การศึกษาระบบสุริยจักรวาลซึ่งดำเนินการในช่วงไตรมาสสุดท้ายของศตวรรษที่ 20 ได้ให้การค้นพบทางวิทยาศาสตร์ที่น่าประหลาดใจมากมาย ด้วยความช่วยเหลือของกล้องโทรทรรศน์แสงทรงพลังใหม่ของฟิสิกส์ดาราศาสตร์นักวิทยาศาสตร์นิวเคลียร์ผู้แทนของสาขาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีอื่น ๆ สามารถได้รับข้อมูลทางวิทยาศาสตร์อันมีค่าในพื้นที่ใกล้เคียง ขอบคุณเที่ยวบินของยานสำรวจอวกาศอัตโนมัติข้อเท็จจริงที่น่าสนใจเกี่ยวกับการจัดองค์ประกอบและโครงสร้างของระบบดาวเคราะห์ของดาวฤกษ์ของเรากลายเป็นที่รู้จักกันดีในหมู่มนุษย์ ในที่สุดโลกวิทยาศาสตร์ก็สามารถหาข้อมูลว่าดาวเคราะห์ยูเรนัสมีลักษณะอย่างไรดาวเนปจูนหมายถึงอะไรและขนาดที่แท้จริงของระบบสุริยะคืออะไร
ดาวเคราะห์ที่น่าทึ่งที่สุดในระบบสุริยะ
การสำรวจอวกาศใกล้โลกผ่านกล้องโทรทรรศน์มันเป็นเรื่องง่ายที่จะไปถึงความเห็นที่ผิดพลาด - ระบบสุริยจักรวาลเป็นกลไกเฮลิเซนทริคที่ง่ายที่สุดที่ร่างกายอวกาศและวัตถุอื่น ๆ ปฏิบัติตามกฎหมายฟิสิกส์และคณิตศาสตร์ที่รู้จักกันดี ในความเป็นจริงทุกอย่างไม่ง่ายอย่างที่คิดในตอนแรก ร่างกายสวรรค์ทุกดวงในพื้นที่ที่ใกล้ที่สุดของเราใช้ชีวิตของตัวเองมีลักษณะเป็นของตนเองและไม่เหมือนเพื่อนบ้านมากนัก ตัวอย่างที่ชัดเจนของเรื่องนี้คือดาวเคราะห์บนพื้นโลกซึ่งมีเพียงโลกและดาวอังคารเท่านั้นที่สามารถยืดออกได้ในแถวเดียว
สถานการณ์คล้ายกับดาวเคราะห์กลุ่มอื่น - ยักษ์ก๊าซ - ที่วิ่งรอบดวงอาทิตย์ในวงนอก หากดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์มีพารามิเตอร์และคุณลักษณะทางฟิสิกส์คล้ายกันยูเรนัสบนพื้นหลังจะมีลักษณะเหมือน "แกะดำ" แม้จะมีความคล้ายคลึงกันภายนอกและโครงสร้างเดียวกันยูเรนัสเป็นดาวเคราะห์ดวงเดียวในระบบดาวของเราซึ่งครองตำแหน่งที่ผิดปกติ คุณลักษณะเฉพาะของวัตถุท้องฟ้าเช่นยูเรนัสมีลักษณะดังต่อไปนี้ ดาวเคราะห์ไม่เพียง แต่ทำการตรวจวัดในวงโคจร heliocentric แต่ม้วนเหมือนลูกบอลบิลเลียดรอบดวงอาทิตย์ เพียงแค่ใส่ดาวเคราะห์ก็อยู่ข้างๆและหมุนไปในทิศทางของวงโคจรของมัน พฤติกรรมนี้ไม่เพียง แต่ไม่ใช่แบบอย่างของดาวยักษ์ก๊าซสองตัวอื่น ๆ ของระบบสุริยะ - ดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ตำแหน่งของแกนหมุนของดาวยูเรนัสเมื่อเทียบกับระนาบของวงโคจรนั้นดูผิดปกติ
ถ้าเราพูดถึงว่าเส้นศูนย์สูตรของดาวยูเรนัสนั้นเอียงไปในระนาบของวงโคจรเท่าใดค่านี้คือ97.86⁰ ตัวอย่างเช่นโลกและดาวอังคารมีมุมเส้นศูนย์สูตรของการเอียงไปที่ระนาบการโคจรที่ 23.45 และ 25.19 องศาตามลำดับ เส้นศูนย์สูตรที่ดาวพุธและดาวพฤหัสเกือบจะตั้งฉากกับระนาบการโคจร ดาวยูเรนัสอยู่ด้านข้างและหมุนถอยหลังเข้าคลอง ตำแหน่งของแกนดังกล่าวมองจากมุมมองทางวิทยาศาสตร์ว่าไร้สาระเนื่องจากในดาวเคราะห์ดวงที่เจ็ดจากดวงอาทิตย์การสังเกตทั้งกลางวันและกลางคืนเปลี่ยนไปทั้งในส่วนแคบ ๆ ของดิสก์ดาวเคราะห์ พระอาทิตย์ขึ้นและพระอาทิตย์ตกของดวงอาทิตย์ที่ห่างไกลเกิดขึ้นบนขอบฟ้าของดาวยูเรนัสเกือบเท่าในละติจูดละติจูดบนโลก เนื่องจากตำแหน่งของแกนหมุนของดาวเคราะห์จึงมีช่วงเวลาที่น่าสงสัย - ความแตกต่างในระยะเวลาของปี Uranian ที่เสาและเส้นศูนย์สูตร ขั้วของดาวเคราะห์พบกันทั้งกลางวันและกลางคืนหนึ่งครั้งในช่วง 42 ปีของโลก แต่ที่เส้นศูนย์สูตรจะมีความยาวปีละสองครั้งและเท่ากับ 84 ปีของโลก
ตำแหน่งของแกนหมุนของดาวเคราะห์และธรรมชาติของสนามแม่เหล็กของดาวเคราะห์ดวงที่เจ็ด ไม่เหมือนวัตถุท้องฟ้าอื่น ๆ ของระบบสุริยะสนามแม่เหล็กของดาวยูเรนัสหมุนไปพร้อมกับดาวเคราะห์เองซึ่งเปลี่ยนขั้วแม่เหล็ก กล่าวอีกนัยหนึ่งสนามแม่เหล็กของดาวยูเรนัสดาวเคราะห์จะเปิดและปิดเป็นระยะ หากสิ่งนี้เกิดขึ้นบนโลกเราคาดว่าจะเกิดหายนะจากดาวเคราะห์ทุกวัน
การค้นพบดาวเคราะห์ดวงที่เจ็ด
เรื่องราวของการค้นพบก๊าซยักษ์ตัวที่สามนั้นเชื่อมโยงกับชื่อของ William Herschel ชาวอังกฤษ ในปี ค.ศ. 1781 ชาวอังกฤษค้นพบวัตถุท้องฟ้าใหม่ซึ่งเดิมทีเข้าใจผิดว่าเป็นดาวหางที่มาเยี่ยมชมระบบสุริยะ อย่างไรก็ตามหลังจากระยะเวลาหนึ่งหลังจากศึกษาลักษณะของวัตถุในวงโคจรรอบดวงอาทิตย์นักดาราศาสตร์ William Herschel ตัดสินใจที่จะจำแนกมันว่าเป็นดาวเคราะห์ดวงที่เจ็ด เหตุการณ์นี้ได้กลายเป็นสถานที่สำคัญทางดาราศาสตร์ เป็นครั้งแรกในวิธีการที่เป็นเครื่องมือคนจัดการเพื่อค้นพบดาวเคราะห์ที่มีอยู่ซึ่งไม่เคยรู้จักมาก่อน เมื่อถึงจุดนี้นักดาราศาสตร์พึ่งพาข้อมูลเกี่ยวกับการมีอยู่ของดาวเคราะห์ทั้งหกดวงทำให้ดาวยูเรนัสเป็นดาวฤกษ์ แนวคิดของขนาดของระบบสุริยะนั้น จำกัด อยู่ที่วงโคจรของดาวเสาร์
ชาวอังกฤษในฐานะผู้ค้นพบเสนอชื่อดาวเคราะห์ดวงที่เจ็ดเพื่อเป็นเกียรติแก่พระมหากษัตริย์อังกฤษ - "ดาวของจอร์จ" ชื่อนี้ไม่เหมาะกับรสนิยมของสมาชิกของ Royal Astronomical Observatory ผู้ตัดสินใจให้ดาวเคราะห์ดวงใหม่ชื่อ Uranus เพื่อเป็นเกียรติแก่สัญลักษณ์เทพเจ้ากรีกโบราณของทรงกลมสวรรค์ ต่อจากนั้นเมื่อเฮอร์เชลสังเกตการเคลื่อนที่ของดาวยูเรนัสความผิดปกติของพฤติกรรมของเทห์ฟากฟ้านี้ในวงโคจรก็สังเกตเห็น ดาวเคราะห์ดวงที่เจ็ดกำลังเคลื่อนที่อย่างไม่สม่ำเสมอในวงโคจรขณะนี้เร่งความเร็วแล้วจึงชะลอการเคลื่อนที่ หลังจากการเสียชีวิตของเฮอร์เชลนักดาราศาสตร์คนอื่นอดัมส์อังกฤษและชาวฝรั่งเศส Laverye ได้สันนิษฐานว่ามีวัตถุท้องฟ้าขนาดใหญ่อีกดวงหนึ่งอยู่ด้านหลังดาวยูเรนัสซึ่งแรงโน้มถ่วงส่งผลกระทบต่อพฤติกรรมของก๊าซยักษ์ดวงที่สาม การคำนวณทางคณิตศาสตร์ที่ตามมายืนยันความถูกต้องของสมมติฐานซึ่งทำให้มันเป็นไปได้ในปี 1846 เพื่อเปิดดาวเคราะห์ดวงสุดท้ายดวงที่แปดของระบบสุริยะเนปจูน
ดังนั้นการค้นพบดาวยูเรนัสจึงก่อให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ในโลกวิทยาศาสตร์ซึ่งส่งผลให้เกิดการขยายตัวของขอบเขตของระบบดาวเคราะห์ ติดตามดาวยูเรนัสเราได้ดาวเนปจูนและพลูโต - วัตถุที่ค้นพบโดยการคำนวณทางคณิตศาสตร์
ลักษณะทางฟิสิกส์ดาราศาสตร์: คำอธิบายสั้น ๆ ของดาวเคราะห์ยูเรนัส
แม้จะมีความคล้ายคลึงกันภายนอกกับยักษ์ใหญ่สองก๊าซแรกของระบบสุริยะ แต่ดาวเคราะห์ดวงที่เจ็ดนั้นแตกต่างจากดาวพฤหัสและดาวเสาร์อย่างมีนัยสำคัญ แตกต่างจากดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ซึ่งสามารถมองเห็นได้ค่อนข้างดีด้วยกล้องโทรทรรศน์ยูเรนัสในเลนส์นั้นดูเหมือนว่าเป็นเครื่องหมายดอกจันขนาดเล็ก นี่เป็นเพราะระยะทางมหาศาลที่แยกโลกอันห่างไกลนี้ออกจากโลกของเรา
บนขอบฟ้าของโลกยักษ์ที่สามนั้นแทบจะไม่สังเกตเห็นได้เลยซึ่งแสดงถึงดาวสลัวซึ่งความสว่างนั้นแตกต่างกันในช่วง 5.9 - 5.32 ขนาด จากการสำรวจด้วยกล้องโทรทรรศน์หลังดาวฤกษ์ที่ห่างไกลซึ่งมีสีฟ้าซีดนักดาราศาสตร์สงสัยมานานแล้วว่าดาวเคราะห์สีดวงที่เจ็ดเป็นสีอะไร นักวิทยาศาสตร์ได้รับคำตอบสำหรับคำถามนี้เฉพาะเมื่อปีพ. ศ. 2529 เมื่อยานสำรวจอวกาศ Voyager-2 บิน 80,000 กิโลเมตร จากพื้นผิวของดาวเคราะห์ที่ห่างไกล ภาพที่ได้แสดงให้เห็นว่าสีฟ้าซีดโดยมีโทนสีเมทัลลิกแทบเป็นดิสก์ดาวเคราะห์
ระยะทางจากดวงอาทิตย์อยู่ที่เฉลี่ย 2 876 679 082 กม. ดาวยูเรนัสวิ่งรอบจุดศูนย์กลางของระบบดาวในวงโคจรที่เกือบเป็นวงรีซึ่งมีความเยื้องศูนย์เล็กน้อย (e) เท่ากับ 0.46 ระยะเวลาการโคจรของวัตถุท้องฟ้ารอบดาวฤกษ์กลางคือ 30,685 วัน Earth หรือ 84 ปี ความเร็วในการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ดวงนี้อยู่ในระดับต่ำเพียง 6.8 กิโลเมตรต่อวินาที ดาวเนปจูนเท่านั้นที่เคลื่อนที่ในอวกาศด้วยความเร็ววงโคจรที่ต่ำกว่า - 5.4 km / s
หากเราพูดถึงระยะเวลาในการเดินทางจากโลกไปยังดาวเคราะห์ยักษ์ดวงที่สามที่นี่คุณสามารถพึ่งพาข้อมูลเที่ยวบินของเครื่องจักร Voyager 2 อัตโนมัติเครื่องเดียวที่บินไปยังดาวยูเรนัสได้เกือบ 9 ปี นี่คือภารกิจเดียวที่อนุญาตให้ชาวโลกได้รับแนวคิดเกี่ยวกับวัตถุที่ห่างไกลและสภาพแวดล้อม
แม้จะมีขนาดที่พอเหมาะในท้องฟ้ายามค่ำคืน แต่ในความเป็นจริงขนาดของดาวยูเรนัสนั้นน่าประทับใจ เส้นผ่านศูนย์กลางของดิสก์ดาวเคราะห์ของยักษ์ตัวนี้คือ 50,724 กม. ซึ่งแน่นอนว่าไม่มากนักในดาวพฤหัสและดาวเสาร์ที่มีเส้นผ่าศูนย์กลางอยู่ที่ 140,000 กม. และ 116,000 กม. ตามลำดับ อย่างไรก็ตามนี่ค่อนข้างเพียงพอสำหรับดาวเคราะห์ดวงที่เจ็ดของระบบสุริยะที่จะยึดตำแหน่งที่สามไว้แน่น
ผู้สังเกตการณ์ที่น่าประทับใจและมวลของเทห์ฟากฟ้านี้ ยูเรเนียมหนักกว่าโลก 14.5 เท่าและมีน้ำหนัก 8.6832 · 1025 กิโลกรัม ตามมวลของมันยักษ์สีน้ำเงินอ่อนไม่เพียง แต่สูญเสียไปยังดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์เท่านั้น แม้แต่ดาวบริวารของดาวยูเรนัสที่อยู่ห่างไกลก็ยังมีมวลขนาดใหญ่ ความสว่างของสัมพัทธ์ของวัตถุท้องฟ้าไกลโพ้นนั้นเป็นเพราะองค์ประกอบของมัน ซึ่งแตกต่างจากดาวเคราะห์สองดวงอื่น ๆ ที่เป็นดาวพฤหัสและดาวเสาร์ซึ่งกลุ่มดาวฤกษ์นั้นแสดงโดยไฮโดรเจนและฮีเลียมกึ่งเหลวและโลหะผสมยูเรนัสเป็นลูกบอลน้ำแข็งขนาดใหญ่ซึ่งมีความเร็วรอบการหมุนรอบแกนของตัวเองที่ 2.29 m / s
องค์ประกอบของดาวเคราะห์ดวงที่เจ็ดและชั้นบรรยากาศ
น้ำแข็งบนดาวยูเรนัสเป็นความหลากหลายของการดัดแปลงที่อุณหภูมิสูง มีแอมโมเนียแช่แข็งน้ำแข็งในน้ำและมีเธนอยู่ในสถานะที่แข็งและเป็นน้ำแข็ง เนื่องจากธรรมชาติที่เย็นเยียบดาวเคราะห์ดวงที่เจ็ดจึงถูกถ่ายโอนโดยนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ไปยังหมวดหมู่ของยักษ์น้ำแข็ง ความหนาแน่นของก้อนน้ำแข็งนั้นไม่มีนัยสำคัญน้อยกว่าความหนาแน่นของดาวเคราะห์โลกเกือบสามเท่าและเท่ากับ 1.27 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร อย่างไรก็ตามเนื่องจากมวลขนาดใหญ่และพารามิเตอร์วงโคจรแรงโน้มถ่วงค่อนข้างแรงบนดาวยูเรนัส การเร่งความเร็วของฤดูใบไม้ร่วงอิสระในยักษ์น้ำแข็งนั้นเกือบจะเหมือนกับของโลกและมีค่าเท่ากับ 8.87 m / s2
โครงสร้างที่อยากรู้อยากเห็นของดาวเคราะห์ที่ห่างไกลซึ่งมีลักษณะเช่นนี้:
- แกนหินแข็ง
- เสื้อคลุมน้ำแข็ง
- พื้นผิวในจินตนาการ
- ชั้นบรรยากาศที่ต่ำกว่า (สตราโตสเฟียร์และโทรโพสเฟียร์)
- มงกุฎของดาวเคราะห์
พื้นผิวของเทห์ฟากฟ้าจะถูกแทนด้วยสารประกอบของไฮโดรเจนและฮีเลียมซึ่งอยู่ในสถานะก๊าซ ชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์รวมถึงมีเธนเนื่องจากดาวยูเรนัสมีสีโทนสีน้ำเงินอ่อน ความเข้มข้นของมันจะลดลงตามระดับความสูงซึ่งเนื่องจากมีอุณหภูมิต่ำมากมีเธนค้างออกจากห้องเพื่อให้ไฮโดรเจนและฮีเลียม องค์ประกอบทางเคมีที่แน่นอนของชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ดวงที่เจ็ดยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด แต่การตัดสินจากสเปกตรัมบรรยากาศส่วนใหญ่เป็นไฮโดรเจนมันยังมีสารประกอบไฮโดรคาร์บอนซึ่งเป็นผลมาจากการแผ่รังสีแสงอาทิตย์บนโมเลกุลมีเธน ชั้นบรรยากาศของยักษ์น้ำแข็งนั้นมีความหนาและอุณหภูมิแตกต่างกัน ชั้นบนสุดคือชั้นบรรยากาศซึ่งขยายไปไกลกว่าดาวเคราะห์ไปเป็นระยะทาง 8,000 กม. ชั้นล่างคือสตราโตสเฟียร์และโทรโพสเฟียร์ซึ่งอุณหภูมิต่ำเป็นหลัก ที่ระดับความสูง 50-300 กม. จากพื้นผิวเป็นชั้นของเมฆซึ่งประกอบด้วยไอน้ำผลึกแอมโมเนียและมีเธน อุณหภูมิในสถานที่แห่งนี้ถึง 227-250 องศาเซลเซียสด้วยเครื่องหมายลบ
ข้อสรุป
ข้อมูลที่นักวิทยาศาสตร์มีในปัจจุบันเกี่ยวกับดาวเคราะห์ยักษ์ดวงที่สามนั้นมีข้อ จำกัด อย่างมาก นี่คือสาเหตุที่ตั้งของดาวยูเรนัส นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์และนักวิทยาศาสตร์ให้ความสำคัญกับการศึกษาของดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์และภูมิภาคสุดขั้วของระบบสุริยะ ดาวยูเรนัสตั้งอยู่ในใจกลางของชุมชนของท้องฟ้าแห่งนี้ตลอดเวลาที่อยู่นอกโปรแกรมการวิจัย ยานอวกาศ "Voyager 2" ได้กลายเป็นเรือลำเดียวที่มาถึงบริเวณใกล้เคียงของดาวเคราะห์ที่ห่างไกลโดยให้ข้อมูลสารคดีเรื่องแรกเกี่ยวกับดาวเคราะห์ดาวยูเรนัสเกี่ยวกับองค์ประกอบของบรรยากาศและสิ่งแวดล้อม
นักวิทยาศาสตร์ค้นพบเครื่องประดับยูเรเนียม - ระบบวงแหวน ค้นพบและบริวารของดาวยูเรนัสดาวเคราะห์ซึ่งวันนี้มี 27 ชิ้น ด้วยความช่วยเหลือของกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลในปี 2005 มันเป็นไปได้ที่จะตรวจสอบรายละเอียดของดาวเทียมที่ใหญ่ที่สุดห้าอันดับของดาวยูเรนัส - เหล่านี้คือ Miranda, Ariel, Umbriel, Titania และ Oberon การศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับดาวเคราะห์ที่ห่างไกลและดาวเทียมน่าจะให้ข้อมูลใหม่และเป็นประโยชน์แก่นักวิทยาศาสตร์ แต่ในอนาคตอันใกล้นี้ภารกิจของระบบสุริยะส่วนนี้ยังไม่ได้วางแผน
