Изучение Урана позволило выявить у него немало интересных особенностей. Одной из них является весьма странное расположение оси его вращения. Оказалось, она имеет наклон 98°. Это значит, что ось вращения планеты фактически находится в плоскости его орбиты. Поэтому Уран, подобно сказочному Колобку, катится вдоль своей орбиты, переворачиваясь с боку на бок. Одним из последствий такого вращения является довольно необычная картина смены времён года. На нём проявляются четыре годовых сезона: весна, лето, осень и зима. Каждый имеет свои характерные особенности. Так, лето в Северном полушарии Урана – это один день, по продолжительности равный 20 земным годам. Южное полушарие в это время окутано сплошной тьмой: там в это время царствует дуэт настоящей полярной зимы и полярной ночи. А вот весной и осенью Солнце на Уране каждые сутки поднимается и заходит.
Столь неравномерный обогрев солнечным теплом между освещёнными и погруженными во мрак областями планеты, казалось бы, должен был привести к колоссальным разницам в температурах. То есть сторона, обращённая к Солнцу, должна быть намного теплее той, что находится в темноте. Однако, как выяснилось, ничего подобного с Ураном не происходит. В своё время «Вояджер-2» пролетал мимо планеты, когда там зима и лето на полюсах достигли своего максимума. Полученная информация поразила планетологов: оказалось, что температура на обоих полюсах и на экваторе практически одинакова. С чем это связано, сказать трудно – учёные пока лишь выдвигают версии. Но несомненно, что такая температурная стабильность связана с некими, пока неизвестными процессами, благодаря которым атмосферное тепло переносится от более нагретых районов к менее нагретым, и наоборот.
Загадкой для учёных остаётся и внутренне строение Урана. Выдвинуты две альтернативные гипотезы. Сторонники первой считают, что в самом центре планеты находится каменное ядро, состоящее преимущественно из окислов кремния. Размеры ядра весьма внушительны: его диаметр в полтора раза больше диаметра Земли. Оно окутано оболочкой из смеси водного льда и каменных пород. Затем простирается слой жидкого водорода, а далее следует очень мощная атмосфера. Согласно же другой гипотезе, каменное ядро у Урана вовсе отсутствует: он походит на огромный шар из снеговой «каши», состоящей из смеси жидкости и льда, вокруг которой находится газовая оболочка. При этом известно, что атмосфера Урана состоит почти на 83 % из водорода, почти на 15 % из гелия и на 2,3 % из метана. В ней есть ещё ряд примесей, включая аммиак, которые придают ей весьма малоприятный запах мочи и тухлых яиц. Температура атмосферы – минус 224 °С.
Ещё одной характерной особенностью Урана является наличие у него четырёх магнитных полюсов: двух основных и двух второстепенных – сведения эти получены благодаря всё тому же «Вояджеру-2». В силу этого его магнитосфера характерна тем, что центр магнитного кокона планеты на целых 60 градусов сдвинут в сторону от оси вращения планеты. Если бы аналогичная ситуация была на Земле, то стрелка компаса указывала Северный полюс где-то на широте Канарских островов.
Нептун: планета загадок
Нептун, восьмая от Солнца планета, удалена от нашего светила на 4,55 млрд. км (30,1 а. е.) и совершает один оборот вокруг него за 164,79 земного года. Диаметр Нептуна несколько превышает 49 тысяч километров, а масса достигает 17,147 земных. Таким образом, эта гигантская планета является четвёртой по размеру в Солнечной системе, уступая Юпитеру, Сатурну и Урану, и третьей по массе, превосходя по этому показателю Уран благодаря более высокой средней плотности – 1,638 г/см³. Подобно тому же Урану, Нептун очень быстро вращается вокруг своей оси – всего за 15 ч 57 мин 59 с. Ныне его принято считать последней, внешней планетой Солнечной системы.
История открытия Нептуна довольно своеобразна. Судя по сохранившимся зарисовкам, его наблюдал ещё знаменитый Галилео Галилей 28 декабря 1612 года и 29 января 1613-го. Однако в обоих случаях учёный принял планету за неподвижную звезду в соединении с Юпитером. Поэтому Галилей не считается первооткрывателем Нептуна. Да и усмотреть движение удалённой планеты на фоне звёзд с помощью его слабого телескопа было слишком затруднительно.
История получила развитие спустя двести с лишним лет. В 1821 году французский астроном Алексис Бувар опубликовал таблицы орбиты Урана. Уже в скором времени наблюдения показали существенные отличия реального движения Урана от астрономических таблиц. В частности, английский астроном Томас Джон Хасси на основе собственных наблюдений обнаружил аномалии в орбите Урана и сделал предположение, что они могут быть вызваны наличием внешней планеты. В 1834 году Хасси посетил Бувара в Париже и обсудил с ним вопрос об этих аномалиях. Бувар согласился с гипотезой Хасси и пообещал провести расчёты, необходимые для поиска гипотетической планеты, если найдёт для этого время. Времени, видимо, он так и не нашёл и проблемой не занимался. В 1843 году британский астроном и математик Джон Кауч Адамс вычислил орбиту гипотетической восьмой планеты для объяснения изменений в орбите Урана. Он направил свои вычисления сэру Джорджу Эйри, королевскому астроному, а тот в ответном письме попросил разъяснений. Адамс начал готовить ответ, но почему-то его так и не отправил, и в дальнейшем на серьёзной работе по данному вопросу отнюдь не настаивал.
Французский математик, занимавшийся небесной механикой Урбен Жан Жозеф Леверье независимо от Адамса в 1845-46 годах провёл свои собственные аналогичные расчёты, но астрономы Парижской обсерватории его энтузиазма не разделяли и проводить поиски предполагаемой планеты не стали. В июне 1846 года, ознакомившись с первой опубликованной Леверье оценкой долготы планеты и убедившись в её схожести с оценкой Адамса, Эйри убедил директора Кембриджской обсерватории Джеймса Чэллиса начать её поиски, которые безуспешно продолжались в течение августа и сентября. Чэллис дважды наблюдал Нептун, но из-за того, что он отложил обработку результатов наблюдений на более поздний срок, ему так и не удалось своевременно идентифицировать искомую планету.
Тем временем Леверье удалось убедить астронома Берлинской обсерватории Иоганна Готфрида Галле заняться поисками восьмой от Солнца планеты. Генрих д’Арре, студент обсерватории, предложил Галле сравнить нарисованную карту неба в районе предсказанного Леверье местоположения планеты с видом неба на текущий момент, чтобы заметить её передвижение относительно неподвижных звёзд. Планета была обнаружена в первую же ночь примерно после одного часа поисков. Вместе с директором обсерватории Иоганном Энке на протяжении двух ночей они продолжили наблюдение участка неба, где находилась планета, в результате чего им удалось обнаружить её передвижение относительно звёзд и убедиться, что это действительно новая планета. Нептун был обнаружен 23 сентября 1846 года в пределах 1°от координат, предсказанных Леверье, и примерно в 12°от координат, предсказанных Адамсом.
Вслед за открытием последовал спор между англичанами и французами за право считать открытие Нептуна своей привилегией. В конечном счёте, консенсус был найден и было принято решение считать Леверье и Адамса сооткрывателями. Однако ныне историки полагают, что Адамс не заслуживает равных с Леверье прав на открытие Нептуна.
Буквально через 17 дней после открытия Нептуна англичанин Уильям Лассел открыл его спутник, получивший имя Тритон. Всего же на сегодняшний день у Нептуна известно 14 спутников. Масса Тритона – крупнейшего из них – составляет более, чем 99,5 % от суммарной массы всех его спутников. И не мудрено – большинство из них представляют собой бесформенные глыбы размером в пару-тройку десятков километров. Диаметр же Тритона превышает 2700 км. Этот крупный спутник интересен ещё тем, что вращается по ретроградной орбите, то есть в сторону, противоположную всем остальным крупным спутникам планет Солнечной системы. У Нептуна также есть кольца. Подобно урановым, далеко не столь развитые, как у Сатурна, но всё-таки есть. При этом четыре внутренних спутника – Наяда, Таласса, Деспина и Галатея – интересны тем, что их орбиты находятся ближе к Нептуну, чем его кольца. Поскольку Нептун был римским богом морей, его спутники называют в честь меньших морских божеств.
Атмосфера Нептуна на 80 % состоит из водорода, 19 % – из гелия и 1 % – из метана. В ней имеются примеси дейтерида водорода, этана, а также аммиачные, водные и гидросульфидно-аммониевые льды. Поскольку метан хорошо рассеивает синие лучи, то поэтому планета имеет соответствующий цвет – синий с лёгким зеленоватым оттенком. Но не это удивляет астрономов в явлениях, которые характерны для воздушного слоя самой далёкой планеты Солнечной системы. Ведь, хотя температура внешней поверхности облаков Нептуна и чрезвычайно низкая – всего –214 °С, тем не менее эта периферийная планета выделяет в окружающее пространство энергии в 2,5 раза больше, чем она получает от Солнца. Это означает, что внутри Нептуна происходят некие процессы, сопровождающиеся образованием большого количества энергии. Что это за процессы, учёные пока ответить не могут. Но какие бы источники энергии не существовали внутри Нептуна, его атмосфера всё равно постоянно перемешивается, причём весьма интенсивно, несмотря на то, что с внешней стороны она самая холодная в Солнечной системе. Скорость ветров в его воздушном океане достигает 700 километров в час, или 200 метров в секунду.