До начала исследований с помощью «Вояджера-2» никаких измерений магнитного поля Урана не проводилось. Перед прибытием аппарата к орбите
Урана в 1986 году предполагалось, что оно будет соответствовать направлению солнечного ветра. В этом случае геомагнитные полюса должны были бы совпадать с географическими,
которые лежат в плоскости эклиптики. Измерения «Вояджера-2» позволили обнаружить у Урана весьма специфическое магнитное поле, которое не направлено из геометрического
центра планеты и наклонено на 59 градусов относительно оси вращения. Фактически магнитный диполь смещён от центра планеты к южному полюсу примерно на 1/3 от радиуса
планеты. Эта необычная геометрия приводит к очень асимметричному магнитному полю, где напряжённость на поверхности в южном полушарии может составлять 0,1 гаусса, тогда
как в северном полушарии может достигать 1,1 гаусса. В среднем по планете этот показатель равен 0,23 гауссам (для сравнения, магнитное поле Земли одинаково в обоих
полушариях, и магнитный экватор примерно соответствует «физическому экватору»). Дипольный момент Урана превосходит земной в 50 раз.
|
Магнитное поле Урана не только отклонено под аномальным углом относительно оси его вращения - оно даже не проходит через центр космического тела. Как правило,
магнитное поле планеты генерируется электропроводящими веществами, которые вихрями носятся вблизи ее ядра или непосредственно в нем. Магнитное поле Урана,
генерируется ближе к его поверхности, в мантии. Но даже если и так, то причина, по которой поле формируется, по-видимому, только в определенной части мантии, остается
загадкой. Необычное магнитное поле Урана работает независимо от осевой плоскости планеты и положения ее ядра.
|
ПЛАНЕТА УРАН
|
Кроме Урана, аналогичное смещённое и «накренившееся» магнитное поле также наблюдается и у Нептуна - в связи с этим предполагают, что такая
конфигурация является характерной для ледяных гигантов.
Одна из теорий объясняет данный феномен тем обстоятельством, что магнитное поле у планет земной группы и других планет-гигантов генерируется
в центральном ядре, а магнитное поле у «ледяных гигантов» формируется на относительно малых глубинах: например, в океане жидкого аммиака, в тонкой конвективной оболочке,
окружающей жидкую внутреннюю часть, имеющую стабильную слоистую структуру.
|
Магнитосфера Урана, исследованная Вояджером-2 в 1986 году.
|
ПЛАНЕТА УРАН
|
Тем не менее, по общему строению магнитосферы Уран схож с другими планетами Солнечной системы. Есть головная ударная волна, которая расположена
на расстоянии от Урана в 23 его радиуса, и магнитопауза (на расстоянии 18 радиусов Урана). Имеются развитые магнитный хвост и радиационные пояса. В целом Уран по структуре
магнитосферы отличается от Юпитера и больше напоминает Сатурн. Магнитный хвост Урана тянется за планетой на миллионы километров и вращением планеты искривлён «в штопор».
Магнитосфера Урана содержит заряженные частицы: протоны, электроны и небольшое количество ионов H
2+. Никаких более тяжёлых ионов в ходе исследований обнаружено не было.
Многие из этих частиц наверняка берутся из горячей термосферы Урана. Энергии ионов и электронов могут достигать 4 и 1,2 мегаэлектронвольт (МэВ) соответственно. Плотность
низкоэнергетических ионов (то есть ионов с энергией менее 0,001 МэВ) во внутренней магнитосфере - около 2 ионов на кубический сантиметр.
Важную роль в магнитосфере Урана играют его спутники, образующие большие полости в магнитном поле. Поток частиц достаточно высок, чтобы
вызвать затемнение поверхности лун за время порядка 100 000 лет. Это может быть причиной тёмной окраски спутников и частиц колец Урана. На Уране хорошо развиты полярные
сияния, которые видны как яркие дуги вокруг обоих полярных полюсов. Однако, в отличие от Юпитера, на Уране полярные сияния не значимы для энергетического баланса
термосферы.