, получившая впервые от Британской короны жалование в 50 фунтов стерлингов в год и право самостоятельно публиковаться в научных изданиях.
Уран по своим размерам третий среди планет-гигантов, со средним радиусом в 4 земных, но лишь четвёртый (а потому последний) по массе - 14,5 масс Земли. Вокруг Солнца Уран обращается за 84 земных года, а вокруг своей оси за 17 часов и 14 минут, причём со странными особенностями. Во-первых, в обратном направлении, как и Венера - Солнце там восходит на западе и заходит на востоке. А во-вторых - «лёжа на боку»: ось вращения Урана практически лежит в плоскости его орбиты. Из-за этого на планете совершенно необычная картина смены времён года и освещённости. День и ночь, как на Земле, сменяют друг друга только на узенькой полосе вблизи экватора, а в остальных местах так происходит лишь при переходе от 42-летнего полярного дня (когда Солнце «нарезает» круги над горизонтом всё время) к 42-летней полярной ночи (Солнце никогда в этот период не поднимается над горизонтом). Внятного объяснения таким особенностям вращения Урана пока нет. Возможно, так получилось из-за столкновения планеты на этапе её формирования с другим небесным телом.
По своему строению Уран схож с другими планетами-гигантами, но у него есть особенность: в его составе помимо 83% водорода и 15% гелия есть около 2% метана. Этот газ и придаёт атмосфере планете светло-голубой оттенок. По мере плавного перехода атмосферы планеты в ледяную мантию с возрастанием температуры и давления до чудовищных по земным меркам значений метан сначала сжижается, а потом и вовсе разлагается на компоненты - углерод и водород. Некоторые учёные предполагают (но точно это так или нет, мы не знаем), что в глубоких слоях Урана могут идти алмазные дожди: углерод из разложившегося метана в тех условиях может существовать только в форме алмаза и образовавшиеся алмазные «градинки» падают вниз. Из недр расплавленный углерод время от времени выбрасывается вверх, реагирует с водородом и вновь образует метан, после чего всё повторяется. Но пока такая впечатляющая картина - лишь недоказанная гипотеза. В центре Урана находится железо-никелевое ядро с примесью силикатов.
Когда «Вояджер-2» посещал Уран, то он выглядел на удивление спокойным и холодным местом (средняя температура его верхних слоёв атмосферы составляла -197 градусов Цельсия, ниже чем на Нептуне!) Однако современные телескопы позволили установить, что под внешним «спокойствием» скрываются ветры ураганной силы, облака и антициклонические «пятна». Иногда, но довольно редко, они проявляются и в верхней атмосфере. Во время пролёта «Вояджера-2» таких событий не было. Учёные предполагают, что внутри Урана существует теплоизолирующий слой, блокирующий прохождение тепла от центра планеты к её внешней атмосфере, но механизм его действия и появления пока не объяснён полностью.
Не менее странно и магнитное поле Урана - оно сильное (ибо планета вращается вокруг своей оси быстро и внутри неё есть проводящие электрический ток слои), но угол между так называемым магнитным диполем и осью вращения очень большой. У Земли он мал, что позволяет нам пользоваться магнитным компасом. А на Уране он будет показывать направление далеко не на географический полюс. Как следствие, Уран является источником специфического радиоизлучения (а потому это заподозрили ещё до прилёта к нему «Вояджера-2»), а полярные сияния (белые объекты на двух снимках планеты с космического телескопа) не являются полярными! Заряженные частицы от Солнца и их межзвёздной среды захватываются «нестандартным» магнитным полем и направляются не к географическим полюсам, а к магнитным, в средние широты. Для Земли такое означало, что свечение неба от попадания туда заряженных частиц из космоса для Москвы или Нижнего Новгорода было бы обычным явлением, а вот в Мурманске его практически не увидишь. Также на снимках Урана видны его кольца - довольно слабые и плохо заметные.
Ещё одна странность в наименованиях системы Урана. Обыкновенно спутники планет называются в честь божеств из разных древних мифологий. Но так повелось, что для Урана его спутники называются только в честь персонажей пьес Уильяма Шекспира и Александра Поупа, без различия, являются ли они сверхъестественными созданиями или нет. На снимке от «Вояджера-2» Ариель - один из крупных спутников Урана, названный в честь духа воздуха из пьесы Шекспира «Буря».
Вновь достижения «Вояджера-2»: на фото Миранда - самый малый (средний радиус около 236 км, 3,7% от земного, 13,6% от лунного) из пяти крупных спутников Урана. Назван в честь не богини, а смертной земной девушки Миранды (на врезке посвящённая ей картина британского художника Фредерика Гудолла) из всё той же пьесы Шекспира «Буря». Миранда имеет латинским корнем «удивительный» и голландско-американский астроном Герард Койпер, открывший этот спутник 16 февраля 1948 года и давший ему имя, не ошибся: геология Миранды с кратерами, расщелинами и прочими элементами рельефа и следами их эволюции воистину удивительна для учёных.
И вообще без «Вояджера-2» Уран и Нептун так бы и остались неизведанными мирами. Так в 1977 году станция отправилась в свой бессрочный полёт. Ракета-носитель «Титан-3Е-Центавр» с аппаратом стартует с мыса Канаверал. Путь до Урана занял более восьми лет. Пока планы ещё раз посетить планету расплывчаты и ранее конца 2030-х годов этого точно не случится.
И завершает наш визит в загадочный мир Урана ещё один снимок с космического телескопа с кольцами планеты и не совсем полярным сиянием в её атмосфере. Немного о кольцах, состоящих из множества мелких камней и частиц: их удалось обнаружить опять же с Земли до прилёта «Вояджера-2». Уран заслонил собой далёкую звезду и её свет до и после этого события несколько поблек. Это стало намёком на существование колец, а межпланетная станция их сфотографировала и подтвердила тем самым их наличие.