Гиганты-близнецы

 На окраине планетной системы медленно обращаются вокруг Солнца еще две гигантские планеты - Уран и Нептун. Их размеры и свойства настолько схожи, что не будет большим преувеличением считать обе планеты близнецами. Радиус Урана составляет 26200 км, что более чем в 4 раза превышает радиус Земли. Нептун чуть поменьше - его радиус 24300 км (3,18 радиуса Земли). Близки и массы этих планет - Уран «тяжелее» Земли в 14,6 раз, Нептун - в 17,2 раз. Любопытно, что при этом различии средние плотности планет почти одинаковы - 1,71 г/см³ для Урана и 1,72 г/см³ для Нептуна.

 Обе планеты сравнительно быстро вращаются вокруг своих осей. На Уране сутки близки к 10 ч, на Нептуне они немного длиннее. Зато продолжительность года, т. е. период обращения вокруг Солнца, весьма различна: Уран завершает облет Солнца за 84 земных года, Нептун - за 165 лет. Таким образом, с момента открытия Нептуна (1846 г.) не прошел еще и один нептунианский год.

 Ось вращения Урана почти лежит в плоскости его орбиты и потому он обходит Солнце «лежа на боку». Причина этой уникальной особенности неизвестна, но из-за нее земной наблюдатель может хорошо рассмотреть всю поверхность Урана, включая его полярные области. Несмотря на это обстоятельство, Уран, не говоря уже о гораздо более далеком Нептуне, сложный объект для наблюдений. На Уране с трудом просматриваются слабые сероватые полосы, параллельные экватору, и темно-серые круглые пятна на полюсах. На поверхности Нептуна полосы гораздо слабее и видны далеко не везде, да и то лишь в очень крупные телескопы. Уран заметно сжат (величина сжатия 1/17), чего нельзя сказать о Нептуне. Их безразмерные моменты инерции строго одинаковы (0,305).

 Если бы только Солнце было источником нагрева Урана и Нептуна, то их поверхности имели бы соответственно температуры -220 и - 230 °С. Однако, судя по радиоизлучению этих планет, они несколько теплее ( - 150 и - 170 °С). Несомненно, что источником нагрева служат горячие недра этих планет. По теоретическим подсчетам в центре Урана при давлении около 600 тыс. МПа температура достигает 10-12 тыс. градусов. Недра Нептуна несколько горячее - при давлении 700-800 тыс. МПа они имеют температуру 12-14 тыс. градусов.

 Судя по данным спектрального анализа, атмосферы Урана и Нептуна наполовину состоят из молекулярного водорода Н₂. Там же присутствуют метан (20 %) и аммиак (не менее 5 %). Остальное приходится на долю гелия, этана, ацетилена и, возможно, водяных паров.

 Массы Урана и Нептуна примерно в 20 раз меньше массы Юпитера, но этого различия вполне достаточно для изменения внутренней структуры планеты. В отличие от Юпитера и Сатурна недра Урана и Нептуна лишь на 20 % состоят из водорода и гелия, а остальное приходится на более тяжелые элементы, входящие главным образом в железосиликаты.

 Сведения об этих далеких планетах далеко не полны И потому модели их внутреннего строения носят сугубо предварительный характер. Так, по одной из них, Уран (см. рис. 2,б) и Нептун имеют твердые железосиликатные ядра, составляющие примерно 80 % массы этих планет. Поперечники этих недр близки к 16000 км, что значительно больше диаметра Земли. Каждое из ядер окружено сферическим слоем льда толщиной 8000 км. Наружные газовые оболочки Урана и Нептуна имеют толщину около 9000 км и кроме молекулярного водорода включают в себя метан, аммиак и другие перечисленные выше элементы.

 По некоторым моделям, атмосфера Урана и Нептуна в нижних своих слоях под большим давлением переходит в жидкое состояние. Этот глобально водородно-гелиевый океан имеет своеобразное дно-очень толстый слой ледяной мантии, содержащий, кроме обычного льда, также твердые «льды» метана и аммиака. Не вполне ясно и состояние ядер Урана и Нептуна - некоторые астрофизики считают их жидкими.

 Совсем недавно стало известно, что вокруг Урана и Нептуна есть кольца такой же природы, как у Юпитера и Сатурна. Эти открытия сделаны с помощью наземных фотоэлектрических средств при наблюдении видимых покрытий звезд этими планетами. Оказалось, что Уран окружен девятью очень узкими и тонкими темными кольцами. Их частицы чернее сажи, а ширина в среднем близка всего к 10 км. Расположены они в плоскости экватора, и край самого далекого кольца отстоит от Урана на 51000 км (почти два радиуса планеты). Никаких подробностей о кольце Нептуна пока нет - наблюдения лишь доказали его существование.

 Уран и Нептун представляют собой промежуточные тела между «полузвездами», именуемыми нами Юпитером и Сатурном, и планетами земного типа.