Các nghiên cứu về Hệ mặt trời, được thực hiện trong quý cuối cùng của thế kỷ 20, đã mang lại cho khoa học một số khám phá đáng ngạc nhiên. Với sự trợ giúp của các kính viễn vọng quang học mạnh mẽ mới về vật lý thiên văn, các nhà khoa học hạt nhân, đại diện của các ngành khoa học và công nghệ khác đã có thể thu được dữ liệu khoa học vô giá về không gian gần. Nhờ các chuyến bay của tàu thăm dò tự động không gian, những sự thật thú vị về thành phần và cấu trúc của hệ thống hành tinh của ngôi sao của chúng ta đã được nhân loại biết đến. Cuối cùng, thế giới khoa học đã xoay sở để có được thông tin về việc hành tinh Uranus trông như thế nào, sao Hải Vương đại diện và kích thước thực sự của Hệ Mặt Trời.
Hành tinh tuyệt vời nhất của hệ mặt trời
Khám phá không gian gần Trái đất thông qua kính viễn vọng, rất dễ đi đến một ý kiến sai lầm - hệ mặt trời là cơ chế nhật tâm đơn giản nhất trong đó tất cả các vật thể và vật thể không gian khác tuân theo các định luật vật lý và toán học đã biết. Trên thực tế, mọi thứ không đơn giản như thoạt nhìn. Mỗi thiên thể trong không gian gần nhất của chúng ta sống cuộc sống riêng, có những đặc điểm riêng và không giống với các nước láng giềng. Một ví dụ sinh động về điều này là các hành tinh trên mặt đất, trong đó chỉ có Trái đất và Sao Hỏa có thể, với một dải, được đặt thành một hàng.
Tình huống tương tự với một nhóm hành tinh khác - những người khổng lồ khí - những người chạy quanh Mặt trời theo vòng tròn bên ngoài. Nếu Sao Mộc và Sao Thổ có các thông số và đặc điểm vật lý thiên văn tương tự nhau, thì Sao Thiên Vương trên nền của chúng trông giống như "con cừu đen". Mặc dù có sự tương đồng bên ngoài và cùng cấu trúc, Thiên vương tinh là hành tinh duy nhất trong hệ sao của chúng ta, chiếm một vị trí bất thường. Các tính năng cụ thể của một thiên thể như Thiên vương tinh là khía cạnh sau đây. Hành tinh không chỉ thực hiện một phép đo trong quỹ đạo nhật tâm, mà lăn như một quả bóng bi-a quanh mặt trời. Nói một cách đơn giản, hành tinh chỉ đơn giản nằm nghiêng và lăn theo hướng quỹ đạo của nó. Hành vi này không chỉ không phải là điển hình của hai người khổng lồ khí khác của Hệ Mặt trời - Sao Mộc và Sao Thổ, vị trí trục quay của Sao Thiên Vương đối với mặt phẳng quỹ đạo của nó trông khác thường.
Nếu chúng ta nói về việc đường xích đạo của Thiên vương tinh nghiêng bao xa so với mặt phẳng quỹ đạo của nó, thì giá trị này là 97,86⁰. Ví dụ, Trái đất và Sao Hỏa có góc nghiêng xích đạo với mặt phẳng quỹ đạo lần lượt là 23,45 và 25,19 độ. Đường xích đạo tại Sao Thủy và tại Sao Mộc gần như vuông góc với mặt phẳng quỹ đạo. Sao Thiên Vương nằm nghiêng và xoay ngược. Vị trí của trục như vậy nhìn từ quan điểm khoa học là vô nghĩa, vì ở hành tinh thứ bảy từ Mặt trời, sự thay đổi của ngày và đêm chỉ được quan sát thấy trong một khu vực hẹp của đĩa hành tinh. Mặt trời mọc và mặt trời lặn của Mặt trời xa xôi diễn ra trên đường chân trời của Thiên vương tinh cũng nhiều như ở các vĩ độ cực trên Trái đất. Do vị trí này của trục quay của hành tinh, có một khoảnh khắc gây tò mò - sự khác biệt về thời gian của năm Uranian ở hai cực và ở xích đạo. Các cực của hành tinh gặp nhau ngày và đêm một lần trong suốt 42 năm Trái đất, nhưng tại xích đạo, năm được kéo dài chính xác hai lần và là 84 năm Trái đất.
Vị trí của trục quay của hành tinh và bản chất của từ trường của hành tinh thứ bảy. Không giống như các thiên thể khác của hệ Mặt trời, từ trường của Thiên vương tinh quay cùng với chính hành tinh này, liên tục thay đổi các cực từ. Nói cách khác, từ trường của hành tinh Uranus định kỳ mở ra và đóng lại. Nếu điều này xảy ra trên Trái đất, chúng ta sẽ được mong đợi mỗi ngày bởi một thảm họa hành tinh.
Khám phá hành tinh thứ bảy
Câu chuyện về việc phát hiện ra người khổng lồ khí thứ ba hoàn toàn được kết nối với tên của người Anh William Herschel. Năm 1781, người Anh đã phát hiện ra một thiên thể mới, ban đầu bị nhầm là sao chổi đến thăm hệ mặt trời. Tuy nhiên, sau một thời gian, sau khi nghiên cứu các đặc điểm của vật thể trên quỹ đạo quanh mặt trời, nhà thiên văn học William Herschel đã quyết định phân loại nó là hành tinh thứ bảy. Sự kiện này đã trở thành một điểm nhấn trong thiên văn học. Lần đầu tiên theo cách thức công cụ, con người tìm cách khám phá một hành tinh, sự tồn tại của nó trước đây chưa được biết đến. Cho đến thời điểm này, các nhà thiên văn học đã dựa vào thông tin về sự tồn tại của sáu hành tinh, lấy Thiên vương tinh làm ngôi sao. Ý tưởng về kích thước của hệ mặt trời bị giới hạn trong quỹ đạo của Sao Thổ.
Người Anh, với tư cách là người khám phá, đã đề xuất đặt tên cho hành tinh thứ bảy để vinh danh quốc vương Anh - "ngôi sao của George". Cái tên này không phù hợp với khẩu vị của các thành viên của Đài quan sát thiên văn Hoàng gia, người đã quyết định đặt cho hành tinh mới cái tên Uranus, để vinh danh biểu tượng thần thánh Hy Lạp cổ đại của thiên cầu. Sau đó, khi Herschel quan sát chuyển động của Thiên vương tinh, một đặc thù của hành vi của thiên thể này trên quỹ đạo đã được ghi nhận. Hành tinh thứ bảy đang di chuyển không đều trên quỹ đạo, hiện đang tăng tốc, sau đó làm chậm chuyển động của nó. Ngay sau cái chết của Herschel, các nhà thiên văn học khác, người Anh Adams và người Pháp Laverye đã đưa ra giả thuyết rằng có một thiên thể lớn khác đằng sau Uranus, có lực hấp dẫn ảnh hưởng đến hành vi của người khổng lồ khí thứ ba. Các tính toán toán học tiếp theo đã xác nhận tính đúng đắn của giả định, điều này khiến cho năm 1846 có thể phát hiện ra hành tinh thứ tám cuối cùng của hệ mặt trời, sao Hải Vương.
Do đó, việc phát hiện Sao Thiên Vương kéo theo một phản ứng dây chuyền trong thế giới khoa học, dẫn đến việc mở rộng ranh giới của hệ thống hành tinh. Theo sau Sao Thiên Vương, chúng ta có Sao Hải Vương và Sao Diêm Vương - những vật thể được phát hiện bằng các phép tính toán học.
Đặc điểm vật lý thiên văn: mô tả ngắn gọn về hành tinh Thiên vương tinh
Mặc dù có sự tương đồng bên ngoài với hai người khổng lồ khí đầu tiên của Hệ Mặt trời, hành tinh thứ bảy khác biệt đáng kể so với Sao Mộc và Sao Thổ. Không giống như Sao Mộc và Sao Thổ, có thể được quan sát khá tốt bằng kính viễn vọng, Sao Thiên Vương trong ống kính trông giống như một dấu sao nhỏ. Điều này là do khoảng cách rất lớn ngăn cách thế giới xa xôi này với hành tinh của chúng ta.
Trên đường chân trời của Trái đất, người khổng lồ thứ ba hầu như không đáng chú ý, đại diện cho một ngôi sao mờ, độ sáng thay đổi trong phạm vi 5,9 - 5,32 độ lớn. Quan sát trong kính viễn vọng đằng sau một ngôi sao xa xôi có màu xanh nhạt, các nhà thiên văn học từ lâu đã tự hỏi hành tinh thứ bảy thực sự có màu gì. Các nhà khoa học đã nhận được câu trả lời cho câu hỏi này chỉ vào năm 1986, khi tàu thăm dò không gian Voyager-2 bay được 80 nghìn km. từ bề mặt của một hành tinh xa xôi. Các hình ảnh thu được cho thấy một màu xanh nhạt, với một tông màu kim loại, một đĩa hành tinh.
Khoảng cách từ Mặt trời trung bình là 2 876 679 082 km. Sao Thiên Vương chạy xung quanh trung tâm của hệ sao theo quỹ đạo gần như hình elip với độ lệch tâm nhẹ (e), là 0,46. Thời kỳ quỹ đạo của thiên thể quanh ngôi sao trung tâm là 30.685 ngày Trái đất hoặc 84 năm. Tốc độ di chuyển của hành tinh này thấp - chỉ 6,8 km mỗi giây. Chỉ có sao Hải Vương di chuyển trong không gian với tốc độ quỹ đạo thấp hơn - 5,4 km / s.
Nếu chúng ta nói về việc mất bao nhiêu thời gian để đi từ Trái đất đến hành tinh khổng lồ thứ ba, thì ở đây bạn có thể dựa vào dữ liệu chuyến bay của cùng một cỗ máy Voyager 2 tự động bay tới Sao Thiên Vương trong gần 9 năm. Đây là nhiệm vụ duy nhất cho phép những người trái đất có được ý tưởng về vật thể xa xôi này và môi trường xung quanh.
Mặc dù có kích thước khiêm tốn trên bầu trời đêm, nhưng thực tế kích thước của Thiên vương tinh rất ấn tượng. Đường kính của đĩa hành tinh của người khổng lồ này là 50.724 km. Điều này tất nhiên là không nhiều như trong Sao Mộc và Sao Thổ, có đường kính lần lượt là 140 nghìn km và 116 nghìn km. Tuy nhiên, điều này là khá đủ để hành tinh thứ bảy của hệ mặt trời giữ vững vị trí thứ ba.
Người quan sát ấn tượng và khối lượng của thiên thể này. Uranium nặng hơn 14,5 lần so với Trái đất và nặng 8,6832 · 1025 kg. Theo khối lượng của nó, người khổng lồ màu xanh nhạt không chỉ thua Sao Mộc và Sao Thổ. Ngay cả vệ tinh xa xôi của Thiên vương tinh, hành tinh Hải vương tinh, cũng có khối lượng lớn. Sự nhẹ nhàng tương đối của một thiên thể xa xôi là do thành phần của nó. Không giống như hai hành tinh khác là Sao Mộc và Sao Thổ, trong đó phần lớn được đại diện bởi hydro và heli bán lỏng và kim loại hóa, Uranus đại diện cho một quả cầu băng khổng lồ, có tốc độ quay quanh trục chính là 2,29 m / s.
Thành phần của hành tinh thứ bảy và bầu khí quyển của nó
Ice on Uranus là một loạt các sửa đổi nhiệt độ cao. Có amoniac, nước đá và metan đông lạnh ở trạng thái rắn, băng giá. Do bản chất băng giá, hành tinh thứ bảy đã được các nhà vật lý thiên văn chuyển sang loại người khổng lồ băng. Mật độ của quả bóng băng không đáng kể, nhỏ hơn gần ba lần so với mật độ của hành tinh Trái đất và là 1,27 g / cm3. Tuy nhiên, do các thông số khối lượng và quỹ đạo lớn của nó, lực hấp dẫn khá mạnh đối với Sao Thiên Vương. Gia tốc rơi tự do trong khối băng khổng lồ gần giống với trái đất và lên tới 8,87 m / s2.
Cấu trúc tò mò của một hành tinh xa xôi, trông như thế này:
- lõi đá rắn;
- lớp phủ băng;
- bề mặt tưởng tượng;
- khí quyển thấp hơn (tầng bình lưu và tầng đối lưu);
- vương miện hành tinh.
Bề mặt của một thiên thể được thể hiện bằng các hợp chất của hydro và helium, ở trạng thái khí. Bầu khí quyển của hành tinh bao gồm khí mê-tan, nhờ đó Uranus có tông màu xanh nhạt đặc trưng. Nồng độ của nó giảm theo độ cao, do nhiệt độ cực thấp, khí mê-tan đóng băng, nhường chỗ cho hydro và heli. Thành phần hóa học chính xác của khí quyển của hành tinh thứ bảy chưa được biết đầy đủ, nhưng đánh giá từ phổ, bầu khí quyển chủ yếu là hydro, nó cũng chứa các hợp chất hydrocarbon, là kết quả của bức xạ mặt trời trên các phân tử metan. Các lớp khí quyển của người khổng lồ băng khác nhau về độ dày và nhiệt độ. Lớp trên cùng là corona trong khí quyển, nó vượt xa hành tinh tới khoảng cách 8.000 km. Các lớp thấp hơn là tầng bình lưu và tầng đối lưu, nơi nhiệt độ thấp chiếm ưu thế. Ở độ cao 50-300 km. từ bề mặt là một lớp mây bao gồm hơi nước, tinh thể amoniac và metan. Nhiệt độ ở nơi này đạt 227-250 độ C với một điểm trừ.
Kết luận
Thông tin mà các nhà khoa học có ngày hôm nay về hành tinh khổng lồ thứ ba là vô cùng hạn chế. Điều này là do vị trí của Thiên vương tinh. Các nhà vật lý thiên văn và các nhà khoa học tập trung vào nghiên cứu Sao Mộc và Sao Thổ và các vùng cực đoan của hệ mặt trời. Sao Thiên Vương, nằm ở giữa cộng đồng các thiên thể này, tất cả thời gian đều nằm ngoài tầm nhìn của các chương trình nghiên cứu. Tàu vũ trụ "Voyager 2" cho đến nay đã trở thành con tàu duy nhất đến được vùng lân cận của một hành tinh xa xôi, cung cấp thông tin tài liệu đầu tiên về hành tinh Uranus, về thành phần của bầu khí quyển và môi trường.
Giống như tất cả những người khổng lồ khí khác, có hệ thống thiên thể riêng, các nhà khoa học đã phát hiện ra một vật trang trí uranium - một hệ thống các vòng. Được phát hiện và các vệ tinh của hành tinh Uranus, ngày nay có 27 mảnh. Với sự trợ giúp của kính viễn vọng Hubble năm 2005, có thể kiểm tra chi tiết năm vệ tinh lớn nhất của Thiên vương tinh - đó là Miranda, Ariel, Umbriel, Titania và Oberon. Một nghiên cứu tiếp theo về một hành tinh xa xôi và các vệ tinh của nó có thể sẽ cung cấp thông tin mới và hữu ích cho các nhà khoa học, nhưng trong tương lai gần, các nhiệm vụ đến phần này của Hệ Mặt trời không được lên kế hoạch.
