Топ-5 снимков полярных сияний Урана

Уран - необычная и малоизученная планета. Все планеты солнечной системы вращаются вокруг Солнца в одну сторону, а вокруг своей оси все вращается в ту же сторону, кроме Венеры и Урана. Венера очень медленно вращается в обратную, то есть ретроградно, в результате чего день на Венере длиннее года. А ось вращения Урана лежит на боку: 42 земных года на одном полюсе день, на втором ночь, а потом они меняются. Когда Уран поворачивается к Солнцу боком, там день и ночь сменяются быстрее чем на Земле - за 17 часов. Ученые не пришли к единому мнению, почему так произошло. Есть версии о столкновении с другой планетой и о том что у Урана был очень массивный спутник, который все испортил и куда-то пропал.

Магнитосфера Урана тоже удивительна, она наклонена на 59 градусов от оси вращения планеты. Кроме того, ось вращения и магнитная ось пересекаются не в центре планеты, а на расстоянии 1/3 радиуса от него. У Нептуна магнитное поле устроено похожим образом, так что ученые предполагают, что это типичная схема для ледяных гигантов. Скорее всего, разница с земным вариантом обусловлена тем, что гидроконвективное динамо Урана находится неглубоко от поверхности, в некотором слое океана жидкого аммиака.

Ось вращения и магнитный диполь Урана, источник: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Uranian_Magnetic_field.gif

Несмотря на то что магнитное поле южного полюса Урана в 10 раз сильнее чем у северного, ученые получали данные о полярных сияниях на обоих полюсах. Мы до сих пор на Земле открываем новые виды северных сияний, запечатлеть такое у седьмой планеты от Солнца - большая удача.

Снимки Вояджера-2

Вояджер-2 - единственный аппарат, приблизившийся к Урану в 1986 году. Поразительно что во времена, когда телефоны и компьютеры выглядели как на снимке ниже, ученые смогли получить изображения в видимом, инфракрасном и радио диопазоне объекта, находящегося на расстоянии 4 миллиарда километров с близкой дистанции - всего 81 800 км от поверхности.

Фото 1987 года, слева: Михаил Горбачев разговаривает по телефону Nokia Mobira Cityman 900, справа: советский учебный персональный компьютер Корвет ВБ8020

Уже тогда ученые получили данные о полярных сияниях, которые исльно отличалиь от аналогичных у Юпитера и Сатурна. На снимке виден южный полюс планеты, запечатленный "урановым летом".

Фото Урана сделанное Вояжером-2 в 1986 году, слева: естественные цвета, справа: искаженные цвета с дополнительной информацией, источник: https://voyager.jpl.nasa.gov/galleries/images-voyager-took/uranus/

Снимки Хаббла

После Вояджера-2 снимки полярных сияний на Уране получил космический телескоп Хаббл. Для повышения шансов наблюдения сияний, Хаббл изучал Уран во время солнечных бурь и преуспел только дважды в 2011 году.

Полярные сияния Урана, полученные космическим телескопом Хаббл в 2011 году, источник: https://www.space.com/15270-auroras-uranus-hubble-telescope-photos.html

Снимки KEKA

23 октября 2023 года в научном журнале Nature Astronomy была опубликована статья с анализом инфракрасного излучения полярных сияний Урана на основе даных телескопа Keck II, входящего в астрономический комплекс, расположенный на высоте 4 километров на острове Гавайи в США. Телескопы Keck I и Keck II оснащены адаптивной оптикой, а место их расположения, пожалуй, обладает лучшим астроклиматом на Земле.

Полярные сияния Урана в инфракрасном спектре, полученные обсерваторией Keck, источник: https://chandra.harvard.edu/photo/2021/uranus/more.html

Снимки Чандры

В 2002 и 2017 году космическая обсерватория NASA для исследования космоса в рентгеновском диапазоне Чандра зафиксировала рентгеновское излучение Урана. Физики предполагают, что часть излучения - рассеянное атмосферой планеты рентгеновское излучение Солнца, а часть может быть вызвано полярными сияниями. Данные Чандры были наложены на фото обсерватории Keck и на фото сделанное камерой высокого разрешения, которая входит в состав инструментов Чандры.

Изображение Урана рентгеновском диапазоне, сделанное космической обсерваторией Чандра, наложенное на снимок обсерватории Keck (слева, четко) и на снимок камеры высокого разрешения Чандры (справа, мутно), источник: https://chandra.harvard.edu/photo/2021/uranus/more.html

Снимки Джеймса Уэбба

6 февраля 2023 года космический телескоп нового поколения Джеймс Уэбб сделал фото. урана в ближнем инфракрасном диапазоне при помощи инструмента NIRCam. На снимке хорошо виден северный полюс планеты; в настоящее время там поздняя весна, которая продлится до 2028 года. Белое облако - это полярная шапка Урана, которая становится видна когда полюс обращен к Солнцу. Скорее всего, видимость шапски связна со штормовой активностью планеты. На снимке видны 11 из 13 колец вокруг Урана.

Увеличенное изображение Урана, снятое ближней инфракрасной камерой космического телескопа Джеймса Уэбба, источник: https://webbtelescope.org/contents/media/images/2023/117/01GWQD6PSGTBK7VQBZST09YYKW

Эпилог

Для сравнения эпох: на сколько давно Вояжер-2 сделал фото Урана с близкого расстояния, решил поискать свои фото 1986 года. Меня в этом году еще не было, зато нашлось фото моей мамы на производстве. Свое современное фото на производстве публиковать не могу по причинам безопасности, поэтому для сравнения представлен снимок из кафе напротив предприятия.

Слева: моя мама рядом с системой управления промышленными роботами "Контролер" в 1986 году, справа: я в кафе напротив предприятия, где проводил оценку производства в 2022 году

Автор статьи — физик Георгий Тимс для проекта «Физика для гуманитариев». При копировании, пожалуйста, указывайте авторство. Социальные сети проекта: Телеграмм канал, Ютуб канал