Загадочная планета Уран решила "зажечь по полной". Именно сейчас на ней можно увидеть замечательные полярные сияния. А все потому, что наступил сезон, весьма удачный для наблюдений: во время весеннего равноденствия солнечный ветер падает под углом 90 градусов к оси вращения Урана. Да и наше Солнце ныне пребывает в фазе 24-го солнечного максимума.

В наблюдении планеты Уран именно сейчас наступает момент истины, когда подтверждаются научные гипотезы о физической природе этой удивительной и совершенно уникальной планеты в Солнечной системе. Для ученых особый интерес представляют наблюдения собственной активности планеты. Для ее прогноза нужно обладать не только интуицией, но и как можно более полным набором данных о самой планете. К счастью, таковые имеются — они собраны за долгие годы астрономических наблюдений.

Следует заметить, что Уран — планета особенная. Даже история его возникновения, открытия и дальнейшего исследования полна напряженного драматизма. Напомню, что это случилось 13 марта 1781 года стараниями Вильяма Гершеля. Он был музыкантом, играл на органе, но его фанатичным увлечением была астрономия. В итоге музыкант-любитель построил телескоп и наблюдал движение небесных светил ночи напролет, когда это позволяла погода.

Как-то раз, составляя каталог двойных звезд, Гершель методично просматривал небосвод и вдруг заметил туманный объект, принятый им вначале за комету. А через несколько недель талантливый любитель понял, что открыл новую планету. Интересно, что дальнейшее рассмотрение и расчеты траектории Урана привели целую когорту замечательных математиков и астрономов-наблюдателей к открытию Нептуна, последней планеты в Солнечной системе, но это отдельная, почти детективная астрономическая история.

Планету, открытую Гершелем, назвали Ураном — по имени деда Юпитера. Этот газовый гигант оказался в 14,5 раза больше Земли по массе, в четыре раза протяженнее по диаметру (равному 51300 километров). Плотность Урана составляет 1,27 г/см3, температура его поверхности -220 градусов Цельсия, потому что среднее расстояние от Солнца до Урана составляет 19,2 астрономических единицы (то есть 2,86 миллиарда километров).

Свою столь отдаленную орбиту Уран проходит за 84 земных года, (то есть год на этой планете длится именно столько времени). Этот газовый гигант очень красив, у него синевато-зеленая поверхность, цвета бирюзы, совсем не похожая на Юпитер или Сатурн с их могучей облачностью. Космический путешественник Вояджер-2 в январе 1986 года разгадал эту загадку — он исследовал Уран и обнаружил в его верхней атмосфере всего лишь несколько слабо вытянутых облаков.

Тем не менее, как и на других планетах-гигантах, в верхних слоях атмосферы Урана дуют очень сильные ветры в направлении вращения, достигающие скорости 240 метров в cекунду. Таким образом, вблизи 30 градусов южной широты некоторые части атмосферы делают оборот вокруг планеты всего за 14 часов! Вообще же, атмосфера Урана состоит из водорода, гелия и метана, изумительный цвет атмосфере придает метан, хотя его не так много — 1/7 часть.

Следует также заметить, что Уран, как и Сатурн, украшен системой колец в экваториальной плоскости. Про кольца вокруг этой планеты упоминал еще Гершель и даже называл их красноватыми, но по-настоящему они были обнаружены только в марте 1977 года, когда сотрудники бортовой обсерватории Койпера насчитали девять колец при покрытии звезды системой Урана. Звезда затмевалась девять раз, так был произведен подсчет колец, когда специалисты исследовали атмосферу планеты.

Однако после Вояджер сфотографировал еще два кольца, а в 2005 году телескоп Хаббл передал сведения об отдаленной внешней системе из двух колец — она находилась вдвоедальше, чем известные ранее. Так что сейчас у Урана предполагается наличие не менее 13 колец.

Среди них есть очень тонкие и темные, но имеются и пылевые, а также те, что содержат крупные каменистые включения. Внутренние кольца, как правило, серые, а внешние — разноцветные (есть даже красное и синее)! Впрочем, изучение вариаций цвета и химического состава колец — задача отнюдь не ближайшего будущего.

Но самым удивительным является вращение Урана вокруг своей оси. Грубо говоря, планеты Солнечной системы вращаются очень сходно, как раскрученные волчки, стоящие на поверхности (Венера медленно вращается вокруг вертикальной оси, но в противоположную сторону). Только лежебока Уран вращается, как бы "лежа на боку"! Его ось вращения лежит очень близко к плоскости орбиты, причем северный полюс находится ниже, а южный выше этой плоскости.

Объяснение этому факту следует искать в глубоком прошлом, когда проходило формирование планет. Столкновение массивных тел было таково, что момент количества движения Урана придал планете такое экзотическое осевое вращение! Это самое тривиальное предложение, существует много иных гипотез — от гипотетического спутника, утраченного в результате катаклизма, до взрыва астероида из антиматерии…

Какую же собственную активность может проявлять огромный и однородно окрашенный бирюзовый шар Урана, на котором и облаков-то нет! Ни вулканов, никаких поверхностных проявлений — все скрыто газовой оболочкой. Но есть на Уране магнитное поле, генерируемое динамо-механизмом во внутренних, недоступных взгляду глубинах. Вояджер-2 определил, что поле имеет дипольную конфигурацию, как и у Земли. Но на нашей планете совпадают географические полюса с магнитными полюсами, а на Уране ось магнитного поля наклонена на 59 градусов к оси вращения и смещена от центра планеты.

Итак, магнитный диполь Урана сдвинут к южному полюсу на треть радиуса. Генерация магнитного поля на Земле происходит в расплавленной металлической мантии, а на Уране — предположительно в жидком океане аммиака над ледяной корой мантии планеты, окружающей его каменистое ядро.

Магнитное поле Урана формирует магнитосферу, которая принимает заряженные частицы солнечного ветра, попадающие на ее ударный слой, переносит их по силовым линиям в области сгущения вблизи магнитных полюсов, где они высвечиваются в виде полярных сияний! Впервые полярное сияние на Уране зафиксировал Вояджер-2, это было четверть века тому назад. Северный магнитный полюс Урана был обращен к потоку солнечного ветра, сияние было хорошо видно на ночной стороне этой планеты.

Сейчас наступает период, удачный по конфигурации: сезон весеннего равноденствия, когда солнечный ветер падает под углом 90 градусов к оси вращения Урана, а наше Солнце пребывает в фазе 24-го солнечного максимума и обеспечивает потоки, возникающие при вспышках, и корональные выбросы массы, которые вызывают полярные сияния при попадании на магнитосферы планет — Земли, Юпитера, Сатурна…

И вот, сияния на Уране снова вспыхнули! Они были обнаружены по данным телескопа Хаббла во второй половине ноября 2011 года. Эти фотографии в очередной раз подтвердили правильность прогноза планетологов.

Пульсация полярных сияний возникает при высыпании неоднородностей захваченной плазмы, когда присоединяются силовые линии магнитосферы при усилениях потоков солнечного ветра. Это явление может быть обусловлено конфигурацией хвоста магнитосферы Урана, который свернут спиралью из-за вращения магнитного диполя планеты.