Планета Уран
Атмосфера Урана
Атмосфера Урана условно делится на 3 части: тропосфера, стратосфера и термосфера/атмосферная корона. Мезосфера отсутствует.
Основными компонентами атмосферы Урана являются водород (около 83 ± 3%), гелий (15 ± 3%) и метан (2,3%).
Скорость ветров на Уране может достигать 900 километров в час.
Благодаря наклону оси (97,86˚) полярные области Урана получают в течение года больше солнечной энергии, чем экваториальные. Однако Уран теплее в экваториальных районах, чем в полярных. Механизм, вызывающий такое перераспределение энергии, пока остается неизвестным.
Уран показывает признаки сезонных изменений и погодной активности, вызванные приближением планеты к точке равноденствия.
Исследование Урана
Уран открыт 13 марта 1781 года английским астрономом Уильямом Гершелем, до этого момента он наблюдался 21 раз, но астрономы принимали его за звезду.
В 1789 году Уильям Гершель утверждал, что видел у Урана кольца, однако кольцевая система была однозначно подтверждена лишь в 1977 году, а их красноватый оттенок – только в 2006 году.
Единственное в истории космонавтики посещение окрестностей Урана в 1986 году совершил американский космический аппарат «Voyager 2». Он передал на Землю снимки Урана в видимом спектре с близкого расстояния, показав «невыразительную» планету без облачных полос и атмосферных штормов.
Интересные факты о Уране
Уран – наименее массивный из всех планет-гигантов Солнечной системы.
Каждый полюс Урана 42 земных года находится в темноте, а следующие 42 года купается в солнечных лучах.
При чистом темном небе Уран в противостоянии виден невооруженным глазом, а с биноклем его можно наблюдать даже в условиях города.
Уран стал первой планетой, открытой с помощью телескопа.
Уран – единственная большая планета Солнечной системы, название которой происходит не из римской, а из греческой мифологии.
Спутниковая система Урана наименее массивна среди спутниковых систем газовых гигантов. Даже суммарная масса крупнейших пяти спутников не составит и половины массы Тритона, спутника Нептуна.
Названия спутников Урана выбраны по именам персонажей произведений Уильяма Шекспира и Александра Поупа.
Ученые экспериментально подтвердили, что на Нептуне и Уране небо в алмазах.
Фотографии Урана
Инфракрасный снимок Урана и его колец, полученный в 2009 году в обсерватории «Gemini»
Составное изображение Урана из двух различных типов инфракрасного света
Спутники и кольца Урана глазами космического телескопа «Hubble»
Снимок Урана, полученный космическим аппаратом «Voyager 2» в 1986 году
Снимок Урана, полученный космическим аппаратом «Voyager 2» в 1986 году
Последние новости о Уране
Уран. Почему нам пора отправляться к этой планете
- Ричард Холлингэм
- для BBC Future
Автор фото, SPL
До сих пор маршруты межпланетных экспедиций пролегали в стороне от Урана. Ситуация может измениться, пишет корреспондент
За десятилетия изучения космоса Уран никогда не пользовался особо пристальным вниманием космических агентств – при планировании межпланетных полетов его неизменно обходили стороной. Земля отправляла экспедиции на Меркурий, Марс, Венеру, Сатурн и Юпитер. Даже к Плутону, который лишился статуса планеты восемь лет назад, прямо сейчас летит автоматический зонд. Уран же лишь раз удостоился мимолетного визита – в 1986 г. мимо него прошел аппарат Voyager 2 на пути к границам Солнечной системы.
Необычная планета
Такое невнимание к Урану несправедливо. В действительности это одна из наиболее интересных и удивительных среди известных нам планет.
«Уран отличается от других планет Солнечной системы, — говорит Ли Флетчер, научный сотрудник Оксфордского университета. – Он относится к одному из самых необычных типов небесных тел».
Уран в 60 раз превосходит Землю по размерам. Он представляет собой массу токсичных газов, таких как метан, аммиак и сероводород, сконцентрированных вокруг небольшого каменного ядра.
«На поверхности газовых планет, подобных Урану, не найти ни твердой почвы, ни жидкости, — объясняет Флетчер. – Там не существует четких границ между состояниями материи – по мере продвижения вглубь планеты вещество постепенно переходит от газообразного состояния к жидкому, а затем — к некоему подобию твердого тела».
Зима длиной в 42 года
Вокруг Урана обращаются 26 небольших спутников. У него имеется система из нескольких колец (менее эффектных, чем у Сатурна), а также слабая магнитосфера. Еще одной особенностью Урана является то, что он «лежит на боку». Всем планетам Солнечной системы свойственно некоторое отклонение оси вращения от плоскости орбиты – на Земле, например, эффект от такого отклонения наблюдается в виде смены времен года. У Урана же ось вращения ориентирована почти точно на Солнце. По словам Флетчера, это очень необычно.
Автор фото, Thinkstock
Подпись к фото,Уран (второй слева, на фоне Юпитера) в 60 раз больше нашей планеты
«Вообразите мир, в котором зима длится 42 земных года, в течение которых Солнце ни разу не восходит над горизонтом, — говорит он. – При этом часть атмосферы не нагревается десятилетиями, что может привести к очень любопытным изменениям в ее свойствах».
Флетчер входит в состав международной научной группы, которая полагает, что Уран слишком долго был обделен вниманием. Команда включает ученых и инженеров из Европы, США и ряда других стран, в том числе — Японии. Они работают над проектом стоимостью 600 млн долларов, который собираются представить на рассмотрение Европейского космического агентства (ЕКА).
Суть предложения заключается в том, чтобы в ближайшие 10 лет отправить к Урану автоматическую станцию. Аппарат должен будет провести исследования атмосферы и магнитосферы планеты, а также сделать детальные снимки ее поверхности.
Кроме того, ученые собираются сравнить атмосферу Урана, представляющую собой «законсервированную» смесь газов, с атмосферами Земли и Юпитера в надежде получить более полное представление о том, в каких условиях произошло формирование Солнечной системы.
Автор фото, Getty
Подпись к фото,Уран лишь раз удостоился мимолетного визита – в 1986 г. мимо него прошел аппарат Voyager 2
«Информация об Уране – один из недостающих элементов в нашем знании об образовании Вселенной, — говорит Флетчер. – Изучение структуры Урана, анализ состава его атмосферы и протекающих в ней процессов помогли бы нам составить более полную картину того, как возникают планеты».
Он добавляет: «Если мы не до конца понимаем принципы формирования планет в Солнечной системе, вряд ли нам удастся понять, как это происходит в других зведных системах».
Трудная задача
Почему же за всю историю космических исследований только одна экспедиция наведалась к Урану, да и то мимоходом? Причина проста — до него чрезвычайно трудно добраться.
Начать с того, что планета находится почти в 3 млрд км от Солнца, то есть в 20 раз дальше, чем Земля. При нынешнем уровне развития земных технологий любому космическому аппарату понадобится до 15 лет, чтобы долететь до Урана.
Учитывая, что на таком расстоянии энергия Солнца очень слаба, вместо солнечных батарей придется использовать источник ядерной энергии, который сложнее спроектировать и эксплуатировать.
На таком удалении аппарата от Земли возникнет и проблема с передачей и получением данных. Что выбрать – огромную антенну-тарелку на внешней поверхности станции или гигантский приемопередатчик на Земле? Или и то, и другое?
Автор фото, SPL
Подпись к фото,Уран (на рис. третий справа) находится почти в 3 млрд км от Солнца, то есть в 20 раз дальше, чем Земля.
Еще одно серьезное препятствие – необходимость обеспечить постоянную работу центра управления экспедицией (включая группы специалистов, отвечающих за стадию полета и собственно за изучение Урана) в течение 10 или более лет от старта до прибытия на место.
И ведь мы еще даже не начали обсуждать бортовое оборудование экспедиции.
«Растущий энтузиазм»
Несмотря на то, что космические агентства рассматривают экспедицию на Уран в числе приоритетных, предыдущие подобные проекты, предложенные на рассмотрение ЕКА и американского НАСА, так и не были воплощены в жизнь – включая проект Uranus Pathfinder («Исследователь Урана»), разработанный европейскими учеными в 2010 г. Где гарантия того, что нынешнее предложение ожидает успех?
«В 2010-м мы представили слегка сырой план экспедиции», — признается Крис Эрридж из Университетского колледжа Лондона, один из руководителей нынешнего проекта. Он отвечает на мои вопросы из Вашингтона, где находится на совещании по планированию будущей экспедиции.
«На этот раз у нас есть четкое понимание того, какие эксперименты мы собираемся проводить и какое оборудование для этого необходимо», — говорит он.
Детально проработанное предложение по экспедиции к Урану необходимо отправить в ЕКА до января 2015 г. «Нам предстоит гигантский объем работ: необходимо продумать все аспекты, от того, какую ракету-носитель использовать, до выбора орбиты вокруг Урана и приборов, которые нужно установить на аппарат, — говорит Эрридж. — Но мы отмечаем растущий энтузиазм по поводу нашего проекта».
Даже если ЕКА одобрит проект, станция будет запущена не раньше 2020 г. и достигнет Урана в середине 2030-х. И все же для Флетчера это все равно будет означать реализацию заветной мечты. «Сейчас мне 30 с небольшим лет, — говорит он. – Надеюсь, когда станция долетит до Урана, я по-прежнему буду заниматься космическими исследованиями – просто мне к тому времени стукнет уже 60 с чем-то».
Он подчеркивает: «Эпоха планетарных исследований не окончена. Люди продолжают работать над интересными идеями, подобными нашей».
| Главная » Статьи и полезные материалы » Телескопы » Статьи » Планеты Солнечной системы: Уран Среди планет Солнечной системы Уран – одна из самых удаленных. Из-за этого ее достаточно сложно наблюдать в наземные телескопы. Даже полуметровый объектив не способен показать диск планеты детально. С Земли Уран чаще всего наблюдается как яркая звезда или небольшое голубоватое пятно. Поэтому все, что мы знаем об Уране – это заслуга космических миссий и орбитальных телескопов. Планеты Солнечной системы (Уран): фотоК Урану летали всего один раз, причем незапланированно. Изначально космическая миссия «Вояджер-2», подготовленная американским космическим агентством NASA, должна была затронуть только Юпитер и Сатурн. Траектория полета теоретически позволяла пройти и мимо Урана, но было непонятно, получится ли реализовать такой план на практике. И как хорошо, что это все-таки удалось. В 1986 году аппарат приблизился к Урану на невероятно близкое расстояние – 81,5 тыс. км. «Вояджер-2» передал на Землю тысячи снимков, помог обнаружить 11 новых спутников и подтвердить наличие у планеты колец. На сегодняшний день именно эта миссия – самая результативная в исследовании Урана. Если вы захотите увидеть седьмую планету Солнечной системы (Уран) на фото, вы легко найдете снимки, сделанные «Вояджером-2», в интернете. Фотографирует Уран и космический телескоп «Хаббл». Результаты его работы размещены на официальном сайте NASA. Раздел про Уран доступен по ссылке. Кратко о планете УранУран – планета, которая была открыта Уильямом Гершелем в 1781 году. Для изучения ночного неба он разработал телескоп собственной конструкции – его размер достигал целых 6 метров. Этот громадный оптический прибор обслуживало четыре рабочих, так как в одиночку его было не сдвинуть с места и не повернуть в нужную сторону. Этот телескоп позволил Гершелю обнаружить не только Уран, но и множество других небесных тел: звезд, туманностей, спутников планет. Кстати говоря, наблюдая Уран, Гершель вначале посчитал, что видит перед собой комету. Только дальнейшие совместные исследования с другими учеными показали, что неизвестное ранее космическое тело – это еще одна планета Солнечной системы. Уран удален от Солнца на 2,88 млрд км и совершает один оборот вокруг звезды за 84 земных года. Вокруг своей оси Уран вращается не как остальные планеты Солнечной системы – он как бы лежит на боку. Из-за этого смена времен года на планете идет по непривычному циклу. За один урановый год на экваторе проходят две зимы и два лета, на полюсах – лишь одна зима и одно лето. В некоторых регионах день равен лету, а ночь длится столько же, сколько и зима. Уран – это ледяной гигант. Он практически весь состоит из водорода и гелия, а средняя температура на планете составляет -220 °С. У планеты есть 13 колец, о существовании которых догадывались давно, но подтвердить их наличие смогли лишь в конце 20 века. У Урана 27 спутников. Мы писали о них отдельную статью, который вы можете прочитать по ссылке. А если вам интересно, почему Уран бледно-голубого цвета, ответ вы найдете в этой статье. Об Уране можно говорить долго и обстоятельно. Но одной статьи недостаточно, чтобы осветить все вопросы. Поэтому мы рекомендуем вам переключиться с чтения на изучение звездного неба. Если у вас еще нет телескопа, загляните в этот раздел – там представлено множество оптических приборов для исследования планет Солнечной системы. Звоните или пишите нашим консультантам – они подскажут, как выбрать идеальный телескоп. 4glaza.ru Использование материала полностью для общедоступной публикации на носителях информации и любых форматов запрещено. Разрешено упоминание статьи с активной ссылкой на сайт www.4glaza.ru. Производитель оставляет за собой право вносить любые изменения в стоимость, модельный ряд и технические характеристики или прекращать производство изделия без предварительного уведомления. Рекомендуемые товары
Другие обзоры и статьи о телескопах и астрономии: Обзоры оптической техники и аксессуаров:
Статьи о телескопах. Как выбрать, настроить и провести первые наблюдения: Все об основах астрономии и «космических» объектах:
|
| Главная » Статьи и полезные материалы » Телескопы » Статьи » Планета Уран: интересные факты Уран – одна из удаленных планет Солнечной системы. Между ней и Солнцем около 2,87 млрд км. Это седьмая по счету планета в нашей системе, дальше которой только Нептун. Если вы хотите узнать все о планете Уран – описание и интересные факты – продолжайте читать эту статью. Мы постараемся осветить все самые важные моменты, касающиеся этой планеты. В том числе и то, как ее наблюдать в любительский телескоп и можно ли вообще в непрофессиональную оптику увидеть хоть что-то на диске Урана. Планета Уран: описание и интересные фактыУран – это газовый гигант, планета, которая состоит в основном из водорода, гелия и метана. Из-за низкой температуры и большого скопления льдов ее еще часто называют ледяным гигантом. Какие интересные факты, которые рассказывают о планете Уран, стоит упомянуть в первую очередь? Впервые планету увидели еще в 1690 году, часто наблюдали в период с 1750 по 1769 год, но всегда принимали ее за звезду. Только Уильям Гершель увидел в Уране планету. Произошло это 13 марта 1781 года. Ученый назвал Уран «Звездой Георга» в честь короля Георга III, но это название не стало постоянным. Как и название «Гершель», предложенное французским астрономом Жозефом Лаландом. К 1850 году было решено закрепить за седьмой планетой Солнечной системой имя «Уран» в честь бога небес из древнегреческой мифологии. Уран – «белая ворона» в Солнечной системе. Вместо того чтобы вращаться как все планеты, Уран делает это ретроградно, т. е. в обратную сторону и лежа на боку. Из-за этого на планете совершенно сбит цикл смены времен года. За полгода в одной области планеты могут пройти два лета, а в другой – только одно. При этом где-то день может длиться в течение всего лета, а ночь – в течение зимы. Интересные факты про планету Солнечной системы Уран на этом не заканчиваются. Как и у любого газового гиганта у Урана есть система колец. К сожалению, они состоят из темных частиц малого размера, поэтому наблюдать в любительский телескоп их нельзя. Сейчас известно о 13 кольцах планеты, большая часть которых была обнаружена в конце 20 века. Уран еще может похвастаться и большим количеством спутников. На сегодняшний день известно о 27 естественных лунах планеты. Подробнее о них можно прочитать в этой статье. А что же с наблюдениями планеты? Тут все противоречиво. Увидеть Уран можно даже в обычный бинокль. Главное – знать, куда смотреть. К сожалению, рассмотреть удастся мало – планета будет видна в виде небольшой звезды. Об изучении планетного диска в деталях тоже речи не идет, так как Уран сильно удален от Земли. Наземная оптика не способна обеспечить достаточную детализацию. Любительский телескоп с диаметром объектива 200–250 мм способен показать Уран в виде небольшого пятна. При этой же апертуре удастся разглядеть отдельные спутники планеты. Хотя для их изучения лучше вооружиться телескопом покрупнее, как минимум с апертурой в 400 мм. В нашем интернет-магазине вы можете найти идеальный оптический прибор для изучения планет Солнечной системы. Телескопы представлены в этом разделе, астрономические бинокли можно найти по ссылке. Наши консультанты готовы ответить на ваши вопросы по телефону или электронной почте. 4glaza.ru Использование материала полностью для общедоступной публикации на носителях информации и любых форматов запрещено. Разрешено упоминание статьи с активной ссылкой на сайт www.4glaza.ru. Производитель оставляет за собой право вносить любые изменения в стоимость, модельный ряд и технические характеристики или прекращать производство изделия без предварительного уведомления. Рекомендуемые товары
Другие обзоры и статьи о телескопах и астрономии: Обзоры оптической техники и аксессуаров:
Статьи о телескопах. Как выбрать, настроить и провести первые наблюдения: Все об основах астрономии и «космических» объектах:
|
Секреты и странности Урана
Кто бы мог подумать, что еще лет тридцать назад большинство ученых считали Солнечную систему довольно скучным местом (ну, может, за исключением Юпитера и Сатурна). Казалось, наша Земля вертится вокруг Солнца в компании мало чем примечательных кусков камня, где нет практически ничего интересного. Тем удивительнее последние сведения, например, об Уране.
Уран — это совершенно уникальная планета. Как уже было известно, плоскость экватора Урана наклонена к плоскости его орбиты под углом 98° — то есть планета вращается ретроградно, как будто лёжа на боку. Это приводит к серьезным последствиям. Если остальные планеты Солнечной системы больше похожи на вращающиеся волчки, то Уран скорее напоминает катящийся шар. Это влияет на смену дня и ночи на планете, а также на ее магнитное поле.
Новое исследование Технологического института штата Джорджии показывает, что магнитное поле Урана вращается вместе с планетой, то есть буквально меняет полюса каждый ее день.
Магнитосфера Земли организована вокруг Северного и Южного полюсов. Более того, если эти полюса вдруг поменяются местами, то нашей планете может грозить настоящая катастрофа. А на Уране подобная катастрофа происходит каждый новый день. Его магнитосфера хаотична, наклонена под углом 60 градусов к оси вращения планеты, и поэтому иногда она «открыта», а иногда «закрыта».
Авторы исследования, Кэрол Пэйти и Цинь Као, с помощью цифровых моделей, созданных на основе данных с «Вояджера-2», смогли симулировать деятельность магнитного поля Урана и раскрыть некоторые из его загадок, включая то, как оно каждый день то впускает солнечный ветер, то блокирует его. Статья об исследовании опубликована в журнале Journal of Geophysical Research: Space Physics.
Это открытие сделано благодаря данным с «Вояджера-2», который в 1986 году лишь пролетел мимо планеты. Что же мы найдем, когда отправим туда отдельную миссию? Кстати, всего неделю назад ученые NASA подали на рассмотрение проект как раз об организации такой беспилотной экспедиции.
Уран — седьмая планета Солнечной системы
Содержание страницы:
Уран — седьмая по счету планета Солнечной системы. Находясь на удалении в 2,8 млрд. км от светила, эта планета является газовым гигантом. Имея радиус экватора 26,6 тыс. км, а массу в 14,6 раза больше земной, Уран мчится по почти круговой орбите, развивая скорость 6,8 км/сек. Плотность планеты в 4,4 раза меньше плотности Земли. Оборот вокруг оси Уран совершает за 17 часов. Но удалённые от экватора области оборачиваются за 14 часов. Получается, что газовая структура поверхности не является единым целым. Она следует своим законам, представляя собой неуправляемую массу.
Строение
Атмосфера
Мельчайшие кристаллы метана в верхних слоях атмосферы придают планете зеленоватый оттенок. Нижние состоят из жидких водорода (83%) и гелия (15%). Под атмосферой жидкая, очень плотная аммиачно-водная мантия.
Ядро
Точно неизвестно, есть ли у Урана твердое ядро, Большинство ученых полагает, что ядро все таки имеется, и состоит оно из кремния и металлов.
Кольца
Колец у Урана 13. Их не сравнить с великолепными кольцами Сатурна, и имеют они тёмные цвета, поэтому практически невидимы. Открытие их произошло в 1977 году по косвенным признакам – они перекрывали свечение наблюдаемых звёзд.
Кольца не все одинаковы. Средние 11 имеют почти чёрный цвет, а крайние выгодно отличаются от них. Внешнее колечко окрашено в синий колер, а внутреннее в красный. Состоят кольца из каменистых частичек, мельчайших и размерами в несколько метров. Ширина колец от 1 до 10 км, и лишь самое широкое, внешнее, распухло до 96 километров.
Схема колец Урана
Спутники
Всего спутников 27, основными считаются 5. Их состав: лёд (состоящий из аммиака, углекислого газа и метана), перемешанный с горными породами. А обращаются спутники вокруг своего хозяина, повернувшись к нему одной стороной, подобно нашей Луне.
Миранда
Самый маленький из основных спутников имеет плотность меньше, чем сам Уран. Расстояние до планеты составляет почти 130000 км, при диаметре в 472 км, а облетает он её за 1,41 земных суток. Температура поверхности Миранды — 185°С.
Ариэль
Самый светлый спутник Урана. Это объясняется водяным инеем, покрывающим его поверхность. Ариэль расположен в 191240 км от планеты. Диаметр спутника 1158 км, плотность 1,67 г/см³, и один оборот вокруг Урана совершается за 2,52 дня. Поверхность Ариэля испещрена каньонами глубиной до 10 км и имеет температуру — 215°С.
Умбриэль
Это самый тёмный спутник Урана, отстоящий от него на расстояние 266000 км. Его диаметр всего 585 км, а период обращения вокруг планеты 4 суток. На очень тёмной поверхности температура опускается до – 198°С. Плотность Умбриэля 1,4 г/см³. Вся поверхность густо изрыта кратерами. Крупнейший кратер, диаметром 140 км, отличается особой белизной. Считается, что это чистый лёд, до которого смог пробиться ударивший в Умбриэль метеорит.
Титания
Самый крупный спутник Урана, имеет диаметр 1 577 км и отстоит от планеты на 436 000 км, оборачиваясь вокруг неё за 8,71 дня. Плотность 1,71 г/см³, а поверхностная температура – 203°С. На Титании очень мало кратеров. Но достаточно каньонов и долин. Некоторые каньоны растянулись на расстояния до 1000 км.
Оберон
Он меньше Титании – в диаметре 1526 км, и удалён на 582 600 км. Плотность 1,63 г/см³, а температура поверхности – 198°С. Поверхность спутника носит следы интенсивной метеоритной бомбардировки. Крупнейший кратер Гамлет в диаметре достигает 205 км.Магнитосфера
В магнитном поле Урана свои особенности. Основная состоит в несоответствии осей вращения и магнитной, сдвиг достигает трети радиуса планеты. Плюс ко всему, магнитная ось наклонена под углом в 60 градусов к оси вращения. Напряжённость магнитного поля тоже не стабильна, в разных областях различная. Помимо главных магнитных полюсов имеются два менее мощных. Сама магнитосфера Урана свёрнута в штопор, тогда как у других планет она вытягивается широкой полосой вслед солнечному ветру. Это обусловлено именно наклоном магнитной оси.
Внутреннее тепло
По температурным показателям Уран самый холодный из газовых гигантов, имея в тропопаузе – 224°C. В тропосфере температура уже 47°C, и чем ниже, тем нагрев всё больше, доходя до 5000°C. Самое любопытное, что в стратосфере, температура растёт, достигая 520°C, и не падает до высоты 50000 км.
Тепловой поток Урана очень низок. Даже похожий на него Нептун излучает в 2,6 раза больше тепловой энергии, чем получает от Солнца. Уран же почти ничего не отдаёт. Возможно, некая прослойка в верхних слоях задерживает внутреннее тепло планеты.
Времена года
Ось вращения гиганта наклонена на 98°, поэтому он как бы лежит на боку. Из-за такого расположения к Солнцу обращены попеременно один из полюсов, экватор или средние широты.
Быстрая смена дня и ночи происходит только на экваторе, когда солнце находится низко над горизонтом. Получается, что по 42 года поочерёдно на каждом из полюсов либо день, либо ночь. И лишь в периоды равноденствия, когда Солнце расположено перед экватором, возможны привычные смены дня и ночи.
Климат
Атмосфера Урана необычайно спокойна в сравнении с атмосферами остальных планет-гигантов. «Вояджер-2» обнаружил только 10 полосок облаков на видимом южном полушарии. Скорости ветров на экваторе (тут они направлены против вращения планеты) 50 – 100 м/сек. Удаляясь от экватора к широтам ±20°, ветры утихают, практически обнуляясь. А выше начинается постепенный рост скорости ветра до широт ±60°, где направление их уже прямое. На полюсах ветра почти нет.
Говорить о сезонных изменениях на Уране пока рано, но ясно одно: структура и толщина облаков в некоторые периоды заметно изменяются.
Загадки
Боковое вращение. Это, пожалуй, главная загадка планеты. Почему она лежит на боку? Существует предположение, что в далёкие времена зарождения Солнечной системы Уран столкнулся с протопланетой, положившей его на бок, что изменило направление магнитной оси. Оно же остудило и тепловой поток планеты.
Шеврон. Это загадка Миранды. При обработке снимков со спутника на нём выявилась область правильной формы, почти не атакованная метеоритами. Эта «галочка» размером 140х200 км получила название «шеврон», происхождение его пока неизвестно.
Изучение
Исследования этого гиганта впереди. Единственным космическим аппаратом, посетившим окрестности Урана в 1986 году, стал «Вояджер-2». Он приблизился к нему на расстояние 81 500 км. Была изучена атмосфера, аппарат открыл 10 новых спутников. Стало возможным увидеть ещё два кольца планеты и сфотографировать основные спутники.
Мы узнали о прекрасной зелёно-голубой планете так мало. Но наверняка её тайн и загадок не счесть. Вероятно, ещё не скоро эти тайны откроются исследователям. Но от этого они становятся только желаннее и важнее.
История открытия Урана — РИА Новости, 13.03.2021
https://ria.ru/20210313/uran-1600770176.html
История открытия Урана
История открытия Урана — РИА Новости, 13.03.2021
История открытия Урана
Уран, седьмая по удаленности от Солнца и третья по размерам планета Солнечной системы, была открыта 13 марта 1781 года музыкантом и любителем астрономии… РИА Новости, 13.03.2021
2021-03-13T02:02
2021-03-13T02:02
2021-03-13T02:02
уран
космос
справки
/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content
/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content
https://cdn25.img.ria.ru/images/07e5/01/16/1594130297_0:0:1319:742_1920x0_80_0_0_5539782c246049c2f259b058468a816b.jpg
Уран, седьмая по удаленности от Солнца и третья по размерам планета Солнечной системы, была открыта 13 марта 1781 года музыкантом и любителем астрономии Уильямом Гершелем (William Herschel). Этот объект наблюдали в ночном небе и прежде: еще 1690-х годах астрономы отображали его на своих картах, но считали звездой. Уран стал первой планетой, обнаруженной с помощью оптического телескопа.Уильям (Фридрих Вильгельм) Гершель родился 15 ноября 1738 года в Ганновере (Германия) в семье военного музыканта, получил домашнее образование. В течение нескольких лет был музыкантом Ганноверской гвардии. В 1757 году переехал в Англию, где работал учителем музыки и органистом. Одновременно он проявлял страстный интерес к астрономии. Большое впечатление на музыканта произвела прочитанная им книга шотландского математика и астронома Джеймса Фергюсона «Объяснение астрономии на основе принципов сэра Исаака Ньютона». В 1773 году Гершель приобрел небольшой рефлектор с фокусным расстоянием 2,5 фута, но результаты наблюдений его не удовлетворили. Тогда астроном-любитель решил сам заняться конструированием телескопов. В перерывах между занятиями музыкой Гершель часами шлифовал зеркала, добиваясь идеальной световой фокусировки. В итоге он сконструировал рефлектор длиной почти два метра с диаметром главного зеркала в 20 сантиметров и в 1775 году начал обзор неба, видимого в районе города Бата, где он жил. К этому времени Гершель приобрел репутацию серьезного исследователя. В 1770-е годы его посещали и высоко ценили такие видные ученые как королевский астроном, директор Гринвичской обсерватории Невил Маскелайн и вице-президент Лондонского королевского общества доктор Уильям Уотсон. Уильям Гершель провел обзор всех звезд до восьмой величины, то есть тех, которые примерно в пять раз слабее звезд, видимых невооруженным глазом. 13 марта 1781 года он изучал расположение звезд в районе созвездия Тельца. Одно из небесных тел в пределах этого участка показалось ему странным – вместо яркой точки оно имело вид небольшого диска. Дальнейшие наблюдения показали, что загадочный объект обладает собственным движением относительно окружающих его звезд. Из этого факта Гершель заключил, что открыл комету. 26 апреля 1781 года он представил в Лондонское королевское общество свое сообщение. Астрономы принялись наблюдать новую «комету», к лету 1781 года количество наблюдений было уже вполне достаточным для однозначного вычисления ее орбиты. Академику Петербургской академии наук Андрею Лекселю и академику Парижской академии наук Пьеру-Симону Лапласу удалось вычислить орбиту нового небесного тела. Они доказали, что Гершель открыл не комету, а новую планету, располагающуюся после Сатурна. Вновь открытое небесное тело Гершель предложил назвать «Звездой Георга» в честь правившего в то время в Англии короля Георга III (George III). Однако это имя не прижилось. По предложению французского астронома Жозефа Лаланда планета некоторое время носила имя Гершеля. Общепринятым же стало другое название – Уран (в честь бога неба, отца Сатурна по греческой мифологии), предложенное немецким астрономом Иоганном Боде. В 1850 году это название утвердилось окончательно.В год открытия новой планеты Гершель был избран членом Лондонского королевского общества и получил степень доктора Оксфордского университета. Король Георг III, сам большой любитель астрономии, присвоил исследователю рыцарский титул сэра и в 1782 году назначил его королевским астрономом.Гершель продолжал наблюдать Уран в более мощные телескопы и в 1787 году обнаружил два самых больших спутника планеты – Титанию и Оберон. В 1790-х годах астроном утверждал, что открыл еще четыре спутника. Несмотря на то, что это открытие не было подтверждено другими исследователями, до середины XIX века заявление Гершеля не подвергалось сомнению – настолько высока была его репутация. В 1851 году было сделано уже реальное открытие: еще два крупных спутника, Ариэль и Умбриэль, обнаружил другой британский астроном-любитель – Уильям Ласселл, в обычной жизни – преуспевающий пивовар. Имена всем четырем открытым небесным телам дал сын Уильяма Гершеля, Джон Гершель, который сам был одним из виднейших астрономов мира. Он, однако, нарушил астрономическую традицию и назвал спутники именами персонажей из произведений Уильяма Шекспира и Александра Поупа. Пятый крупный спутник, Миранда, был обнаружен американским астрономом Джерардом Койпером уже в 1948 году.10 марта 1977 года, когда произошло покрытие Ураном одной из звезд, в ходе наблюдений, целью которых было изучение атмосферы планеты, астрономы зафиксировали спад яркости длительностью в минуту, затем еще четыре затмения на меньшем расстоянии от планеты в течение нескольких секунд, а после затмения планеты наблюдаемая звезда вновь испытала те же пять странных затмений. Таким образом были открыты кольца Урана. В общей сложности было обнаружено девять колец, внешнее удалено от центра планеты на 52 тысячи километров.Дальнейшие исследования планеты, в том числе с помощью единственного побывавшего в ее окрестностях в 1986 году космического аппарата «Вояджер-2», показали, что, подобно другим планетам-гигантам Солнечной системы, атмосфера Урана в основном состоит из водорода, гелия и метана. Теоретическая модель строения планеты такова: поверхностный слой представляет собой газожидкую оболочку, под которой находится ледяная (смесь водяного и аммиачного льда) мантия, а еще глубже – ядро из твердых пород. Экваториальный радиус почти в четыре раза, а масса – в 14,6 раза больше, чем у Земли. При этом средняя плотность Урана в 4,38 раза меньше, чем плотность Земли. Уран оказался единственной планетой, экватор которой находится почти под прямым углом к ее орбите – с наклоном 97,77 градуса, а ось вращения практически параллельна плоскости орбиты, то есть Уран как бы лежит на боку. Возможно, это результат столкновения с объектом размером с Землю в период формирования Солнечной системы. По этой причине на Уране самые экстремальные сезоны в сравнении с остальными планетами. Планета совершает один оборот вокруг Солнца за 84 земных года. Почти четверть уранианского года Солнце светит прямо над каждым полюсом, погружая другую половину планеты в 21-летнюю (по земным меркам) темную зиму. Уран также является одной из двух планет с ретроградным вращением вокруг своей оси. Как и Венера, он вращается в сторону, противоположную движению вокруг Солнца.Кроме того, крайне необычным и нестабильным оказалось магнитное поле Урана. Планета-гигант меняет свои магнитные полюса местами каждый день. Это приводит к тому, что в определенные времена года – например, дни зимнего или летнего солнцестояния – магнитное поле Урана выглядит как своеобразный гигантский «рубильник», переключающий положение полюсов планеты каждые 18 неполных часов, ровно столько, сколько длятся на Уране сутки. Поверхность планеты, таким образом, то надежно защищена от солнечного ветра, то полностью открыта бомбардировке его частицами. Открытие Урана в 1781 году позволило математическим путем вычислить местонахождение находящихся за его орбитой небесных тел, в частности восьмой планеты Солнечной системы – ледяного гиганта Нептуна. В результате наблюдений Урана была определена его орбита и построена теория движения планеты вокруг Солнца. Однако наблюдаемое движение Урана систематически отличалось от предсказанного. Это несоответствие позволило британцу Джону Адамсу и французу Урбену Леверье предсказать существование Нептуна, открытого сотрудником Берлинской обсерватории Иоганном Галле 23 сентября 1846 года. Открытие Нептуна было подлинным триумфом теории всемирного тяготения Ньютона.Учет влияния Нептуна на Уран позволил уменьшить расхождения между теоретическим и наблюдаемым движением Урана в десятки раз, однако полной точности добиться не удалось. В 1848 году американский астроном Бенджамин Пирс предположил существование девятой планеты. В начале 1930 года американский астроном Клайд Томбо открыл Плутон, значительно уступавший в размерах и массе не только своим соседям-гигантам, но даже и спутнику Земли – Луне. С 2006 года Плутон не считается планетой, поскольку, согласно критериям Международного астрономического союза, не расчистил окрестности вокруг своей орбиты от других, более мелких объектов. Этот объект был причислен к категории карликовых планет. Материал подготовлен на основе информации РИА Новости и открытых источников
космос
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
2021
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
Новости
ru-RU
https://ria.ru/docs/about/copyright.html
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
https://cdn23.img.ria.ru/images/07e5/01/16/1594130297_165:0:1154:742_1920x0_80_0_0_dc2cc0d0f4036c48df9c2968dbfcc7a3.jpgРИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
уран, космос, справки
Уран, седьмая по удаленности от Солнца и третья по размерам планета Солнечной системы, была открыта 13 марта 1781 года музыкантом и любителем астрономии Уильямом Гершелем (William Herschel). Этот объект наблюдали в ночном небе и прежде: еще 1690-х годах астрономы отображали его на своих картах, но считали звездой. Уран стал первой планетой, обнаруженной с помощью оптического телескопа.Уильям (Фридрих Вильгельм) Гершель родился 15 ноября 1738 года в Ганновере (Германия) в семье военного музыканта, получил домашнее образование. В течение нескольких лет был музыкантом Ганноверской гвардии. В 1757 году переехал в Англию, где работал учителем музыки и органистом. Одновременно он проявлял страстный интерес к астрономии. Большое впечатление на музыканта произвела прочитанная им книга шотландского математика и астронома Джеймса Фергюсона «Объяснение астрономии на основе принципов сэра Исаака Ньютона». В 1773 году Гершель приобрел небольшой рефлектор с фокусным расстоянием 2,5 фута, но результаты наблюдений его не удовлетворили. Тогда астроном-любитель решил сам заняться конструированием телескопов. В перерывах между занятиями музыкой Гершель часами шлифовал зеркала, добиваясь идеальной световой фокусировки. В итоге он сконструировал рефлектор длиной почти два метра с диаметром главного зеркала в 20 сантиметров и в 1775 году начал обзор неба, видимого в районе города Бата, где он жил.К этому времени Гершель приобрел репутацию серьезного исследователя. В 1770-е годы его посещали и высоко ценили такие видные ученые как королевский астроном, директор Гринвичской обсерватории Невил Маскелайн и вице-президент Лондонского королевского общества доктор Уильям Уотсон.
Уильям Гершель провел обзор всех звезд до восьмой величины, то есть тех, которые примерно в пять раз слабее звезд, видимых невооруженным глазом. 13 марта 1781 года он изучал расположение звезд в районе созвездия Тельца. Одно из небесных тел в пределах этого участка показалось ему странным – вместо яркой точки оно имело вид небольшого диска. Дальнейшие наблюдения показали, что загадочный объект обладает собственным движением относительно окружающих его звезд. Из этого факта Гершель заключил, что открыл комету. 26 апреля 1781 года он представил в Лондонское королевское общество свое сообщение. Астрономы принялись наблюдать новую «комету», к лету 1781 года количество наблюдений было уже вполне достаточным для однозначного вычисления ее орбиты. Академику Петербургской академии наук Андрею Лекселю и академику Парижской академии наук Пьеру-Симону Лапласу удалось вычислить орбиту нового небесного тела. Они доказали, что Гершель открыл не комету, а новую планету, располагающуюся после Сатурна. Вновь открытое небесное тело Гершель предложил назвать «Звездой Георга» в честь правившего в то время в Англии короля Георга III (George III). Однако это имя не прижилось. По предложению французского астронома Жозефа Лаланда планета некоторое время носила имя Гершеля. Общепринятым же стало другое название – Уран (в честь бога неба, отца Сатурна по греческой мифологии), предложенное немецким астрономом Иоганном Боде. В 1850 году это название утвердилось окончательно.В год открытия новой планеты Гершель был избран членом Лондонского королевского общества и получил степень доктора Оксфордского университета. Король Георг III, сам большой любитель астрономии, присвоил исследователю рыцарский титул сэра и в 1782 году назначил его королевским астрономом.
Гершель продолжал наблюдать Уран в более мощные телескопы и в 1787 году обнаружил два самых больших спутника планеты – Титанию и Оберон. В 1790-х годах астроном утверждал, что открыл еще четыре спутника. Несмотря на то, что это открытие не было подтверждено другими исследователями, до середины XIX века заявление Гершеля не подвергалось сомнению – настолько высока была его репутация. В 1851 году было сделано уже реальное открытие: еще два крупных спутника, Ариэль и Умбриэль, обнаружил другой британский астроном-любитель – Уильям Ласселл, в обычной жизни – преуспевающий пивовар. Имена всем четырем открытым небесным телам дал сын Уильяма Гершеля, Джон Гершель, который сам был одним из виднейших астрономов мира. Он, однако, нарушил астрономическую традицию и назвал спутники именами персонажей из произведений Уильяма Шекспира и Александра Поупа. Пятый крупный спутник, Миранда, был обнаружен американским астрономом Джерардом Койпером уже в 1948 году.
10 марта 1977 года, когда произошло покрытие Ураном одной из звезд, в ходе наблюдений, целью которых было изучение атмосферы планеты, астрономы зафиксировали спад яркости длительностью в минуту, затем еще четыре затмения на меньшем расстоянии от планеты в течение нескольких секунд, а после затмения планеты наблюдаемая звезда вновь испытала те же пять странных затмений. Таким образом были открыты кольца Урана. В общей сложности было обнаружено девять колец, внешнее удалено от центра планеты на 52 тысячи километров.
Дальнейшие исследования планеты, в том числе с помощью единственного побывавшего в ее окрестностях в 1986 году космического аппарата «Вояджер-2», показали, что, подобно другим планетам-гигантам Солнечной системы, атмосфера Урана в основном состоит из водорода, гелия и метана. Теоретическая модель строения планеты такова: поверхностный слой представляет собой газожидкую оболочку, под которой находится ледяная (смесь водяного и аммиачного льда) мантия, а еще глубже – ядро из твердых пород. Экваториальный радиус почти в четыре раза, а масса – в 14,6 раза больше, чем у Земли. При этом средняя плотность Урана в 4,38 раза меньше, чем плотность Земли. Уран оказался единственной планетой, экватор которой находится почти под прямым углом к ее орбите – с наклоном 97,77 градуса, а ось вращения практически параллельна плоскости орбиты, то есть Уран как бы лежит на боку. Возможно, это результат столкновения с объектом размером с Землю в период формирования Солнечной системы. По этой причине на Уране самые экстремальные сезоны в сравнении с остальными планетами. Планета совершает один оборот вокруг Солнца за 84 земных года. Почти четверть уранианского года Солнце светит прямо над каждым полюсом, погружая другую половину планеты в 21-летнюю (по земным меркам) темную зиму. Уран также является одной из двух планет с ретроградным вращением вокруг своей оси. Как и Венера, он вращается в сторону, противоположную движению вокруг Солнца.Кроме того, крайне необычным и нестабильным оказалось магнитное поле Урана. Планета-гигант меняет свои магнитные полюса местами каждый день. Это приводит к тому, что в определенные времена года – например, дни зимнего или летнего солнцестояния – магнитное поле Урана выглядит как своеобразный гигантский «рубильник», переключающий положение полюсов планеты каждые 18 неполных часов, ровно столько, сколько длятся на Уране сутки. Поверхность планеты, таким образом, то надежно защищена от солнечного ветра, то полностью открыта бомбардировке его частицами. Открытие Урана в 1781 году позволило математическим путем вычислить местонахождение находящихся за его орбитой небесных тел, в частности восьмой планеты Солнечной системы – ледяного гиганта Нептуна. В результате наблюдений Урана была определена его орбита и построена теория движения планеты вокруг Солнца. Однако наблюдаемое движение Урана систематически отличалось от предсказанного. Это несоответствие позволило британцу Джону Адамсу и французу Урбену Леверье предсказать существование Нептуна, открытого сотрудником Берлинской обсерватории Иоганном Галле 23 сентября 1846 года.Открытие Нептуна было подлинным триумфом теории всемирного тяготения Ньютона.
Учет влияния Нептуна на Уран позволил уменьшить расхождения между теоретическим и наблюдаемым движением Урана в десятки раз, однако полной точности добиться не удалось. В 1848 году американский астроном Бенджамин Пирс предположил существование девятой планеты. В начале 1930 года американский астроном Клайд Томбо открыл Плутон, значительно уступавший в размерах и массе не только своим соседям-гигантам, но даже и спутнику Земли – Луне. С 2006 года Плутон не считается планетой, поскольку, согласно критериям Международного астрономического союза, не расчистил окрестности вокруг своей орбиты от других, более мелких объектов. Этот объект был причислен к категории карликовых планет.Материал подготовлен на основе информации РИА Новости и открытых источников
Стихия недели: уран | видео | Наука
Элементом этой недели является уран, который имеет символ U и атомный номер 92 . Уран был назван в честь планеты Уран, которая была открыта за восемь лет до открытия урана. Уран был назван в честь греческого бога неба.
Уран более распространен и широко распространен, чем думает большинство людей — он встречается в небольших количествах во всех породах, почве и воде, и его, например, больше, чем серебра.Это самый крупный элемент, обнаруженный на Земле в значительных количествах. В дикой природе почти весь уран представляет собой изотоп урана-238 (99,27%), хотя есть следы природного урана-235 и даже меньшие количества урана-234. Уран радиоактивен и распадается с испусканием альфа-частиц (два протона и два нейтрона, связанных вместе). Период полураспада урана-238 составляет около 4,47 миллиарда лет, а урана-235 — 704 миллиона лет.
Чистый уран — это ковкий металл серебристо-белого цвета, который тверже большинства элементов.Он очень плотный — примерно на 70% плотнее свинца, но немного менее плотный, чем золото или вольфрам. Такая плотность делает его полезным в качестве противовеса в самолетах.
До того, как было обнаружено, что уран радиоактивен, он широко использовался для окрашивания стекла, керамики и глазури. Благодаря урану посуда Fiesta (ref), которая была популярна в США, а также плитка для ванных комнат и кухонь были произведены в наборе ярких цветов, таких как зеленый, желтый, лиловый, черный, синий и (особенно радиоактивный) красный. .
Хотя радиоактивный распад урана (вместе с торием и калием-40) сохраняет температуру Земли, уран не имеет прямого отношения к жизни. Хотя следует отметить, что его соли ядовиты, вызывая почечную недостаточность. Основной интерес к урану для биологов связан с особой способностью некоторых видов бактерий (doi: 10.1126 / science.1496397), некоторых лишайников (doi: 10.1080 / 0144398) и даже растений активно поглощать его из окружающей среды и концентрировать в своих тканях. .
Уран природного происхождения на 99% состоит из U-238. Один из его изотопов, уран-235, является единственным изотопом природного происхождения, который, как обнаружено, является делящимся, то есть способным поддерживать ядерное деление. Делящиеся материалы используются для производства энергии или являются основным ингредиентом ядерного оружия. Но уран можно обогатить, чтобы увеличить количество U-235: обогащенный уран реакторного качества содержит 3-4% U-235, тогда как обогащенный уран оружейного качества содержит 90% U-235.
Атомная бомба под названием «Маленький мальчик», сброшенная на Хиросиму, Япония, в 1945 году, содержала 64 кг (140 фунтов) высокообогащенного U-235.Эта бомба имела взрывную энергию 16 килотонн в тротиловом эквиваленте, она убила примерно 90 000–166 000 человек и разрушила примерно 50 000 зданий.
После обогащения остается малорадиоактивный U-238. Известный как обедненный уран, он используется в качестве защиты для радиоактивных материалов или в качестве «проникающих средств высокой плотности» — это военные разговоры о плотных заостренных снарядах, которые пробивают дыры в непроницаемых объектах.
Вот один из наших любимых химиков, рассказывающий нам больше об уране, который, вероятно, является его любимым элементом, поскольку он является предметом его исследований:
[Ссылка на видео]
В 2001 году астрономы впервые обнаружили уран-238. спектр звезды.Эта звезда, обозначенная CS31082-001 и названная Звездой Кейрела, находится на краю Млечного Пути. Основываясь на соотношении урана-238 и тория-232, Звезда Кейрела, по оценкам, возникла примерно 12,5 миллиардов лет назад, что сделало ее одной из самых старых известных звезд.
.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..
Видеожурналист Брэди Харан — человек с камерой, а Ноттингемский университет — это место, где живут химики. Вы можете следить за Брэди в твиттере @periodicvideos и за Университетом Ноттингема в твиттере @UniofNottingham
Вы уже встречали эти элементы:
Протактиний: Pa , атомный номер 91
Торий: Th , атомный номер 90
Актиний: Ac , атомный номер 89
Радий: Ra , атомный номер 88
Франций: Fr , атомный номер 87
Радон: Rn , атомный номер 86
Астатин: As , атомный номер 85
Полоний: Po , атомный номер 84
Висмут: Bi , атомный номер 83
Свинец: Pb 82 , атомный номер
Таллий: Tl , атомный номер 81
Ртуть: Hg , атомный номер 80
Золото: Au , атомный номер 9000 3 79
Платина: Pt , атомный номер 78
Иридий: Ir , атомный номер 77
Осмий: Os , атомный номер 76
Рений: Re , атомный номер 75
Вольфрам: W , атомный номер 74
Тантал: Ta , атомный номер 73
Гафний: Hf , атомный номер 72
Лютеций: Lu 14, атомный номер 71 Иттербий: Yb , атомный номер 70
Тулий: Tm , атомный номер 69
Эрбий: Er , атомный номер 68
Гольмий: Ho , атомный номер 67 67 Dy , атомный номер 66
Тербий: Tb , атомный номер 65
Гадолиний: Gd , атомный номер 64
Европий: 90 003 Eu , атомный номер 63
Самарий: Sm , атомный номер 62
Прометий: Pm , атомный номер 61
Неодим: Nd , атомный номер 60
Prase , атомный номер 59
Церий: Ce , атомный номер 58
Лантан: La , атомный номер 57
Барий: Ba , атомный номер 56
Csium , Csium , атомный номер 55
Ксенон: Xe , атомный номер 54
Йод: I , атомный номер 53
Теллур: Te , атомный номер 52
Сурьма: Sb, атомный номер 51
Олово: Sn , атомный номер 50
Индий: In , атомный номер 49
Кадмий: Cd , атомный номер 48
Серебро: Ag , атомный номер 47
Палладий: Pd , атомный номер 46
Родий: Rh , атомный номер 45
Рутений: Ru 44, атомный номер
Технеций: Tc , атомный номер 43
Молибден: Mo , атомный номер 42
Ниобий: Ni , атомный номер 41
Цирконий: Zr 14, атомный номер 1 : Y , атомный номер 39
Стронций: Sr , атомный номер 38
Рубидий: Rr , атомный номер 37
Криптон: Kr , атомный номер 36
B Br , атомный номер 35
Селен: Se , атомный номер 34
Мышьяк: As , атомный номер 33
Германий: Ge , атомный номер 32
Галлий: Ga , атомный номер 31
Цинк: Zn , атомный номер 30
Медь: Cu , атомный номер 29
Никель: Никель , атомный номер 28
Кобальт: Co , атомный номер 27
Железо: Fe , атомный номер 26
Марганец: Mn , атомный номер 25
Хром: Cr атомный номер 24
Ванадий: V , атомный номер 23
Титан: Ti , атомный номер 22
Скандий: Sc , атомный номер 21
Кальций: Ca , атомный номер 20
Калий: K , атомный номер 19
Аргон: Ar , атомный номер 18
Хлор: Cl , атомный номер 17 9 0004
Сера: S , атомный номер 16
Фосфор: P , атомный номер 15
Кремний: Si , атомный номер 14
Алюминий: Al , атомный номер 13 Магний: Mg , атомный номер 12
Натрий: Na , атомный номер 11
Неон: Ne , атомный номер 10
Фтор: F , атомный номер 9
Кислород: O , атомный номер 8
Азот: N , атомный номер 7
Углерод: C , атомный номер 6
Бор: B , атомный номер 5
Бериллий: , атомный номер 4
Литий: Li , атомный номер 3
Гелий: He , атомный номер 2
Водород: H , атомный номер 1
Вот интерактивная Периодическая таблица элементов Королевского химического общества, с которой действительно интересно играть!
.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..
Grrlscientist также можно найти здесь: Maniraptora и в социальных сетях: facebook, Google +, LinkedIn, Pinterest и, конечно же, twitter: @GrrlScientist
Космическое происхождение урана — Всемирная ядерная ассоциация
(обновлено в апреле 2021 г.)
- Уран используется для выработки около 10% нашей электроэнергии во всем мире, но этот факт не имеет значения, если принять во внимание ту роль, которую уран сыграл в эволюции Земли.
- Считалось, что уран Земли образовался в результате одной или нескольких сверхновых более 6 миллиардов лет назад. Более поздние исследования показывают, что некоторое количество урана образуется в результате слияния нейтронных звезд.
- Позднее уран обогатился в континентальной коре.
- На радиоактивный распад приходится около половины теплового потока Земли.
Геологи и геохимики изучают распространенность, распределение и хронометрический потенциал изотопов урана более века.Их работа проистекает из открытия Клапротом в 1789 году самого тяжелого природного элемента, демонстрации Беккерелем в 1896 году, что соли урана радиоактивны, заключения Болтвуда в 1905 году о том, что свинец, как и гелий, является продуктом распада урана, и предположения Резерфорда в 1906 году о геологической активности. хронометрический потенциал радиоактивности. С геохимической точки зрения, некоторые из основных вопросов:
- Откуда появился уран, находящийся сейчас на Земле?
- Какое влияние оказало сравнительно незначительное содержание урана в Земле на эволюцию планеты и, наоборот, существуют ли обратные связи, управляющие геохимическим циклом урана, которые изменяются в течение веков (т.е. в течение долгих, неопределенных периодов времени)?
- Можем ли мы проследить во времени, как уран был переработан через экзосферу, кору и мантию Земли?
Космическое изобилие элементов
В течение многих лет, начиная с 1930-х годов, большое количество ученых было занято определением содержания элементов и их изотопов в объектах, составляющих солнечную систему, и учётом наблюдаемых закономерностей содержания. Фактически, спектроскопические измерения показывают, что содержания элементов в звездах различаются и что не существует единой применимой модели «космического содержания».
Ближе к нам, есть большие различия в содержании элементов на разных планетах, вращающихся вокруг нашего Солнца с преобладанием водорода и гелия. Планеты земной группы, включая Землю, относительно обеднены потенциально газообразными или летучими элементами (водород, гелий, углерод и неон) и преобладают элементы с низким и даже атомным номером (кислород, магний, кремний и железо). В этом масштабе уран, содержание которого на Солнце составляет всего 10 -12 от содержания водорода, является чрезвычайно редким элементом.Более того, измерения изотопов кислорода в метеоритах показывают, что Солнечная система в целом неоднородна с точки зрения изотопных отношений. Все эти вариации позволяют сделать вывод о том, что в производстве материала протосолнечной системы участвовали несколько источников.
Откуда взялся уран?
Космохимики интересовались не только закономерностями и вековыми тенденциями содержания элементов в галактиках, но также происхождением аномалий содержания в отдельных звездах и теориями синтеза различных ядер для объяснения этих наблюдений.Согласно этим теориям, уран Земли образовался в одной или нескольких сверхновых («Взрывное повышение яркости звезды, при котором излучаемая ею энергия увеличивается в десять миллиардов раз … Взрыв сверхновой происходит, когда звезда сгорает. все имеющееся ядерное топливо и активная зона катастрофически разрушаются »- Оксфордский физический словарь). Основной рассматриваемый процесс заключался в быстром захвате нейтронов зародышевыми ядрами со скоростью выше, чем распад из-за радиоактивности. Считается, что требуемые потоки нейтронов возникают во время катастрофически взрывных звездных событий, называемых сверхновыми.Гравитационное сжатие железа (островок ядерной стабильности, неспособное к дальнейшим экзотермическим реакциям синтеза) и внезапный коллапс в центре массивной звезды вызывают взрывной выброс большей части звезды в космос вместе с потоком нейтронов. Были обнаружены остатки сотен сверхновых.
Совсем недавно вторая теория выдвинула предположение, что уран образуется при слиянии двух нейтронных звезд. Нейтронные звезды очень плотные: чайная ложка вещества нейтронной звезды имеет массу порядка 5 миллиардов тонн.Когда два таких тела сближаются, сильные гравитационные силы заставляют их сильно слиться, испуская гравитационные волны и производя огромное количество тяжелых элементов, таких как золото, платина и уран.
Итак, мы знаем, что уран Земли был произведен посредством одного или нескольких из этих процессов, и что этот материал был унаследован солнечной системой, частью которой является Земля.
Мы можем оценить, как давно произошел этот синтез урана, учитывая:
- Современное содержание U-235 и U-238 в различных «оболочках», образующих нашу планету.
- Знание о периоде полураспада этих изотопов.
- Возраст Земли ( около 4,55 миллиарда лет) — известен по различным радиометрическим «часам», в том числе по цепочкам распада урана и свинца.
Мы можем вычислить содержание U-235 и U-238 на момент формирования Земли. Зная далее, что отношение образования U-235 к U-238 в сверхновой составляет около 1,65, мы можем вычислить, что если бы весь уран, находящийся сейчас в Солнечной системе, был образован в одной сверхновой, это событие должно было произойти примерно в 6 раз.5 миллиардов лет назад.
Этот «одноступенчатый», однако, является чрезмерным упрощением. Фактически, это были множественные сверхновые звезды от более чем 6 миллиардов до примерно 200 миллионов лет назад. Кроме того, исследования изотопного содержания элементов, таких как кремний и углерод в метеоритах, показали, что более десяти отдельных звездных источников участвовали в генезисе вещества Солнечной системы. Таким образом, относительное содержание U-235 и U-238 на момент образования Солнечной системы:
- Невозможно преобразовать в «одноступенчатую» модель возраста.
- — это, по сути, случайное и уникальное значение.
- Отражает вход взрывоопасных обломков многих звезд-прародителей.
Обогащение земной коры
Было проведено множество анализов урана в породах, образующих континентальные и океанические корки, а также в образцах мантии Земли, обнаженных в виде приподнятых пластов в горных поясах или в виде «ксенолитов» в базальтах и кимберлитах (скопления алмазов).
У нас есть некоторая уверенность в том, что эти измерения надежны для коры и верхней мантии Земли, но меньше уверенности в том, что мы знаем обилие урана в нижней мантии, а также во внешнем и внутреннем ядрах.В то время как в среднем содержание урана в метеоритах составляет около 0,008 частей на миллион (грамм / тонна), содержание урана в «примитивной мантии» Земли — до извлечения континентальной коры — составляет 0,021 частей на миллион. С учетом извлечения железо-никелевого сплава, образующего сердцевину, без урана (из-за характеристик урана, которые заставляют его легче соединяться с минералами в породах земной коры, а не с богатыми железом), это все же представляет собой примерно двукратное обогащение материалы, образующие протоземлю, по сравнению со средними метеоритными материалами.
Современное содержание урана в «обедненной» мантии, обнаженной на дне океана, составляет около 0,004 частей на миллион. С другой стороны, континентальная кора относительно обогащена ураном — около 1,4 частей на миллион. Это представляет собой 70-кратное обогащение по сравнению с примитивной мантией. Фактически, уран, потерянный из «обедненной» океанической мантии, в основном секвестрируется в континентальной коре.
Вероятно, что процесс или процессы, в результате которых уран переместился из мантии в континентальную кору, являются сложными и многоступенчатыми.Однако, по крайней мере, за последние 2 миллиарда лет они задействовали:
- Образование океанической коры и литосферы в результате плавления мантии на срединно-океанических хребтах.
- Миграция этой океанической литосферы вбок к месту потребления плиты (на поверхности это отмечено глубоководным желобом).
- Производство флюидов и магм из опускающейся (субдуцированной) литосферной плиты и преобладающего мантийного «клина» в этих зонах субдукции.
- Перенос этих флюидов / расплавов на поверхность в зонах «островных дуг» (таких как Тихоокеанское огненное кольцо).
- Производство континентальной коры из этих протолитов островной дуги путем переплавки, образования гранита и внутрикорового рециклинга.
На протяжении всего этого коркообразующего цикла литофильный характер урана проявляется в постоянстве отношения калия к урану на уровне около 10 000 в диапазоне пород от перидотита до гранита. Поскольку мы хотели бы отслеживать, как уран распределяется на Земле, содержание и изотопные характеристики свинца — радиогенного дочернего элемента U-235 и U-238 — являются полезными параметрами.В таблице 1 ниже показано относительно низкое содержание свинца в мантии Земли и, как следствие, высокое отношение урана к свинцу по сравнению с метеоритами. Разницу в содержании, скорее всего, можно объяснить летучей природой свинца и его склонностью к соединению с железом, при этом свинец теряется во время земной аккреции и отделения ядра. Одним из следствий этих высоких соотношений, конечно же, является сравнительно высокое радиогенное / нерадиогенное содержание Pb-207 / Pb-204 и Pb-206 / Pb-204 в земной коре и мантии по сравнению с метеоритами или земным слоем. основной.(Pb-207 — это последний стабильный продукт распада U-235, а Pb-206 — это продукт распада U-238. Pb-204 не является радиогенным.
Таблица 1
| Обилие U (частей на миллион) | Содержание Pb (частей на миллион) | Соотношение U / Pb | |
| Метеориты | 0,008 | 2,470 | 0,003 |
|---|---|---|---|
| Первобытная мантия | 0.021 | 0,185 | 0,113 |
| Континентальная корка | 1,4 | 12,6 | 0,111 |
Цифра, приведенная для континентальной коры, является средним значением для всей коры. Конечно, локальная концентрация урана может намного превышать эти значения, начиная от 50 ppm, вкрапленных в некоторых гранитах, до гораздо более высоких значений в рудных месторождениях. Фактически, в геологическом прошлом местные концентрации урана иногда достигали естественной критичности, например, реакторы Окло в Габоне (см. Ниже).
Источник энергии
Конвекция во внешнем ядре и мантии, при которой тепло передается за счет движения нагретого вещества, управляет многими эндогенными процессами Земли.
Конвекция в ядре может быть вызвана теплом, выделяющимся при постепенном затвердевании ядра (скрытая теплота кристаллизации), и приводит к самоподдерживающемуся земному динамо, которое является источником магнитного поля Земли. Также считается, что передача тепла от ядра на границе ядро / мантия вызывает подъем относительно горячих и, следовательно, малоплотных шлейфов материала.Затем эти шлейфы поднимаются, практически не набирая и не теряя тепла, и претерпевают декомпрессионное плавление вблизи поверхности Земли в «горячих точках», таких как Гавайи, Реюньон и Самоа.
Однако основным источником энергии, вызывающим конвекцию в мантии, является радиоактивный распад урана, тория и калия. На современной Земле большая часть энергии вырабатывается при распаде U-238 ( около 10 -4 ватт / кг). Однако во время образования Земли распад и U-235, и K-40 был бы примерно равным по значимости, и оба они превысили бы тепловыделение U-238.
Простой способ взглянуть на процесс тектоники плит — формирование и удаление океанической литосферы — состоит в том, что это механизм, с помощью которого мантия излучает тепло. И наоборот, «мантийные шлейфы / горячие точки» — это то, как ядро излучает тепло. Что касается общих потерь тепла от Земли в настоящее время, активность плит составляет около 74%, горячие точки составляют около 9%, а радиогенное тепло, теряемое непосредственно континентальной корой, составляет около 17%. Земля хорошо изолирована термически, и теплопотери с поверхности теперь могут отражать тепловыделение в прошлом.
Измерения тепла привели к оценкам, что Земля генерирует от 30 до 44 тераватт тепла, большая часть которого связана с радиоактивным распадом. Измерения антинейтрино предположили, что около 24 ТВт возникает в результате радиоактивного распада. Профессор Боб Уайт приводит более позднюю цифру 17 ТВт от радиоактивного распада в мантии, а более новая цифра, основанная на геонейтрино, составляет 20 +/- 8 ТВт от распада U-238 и Th-232, плюс 4 ТВт от распада K-40. . Это сопоставимо с потерей тепла 42-44 ТВт на поверхности Земли из глубины Земли.Баланс достигается за счет изменений в ядре. Таким образом, около половины общего теплового потока Земли происходит от радиоактивного распада. (Потери тепла из-за падающего солнечного излучения намного больше, что весьма заметно.)
Атмосфера и парниковый эффект, роль растений
Помимо фундаментальной физической и химической дифференциации Земли, обусловленной тектоникой плит, формирование и разрушение литосферы также имеют решающее значение для многих процессов во внешнем слое атмосферы.Мы знаем, например, что в периоды усиленного формирования океанической литосферы, как это произошло в меловой период около 100 миллионов лет назад, срединно-океанические хребты стояли выше, вызывая затопление низменных частей континентов. Фактически, Лавразийская часть бывшего суперконтинента Пангея была затоплена в большей степени, чем часть Гондваны, что, возможно, отражает некоторый глубоко укоренившийся термический / композиционный контраст. Эффектов было много, в том числе:
- Повышенное выделение углекислого газа, вызывающее повышенное содержание углекислого газа в океане и атмосфере
- Уменьшение площади континентальной поверхности, ведущее к снижению титрования из-за выветривания атмосферного углекислого газа
- Устойчиво высокий уровень углекислого газа в атмосфере, ведущий к усилению парникового эффекта и потеплению климата.
В нескольких атмосферных процессах произошли вековые изменения, в том числе изменение состава — от относительно восстановительного до чрезвычайно окислительного. Странное на вид «уравнение» производства атмосферы:
CO 2 + H 2 = N 2 + O 2
, где первичные вулканически дегазированные поступления в атмосферу находятся слева, а совокупные обильные компоненты находятся в правой части уравнения.Азот — это следы вулканического выброса, который не используется в значительной степени в поверхностных процессах, включая тривиальный эффект органической жизни, а просто накапливается в атмосфере. Расстояние Земли от Солнца, вместе с тепличной обратной связью, позволяет поддерживать температуру поверхности в пределах диапазона конденсации воды. Двуокись углерода растворяется в воде, а также поглощается кальцитом неорганическими и органическими осадками в виде известняка.
Замечательной особенностью нашей атмосферы является присутствие молекулярного кислорода, выделяемого в процессе фотосинтеза, процесса, посредством которого зеленые растения производят свои углеводы из атмосферного углекислого газа и воды:
6CO 2 + 6H 2 O = C 6 H 12 O 6 + 6O 2
Фотосинтез можно проследить примерно до 3 лет.8 миллиардов лет. Некоторое время выделившийся кислород потреблялся за счет окисления восстановленных соединений железа на поверхности Земли. В конечном итоге кислород начал накапливаться в атмосфере в виде свободного кислорода около 2,5 миллиардов лет назад.
В дополнение ко многим другим эффектам, изменение окислительно-восстановительного характера экзосферы привело к фундаментальному изменению способа транспортировки урана в цикле выветривания-эрозии-осаждения. В то время как в восстановленных условиях уран относительно нерастворим и стабилен, как уранинит (UO 2 ), в окислительных условиях он становится растворимым (U 6+ ) и легко транспортируется.Начиная с 2,5 миллиарда лет назад, рудные месторождения урана формировались в основном там, где восстановление урансодержащих флюидов достигалось, например, бактериями или посредством контакта с графитовыми сланцами.
Распределение урана во времени
Окислительная атмосфера также привела к увеличению концентрации урана в океанах. Как следствие, перенос в рециркулирующих гидротермальных флюидах также привел к относительному обогащению океанической коры. Усиленный перенос урана из экзосферы во внутреннюю часть Земли — за счет субдукции океанической литосферы и последующей повторной гомогенизации этой литосферы в мантию Земли — оказал значительное влияние на нынешнее распределение урана на Земле и может объяснить некоторые любопытные обстоятельства. несоответствия изотопных характеристик мантии.Например, в то время как интегрированные во времени значения Pb-208 (стабильный конечный продукт распада Th-232) / Pb-206 базальтов срединно-океанических хребтов указывают на значения Th / U мантийного источника около 4, измеренные значения Th / Уран и систематика короткоживущих нарушений равновесия Th-U указывают на соотношение около 2. Вероятно, что примерно 2,5 миллиарда лет назад инъекции урана в мантию были эффективными в снижении отношения тория к урану на (верхний ) мантийный масштаб.
Дополнительный чистый эффект — это избирательная реинжекция урана, а не свинца, который в основном удаляется в зонах субдукции и немедленно возвращается в кору — в мантию.Мы знаем, что в целом большинство базальтов производится из мантии с повышенным соотношением уран / свинец и с кажущимся «будущим» возрастом по сравнению с изотопными отношениями свинца, характерными для замкнутой системы, одностадийной эволюции урана / свинца на Земле. . Эту особенность геохимики иногда называют «парадоксом свинца», и она может частично относиться к обратной связи окисляющей экзосферы, вызванной жизнью, на недрах Земли.
Природные ядерные реакторы в земной коре
Около 2 миллиардов лет назад в Окло в Габоне, Западная Африка, начали работу по крайней мере 17 естественных ядерных реакторов на богатых месторождениях урановой руды.Каждый работал на тепловой мощности около 20 кВт. В то время концентрация U-235 во всем природном уране составляла 3,7 процента вместо 0,7 процента, как в настоящее время (U-235 распадается намного быстрее, чем U-238, период полураспада которого примерно равен возрасту нашей планеты. ).
Эти естественные цепные реакции, спонтанно начавшиеся из-за присутствия воды в качестве замедлителя, продолжались около двух миллионов лет, прежде чем окончательно прекратились. За этот длительный период реакции около 5,4 тонны продуктов деления, а также 1.В рудном теле было произведено 5 тонн плутония вместе с другими трансурановыми элементами. Первоначальные радиоактивные продукты давно распались на стабильные элементы, но изучение их количества и местонахождения показало, что движение радиоактивных отходов во время и после ядерных реакций было незначительным. Плутоний и другие трансурановые соединения оставались неподвижными.
Теория геореактора
Совершенно иной взгляд на роль урана на Земле — это теория, согласно которой большая часть урана на изначальной планете погрузилась в ядро и образовала там ядро диаметром около 8 км, которое с тех пор делится.Истощение запасов U-235 в течение геологического времени не привело к прекращению реакции, потому что эта активная зона представляет собой быстрый реактор (не требующий какого-либо замедлителя), который производит плутоний-239 из U-238. Теория геореактора опирается на относительно немного свидетельств и не пользуется широкой поддержкой.
Примечания и ссылки
Эта страница была адаптирована из доклада, представленного профессором Ричардом Аркулусом на промежуточном совещании Уранового института в Аделаиде 17 апреля 1996 года. Этот документ был использован с разрешения автора.
Уран — Информация об элементе, свойства и использование
Расшифровка:
Химия в ее элементе: уран
(Promo)
Вы слушаете Химию в ее элементе, представленную вам журналом Chemistry World , журналом Королевского химического общества.
(Конец промо)
Крис Смит
Что касается химии в ее стихии на этой неделе, можете ли вы угадать, что связывает кили лодки, бронебойное оружие, красивое цветное стекло, которое вы можете отследить с помощью счетчика Гейгера и больше степеней окисления, чем химик может встряхнуть стеклянной палочкой. Если нет, то вот Полли Арнольд с ответом.
Polly Arnold
Уран, безусловно, один из самых известных или, возможно, я бы сказал печально известных элементов.Это самый тяжелый природный элемент. На самом деле его больше в земной коре, чем серебра. Это один из восьми элементов, названных в честь небесных объектов, но вы можете не подумать, что уран заслуживает названия в честь планеты Уран. Блестящий черный порошок, который химик Клапрот выделил из минеральной урановой обманки в 1789 году — всего через восемь лет после открытия Урана — на самом деле был оксидом урана. Лишь пятьдесят два года спустя Эжен Мельхиор Пелиго восстановил тетрахлорид урана калием, и в этих более суровых условиях наконец получил чистый серебристо-белый металл.Образцы металла быстро тускнеют на воздухе, но если металл мелко разделен, он воспламеняется.
Уран находится среди актинидов, второй металлической оболочки, заполняющей свои f-орбитали валентными электронами, что делает их большими и тяжелыми.
В химическом отношении уран восхитителен. Его ядро настолько полно протонов и нейтронов, что оно сближает свои основные электронные оболочки. Это означает, что в игру вступают релятивистские эффекты, влияющие на орбитальные энергии электронов.Электроны внутреннего ядра движутся быстрее и притягиваются к тяжелому ядру, лучше защищая его. Таким образом, внешние валентные орбитали более экранированы и расширены и могут образовывать гибридные молекулярные орбитали, которые вплоть до нынешнего столетия приводили аргументы в пользу точного упорядочения энергий связи в ионе уранила.
Это означает, что теперь можно объединить множество орбиталей, чтобы образовать связи, и, следовательно, некоторые очень интересные соединения. В отсутствие воздуха уран может демонстрировать широкий диапазон степеней окисления, в отличие от лантаноидов, расположенных непосредственно над ним, и он образует множество глубоко окрашенных комплексов в своих более низких степенях окисления.Тетрахлорид урана, восстановленный Пелиго, имеет красивый травянисто-зеленый цвет, а трийодид — темно-синий. Из-за этого некоторые считают его «большим переходным металлом». Большинство этих соединений сложно создать и охарактеризовать, поскольку они так быстро реагируют с воздухом и водой, но в этой области химии еще есть возможности для больших достижений.
Разветвления релятивистских эффектов на энергии связывающих электронов вызвали большой интерес у нас, химиков-синтетиков, но, к сожалению, у многих химиков-экспериментаторов и химиков-вычислителей, которые пытаются понять, как лучше справиться с наследием ядерных отходов, появилось много проблем.
В окружающей среде уран всегда существует в виде диоксидной соли, называемой уранил-ионом, в которой он плотно зажат между двумя атомами кислорода в высшей степени окисления. Известно, что соли уранила не реагируют с атомами кислорода, и около половины всех известных соединений урана содержат этот диоксомотив. Одна из самых интересных сторон этой области химии урана проявилась в последние пару лет: несколько исследовательских групп нашли способы стабилизировать однократно восстановленный ион уранила, фрагмент, который традиционно считался слишком нестабильным для выделения.Этот ион теперь начинает проявлять реактивность на своих атомах кислорода и, возможно, сможет научить нас многому о более радиоактивных и более реактивных искусственных сестрах урана, нептунии и плутонии — они также присутствуют в ядерных отходах, но с ними трудно работать. в количествах, превышающих миллиграммы.
За пределами химической лаборатории уран наиболее известен своей ролью ядерного топлива. Это было в центре внимания многих химиков в последние месяцы из-за международных дебатов о роли, которую ядерная энергия может играть в будущем как низкоуглеродный источник энергии, и о том, пригодны ли наши новые поколения более безопасных и эффективных электростанций. человеко-стойкий.
Для производства топлива, которое используется в реакторах для выработки электроэнергии, природный уран, который почти полностью состоит из U-238, обогащается изотопом U-235, который обычно присутствует только примерно в 0,7%.
Остатки, называемые обедненным ураном, или DU, имеют значительно пониженное содержание U-235, составляющее всего около 0,2%. Он на 40% менее радиоактивен, чем природный уран и материал, из которого мы делаем соединения в лаборатории.
Поскольку он очень плотный, DU также используется в защите, в килях лодок и, что еще более спорно, в носовой части бронебойного оружия.Металл обладает желаемой способностью самозатачиваться, когда проникает в цель, а не превращается в гриб при ударе, как это делает обычное оружие с наконечником из карбида вольфрама.
Критики оружия с обедненным ураном утверждают, что оно может накапливаться на полях сражений. Поскольку уран в первую очередь является альфа-излучателем, его радиоактивность действительно становится проблемой, только если он попадает внутрь организма, где он может накапливаться в почках, вызывая повреждение. Однако уран также является тяжелым металлом, и его химическая токсичность имеет большее значение — он примерно так же токсичен, как свинец или ртуть.
Но уран не заслуживает того, чтобы его считали одной из гадостей периодической таблицы. Считается, что большая часть внутреннего тепла Земли происходит из-за разложения природных урановых и ториевых отложений. Возможно, тем, кто хочет улучшить общественный имидж ядерной энергетики, следует потребовать переименования геотермальных наземных тепловых насосов в ядерные?
Репутация этого элемента также была бы значительно лучше, если бы только урановое стекло было наиболее широко известным лицом элемента.Точно так же, как соли свинца добавляют в стекло для изготовления сверкающей хрустальной посуды, соли уранила придают стеклу очень красивый и полупрозрачный желто-зеленый цвет, хотя стеклодувы проводят эксперименты для получения широкого диапазона цветов, похожих на драгоценные камни. При археологических раскопках около Неаполя в 1912 году была обнаружена небольшая зеленая мозаичная плитка, датированная 79 годом нашей эры, которая, как сообщалось, содержала уран, но эти утверждения не были подтверждены. Однако в начале -х -х и начале 20-х -х веках он широко использовался в таре и рюмках.Если вы думаете, что у вас есть кусок, вы можете проверить его с помощью счетчика Гейгера или по характерной зеленой флуоресценции урана, когда он находится под УФ-лампой. Обычно считается, что из кусочков можно пить, но не рекомендуется сверлить в них отверстия и носить их. Справедливо.
Крис Смит
Или, предположительно, случайно съел это тоже. Это была химик из Эдинбургского университета Полли Арнольд, объясняющая более мягкую сторону бронебойного элемента урана.На следующей неделе Андреа Селла познакомит нас с кристаллами с интригующими свойствами.
Андреа Селла
«Это потрясающий материал. Вы ДОЛЖНЫ это увидеть». Он вытащил из кармана флакон с образцом, содержащий потрясающие розовые кристаллы, которые соблазнительно блестели. «Ух ты!» Я сказал — химика всегда можно удивить красивыми кристаллическими продуктами. «Становится лучше». — загадочно сказал он. Он поманил меня в коридор. «Смотри», — сказал он. Когда кристаллы улавливали свет от новых люминесцентных ламп, свисающих с потолка, розовый цвет, казалось, становился все ярче и ярче.»Ух ты!» Я снова сказал. Мы переместили кристаллы обратно на солнечный свет, и цвет снова потускнел, и, перемещая кристаллы вперед и назад, они волшебным образом светились и тускнели.
Крис Смит
Но что они содержали? Что ж, ответ — это эрбий, и вы можете услышать все об этом в «Химии в его элементе» на следующей неделе. Я Крис Смит, спасибо за внимание и до свидания.
(промо)
(конец промо)
Что такое уран? | Производители урана Америки
Химический символ урана — U; его атомный номер (число протонов в ядре) 92.Его средняя атомная масса (протоны плюс нейтроны) составляет 238, и обычно обозначается как уран-238. Элемент идентифицируется по его атомному номеру, который никогда не меняется. Однако атомная масса некоторых элементов может быть непостоянной из-за вариаций числа нейтронов. Атомы, обладающие такими характеристиками, называются изотопами. Основными изотопами природного урана являются уран-238 (99,3%) и уран-235, самый активный из двух, 0,7%.
Уран — серебристо-белый элемент из ряда актинидов, примерно на 20% плотнее свинца и единственный делящийся элемент на Земле, встречающийся в природе.Он встречается во многих минералах и используется в основном в качестве источника ядерной энергии путем деления радиоизотопа урана — 235.
Где находится уран?Уран встречается во многих частях земной коры. Уран встречается чаще, чем олово, примерно в 40 раз чаще, чем серебро, и в 500 раз чаще, чем золото. Он встречается в большинстве горных пород и отложений, в морской воде, водоносных горизонтах и горячих источниках. Обычно количество урана в данной области очень мало, но там, где существуют определенные геологические условия, уран может быть более концентрированным и может быть извлечен с экономической точки зрения.
Энергия из уранаНекоторые изотопы, такие как уран, нестабильны и выделяют атомарные частицы, распадаясь на менее сложные формы. Этот процесс называется радиоактивностью. Когда нейтроны от атомных частиц сталкиваются с другими атомами урана-235, каждый атом разделяется на части, выделяя больше нейтронов и тепла. Эта активность, называемая ядерным делением, является движущей силой всей нынешней ядерной энергии. Когда в смеси имеется достаточная концентрация урана-235, процесс деления может продолжаться, вызывая цепную реакцию и высвобождая огромное количество энергии.
Во время деления обогащенное топливо все больше загрязняется побочными продуктами деятельности, что снижает эффективность процесса реакции. По прошествии некоторого времени это так называемое «отработанное» топливо необходимо заменить свежим, обогащенным материалом. Установки атомной энергетики обычно требуют нового топлива примерно каждые четыре года.
Природный уран не содержит урана-235 в количестве, достаточном для деления. Следовательно, топливо для атомных электростанций должно быть обогащено от его природного 0.От 7% до примерно 4,0%. Из-за низкого уровня обогащения это топливо не может взорваться, как атомная бомба (обогащение оружейного качества приближается к 100%. Ядерное топливо, наиболее распространенное использование урана, является удивительно эффективным источником чистой энергии для производства электроэнергии во всем мире. При делении один атом урана-235 может высвободить в 50 миллионов раз больше энергии — около 200 миллионов электрон-вольт — по сравнению с горением одного атома углерода — около 4 электрон-вольт. Как показано на диаграмме ниже, ядерная энергия, подпитываемая обогащенным уран и гидроэлектроэнергия являются базовой нагрузкой, низкоуглеродными вариантами для производства электроэнергии.
урана
уранаУран
Актинидные элементы — это 14 химических элементов. следующие за актинием в группе IIIB периодического Таблица. Из-за некоторого химического сходства актиний обычно входит в серию. Все актиниды радиоактивны, потому что их ядра так большие, что они нестабильны и выделяют большие количества энергии, когда они подвергаются самопроизвольному делению. Большинство актиноидов не встречаются в природе, но искусственно произведен в лаборатории.
Два актинида, встречающиеся в природе, имеют изотопы. с таким длинным периодом полураспада, что у них нет полностью распался с момента образования Земли. Один изотоп тория, Th-232, имеет период полураспада 14 миллиардов лет и имеет изобилие 12 частей на миллионов в земной коре. Это главный входит в состав некоторых минералов, особенно торита и монацит (смесь фосфата редкоземельных элементов и тория). В природе встречаются три изотопа урана.Их изотопное содержание и период полураспада U-234, 0,006%, 230 000 лет; U-235, 0,72%, 696 миллионов лет; а также U-238, 99,27%, 4,51 миллиарда лет. Некоторая лаборатория произведенные изотопы урана также имеют длительный период полураспада. Общее содержание урана в земной коре составляет около 4 частей на миллион, и он сконцентрирован во многих минералах, в основном урана, аутуните, торбернит и карнотит.
Месторождения урана обнаружены полезные ископаемые, достаточно крупные для рентабельной добычи в основном в некоторых частях Африки и в Канаде, Советский Союз и юго-запад США.Актиний и протактиний, а также некоторые изотопы торий и уран встречаются в природе в виде распада продукты Th-232, U-235 или U-238. Все более тяжелые актинидные элементы, трансурановые элементы, а также некоторые изотопы более легких актинидов, синтезируются с 1940 г. Небольшие количества нептуний-239 и плутоний-239 были обнаружены в урановые руды; они производятся путем поглощения нейтроны, генерируемые спонтанным делением U238.Открытие серии актинидов. Многие химики сначала Считается, что актиний химически похож на лантан, торий в гафний, протактиний в тантал, а уран — вольфрам. Нилс Бор предположили в 1923 г., однако, что актиний мог начать серия элементов, аналогичная серии редких земные элементы и заполнение подоболочки 5f, параллельно к ряду лантаноидов, заполняющему подоболочку 4f.
В 1944 году Гленн Сиборг и его коллеги выдвинули гипотезу, что элементы, следующие за ураном, действительно будут параллельны лантаноиды.Эти прогнозы оказались верными, и многие из актинидов на самом деле химически похожи к лантаноидам — например, химия кюрий очень похож на гадолиний. Все актинидные элементы — это блестящие твердые металлы, которые тускнеют в воздухе и настолько электроположительны, что трудно восстановить из их соединений. Оксиды имеют был подготовлен ко всем элементам через эйнштейний элементы торий через берклий имеют стабильные диоксиды.Диоксиды тория, урана и плутония являются используется в ядерных реакторах. Потому что U-235 и Pu-239 подвергаются ядерному делению, когда они поглощают нейтроны, они используются в ядерных реакторах и в ядерных оружие. Актинидные элементы являются одними из самых преобладают радиоактивные отходы ядерных реакторы. Многие соединения актинидных элементов имеют были изучены, часто используя всего несколько микрограммов, потому что дефицита элементов и высокой радиоактивности.
Где находится уран — Вселенная сегодня
[/ caption]
Уран — серебристо-белый металл, номер 92 в таблице периодических элементов.Это хорошо известный элемент из-за его радиоактивных свойств, которые используются в ядерных реакторах, работающих на ядерном делении. Мы знаем, что этот элемент очень востребован в качестве источника энергии во многих странах, желающих отказаться от экономики, основанной на нефти и ископаемом топливе. Так где же находится уран и как его добывают?
Чтобы понять, как это было обнаружено, нам нужно узнать, как это было обнаружено. Уран был впервые обнаружен немецким химиком Мартином Генрихом Клапротом в 1749 году при термической обработке минералов.Он назвал новый добытый минерал ураном. Первый чистый образец металлического урана был получен в 1841 году Эженом-Мельхиором Пелиго, химиком-аналитиком, который подвергал термообработку тетрахлорид урана. Спрос на уран за пределами его более обыденного использования в качестве красителя для окон был инициирован Энрико Ферми, открывшим его делящиеся ядерные свойства. В 1942 году г-н Ферми возглавил Манхэттенский проект, который привел к созданию ядерного оружия и реакторов. Когда произведенная энергия была реализована, спрос на уран сразу же увеличился.
Так где же находится уран? В космосе уран образуется естественным образом в сверхновых. Однако, поскольку мы не можем даже добраться до ближайшей звезды, это незначительный факт. На Земле урана удивительно много для тяжелого металла. Фактически, по оценкам, запасы урана на Земле в 30 раз больше, чем у серебра. Это потому, что уран можно найти в верхнем слое почвы в любой точке планеты, а также в мантии. Ученые даже предполагают, что естественный распад урана и других радиоактивных элементов — это то, что нагревает ядро и мантию Земли, вызывая конвекционные токи в магме и создавая тектонику плит.
Уран можно найти в составе множества различных минералов, таких как уранит. Элемент редко встречается в чистом виде. Но даже тогда более делящиеся виды изотопов в природе не изобилуют. Урановая руда является основным источником урана, несмотря на то, что с открытием того, насколько широко она распространена в земной коре, ученые ищут недорогие способы ее переработки из почвы. Между тем урановую руду можно найти в шахтах в Канаде, России и в Африке к югу от Сахары.
Мы написали много статей об «Уране для Вселенной сегодня».Вот статья о лунном уране, а вот статья о делении ядер.
Если вам нужна дополнительная информация об Уране, загляните в Википедию, а вот ссылка на Энциклопедию Земли.
Мы также записали целый эпизод Astronomy Cast, посвященный Атому. Послушайте, Эпизод 164: Внутри атома.
Источники:
Википедия
Энциклопедия Земли
Всемирная ядерная ассоциация
Нравится:
Нравится Загрузка …
Есть ли в ядре Земли ядерные реакторы? : Nature News
Реакторы деления могли гореть миллиарды лет.
Может ли это быть домом для погребенных ядерных адов? Ядерные реакторы NASAмогут гореть глубоко под землей, утверждают двое ученых. Они говорят, что уран может стать достаточно сконцентрированным в основании мантии Земли, чтобы вызвать самоподдерживающееся ядерное деление, как в реакторе, созданном руками человека.
Это не первый случай, когда были предложены естественные «геореакторы» глубоко внутри Земли, и ранее эта идея была встречена геофизиками со скептицизмом.Но физик Роб де Мейер из Университета Западного Кейптауна в Кейптауне, Южная Африка, и геохимик Вим ван Вестренен из Свободного университета Амстердама в Нидерландах считают, что их новое предложение 1 более правдоподобно.
Радиоактивный распад нестабильных изотопов тяжелых элементов, таких как уран, постоянно происходит под поверхностью Земли. Выделяемая энергия вносит значительный вклад в нагрев мантии Земли, которая также нагревается расплавленным железным ядром планеты.Это комбинированное нагревание создает конвекционные токи в медленной мантийной породе, которые в конечном итоге приводят к дрейфу тектонических плит на поверхности, вызывая горные хребты и землетрясения.
Но интенсивное «горение» радиоактивного топлива в ядерных реакторах основывается на цепной реакции, в которой при ядерном распаде одних атомов высвобождаются субатомные частицы, которые стимулируют распад других. Это возможно только в том случае, если распадающиеся атомы гораздо более концентрированы, чем обычно в горных породах и минералах.«В обычной мантии невозможно достичь достаточно высокой концентрации», — говорит ван Вестренен.
Самовозгорание
Тем не менее, очевидно, что естественные ядерные реакторы могут возникнуть. Породы земной коры в Окло в Габоне, Африка, несут недвусмысленные свидетельства самовоспламенения деления урана в месторождениях полезных ископаемых 1,7 миллиарда лет назад.
Считается, что это очень необычный случай. Но некоторые исследователи ранее предполагали, хотя это не широко распространенная точка зрения, что гравитация может вызывать концентрацию радиоактивных сверхтяжелых элементов, таких как уран.Эти элементы могут опуститься в ядро Земли, где они станут достаточно обогащенными, чтобы зажечь геореакторы.
Такие предложения, однако, не соответствуют тому, что известно о том, как элементы распределяются между мантией и ядром. Де Мейер и ван Вестренен теперь имеют другую идею, основанную на недавних открытиях о распределении изотопа редкого элемента неодима в породах 2 , 3 .
Эти наблюдения предполагают, что глубоко внутри Земли существует «резервуар» материала, который образовался вскоре после рождения планеты, около 4 лет.5 миллиардов лет назад и не смешался с остальной частью мантии.
Единственное место, где такой резервуар мог бы легко существовать, — это самое дно мантии, на границе с ядром, куда конвекционные потоки действительно не достигают, чтобы вызвать сильное перемешивание.
Активный реактор
В статье, которая будет опубликована в Южноафриканском научном журнале 1 , два исследователя подсчитали, сколько урана может содержать резервуар. Они отмечают, что уран и плутоний, являющийся продуктом его распада, легче включаются в перовскит из силиката кальция, минерала, который составляет 5% нижней мантии, чем в два других минерала, составляющих эту часть глубинных слоев Земли.Это концентрирует радиоактивные элементы в небольшом объеме.
Тем не менее, расчеты показывают, что изолированный резервуар возрастом 4,5 миллиарда лет на границе ядро-мантия будет содержать в 20 раз слишком низкую концентрацию этих элементов, чтобы вызвать цепную реакцию. Однако это не большой дефицит. Де Мейер и ван Вестренен говорят, что плавление и другие геологические процессы вполне могут сконцентрировать делящийся материал до тех пор, пока он не достигнет порога воспламенения.
Фактически, говорят они, если бы не было этого начального дефицита, то вся граница между ядром и мантией могла бы стать живым ядерным реактором.
ОБЪЯВЛЕНИЕ
Билл МакДонаф, геохимик из Университета Мэриленда в Колледж-Парке, считает, что идея концентрации радиоактивных элементов в резервуаре перовскита кальция в основании мантии «в высшей степени более вероятна», чем предыдущие предложения о том, как могут образовываться геореакторы.«Авторы много думали об этом», — говорит он, но предупреждает, что «гипотеза требует, чтобы все условия были правильными, чтобы она работала».
Такой реактор, вероятно, будет функционировать как реактор-размножитель, вырабатывая плутониевое топливо по мере сжигания исходного урана. Это означает, что такие реакторы могут работать и сегодня. Более того, поскольку другие продукты распада включают гелий и ксенон, это может помочь объяснить запутанные соотношения этих элементов в вулканической магме, предполагает ван Вестренен.
Доказательство невидимого
Уравновешивание этих соотношений потребует ядерного реактора примерно в 1000 раз более мощного, чем типичный искусственный реактор, хотя ван Вестренен отмечает, что такая выходная мощность вполне возможна и будет составлять лишь небольшую часть тепло, уходящее с поверхности Земли.
Как можно доказать существование этих реакторов на глубине 3000 километров под нашими ногами? Де Мейер и Вестренен говорят, что реакции будут генерировать очень легкие субатомные частицы, называемые антинейтрино, которые в большинстве своем могут проходить прямо через Землю и поэтому могут быть обнаружены приборами на поверхности.Такие частицы, образовавшиеся в результате ядерного распада в мантии, уже были обнаружены детектором нейтрино в Японии 4 .
Детекторы нейтрино, которые могут определять направление, откуда пришли такие частицы, сейчас планируются. Де Мейер и ван Вестренен являются членами голландского коллаборации под названием Stichting EARTH, целью которого является разработка таких детекторов для трехмерного томографического картирования источников антинейтрино на Земле. Геореактор обнаружится в такой съемке как особенно интенсивный локализованный источник на границе ядро-мантия.
Список литературы
- de Meijer, R. J. & van Westrenen, W. S. Afr. J. Sci. (В прессе).
- Boyet, M. & Carlson, R. W. Science 309, 576–581 (2005).
- Карлсон, Р. В., Бойе, М., Хоран, М. Science 316, 1175–1178 (2007).
- Araki, T. et al. Nature 436, 499–503 (2005).