Информация про уран: Планета Уран

Содержание

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 &plusmn 3%), гелий (15 &plusmn 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

описание планеты, интересные факты, атмосфера Урана и фото

Планета Уран

Уран — седьмая планета в Солнечной системе и третий по счету газовый гигант. Планета является третьей по величине и четвертой по массе, а свое название получила в честь отца римского бога Сатурна.

Именно Уран удостоился чести быть первой планетой, открытой в современной истории. Однако на самом деле, его первоначальное открытие его как планеты фактически не происходило. В 1781 году астроном Уильям Гершель при наблюдении звезд в созвездии Близнецов, заметил неких дискообразный объект, который он поначалу записал в разряд комет, о чем и сообщил в Королевское научное сообщество Англии. Однако позже самого Гершеля озадачил тот факт, что орбита объекта оказалась практически круглой, а не эллиптической, как это бывает у комет. И только когда это наблюдения было подтверждено другими астрономами, Гершель пришел к выводу, что на самом деле открыл планету, а не комету, и открытие, наконец, получило широкое признание.

После подтверждения данных о том, что обнаруженный объект является планетой, Гершель получил необыкновенную привилегию — дать ей свое название. Не долго думая, астроном выбрал имя короля Англии Георга III и назвал планету Georgium Sidus, что в переводе означает «Звезда Георга». Однако название так и не получило научного признания и ученые, в большинстве своем, пришли к выводу, что лучше придерживаться определенной традиции в названии планет Солнечной системы, а именно называть их в честь древнеримских богов. Так Уран получил свое современное название.

В настоящее время единственной планетарной миссией, которой удалось собрать сведения про Уран, является Voyager 2.

«Вояджер-2» и Уран

Эта встреча, которая произошла в 1986 году, позволила ученым получить достаточно большое количество данных о планете и сделать множество открытий. Космический корабль передал тысячи фотографий Урана, его спутников и колец. Несмотря на то, что многие фотографии планеты не отобразили практически ничего, кроме сине-зеленого цвета, который можно было наблюдать и с наземных телескопов, другие изображения показали наличие десяти ранее неизвестных спутников и двух новых колец. На ближайшее будущее никаких новых миссий к Урану не запланировано.

Атмосфера Урана

Из-за темно-синего цвета Урана атмосферную модель планеты оказалось составить гораздо сложнее, нежели модели того же Юпитера или даже Сатурна. К счастью, снимки, полученные с космического телескопа «Хаббл» позволили получить более широкое представление.

Более современные технологии визуализации телескопа дали возможность получить гораздо более детальные снимки, нежели чем у Voyager 2. Так благодаря фотографиям «Хаббл» удалось выяснить, что на Уране существуют широтные полосы как и на других газовых гигантах. Кроме того, скорость ветров на планете может достигать более 576 км / час.

Считается, что причиной появления однообразной атмосферы является состав самого верхнего ее слоя. Видимые слои облаков состоят в основном из метана, который поглощает эти наблюдаемые длины волн, соответствующие красному цвету. Таким образом, отраженные волны представлены в виде синего и зеленого цветов.

Под этим наружным слоем метана, атмосфера состоит из примерно 83% водорода (h3) и 15% гелия, где присутствует определенное количество метана и ацетилена. Подобный состав аналогичен другим газовым гигантам Солнечной системы. Однако атмосфера Урана резко отличается в другом отношении. В то время как у атмосферы у Юпитера и Сатурна в основном газообразные, атмосфера Урана содержит гораздо больше льда.

Свидетельством тому являются экстремально низкие температуры на поверхности. Учитывая тот факт, что температура атмосферы Урана достигает -224 °С, ее можно назвать самой холодной из атмосфер в Солнечной системе. Кроме того, имеющиеся данные указывают на то, что такая крайне низкая температура присутствует практически вокруг всей поверхности Урана, даже на той стороне которая не освещается Солнцем.

Структура Урана

Уран, по мнению планетологов, состоит из двух слоев: ядра и мантии. Современные модели позволяют предположить, что ядро в основном состоит из камня и льда и примерно в 55 раз превышает массу Земли. Мантия планеты весит 8,01 х 10 в степени 24 кг., или около 13,4 масс Земли. Кроме того, мантия состоит из воды, аммиака и других летучих элементов. Основным отличием мантии Урана от Юпитера и Сатурна является то, что она ледяная, пусть и не в традиционном смысле этого слова. Дело в том, что лед очень горячий и толстый, а толщина мантии составляет 5,111 км.

Что самое удивительное в составе Урана и то, что отличает его от других газовых гигантов нашей звездной системы, является то, что он не излучает больше энергии, чем получает от Солнца. Учитывая тот факт, что даже Нептун, который очень близок по размеру к Урану, производит примерно в 2,6 раза больше тепла, чем получает от Солнца, ученые сегодня очень заинтригованы в столь слабой мощности генерируемой Ураном энергии. На данный момент существует два объяснения данному явлению. Первая указывает на то, что Уран подвергся воздействию объемного космического объекта в прошлом, что привело к потере большей части внутреннего тепла планеты (полученной во время формирования) в космическое пространство. Вторая теория утверждает, что внутри планеты существует некий барьер, который не позволяет внутреннему теплу планеты вырваться на поверхность.

Орбита и вращение Урана

Само открытие Урана позволило ученым расширить радиус известной Солнечной системы почти в два раза. Это означает, что в среднем орбита Урана составляет около 2,87 х 10 в степени 9 км. Причиной столь огромного расстояния является длительность прохождения солнечного излучения от Солнца до планеты. Солнечному свету необходимо около двух часов и сорока минут чтобы достичь Урана, что почти в двадцать раз дольше, чем требуется солнечному свету для того, чтобы достигнуть Земли.

Огромное расстояние влияет и на продолжительность года на Уране, он длится почти 84 земных года.

Эксцентриситет орбиты Урана составляет 0.0473, что лишь немногим меньше, чем у Юпитера — 0,0484. Данный фактор делает Уран четвертым из всех планет Солнечной системы по показателю круговой орбиты. Причиной столь небольшого эксцентриситета орбиты Урана является разница между его перигелием 2,74 х 10 в степени 9 км и афелием 3,01 х 109 км составляет всего 2,71 х 10 в степени 8 км.

Самым интересным моментом в процессе вращения Урана является положение оси. Дело в том, что ось вращения для каждой планеты, кроме Урана, примерно перпендикулярна их плоскости орбиты, однако ось Урана наклонена почти на 98°, что фактически означает, что Уран вращается на боку. Результатом такого положения оси планеты является то, что северный полюс Урана находится на Солнце половину планетарного года, а другая половина приходится на южный полюс планеты. Другими словами, дневное время на одном полушарии Урана длится 42 земных года, а ночное, на другом полушарии столько же.

Причиной, по которой Уран «повернулся на бок», ученые опять же называют столкновение с огромным космическим телом.

Кольца Урана

Учитывая тот факт, что самыми популярными из колец в нашей Солнечной системе длительное время оставались кольца Сатурна, кольца Урана не удавалось обнаружить вплоть до 1977 года. Однако причина не только в этом, есть еще две причины столь позднего обнаружения: расстояние планеты от Земли и низкая отражательная способность самих колец. В 1986 году космический аппарат Voyager 2 смог определить наличия у планеты еще двух колец, помимо известных на то время. В 2005 году космический телескоп «Хаббл» заметил еще два. На сегодняшний день планетологам известно 13 колец Урана, самым ярким из которых является кольцо Эпсилон.

Кольца Урана отличаются от сатурнианских практически всем — от размеров частиц до из состава. Во-первых, частицы, составляющие кольца Сатурна маленькие, немногими больше, чем несколько метров в диаметре, тогда как кольца Урана содержат множество тел до двадцати метров в диаметре. Во-вторых, частицы колец Сатурна в основном состоят изо льда. Кольца Урана, тем не менее, состоят как изо льда так и значительной пыли и мусора.

Интересные факты об Уране

• Уильям Гершель открыл Уран в только 1781 году, так как планета была слишком тускла для того, чтобы ее могли заметить представители древних цивилизаций. Сам Гершель поначалу полагал, что Уран это комета, однако позже пересмотрел свое мнение и наука подтвердила планетарный статус объекта. Так Уран стал первой планетой, открытой в современной истории. Оригинальное название предложенное Гершелем было «Звезда Георга» — в честь короля Георга III, но научное сообщество не приняло его. Название «Уран» было предложено астрономом Иоганном Боде, в честь древнеримского бога Урана.

• Уран делает оборот вокруг своей оси один раз за каждые 17 часов и 14 минут. Подобно Венере, планета вращается в ретроградном направлении, противоположном направлению Земли и остальным шести планетам.
• Считается, что необычный наклон оси Урана могло вызывать грандиозное столкновение с другим космическим телом. Теория состоит в том, что планета, размеры которой были предположительно с Землю резко столкнулась с Ураном, что сдвинуло его ось практически на 90 градусов.
• Скорость ветра на Уране может достигать до 900 км в час.
• Масса Урана составляет около 14,5 раз масс Земли, что делает его самым легким из четырех газовых гигантов нашей Солнечной системы.
• Уран часто упоминается как «ледяной гигант». Помимо водорода и гелия в верхнем слое (как у других газовых гигантов), Уран также имеет ледяную мантию, которая окружает его железное ядро. Верхние слои атмосферы, состоят из аммиака и кристаллов ледяного метана, что дает Урану характерный бледно-голубой цвет.
• Уран является второй наименее плотной планетой в Солнечной системе, после Сатурна.

Уран — седьмая планета по удалённости от Солнца

• Voyager 2 — единственный космический аппарат, пролетевший мимо Урана. Это произошло в 1986 году, самое близкое расстояние до планеты во время пролета составило около 81500 км. Благодаря этой миссии были получены самые первые изображения планеты в достаточно высоком разрешении. Исследователям удалось выявить кольцевую систему планеты и орбитальные спутники.
• В настоящее время считается, что Уран имеет 13 колец. Все, кроме двух колец Урана, очень узкие — всего лишь несколько километров в ширину. Ученые полагают, что это связано с относительно молодым возрастом самих колец, которые в прошлом были частями от спутников Урана, но были разрушены кометами или астероидами.
• Химический элемент уран, обнаруженный в 1789 году, был назван в честь недавно обнаруженной планеты Уран.
• Уран является самой холодной планетой в Солнечной системе. Минимальная температура поверхности на Уране составляет -224 °C — что делает его самым холодным из восьми планет. Его верхние слои атмосферы покрыты туманом, в основном из метана, который скрывает бури, происходящие в облаках.
• Спутники Урана названы в честь персонажей, созданных Александром Поупом и Уильямом Шекспиром. Например, Оберан, Титании и Миранда. Почти все эти миры покрыты льдом и имеют темную поверхность, а некоторые представляют собой смесь льда и камней. Из спутников Урана наиболее интересным является Миранда, которая имеет ледяные каньоны, террасы и странно выглядящую поверхность.

Фото Урана

Поделиться

Твитнуть

Поделиться

Плюсануть

Поделиться

Твитнуть

Поделиться

Плюсануть

20 фактов об Уране — самой холодной планете Солнечной системы – Zagge.ru

Сравнительные размеры Земли и Урана

1. Уран стал первой планетой, обнаруженной при помощи телескопа. Его открыл Уильям Гершель в 1781 году при помощи телескопа собственной конструкции. Спустя 2 года было установлено, что это планета, а не комета или звезда, как считалось ранее. За свои открытия Гершель был награждён королём Георгом III пожизненной стипендией, но с условием, что он переедет в Виндзор, чтобы у королевской семьи была возможность смотреть в его телескопы. [1]

2. Атмосфера Урана состоит, в основном, из водорода и гелия. У Урана нет твёрдой поверхности, так как газообразная атмосфера плавно переходит в жидкие слои, состоящие из смеси воды, аммиака и метана. [1]

Уран: кольца и спутники

3. Уран — самая холодная планета из всех планет Солнечной системы, несмотря на то, что самой удалённой планетой от Солнца является Нептун. Самая низкая зарегистрированная температура на Уране составила — 224 °C. [1]

4. У Урана насчитывается 27 спутников. В то время как остальные спутники других планет берут свои имена из греческой или римской мифологий, спутники Урана уникальны тем, что все они названы в честь персонажей из произведений Шекспира и Александра Поупа. [1]

5. Скорость ветров на Уране может достигать 900 километров в час или 250 метров в секунду. [1]

6. Средняя удалённость Урана от Солнца составляет 2,8 миллиардов километров. Земля находится приблизительно в 150 миллионах километров от Солнца. [1]

7. Период полного обращения Урана вокруг Солнца составляет 84 земных года. [1]

8. Каждый полюс Урана 42 земных года находится в темноте — и ещё 42 года под светом Солнца, что обусловлено необычным наклоном оси вращения планеты под углом ≈98°. [1]

9. Уран примерно в четыре раза шире Земли. Если представить Землю размером с яблоко, то Уран был бы размером с баскетбольный мяч. [2]


Кольца Урана с расстояния 4,17 млн. км

10. Уран тяжелее Земли в 14,5 раз. [1]

11. Сутки на Уране длятся около 17 часов: период вращения Урана вокруг своей оси составляет 17 часов 14 минут. [1]

12. У Урана есть 13 колец, наличие которых было официально подтверждено лишь спустя 196 лет после открытия планеты. [1]

13. Самый крупный спутник Урана, Титания, имеет диаметр ≈1577 километров. Диаметр нашей Луны составляет 3474 километров. [1]

14. Как и Венера, Уран вращается вокруг своей оси в противоположном направлении вращения других планет Солнечной системы. Уран и Венера вращаются вокруг своей оси по часовой стрелке, когда как остальные планеты — против часовой. [2]

15. Сине-зеленый цвет Урана обусловлен содержанием метана в атмосфере. Метан поглощает свет красной части спектра, что придаёт планете её узнаваемый цвет. [2]

16. На Уране происходят полярные сияния, однако они не настолько часты и существенны, как на Юпитере и Сатурне. [1]

Уильям Гершель — первооткрыватель Урана

17. Уран является седьмой по удалённости от Солнца, третьей по диаметру и четвёртой по массе планетой Солнечной системы. [1]

18. Внутреннее тепло Урана значительно меньше, чем у других планет-гигантов Солнечной системы, и причина этого остаётся неизвестной. [1]

19. Химический элемент уран был назван в честь планеты Уран. Первооткрыватель радиоактивного урана Мартин Генрих Клапрот таким образом хотел поддержать предложение астронома Иоганна Боде назвать новую планету «Уран» вместо «Звезда Георга», как предлагал назвать её первооткрыватель Гершель. [2]

20. «Вояджер-2» был единственным космическим аппаратом, который смог посетить окрестности Урана. «Вояджер-2» стартовал в 1977 году и достиг эту далёкую планету в 1986 году, собрав большую часть информации, которую мы на сегодня знаем, всего за 6 часов. Остальная часть того, что нам известно об Уране, получена благодаря наблюдениям с помощью космического телескопа «Хаббл» и нескольких мощных наземных телескопов. [1]

Крупнейшие спутники Урана: Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титания (самый крупный), Оберон

Источники:
1ru.wikipedia.org
2NASA

Оценить статью:

Загрузка. ..

Планета Уран: описание, фото, интересные факты

Солнечная система > Система Уран > Планета Уран

Спутники | Кольца | Исследование | Фотографии

  1. Введение
  2. Размер, масса и орбита
  3. Состав и поверхность
  4. Спутники Урана
  5. Атмосфера и температура
  6. Кольца Урана
  7. История изучения

Уран — седьмая планета от Солнца и третья по размеру планета в Солнечной система после Юпитера и Сатурна. Обладает коллекцией спутников и кольцевой системой.

Хотя его можно отыскать без использования увеличительных приборов, планетарный статус выявили лишь в 18-м веке. Давайте внимательнее изучим интересные факты об Уране для детей и взрослых.

Интересные факты


Открыт Уильямом Гершелем в 1781 году

  • Это тусклая планета, поэтому была недоступной древним людям. Сначала Гершель посчитал, что видит комету, но спустя пару лет объект получил планетарный статус. Ученый хотел назвать ее «Звездой Георга», но вариант Иоганна Боде подошел лучше.

Осевой оборот занимает 17 часов и 14 минут

  • Планета Уран характеризуется ретроградностью, что не сходится с общей направленностью.

Год длится 84 лет

  • Но некоторые участки направлены прямо к Солнцу и так длится примерно по 42 года. Остальное время отведено на тьму.

Это ледяной гигант

  • Подобно остальным газовым гигантом, верхний слой Урана представлен водородом с гелием. Но ниже идет ледяная мантия, сосредоточенная над ледяным и скалистым ядром. Верхняя атмосфера – вода, аммиак и кристаллы метанового льда.

Морозная планета

  • При показателе температуры в -224°C считается самой холодной планетой. Периодически Нептун остывает еще сильнее, но большую часть времени мерзнет Уран. Верхний атмосферный слой укрыт метановой дымкой, скрывающей бури.

Есть два набора тонких колец

  • Частички крайне маленькие. Есть 11 внутренних и 2 наружных кольца. Сформировались при крушении древних спутников. Первые кольца заметили лишь в 1977 году, а остальные – на снимках телескопа Хаббл в 2003-2005 гг.

Имена лун даны в честь литературных персонажей

  • Все спутники Урана названы по героям Уильяма Шекспира и Александра Поупа. Самой интересной считается Миранда с ледяными каньонами и странным видом поверхности.

Отправили одну миссию

  • К Урану в 1986 году наведывался Вояджер-2 на удаленности в 81500 км.

Размер, масса и орбита

При радиусе в 25360 км, объеме – 6.833 × 1013 км3 и массе – 8.68 × 1025 кг, планета Уран в 4 раза крупнее Земли и в 63 раза превосходит её по объему. Но не забывайте, что это газовый гигант с плотностью в 1.27 г/см3, поэтому здесь  он уступает нам.

Физические характеристики планеты Уран

Полярное сжатие 0,02293
Экваториальный

радиус

25 559 км
Полярный радиус 24 973 км
Площадь поверхности 8,1156·109 км²
Объём 6,833·1013 км³
Масса 8,6832·1025 кг
14,6 земных
Средняя плотность 1,27 г/см³
Ускорение свободного

падения на экваторе

8,87 м/с²
Вторая космическая скорость 21,3 км/c
Экваториальная скорость

вращения

2,59 км/с
9 324 км/ч
Период вращения 0,71833 дней
Наклон оси 97,77°
Прямое восхождение

северного полюса

257,311°
Склонение северного полюса −15,175°
Альбедо 0,300 (Бонд)
0,51 (геом. )
Видимая звёздная величина 5,9 — 5,32
Угловой диаметр 3,3″—4,1″

Уран отличается наибольшим переменным расстоянием от Солнца. По сути дистанция колеблется между 2 735 118 110 км и 3 006 224 700 км. При среднем расстоянии в 3 млрд. км на один орбитальный проход уходит 84 года.

Вращение оси длится 17 часов и 14 минут (столько занимает день на Уране). На верхнем атмосферном слое заметен сильный ветер в сторону вращения. На некоторых широтах массы движутся быстрее и выполняют оборот за 14 часов.

Орбита и вращение планеты Уран

Афелий 3 004 419 704 км
20,083 305 26 а. е.
Большая полуось 2 876 679 082 км
19,229 411 95 а. е.
Эксцентриситет

орбиты

0,044 405 586
Сидерический период

обращения

30 685,4 дней
84. 01 года
Синодический период

обращения

369,66 дней
Орбитальная

скорость

6,81 км/с
Средняя аномалия 142,955717°
Наклонение 0,772556°
Долгота восходящего узла 73,989821°
Аргумент перицентра 96,541318°
Спутники 27

Удивительно то, что эта планета совершает обороты практически на боку. Пока у одних наблюдается небольшой осевой наклон, показатель Урана достигает 98°. Из-за этого планета проходит сквозь кардинальные перемены. На экваторе ночь и день длятся нормально, но на полюсах они охватывают по 42 года!

Состав и поверхность

Планетарная структура представлена тремя слоями: скалистое ядро, ледяная мантия и внешняя оболочка из водорода (83%) и гелия (15%) в газообразном состоянии. Есть еще один важный элемент – 2.3% метанового льда, который влияет на голубой окрас Урана. В составе стратосферы можно найти различные углеводороды, среди которых этан, диацетилен, ацетилен и метилацетилен. На нижнем фото можно внимательно изучить строение Урана.

Внутреннее строение Урана

При помощи спектроскопии обнаружили окись углерода и двуокись углерода в верхних слоях, а также ледяные облака водяного пара и аммиак с сероводородом. Именно поэтому Уран вместе с Нептуном именуют ледяными гигантами.

Ледяная мантия представлена горячей и плотной жидкостью, в составе которой присутствуют вода, аммиак и прочие летучие вещества. Жидкость (водно-аммиачный океан) характеризуется высокой электропроводностью.

Масса ядра достигает всего 0.55 земной, а по радиусу – 20% от общего планетарного размера. Мантия – 13.4 земной массы, а верхний атмосферный слой – 0.5 земной массы.

Плотность ядра – 9 г/см3, где давление в центре поднимается до 8 млн. бар, а температура – 5000К.

Спутники

Семья состоит из 27 известных нам спутников Урана, разделенных на крупные, внутренние и нерегулярные. Наибольшими считаются Миранда, Ариэль, Умбриэль, Оберон и Титания. Их диаметр превосходит 472 км, а масса – 6.7 х 1019 кг для Миранды, а также 1578 км и 3.5 х 1021 кг у Титании.

Сравнение размеров крупнейших спутников Урана с размером планеты

Есть мнение, что все крупные луны появились в аккреционном диске, который присутствовал вокруг планеты еще долгое время с момента ее формирования. Каждая представлена практически равным соотношение горной породы и льда. Выделяется лишь Миранда, которая почти полностью создана из льда.

Можно отметить также наличие аммиака, диоксида углерода, а скалистая порода – углеродистый материал и органические соединения. Полагают, что в Титании и Обероне на черте между ядром и мантией может существовать жидкий водяной океан. Поверхность щедро усеяна кратерами. Самой молодой и «чистой» считается Ариэль, а вот Умбриэль – старушка со шрамами.

У главных спутников нет атмосферы, а орбитальный путь приводит к сильным сезонным колебаниям. Внутренних лун насчитывают 13: Корделия, Офелия, Биянка, Крессида, Дездемона, Джульетта, Порция, Розалинда, Купидон, Белинда, Пердита, Пак и Маб. Все они получили свои имена в честь героев творений Шекспира. На фото продемонстрированы спутники и кольца Урана.

Спутники и кольца Урана

Внутренние спутники обладают прочной связью с кольцевой системой планеты. С диаметром в 162 км Пак считается в этой группе крупнейшей луной и единственная, чей снимок удалось добыть Вояджеру-2.

Все они выступают темными телами. Сформированы из водяного льда с темным органическим материалом. Система лишена стабильности и модели показывают, что может произойти столкновение. Особенное беспокойство вызывают Дездемона и Крессида.

Есть 9 нерегулярных спутников, чья орбита расположена дальше Оберона. Они были захвачены уже после формирования самой планеты: Франциско, Калибан, Стефано, Тринкуло, Сикоракс, Маргарита, Просперо, Сетебос и Фердинанд. Они охватывают 18-150 км. Все вращаются в ретроградном направлении, кроме Маргариты.

Атмосфера и температура

Атмосфера Урана также делится на слои, определяемые температурой и давлением. Это газовый гигант, поэтому лишен твердой поверхности. Дистанционные зонды способны опускаться до 300 км вглубь.

Можно выделить тропосферу (300 км ниже поверхности и 50 км над ней с давлением в 100-0.1 бар) и стратосферу (50-4000 км и 0.1-1010 бар).

Зависимость температуры на Уране от высоты атмосферы и давления

Наиболее плотный слой – тропосфера, где нагрев достигает 46.85°C и опускается до -220°C. Верхняя область считается самой морозной в системе. Большая часть ИК-лучей создаются в тропопаузе.

Здесь располагаются облака: водные, ниже идут аммиачные и сероводородные, а сверху – тонкие метановые. В стратосфере температура меняется от -220°C до 557°C, к чему приводит солнечная радиация. На этом слое отмечают этановый смог, создающий внешний вид планеты. Есть ацетилен и метан, которые прогревают этот шар.

Термосфера и корона охватывают 4000-50000 км от точки «поверхности», где температура держится на 577°C. Пока никто точно не знает, как планете удается так прогреваться, ведь она удалена от Солнца, а внутреннего тепла недостаточно.

По погоде напоминает старших газовых гигантов. Есть полосы, совершающие обороты вокруг планеты. В итоге, ветры разгоняются до 900 км/ч, приводя к масштабным штормам. В 2012 году телескоп Хаббл заметил Темное пятно – гигантский вихрь, простирающийся на 1700 км х 3000 км.

Кольца

Кольца планеты Уран состоят из темных частичек, чей размер от микрометра до доли метра, поэтому их не так легко разглядеть. Сейчас удается выделить 13 колец, среди которых наиболее яркое – эпсилон. Если не считать двух узких, то тянутся в ширину на несколько км.

Это цветное изображение колец Урана было сделано Вояджером 21 января 1986 года, на расстоянии 4.17 млн. км (2.59 млн миль). На этой фотографии видны все 9 его колец

Кольца молодые и сформировались уже после самой планеты. Есть мнение, что выступают частью разрушенной луны (или нескольких). Одно из первых наблюдений за кольцами выполнили Джеймс Эллиот, Джессика Минк и Эдвард Данхем в 1977 году. В период затмения звезды HD 128598 они отыскали 5 формирований.

Кольца появились и на снимках Вояджера-2 в 1986 году. А новые обнаружил уже телескоп Хаббл в 2005 году. Крупнейшее вдвое шире планеты. В 2006 году обсерватория Кека показала кольца в цвете: внешнее – синее, а внутреннее – красное. Остальные кажутся серыми.

История изучения

Уран входит в список пяти планет, которые можно было разглядеть невооруженным глазом. Но это тусклый объект, а орбитальный путь проходит слишком медленно, поэтому древние считали, что перед ними классическая звезда. Ранний обзор принадлежит Гиппарху, указавшему на тело как на звезду в 128 г. до н. э.

Первое точное наблюдение за планетой выполнил Джон Фламстид в 1690-м году. Он заметил ее минимум 6 раз и записал в качестве звезды (34 Тельца). Примерно 20 раз за Ураном следил Пьер Лемоньер в 1750-1769 гг.

Телескоп, при помощи которого Уильям Гершель наблюдал за Ураном

Но лишь в 1781 году Уильям Гершель начал наблюдать за Ураном как за планетой. Правда сам он считал, что смотрит на комету, которая по повадкам смахивает на планетный объект. В итоге, к изучению подключились и другие астрономы, среди которых был Андерс Лекселл. Ему первому удалось определить почти круговую орбиту. Это подтвердил и Иоганн Боде.

В 1783 году Уран официально признали планетой, а Гершель получил 200 фунтов от короля. За это ученый прозвал объект звездой Георга в честь нового покровителя. Но за пределы Великобритании наименование не вышло.

Уран, запечатленный космическим телескопом Хаббл

Современное наименование предложил Иоганн Боде. Это была латинская версия греческого бога неба. Название прижилось и стало официальным в 1850-м году. Ниже представлена карта Урана.

Карта поверхности

Нажмите на изображение, чтобы его увеличить

Полезные статьи:


Положение и движение Урана

Строение Урана

Поверхность Урана

Ссылки



Состав системы Урана

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.

Уран — Детский технопарк «Кванториум»

Ни для кого не секрет, что Уран является седьмой планетой в Солнечной системе. Несмотря на то, что его можно увидеть невооруженным взглядом, долгое время. Уран казался звездой. Все дело в тусклости и длительной орбите. Уран получил наименование от Неба – самого раннего властелина небес в Греции. Это единственная планета, названная вариацией греческого божества, а не римского.

Физические характеристики Урана

Уран расположен под таким резким наклоном, что практически обходит орбиту на своей стороне, причем ось вращения почти указывает на звезду. Подобное положение могло создаться из-за столкновения с телом размером с планету или несколькими небольшими телами буквально сразу же после формирования.

(Фотография Урана, сделанная космическим аппаратом Вояджер)

Из-за необычного наклона, смена времен года выглядит сурово: примерно 20 лет.
Магнитные полюса Урана выстраиваются вдоль оси, на которой вращается планета. Но здесь она существует под наклоном, так что магнитная ось отодвинута почти на 60 градусов. Это создает одностороннее магнитное поле, причем сила на поверхности северного полушария более чем в 10 раз превышает мощность южного. Это влияет на формирование сияний.
Планета приобретает голубой и зеленый окрас из-за атмосферы, состоящей по большей части из гелия и водорода. Прозвище «ледяной гигант» она получила из-за того, что больше 80% ее массы представлены жидкой смесью воды, метана и аммиака.

Состав и структура Урана

• Магнитное поле: магнитный полюс наклонен по сравнению с осью на 58,6 градусов.
• Состав: камень (25%), лед (60-70%), водород и гелий (5-15%).
• Внутренняя структура: мантия из воды, аммиака и метана, а также ядро из железа и магния-силиката.

Орбитальные характеристики Урана

Климат

Резкий осевой наклон Урана может привести к непривычным погодным условиям. Когда лучи Солнца прикасаются к некоторым областям в первый раз за многие годы, они нагревают атмосферу. Из-за этого рождаются масштабные весенние бури.

Знаете ли вы?

• Уран визуально кажется сине-зелёным из-за присутствия незначительного количества метана в атмосфере;
• Уран из-за его климата часто называют ледяным гигантом.

Когда Вояджер-2в 1986 году впервые запечатлел Уран, то на южной части царствовало лето. Поэтому аппарат показал лишь мягкую сферу с примерно 10 различимыми облаками. Из-за этого Уран рассматривали как «наиболее непримечательную планету». Через несколько десятилетий с помощью Хаббла удалось рассмотреть крайне непривычную погоду на Уране, где скорость стремительных ветров достигала 900 км/ч.

Кольца Урана

Планета располагает двумя комплектами колец. Первый (внутренний) представлен зауженными и темными кольцами, а второй (внешний) – двумя отдаленными. Последние нашел Хаббл (красное и синее). Всего удалось насчитать 13 известных колец.

(Кольца Урана)

Спутники Урана

У Урана 27 спутников.

(Спутники Урана)

Оберон и Титания – наибольшие урановые луны. Их первыми отыскал Гершель в 1787 году. Следующие две (Ариэль и Умбриэль) попали в объектив Уильяма Ласселла. Спустя век была найдена Миранда (в 1948 году).

(Миранда – один из основных спутников Урана)

В 1986 году Вояджер 2 отыскал еще 10. Джульетта, Офелия, Пак, Корделия, Дездемона, Бьянка, Порция, Белинда, Розалинд и Крессида.

Знаете ли вы?

• У Урана холодное внутреннее ядро;
• Среди основных лун скрывается группа из 8 маленьких лун, собравшихся так тесно, что ученые все еще не могут разобраться в том, как они сумели избежать столкновения друг с другом.

Также Уран располагает коллекцией троянских астероидов – объектов, разделяющих ту же орбиту, что и планета. Эта область называется точкой Лагранжа. Первую нашли в 2013 году.


Исследования и миссии Урана

Больше всего исследований Урана провели в телескопы. Но с развитием технологий удалось запустить космические корабли. Вояджер-2 НАСА стал первым и пока единственным космическим аппаратом, посетившим Уран. Он обнаружил 10 ранее неизвестных спутников и исследовал наклон магнитного поля.

Ближайшие планеты к Урану – Юпитер, Сатурн, Нептун, о характеристике которых можно узнать далее:

ᅠᅠМарсᅠᅠᅠᅠСолнцеᅠᅠᅠᅠСатурнᅠᅠᅠᅠПлутонᅠᅠᅠᅠᅠВенераᅠᅠᅠᅠᅠЮпитерᅠᅠᅠМарсᅠᅠᅠᅠᅠЗемляᅠᅠᅠᅠ⠀⠀Нептун

Uranus. Уран — Топик (тема) по английскому языку

[08.08.2010]   olga Посмотрели: 16527 Рейтинг: -1 Коментариев: 0

-1

Uranus

Uranus is the seventh planet from the Sun, and the third-largest and fourth most massive planet in the Solar System. It is named after the ancient Greek deity of the sky Uranus.

Though it is visible to the naked eye like the five classical planets, it was never recognized as a planet by ancient observers because of its dimness and slow orbit. Sir William Herschel announced its discovery on March 13, 1781, expanding the known boundaries of the Solar System for the first time in modern history. Uranus was also the first planet discovered with a telescope.

Uranus is similar in composition to Neptune, and both are composed of different elements from those of the larger gas giants Jupiter and Saturn. As such, astronomers sometimes place them in a separate category, the «ice giants». Uranus’s atmosphere, while similar to Jupiter and Saturn’s in its primary composition of hydrogen and helium, contains more «ices» such as water, ammonia and methane, along with traces of hydrocarbons. It is the coldest planetary atmosphere in the Solar System, with a minimum temperature of –224 °C. It has a complex, layered cloud structure. In contrast the interior of Uranus is mainly composed of ices and rock.

Like the other giant planets, Uranus has a ring system, a magnetosphere, and numerous moons. The Uranian system has a unique configuration among the planets because its axis of rotation is tilted sideways. Seen from Earth, Uranus’s rings can sometimes appear to circle the planet like an archery target and its moons revolve around it like the hands of a clock.

Уран

Уран — седьмая планета от Солнца, третья по величине и четвертая по массе из всех планет в Солнечной системе. Она названа в честь древнегреческого божества неба — Урана.

Хотя она видна невооруженным глазом, как и пять классических планет, она никогда не признавалась в качестве планеты древними наблюдателями из-за своей тусклости и медленной орбиты. Уильям Гершель объявил о своем открытии 13 марта 1781, впервые в современной истории расширив известные границы Солнечной системы. Уран был первой планетой обнаруженной с помощью телескопа.

Уран, аналогичен по составу Нептуну, оба состоят из элементов, которые отличаются от газовых гигантов Юпитера и Сатурна. Таким образом, астрономы иногда ставят их в отдельную категорию «ледовых гигантов». Атмосфера Урана, аналогична Юпитеру и Сатурну, в ее состав кроме первичного водорода и гелия, входит больше льдов, например, воды, аммиака и метана, а также следы углеводородов. Это самая холодная атмосфера планеты в Солнечной системе, с минимальной температурой -224 ° C. Она имеет сложную слоистую структуру облаков. Внутри Уран, в отличие от Нептуна, состоит в основном из льдов и горных пород.

Как и другие планеты-гиганты, Уран имеет кольцевую систему, магнитосферу, а также многочисленные спутники. Системы Урана имеют уникальную конфигурацию среди планет, поскольку его ось вращения наклонена в сторону. С Земли видно, что кольца Урана могут иногда становиться в круг , как мишень для стрельбы из лука, а его спутники вращаются вокруг него, словно стрелки часов.

фактов об уране | Живая наука

6 августа 1945 года бомба длиной 3 метра упала с неба над японским городом Хиросима. Менее чем через минуту все в пределах мили от взрыва бомбы было уничтожено. Сильный огненный шторм быстро уничтожил еще несколько миль, убив десятки тысяч человек.

Это было первое использование атомной бомбы в войне, и он использовал один известный элемент, чтобы нанести ущерб: уран. Этот радиоактивный металл уникален тем, что один из его изотопов, уран-235, является единственным изотопом природного происхождения, способным поддерживать реакцию ядерного деления.(Изотоп — это вариант элемента с различным числом нейтронов в ядре.)

Чтобы понять уран, важно понять радиоактивность. Уран по своей природе радиоактивен: его ядро ​​нестабильно, поэтому элемент находится в постоянном состоянии распада, ища более стабильную структуру. Фактически, уран был элементом, который сделал возможным открытие радиоактивности. В 1897 году французский физик Анри Беккерель оставил несколько солей урана на фотопластинке в рамках исследования влияния света на эти соли.К его удивлению, пластина запотела, что указывало на какие-то выбросы солей урана. Беккерель разделил Нобелевскую премию с Мари и Пьером Кюри в 1903 году за это открытие.

Только факты

По данным Национальной лаборатории линейных ускорителей Джефферсона, свойства урана следующие:

Уран (Изображение предоставлено Андреем Маринкасом Shutterstock)
  • Атомный номер (количество протонов в ядре): 92
  • Атомный символ (в Периодической таблице элементов): U
  • Атомный вес (средняя масса атома): 238.02891
  • Плотность: 18,95 грамма на кубический сантиметр
  • Фаза при комнатной температуре: твердое вещество
  • Точка плавления: 2075 градусов по Фаренгейту (1135 градусов Цельсия)
  • Точка кипения: 7468 F (4131 C)
  • Количество изотопов (атомов один и тот же элемент с другим числом нейтронов): 16, 3 встречающиеся в природе
  • Наиболее распространенные изотопы: U-234 (естественное содержание 0,0054 процента), U-235 (естественное содержание 0,7204 процента), U-238 (естественное содержание 99,2742 процента) )

История урана

Мартин Генрих Клапрот, немецкий химик, открыл уран в 1789 году, хотя об этом было известно по крайней мере с А.D. 79, когда оксид урана использовался в качестве красителя для керамической глазури и стекла, согласно Chemicool. Клапрот обнаружил этот элемент в минеральной уране, которая в то время считалась цинком и железной рудой. Минерал растворяли в азотной кислоте, а затем к оставшемуся желтому осадку добавляли поташ (соли калия). Клапрот пришел к выводу, что он открыл новый элемент, когда реакция между калием и осадком не следовала никаким реакциям известных элементов.Его открытие оказалось оксидом урана, а не чистым ураном, как он первоначально полагал.

По данным Лос-Аламосской национальной лаборатории, Клапрот назвал новый элемент в честь недавно открытой планеты Уран, названной в честь греческого бога неба. Эжен-Мельхиор Пелиго, французский химик, выделил чистый уран в 1841 году путем нагревания тетрахлорида урана с калием.

Уран был обнаружен радиоактивным в 1896 году французским физиком Антуаном Беккерелем.Беккерель оставил образец урана на неэкспонированной фотографической пластинке, которая стала мутной. По данным Королевского химического общества, он пришел к выводу, что он испускает невидимые лучи. Это был первый случай изучения радиоактивности, открывший новую область науки. Мария Кюри, польский ученый, ввела термин «радиоактивность» вскоре после открытия Беккереля, и вместе с французским ученым Пьером Кюри продолжила исследования по открытию других радиоактивных элементов, таких как полоний и радий, и их свойств.

Власть и война

По данным Всемирной ядерной ассоциации, уран Вселенной образовался 6,6 миллиарда лет назад в результате сверхновых. Он разбросан по всей планете и составляет от 2 до 4 частей на миллион большинства горных пород. По данным Министерства энергетики США, он занимает 48-е место среди самых распространенных элементов, содержащихся в природных земных породах, и в 40 раз больше, чем серебро.

Хотя уран тесно связан с радиоактивностью, скорость его распада настолько мала, что этот элемент на самом деле не является одним из самых радиоактивных.Период полураспада урана-238 составляет невероятные 4,5 миллиарда лет. Период полураспада урана-235 составляет чуть более 700 миллионов лет. Уран-234 имеет самый короткий период полураспада из всех — 245 500 лет, но он возникает только косвенно в результате распада U-238.

Для сравнения, наиболее радиоактивным элементом является полоний. Его период полураспада составляет всего 138 дней.

Тем не менее, уран обладает взрывоопасным потенциалом благодаря своей способности поддерживать ядерную цепную реакцию. U-235 является «делящимся», что означает, что его ядро ​​может быть расщеплено тепловыми нейтронами — нейтронами с той же энергией, что и их окружение.Вот как это работает, по данным Всемирной ядерной ассоциации: ядро ​​атома U-235 имеет 143 нейтрона. Когда свободный нейтрон сталкивается с атомом, он расщепляет ядро, отбрасывая дополнительные нейроны, которые затем могут проникать в ядра соседних атомов U-235, создавая самоподдерживающийся каскад ядерного деления. Каждое событие деления генерирует тепло. В ядерном реакторе это тепло используется для кипячения воды, создавая пар, который вращает турбину для выработки энергии, а реакция контролируется такими материалами, как кадмий или бор, которые могут поглощать дополнительные нейтроны, чтобы вывести их из цепочки реакции.

В бомбе деления, подобной той, что разрушила Хиросиму, реакция становится сверхкритической. Это означает, что деление происходит с постоянно возрастающей скоростью. Эти сверхкритические реакции высвобождают огромное количество энергии: взрыв, разрушивший Хиросиму, имел мощность около 15 килотонн в тротиловом эквиваленте, и все они были созданы с использованием менее килограмма (2,2 фунта) расщепляющегося урана.

Чтобы сделать деление урана более эффективным, инженеры-ядерщики обогащают его. Природного урана всего около 0.7 процентов U-235, делящегося изотопа. Остальное — U-238. Чтобы увеличить долю U-235, инженеры либо газифицируют уран для отделения изотопов, либо используют центрифуги. По данным Всемирной ядерной ассоциации, наиболее обогащенный уран для атомных электростанций состоит из 3–5 процентов U-235.

На другом конце шкалы находится обедненный уран, который используется для брони танков и для изготовления пуль. Обедненный уран — это то, что остается после того, как обогащенный уран расходуется на электростанции.По данным Министерства по делам ветеранов США, он примерно на 40 процентов менее радиоактивен, чем природный уран. Этот обедненный уран опасен только при его вдыхании, проглатывании или попадании в организм при стрельбе или взрыве.

Кто знал?

  • По данным Фонда атомного наследия, только 1,38 процента урана в бомбе «Маленький мальчик», разрушившей Хиросиму, подверглись делению. Бомба содержала около 140 фунтов (64 кг) всего урана.
  • Бомба «Маленький мальчик» взорвалась на высоте 1670 футов (509 метров) над Хиросимой и оставила только каркасы нескольких железобетонных зданий, стоящих в радиусе мили вокруг Граунд Зиро, согласно отчету Министерства обороны США за 1980 год.Огненные бури уничтожили все в радиусе 7 км от взрыва.
  • Период полураспада урана-238 составляет 4,5 миллиарда лет. Он распадается на радий-226, который, в свою очередь, распадается на радон-222. Радон-222 превращается в полоний-210, который в конце концов распадается на стабильный нуклид, свинец.
  • Мария Кюри, которая работала с ураном, чтобы открыть еще несколько радиоактивных элементов (полоний и радий), вероятно, поддалась радиационному облучению, которое использовалось в ее работе. Она умерла в 1934 году от апластической анемии, дефицита эритроцитов, вероятно, вызванного радиационным повреждением ее костного мозга.
  • Чистый уран — это серебристый металл, который быстро окисляется на воздухе.
  • Уран иногда используют для окраски стекла, которое светится зеленовато-желтым под черным светом — но не из-за радиоактивности (стекло является радиоактивным лишь в малейшей степени). Согласно Collectors Weekly, флуоресценция возникает из-за ультрафиолетового света, возбуждающего ураниловое соединение в стекле, заставляя его испускать фотоны, когда оно снова оседает.
  • Желтый кек — ​​твердый оксид урана. Это форма, в которой уран обычно продается до его обогащения.
  • Уран добывается в 20 странах, более половины из которых поступает из Канады, Казахстана, Австралии, Нигера, России и Намибии, по данным Всемирной ядерной ассоциации.
  • Согласно Lenntech, все люди и животные подвергаются естественному воздействию незначительных количеств урана из пищи, воды, почвы и воздуха. По большей части, население в целом может спокойно игнорировать количества, которые попадают в организм, за исключением случаев, когда они живут рядом с местами хранения опасных отходов, шахтами или если сельскохозяйственные культуры выращиваются на загрязненной почве или поливаются загрязненной водой.

Текущие исследования

Учитывая его важность для ядерного топлива, исследователи очень заинтересованы в том, как функционирует уран, особенно во время расплавления. Расплавление происходит, когда системы охлаждения вокруг реактора выходят из строя и тепло, генерируемое реакциями деления в активной зоне реактора, расплавляет топливо. Это произошло во время ядерной катастрофы на Чернобыльской АЭС, в результате чего образовалась радиоактивная капля, получившая название «Слоновья нога».

Понимание того, как ядерное топливо действует при его плавлении, имеет решающее значение для инженеров-ядерщиков, строящих контейнеры, — сказал Джон Пэрис, химик и минералог из Университета Стони Брук и Брукхейвенской национальной лаборатории.

В ноябре 2014 года Париз и его коллеги из Аргоннской национальной лаборатории и других организаций опубликовали в журнале Science статью, в которой впервые были описаны внутренние механизмы расплавленного диоксида урана, основного компонента ядерного топлива. Диоксид урана не плавится до тех пор, пока температура не превысит 5432 F (3000 C), поэтому трудно измерить, что происходит, когда материал становится жидким, сказал Париз Live Science — просто нет достаточно прочного контейнера.

«Решение проблемы в том, что мы нагреваем шар из диоксида урана сверху лазером на диоксиде углерода, и этот шар поднимается в воздух в потоке газа», — сказал Париз.«У вас есть этот шар материала, который парит в потоке газа, поэтому вам не нужен контейнер».

Затем исследователи пропускают рентгеновские лучи через пузырек из диоксида урана и измеряют рассеяние этих рентгеновских лучей с помощью детектора. Угол рассеяния показывает структуру атомов внутри диоксида урана.

Исследователи обнаружили, что в твердом диоксиде урана атомы расположены в виде ряда кубов, чередующихся с пустым пространством в виде сетки, с восемью атомами кислорода, окружающими каждый атом урана.По мере того как материал приближается к своей температуре плавления, кислород «сходит с ума», — сказала Лори Скиннер, исследователь Аргоннской национальной лаборатории, в видео о результатах. Атомы кислорода начинают двигаться, заполняя пустое пространство и перескакивая с одного атома урана на другой.

Наконец, когда материал плавится, структура напоминает картину Сальвадора Дали, поскольку кубы превращаются в неупорядоченные многогранники. На этом этапе, как сказал Париз, количество атомов кислорода вокруг каждого атома урана, известное как координационное число, падает с восьми до примерно семи (некоторые атомы урана имеют шесть атомов кислорода, а некоторые — семь, что в среднем составляет 6 атомов кислорода. .7 атомов кислорода на уран).

Знание этого числа позволяет смоделировать, как диоксид урана будет действовать при таких высоких температурах, сказал Париз. Следующий шаг — добавить больше сложности. По его словам, ядерные ядра — это не просто диоксид урана. Они также включают материалы, такие как цирконий, и все, что используется для защиты внутренней части реактора. Теперь исследовательская группа планирует добавить эти материалы, чтобы увидеть, как меняется реакция материала.

«Вам нужно знать, как ведет себя чистый жидкий диоксид урана, чтобы, когда вы начали смотреть на эффекты небольших добавок, вы могли видеть, в чем разница?» — сказал Париз.

Подавляющее большинство урана используется в энергетике, обычно в контролируемых ядерных реакциях. Оставшиеся отходы, обедненный уран, можно переработать, чтобы использовать другие виды энергии, например, энергию солнца. В патенте 2017 года, выданном учеными Лос-Аламосской национальной лаборатории Игорем Усовым и Миланом Сикорой, обсуждается использование обедненного урана, полученного в результате ядерных реакций, для создания солнечных элементов. Авторы писали, что обедненный оксид урана является обильным и дешевым в качестве остатков процесса обогащения ядерного топлива и может быть оптимизирован для использования в качестве солнечных элементов, контролируя толщину, соотношение уран / кислород, кристалличность и легирование.

Диоксид урана — превосходный полупроводник, согласно статье 2000 года Томаса Мика из Окриджской национальной лаборатории, и потенциально может быть усовершенствован для некоторых применений по сравнению с традиционными применениями кремния, германия или арсенида галлия. При комнатной температуре оксид урана даст максимально возможную эффективность солнечного элемента по сравнению с традиционными элементами и соединениями для того же использования.

Дополнительная информация от Рэйчел Росс, участника Live Science

Дополнительные ресурсы

уран | Определение, свойства, использование и факты

Уран (U) , радиоактивный химический элемент ряда актиноидов периодической таблицы, атомный номер 92.Это важное ядерное топливо.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Британская викторина

Так много химии, так мало времени Quiz

Какой французский химик первым выделил кодеин? Кому приписывают открытие урана? Проверьте свои знания. Пройдите викторину.

Уран составляет около двух частей на миллион земной коры.Некоторыми важными минералами урана являются уран (примесь U 3 O 8 ), уранинит (UO 2 ), карнотит (ванадат калия-урана), аутунит (фосфат урана кальция) и торбернит (фосфат урана меди). . Эти и другие извлекаемые урановые руды как источники ядерного топлива содержат во много раз больше энергии, чем все известные извлекаемые месторождения ископаемого топлива. Один фунт урана дает столько же энергии, сколько 1,4 миллиона килограммов (3 миллиона фунтов) угля.

Для получения дополнительной информации об месторождениях урановой руды, а также о методах добычи, переработки и извлечения, см. переработка урана. Сравнительные статистические данные по добыче урана, см. В таблице .

Уран
страна добыча рудника 2013 (метрические тонны) % мировой добычи рудника
*Оценивать.
Источник: Всемирная ядерная ассоциация, World Uranium Mining Production (2014).
Казахстан 22 574 37,9
Канада 9,332 15,6
Австралия 6350 10.6
Нигер* 4,528 7,6
Намибия 4 315 7.2
Россия 3 135 5,3
Узбекистан * 2400 4.0
Соединенные Штаты 1835 3.1
Китай* 1,450 2,4
Малави 1,132 1.9
Украина 1,075 1.9
Южная Африка 540 0,9
Индия* 400 0,7
Республика Чехия 225 0,4
Бразилия 198 0.3
Румыния* 80 0,1
Пакистан* 41 год 0,1
Германия 27 0,0
всего мира 59 637 100

Уран — это плотный твердый металлический элемент серебристо-белого цвета.Он пластичный, податливый и хорошо полируется. На воздухе металл тускнеет и при мелком измельчении вспыхивает. Это относительно плохой проводник электричества. Хотя этот металл был открыт (1789 г.) немецким химиком Мартином Генрихом Клапротом, который назвал его в честь недавно открытой планеты Уран, сам металл был впервые выделен (1841 г.) французским химиком Эженом-Мельхиором Пелиго путем восстановления тетрахлорида урана (UCl 4 ). ) с калием.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.Подпишитесь сейчас

Формулировка периодической системы русским химиком Дмитрием Менделеевым в 1869 году привлекла внимание к урану как самому тяжелому химическому элементу, и эта позиция сохранялась до открытия первого трансуранового элемента нептуний в 1940 году. В 1896 году французский физик Анри Беккерель открыл уран — явление радиоактивности, термин, впервые использованный в 1898 году французскими физиками Мари и Пьером Кюри. Позже это свойство было обнаружено во многих других элементах. Сейчас известно, что уран, радиоактивный во всех своих изотопах, естественным образом состоит из смеси урана-238 (99.27 процентов, период полураспада 4 510 000 000 лет), уран-235 (0,72 процента, период полураспада 713 000 000 лет) и уран-234 (0,006 процента, период полураспада 247 000 лет). Эти длительные периоды полураспада делают возможным определение возраста Земли путем измерения количества свинца, конечного продукта распада урана, в определенных урансодержащих породах. Уран-238 является родительским, а уран-234 — одним из дочерних элементов в ряду радиоактивных распадов урана; уран-235 является прародителем серии распадов актиния. См. Также актиноидный элемент .

Элемент уран стал предметом интенсивных исследований и широкого интереса после того, как немецкие химики Отто Хан и Фриц Штрассманн в конце 1938 года открыли явление ядерного деления в уране, бомбардируемом медленными нейтронами. Американский физик итальянского происхождения Энрико Ферми предположил (начало 1939 г.), что нейтроны могут быть среди продуктов деления и, таким образом, могут продолжать деление в виде цепной реакции. Американский физик венгерского происхождения Лео Сцилард, американский физик Герберт Л. Андерсон, французский химик Фредерик Жолио-Кюри и их коллеги подтвердили (1939) это предсказание; более позднее исследование показало, что при делении выделяется в среднем 2 1 / 2 нейтронов на атом.Эти открытия привели к первой самоподдерживающейся цепной ядерной реакции (2 декабря 1942 г.), первому испытанию атомной бомбы (16 июля 1945 г.), первой атомной бомбе, сброшенной в ходе боевых действий (6 августа 1945 г.), первому ядерному испытанию. подводная лодка (1955 г.) и первый полномасштабный атомный электрогенератор (1957 г.).

Деление происходит с помощью медленных нейтронов в относительно редком изотопе уран-235 (единственный естественный делящийся материал), который необходимо отделить от обильного изотопа урана-238 для различных целей.Однако уран-238 после поглощения нейтронов и отрицательного бета-распада превращается в синтетический элемент плутоний, который расщепляется с медленными нейтронами. Таким образом, природный уран может использоваться в реакторах-конвертерах и реакторах-размножителях, в которых деление поддерживается редким ураном-235, а плутоний производится одновременно путем трансмутации урана-238. Делящийся уран-233 может быть синтезирован для использования в качестве ядерного топлива из неделящегося изотопа тория торий-232, который широко распространен в природе.Уран также важен как первичный материал, из которого синтетические трансурановые элементы были получены реакциями трансмутации.

Сильно электроположительный уран реагирует с водой; растворяется в кислотах, но не в щелочах. Важными степенями окисления являются +4 (как в оксиде UO 2 , тетрагалогениды, такие как UCl 4 , и зеленый водный ион U 4 + ) и +6 (как в оксиде UO 3 , гексафторид UF 6 и желтый ион уранила UO 2 2+ ).В водном растворе уран наиболее стабилен, как ион уранила, который имеет линейную структуру [O = U = O] 2+ . Уран также имеет состояния +3 и +5, но соответствующие ионы нестабильны. Красный ион U 3+ медленно окисляется даже в воде, не содержащей растворенного кислорода. Цвет иона UO 2 + неизвестен, поскольку он подвергается диспропорционированию (UO 2 + одновременно восстанавливается до U 4 + и окисляется до UO 2 2+ ) даже в очень разбавленных растворах.

Соединения урана использовались в качестве красителей для керамики. Гексафторид урана (UF 6 ) представляет собой твердое вещество с необычно высоким давлением пара (115 торр = 0,15 атм = 15 300 Па) при 25 ° C (77 ° F). UF 6 является химически очень реактивным, но, несмотря на его коррозионную природу в парообразном состоянии, UF 6 широко используется в газодиффузионных и газоцентрифужных методах отделения урана-235 от урана-238.

Металлоорганические соединения представляют собой интересную и важную группу соединений, в которых есть связи металл-углерод, связывающие металл с органическими группами.Ураноцен представляет собой уранорганическое соединение U (C 8 H 8 ) 2 , в котором атом урана находится между двумя органическими кольцевыми слоями, связанными с циклооктатетраеном C 8 H 8 . Его открытие в 1968 году открыло новую область металлоорганической химии.

Свойства элемента
атомный номер 92
атомный вес 238,03
точка плавления 1,132.3 ° C (2070,1 ° F)
точка кипения 3,818 ° C (6,904 ° F)
удельный вес 19,05
степени окисления +3, +4, +5, +6
электронная конфигурация газообразного атомного состояния [Rn] 5 f 3 6 d 1 7 s 2
— элемент U

Сказать что? Уран произносится как you-RAY-nee-em .

Уран был обнаружен немецким химиком Мартином Генрихом Клапротом в минеральной урановой обманке (в основном смеси оксидов урана) в 1789 году. Хотя Клапрот, как и остальная часть научного сообщества, полагал, что вещество, которое он извлек из урановой обманки, было чистый уран, фактически это был диоксид урана (UO 2 ). Заметив, что «чистый» уран странным образом реагирует с тетрахлоридом урана (UCl 4 ), французский химик Эжен-Мельшуар Пелиго выделил чистый уран путем нагревания диоксида урана с калием в платиновом тигле.Радиоактивность была впервые обнаружена в 1896 году, когда французский физик Антуан Анри Беккерель обнаружил ее на образце урана. Сегодня уран получают из урановых руд, таких как настуран, уранинит (UO 2 ), карнотит (K 2 (UO 2 ) 2 VO 4 · 1-3H 2 O) и аутунит. (Ca (UO 2 ) 2 (PO 4 ) 2 · 10H 2 O), а также из фосфатной руды (Ca 3 (PO 4 ) 2 ), лигнит (бурый уголь) и монацитовый песок ((Ce, La, Th, Nd, Y) PO 4 ).Поскольку спрос на металлический уран невелик, уран обычно продается в форме диураната натрия (Na 2 U 2 O 7 · 6H 2 O), также известного как желтый кек или октоксид триурана ( У 3 О 8 ).

Поскольку уран по своей природе радиоактивен, обычно в форме диоксида урана (UO 2 ) чаще всего используется в атомной энергетике для выработки электроэнергии. Встречающийся в природе уран состоит из трех изотопов: урана-234, урана-235 и урана-238.Хотя все три изотопа радиоактивны, только уран-235 является расщепляющимся материалом, который можно использовать в ядерной энергетике.

Когда делящийся материал сталкивается с нейтроном, его ядро ​​может выделять энергию, расщепляясь на более мелкие фрагменты. Если некоторые из фрагментов являются другими нейтронами, они могут ударить по другим атомам и вызвать их расщепление. Делящийся материал, такой как уран-235, представляет собой материал, способный производить достаточно свободных нейтронов для поддержания ядерной цепной реакции.

Только 0,7204% природного урана составляет уран-235. Это слишком низкая концентрация для поддержания цепной ядерной реакции без помощи материала, известного как замедлитель. Замедлитель — это материал, который может замедлять нейтрон, не поглощая его. Медленные нейтроны с большей вероятностью будут реагировать с ураном-235, и реакторы, использующие природный уран, могут быть созданы с использованием графита или тяжелой воды в качестве замедлителя. Также существуют методы концентрирования урана-235. После повышения уровня урана-235 примерно до 3% в качестве замедлителя можно использовать обычную воду.

Уран-238, самый распространенный изотоп урана, может быть преобразован в плутоний-239, делящийся материал, который также можно использовать в качестве топлива в ядерных реакторах. Для производства плутония-239 атомы урана-238 подвергаются воздействию нейтронов. Уран-239 образуется, когда уран-238 поглощает нейтрон. Уран-239 имеет период полураспада около 23 минут и распадается на нептуний-239 в результате бета-распада. Нептуний-239 имеет период полураспада около 2,4 дня и распадается на плутоний-239, также через бета-распад.

Хотя уран-233 не встречается в природе, он также является расщепляющимся материалом, который может использоваться в качестве топлива в ядерных реакторах.Для производства урана-233 атомы тория-232 подвергаются воздействию нейтронов. Торий-233 образуется, когда торий-232 поглощает нейтрон. Торий-233 имеет период полураспада около 22 минут и распадается на протактиний-233 посредством бета-распада. Протактиний-233 имеет период полураспада около 27 дней и распадается на уран-233, также через бета-распад. В случае полного расщепления один фунт (0,45 кг) урана-233 обеспечит такое же количество энергии, как при сжигании 1500 тонн (1 350 000 кг) угля.

Уран — это плотный металл, который находит применение вне ядерной энергетики.Он используется в качестве мишени для производства рентгеновских лучей, в качестве боеприпасов для некоторых видов военного оружия, в качестве защиты от радиации, в качестве противовеса для поверхностей управления самолетами и в гироскопах инерциальных систем наведения.

Соединения урана веками использовались для окрашивания стекла. Образец желтого стекла возрастом 2000 лет, найденный недалеко от Неаполя, Италия, содержит оксид урана. Триоксид урана (UO 3 ) представляет собой порошок оранжевого цвета и использовался при производстве пластин Fiestaware.Другие соединения урана также использовались для изготовления вазелинового стекла и глазурей. Уран в этих предметах радиоактивен, и с ним следует обращаться осторожно.

Самый стабильный изотоп урана, уран-238, имеет период полураспада около 4 468 000 000 лет. Он распадается на торий-234 в результате альфа-распада или распадается в результате спонтанного деления.

Все, что вам нужно знать об уране

С тех пор, как немецкий химик Мартин Генрих Клапрот в 1789 году обнаружил уран, атомный номер 92 стал одним из самых тревожных веществ на планете.По своей природе он радиоактивен, но его изотоп уран-235 также является делящимся, как нацистские химики-ядерщики узнали в 1938 году, когда они сделали невозможное и раскололи ядро ​​урана надвое. Американские физики из U.C. Вскоре Беркли обнаружил, что они могут заставить уран-238 распадаться на плутоний-239; это вещество с тех пор используется в оружии и на электростанциях по всему миру. Сегодня эта стихия продолжает разжигать международную напряженность, поскольку Иран накапливает уран в нарушение ранее заключенного договора, а лидер Северной Кореи Ким Чен Ын продолжает сопротивляться денуклеаризации.

Но что такое уран? И что вам нужно знать об этом, помимо горячих заголовков? Здесь мы отвечаем на ваши самые насущные ядерные вопросы:

Откуда берется уран?

Уран — обычный металл. «Его можно найти в ничтожных количествах в большинстве горных пород, почв и водоемов», — пишет геолог Дана Улмер-Шолле в своем объяснении из Бюро геологии и минеральных ресурсов Нью-Мексико. Но найти более богатые месторождения — те, где концентрированный уран действительно стоит добывать — труднее.

Когда инженеры находят перспективный пласт, они добывают урановую руду. «Это уже не люди с кирками, — говорит Джерри Петерсон, физик из Университета Колорадо в Боулдере. В наши дни это происходит из-за выщелачивания, которое Петерсон описывает как выливание «в основном PepsiCola — слегка кислого» в землю и откачивание жидкости из соседних отверстий. Когда жидкость просачивается через месторождение, она отделяет уран для сбора.

Урановая руда. Фотографии месторождения

Какие бывают типы урана?

Уран имеет несколько важных изотопов — разные ароматы одного и того же вещества, которые различаются только числом нейтронов (также называемым атомной массой).Наиболее распространенным является уран-238, на долю которого приходится 99 процентов присутствия этого элемента на Земле. Наименее распространенным изотопом является уран-234, который образуется при распаде урана-238. Ни один из этих продуктов не является делящимся, а это означает, что их атомы нелегко расщепляться, поэтому они не могут поддерживать ядерную цепную реакцию.

Это то, что делает изотоп уран-235 таким особенным — он делящийся, поэтому при некоторой ловкости он может поддерживать цепную ядерную реакцию, что делает его идеальным для атомных электростанций и производства оружия.Но об этом чуть позже.

Еще есть уран-233. Это еще один расщепляющийся продукт, но его происхождение совершенно иное. Это продукт тория, металлического химического вещества, которого гораздо больше, чем урана. Если физики-ядерщики подвергают торий-232 нейтронам, торий может поглотить нейтрон, что приведет к распаду материала на уран-233.

Так же, как вы можете превратить торий в уран, вы можете превратить уран в плутоний. Даже процесс похож: подвергните обильный уран-238 воздействию нейтронов, и он поглотит один из них, в конечном итоге заставив его распасться до плутония-239, другого расщепляющегося вещества, которое использовалось для создания ядерной энергии и оружия.В то время как уран богат в природе, плутоний на самом деле наблюдается только в лаборатории, хотя он может встречаться в естественных условиях наряду с ураном.

Как перейти от камня к источнику ядерного топлива?

Люди не очень-то выкладывают пошаговые инструкции по переработке ядерных материалов. Но Петерсон подошел довольно близко. По его словам, после извлечения урана из земли инженеры-химики отделяют богатую ураном жидкость от других минералов в образце. Когда образовавшийся оксид урана высыхает, он имеет цвет манной муки, отсюда и прозвище «желтый кекс» для этого промежуточного продукта.

Там завод может купить фунт желтого кека за 20 или 30 долларов. Они смешивают порошок с плавиковой кислотой. Полученный газ вращается в центрифуге для отделения от урана-238 и урана-235. Этот процесс называется «обогащением». Вместо 0,7 процента естественной концентрации атомные электростанции хотят получить продукт с обогащением от 3 до 5 процентов по урану-235. Для оружия вам нужно гораздо больше: в наши дни целью является повышение до 90 процентов.

После того, как этот уран обогащен, операторы электростанции соединяют его с замедлителем, таким как вода, который замедляет нейтроны в уране.Это увеличивает вероятность последовательной цепной реакции. Когда ваша реакция, наконец, начнется, каждый отдельный нейтрон превратится в 2,4 нейтрона и так далее, все время создавая энергию.

Посуда из уранового стекла. Фотографии депозита

Какие интересные факты я должен взять с собой на следующий ужин?

Попробуйте следующее: в выпуске PopSci «Опасность» ранее в этом году Дэвид Мейер, научный сотрудник Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории, рассказал о своей работе по созданию базы данных источников плутония.Оказывается, у каждого плутониевого продукта есть очевидная история происхождения, потому что «нет одного способа его переработки», — говорит Майер. В Соединенных Штатах было два завода по производству плутония. В то время как промежуточный продукт из Хэнфорда, штат Вашингтон (участок Манхэттенского проекта, из которого выросла PNNL) был коричнево-желтым, участок реки Саванна в Эйкон, Южная Каролина, дал «красивый синий материал», — говорит Мейер. Представители правоохранительных органов надеются, что эти тонкие различия — которые также могут соответствовать изменениям химической сигнатуры, размера частиц или формы материала — однажды помогут им отследить незаконные ядерные разработки.

Или поразите своих гостей короткой историей радиоактивной посуды. Производство уранового стекла, также называемого канареечным стеклом или вазелиновым стеклом, началось в 1830-х годах. До того, как Уильям Генри Перкин создал первый синтетический краситель в 1856 году, красители были ужасно дорогими, и даже тогда они прослужили недолго. Уран стал популярным способом придания тарелкам, вазам и стаканам темно-желтого или мятно-зеленого оттенка. Но поместите эти предметы домашнего обихода под ультрафиолетовый свет, и все они будут флуоресцировать шокирующим неоновым шартрезом.К счастью для заядлых коллекционеров, которые активно торгуют урановым стеклом, большинство этих объектов не настолько радиоактивны, чтобы представлять опасность для здоровья человека.

Последний: в 2002 году в медицинском журнале The Lancet была опубликована статья о потенциальной возможности обедненного урана — отходов, оставшихся после извлечения урана-235 — оказаться на поле боя. Беспокойство вызывает то, что его высокая плотность сделает его невероятным снарядом, способным пробить даже самый хорошо оснащенный боевой танк.Что еще хуже, это может загрязнить окружающий ландшафт и кого угодно.

Уран (U) — химические свойства, воздействие на здоровье и окружающую среду

Уран

Уран — твердый, плотный, ковкий, пластичный, серебристо-белый радиоактивный металл. Металлический уран имеет очень высокую плотность. В мелком виде может вступать в реакцию с холодной водой. На воздухе он покрывается оксидом урана, быстро тускнеющим. Он подвержен воздействию пара и кислот. Уран может образовывать твердые растворы и интерметаллические соединения со многими металлами.

Приложения

Уран приобрел значение с развитием практического использования ядерной энергии. Обедненный уран используется в качестве оболочки для защиты танков, а также в пулях и ракетах. Первой атомной бомбой, использованной в войне, была урановая бомба. Эта бомба содержала достаточно изотопа урам-235, чтобы запустить неконтролируемую цепную реакцию, которая за доли секунды вызвала расщепление большого количества атомов урана, выпустив огненный шар энергии.

Основное использование урана в гражданском секторе — это топливо для коммерческих атомных электростанций. Для этого требуется, чтобы уран был обогащен изотопом урана-235, а цепная реакция должна контролироваться, чтобы энергия высвобождалась более управляемым способом.

Изотоп уран 238 используется для оценки возраста самых ранних магматических пород и для других типов радиометрического датирования.

Фосфорные удобрения производятся из материала, обычно с высоким содержанием урана, поэтому они обычно содержат его в больших количествах.

Уран в окружающей среде

Хотя уран радиоактивен, он не является особенно редким. Он широко распространен в окружающей среде, поэтому избежать урана невозможно. Уран можно найти в окружающей среде в очень небольших количествах в горных породах, почве, воздухе и воде. Люди добавляют уран металлы и соединения, потому что они высвобождаются в процессе добычи и переработки.

В воздухе очень низкие концентрации урана. Даже при более высоких, чем обычно, концентрациях в воздухе, на кубический метр урана присутствует так мало, что каждый день переносится менее одного атома.

В воде большая часть урана представляет собой растворенный уран, получаемый из горных пород и почвы, по которым течет вода. Часть урана находится во взвешенном состоянии, поэтому вода становится мутной. Лишь очень небольшая часть урана в воде оседает из воздуха. Количество урана в питьевой воде обычно очень низкое.

Уран содержится в почвах в различных концентрациях, которые обычно очень низкие. Люди добавляют уран в почву в результате промышленной деятельности.

Эрозия хвостов шахт и заводов может вызвать выброс большего количества урана в окружающую среду.

Люди всегда подвергаются воздействию определенного количества урана из пищи, воздуха, почвы и воды, поскольку он естественным образом присутствует во всех этих компонентах. Пища, такая как корнеплоды, и вода обеспечат нас небольшим количеством природного урана, и мы будем дышать с воздухом в минимальных концентрациях урана. Концентрации урана в морепродуктах обычно настолько низки, что ими можно спокойно пренебречь.

Люди, которые живут вблизи свалок с опасными отходами, люди, которые живут возле шахт, люди, которые работают в фосфатной промышленности, люди, которые едят урожай, выращенный на загрязненной почве, или люди, которые пьют воду из пункта захоронения урановых отходов, могут подвергаться более высокому воздействию, чем другие люди.Урановая глазурь запрещена, но некоторые художники, которые до сих пор используют ее для стекольных работ, испытают более сильную экспозицию, чем обычно.

Поскольку уран является радиоактивным веществом, изучены его последствия для здоровья. Ученые не обнаружили вредных радиационных эффектов естественного уровня урана. Однако после поглощения большого количества урана могут возникнуть химические эффекты, которые могут вызвать такие последствия для здоровья, как заболевание почек.

Когда люди подвергаются длительному воздействию радионуклидов урана, которые образуются в процессе радиоактивного распада, у них может развиться рак.Шансы заболеть раком намного выше, когда люди подвергаются воздействию обогащенного урана, потому что это более радиоактивная форма урана. Эта форма урана испускает опасную радиацию, которая может вызвать у людей рак в течение нескольких лет. Обогащенный уран может попасть в окружающую среду при авариях на атомных электростанциях.

В настоящее время неизвестно, может ли уран вызывать репродуктивные эффекты у людей.

Уран — это радиоактивный материал, который очень реактивен.В результате его нельзя найти в окружающей среде в его элементарной форме. Соединения урана, образовавшиеся в процессе реакций урана с другими элементами и веществами, растворяются в воде до своей степени. Водорастворимость соединения урана определяет его подвижность в окружающей среде, а также его токсичность.

Хотя уран сам по себе не представляет особой опасности, некоторые из продуктов его распада представляют опасность, особенно радон, который может накапливаться в замкнутых пространствах, например в подвалах.

Уран в воздухе существует в виде пыли, которая попадет в поверхностные воды, на растения или на почву в результате осаждения или дождя. Затем он погрузится в отложения в воде или в нижние слои почвы, где смешается с уже присутствующим ураном.

Вода с низким содержанием урана обычно безопасна для питья. Из-за своей природы уран вряд ли будет накапливаться в рыбе или овощах, а абсорбированный уран будет быстро выводиться с мочой и фекалиями.

Соединения в почве будут соединяться с другими соединениями, которые могут оставаться в почве годами, не перемещаясь в грунтовые воды.Концентрации урана часто выше в почве, богатой фосфатами, но это не должно быть проблемой, потому что концентрации часто не превышают нормальных диапазонов для незагрязненной почвы.

Растения поглощают уран своими корнями и хранят его там. В результате корнеплоды, такие как редис, могут содержать более высокие, чем обычно, концентрации урана. Когда овощи будут промыты, уран будет удален.

Вернуться к периодической таблице элементов.


Уран: его использование и опасности

Некоторые термины, используемые в этом информационном бюллетене, определены в онлайн-глоссарии IEER.

Впервые обнаруженный в 18 веке, уран — это элемент, который можно найти повсюду на Земле, но в основном в следовых количествах. В 1938 году немецкие физики Отто Хан и Фриц Штрассманн показали, что уран можно разделить на части для получения энергии. Уран является основным топливом для ядерных реакторов и основным сырьем для ядерного оружия.

Природный уран состоит из трех изотопов: урана-238, урана-235 и урана-234. Изотопы урана радиоактивны. Ядра радиоактивных элементов нестабильны, то есть они превращаются в другие элементы, как правило, путем испускания частиц (а иногда и поглощения частиц). Этот процесс, известный как радиоактивный распад, обычно приводит к испусканию альфа- или бета-частиц из ядра. Это часто также сопровождается испусканием гамма-излучения, которое является электромагнитным излучением, таким как рентгеновские лучи.Эти три вида излучения имеют очень разные свойства в некоторых отношениях, но все они являются ионизирующими излучениями — каждый достаточно энергичен, чтобы разорвать химические связи, тем самым обладая способностью повреждать или разрушать живые клетки.

Резюме изотопов урана
Изотоп Процент в природном уране Число протонов Кол-во нейтронов Период полураспада (в годах)
Уран-238 99.284 92 146 4,46 млрд
Уран-235 0,711 92 143 704 млн
Уран-234 0,0055 92 142 245 000

Уран-238, самый распространенный изотоп в урановой руде, имеет период полураспада около 4,5 миллиардов лет; то есть половина атомов в любом образце распадется за это время.Уран-238 распадается в результате альфа-излучения на торий-234, который сам распадается в результате бета-излучения до протактиний-234, который распадается в результате бета-излучения до урана-234 и так далее. Различные продукты распада (иногда называемые «потомками» или «дочками») образуют ряд, начиная с урана-238. После еще нескольких альфа- и бета-распадов серия заканчивается стабильным изотопом свинца-206.

ЦЕПЬ РАСПАДА УРАНА — Главное отделение
Прочтите слева направо. Стрелки указывают на распад.
Уран-238 ==>
(период полураспада: 4.46 миллиардов лет)
альфа-распад
Торий-234 ==>
(период полураспада: 24,1 дня)
бета-распад
Протактиний-234m ==>
(период полураспада: 1,17 минуты)
бета-распад
Уран-234 ==>
(период полураспада: 245000 лет)
альфа-распад
Торий-230 ==>
(период полураспада: 75400 лет)
альфа-распад
Радий-226 ==>
(период полураспада: 1600 лет)
альфа-распад
Радон-222 ==>
(период полураспада: 3.82 дня)
альфа-распад
Полоний-218 ==>
(период полураспада: 3,11 минуты)
альфа-распад
Свинец-214 ==>
(период полураспада: 26,8 минут)
бета-распад
Висмут-214 ==>
(период полураспада: 19,9 минут)
бета-распад
Полоний-214 ==>
(период полураспада: 163 микросекунды)
альфа-распад
Свинец-210 ==>
(период полураспада: 22,3 года)
бета-распад
Висмут-210 ==>
(период полураспада: 5.01 день)
бета-распад
Полоний-210 ==>
(период полураспада: 138 дней)
альфа-распад
Свинец-206
(стабильный)

Уран-238 испускает альфа-частицы, которые обладают меньшей проникающей способностью, чем другие формы излучения, и слабые гамма-лучи. Пока он остается вне тела, уран представляет небольшую опасность для здоровья (в основном из-за гамма-излучения). Однако при вдыхании или проглатывании его радиоактивность создает повышенный риск рака легких и рака костей.Уран также химически токсичен при высоких концентрациях и может вызывать повреждение внутренних органов, особенно почек. Исследования на животных показывают, что уран может повлиять на репродуктивную функцию, развитие плода и увеличить риск лейкемии и рака мягких тканей.

Свойство урана, важное для ядерного оружия и ядерной энергетики, — это его способность делиться или расщепляться на два более легких фрагмента при бомбардировке нейтронами, выделяя при этом энергию. Из встречающихся в природе изотопов урана только уран-235 может поддерживать цепную реакцию — реакцию, в которой при каждом делении образуется достаточно нейтронов, чтобы вызвать другой, так что процесс деления поддерживается без какого-либо внешнего источника нейтронов.Напротив, уран-238 не может поддерживать цепную реакцию, но он может быть преобразован в плутоний-239, что может. Плутоний-239, практически не существующий в природе, был использован в первой атомной бомбе, испытанной 16 июля 1945 года, и в бомбе, сброшенной на Нагасаки 9 августа 1945 года.

Горно-обогатительный процесс

Традиционно уран добывали в карьерах и подземных рудниках. В последнее десятилетие более широкое распространение получили альтернативные методы, такие как добыча методом выщелачивания на месте, при котором растворы закачивают в подземные месторождения для растворения урана.Большинство шахт в США остановлено, и на импорт приходится около трех четвертей из примерно 16 метрических тонн очищенного урана, используемого внутри страны каждый год, при этом Канада является крупнейшим поставщиком.

В процессе измельчения (рафинирования) оксид урана (U 3 O 8 ) извлекается из руды с образованием желтого кека, желтого или коричневого порошка, который содержит около 90 процентов оксида урана. При использовании традиционных методов добычи на стадии измельчения образуется значительное количество хвостов обогащения, поскольку полезная часть обычно составляет менее одного процента руды.(При добыче методом выщелачивания на месте неиспользуемая часть остается в земле, такая форма отходов не образуется). Общий объем хвостов заводов, образующихся в США, составляет более 95 процентов от объема всех радиоактивных отходов на всех этапах производства ядерного оружия и энергии. Хотя риск на грамм хвостов заводов низок по сравнению с большинством других радиоактивных отходов, большой объем и отсутствие нормативных требований до 1980 года привели к широкомасштабному загрязнению окружающей среды. Кроме того, периоды полураспада основных радиоактивных компонентов хвостов обогащения, тория-230 и радия-226, велики и составляют около 75000 и 1600 лет соответственно.

Наиболее серьезной опасностью для здоровья, связанной с добычей урана, является рак легких из-за вдыхания продуктов распада урана. Хвосты урановых заводов содержат радиоактивные материалы, в частности радий-226, и тяжелые металлы (например, марганец и молибден), которые могут попадать в грунтовые воды. Образцы воды возле отвалов хвостохранилища показали, что уровни содержания некоторых загрязняющих веществ в сотни раз превышают допустимый правительством уровень для питьевой воды.

Горнодобывающие и мукомольные предприятия в США непропорционально сильно повлияли на коренное население во всем мире.Например, почти треть всех хвостов заброшенных заводов находится на землях только навахо. Многие коренные американцы умерли от рака легких, связанного с их работой на урановых рудниках. Другие продолжают страдать от загрязнения земли и воды из-за просачивания и разливов из отвалов хвостохранилища.

Преобразование и обогащение

Уран обычно используется в реакторах в виде диоксида урана (UO 2 ) или металлического урана; Ядерное оружие использует металлическую форму.Производство диоксида урана или металла требует химической обработки желтого кека. Кроме того, для большинства гражданских и многих военных реакторов требуется уран, в котором доля урана-235 выше, чем в природном уране. Процесс, используемый для увеличения количества урана-235 по сравнению с ураном-238, известен как обогащение урана.

Гражданские электростанции США обычно используют от 3 до 5 процентов урана-235. В оружии используется «высокообогащенный уран» (ВОУ) с содержанием урана-235 более 90 процентов.Некоторые исследовательские реакторы и все реакторы ВМС США также используют ВОУ.

Для обогащения урана его сначала нужно перевести в химическую форму гексафторида урана (UF 6 ). После обогащения UF6 химически превращается в диоксид урана или металл. Основная опасность как в процессах конверсии урана, так и в процессах обогащения урана связана с обращением с гексафторидом урана, который является химически токсичным, а также радиоактивным. Кроме того, он легко вступает в реакцию с влагой, выделяя высокотоксичную фтористоводородную кислоту.На предприятиях по конверсии и обогащению произошел ряд аварий, связанных с гексафторидом урана.

Основная часть отходов процесса обогащения — это обедненный уран — так называемый, потому что большая часть урана-235 была извлечена из него. Обедненный уран использовался военными США для изготовления бронебойного обычного оружия и броневых покрытий танков. Он был включен в это обычное оружие без информирования личного состава вооруженных сил о том, что обедненный уран является радиоактивным материалом, и без процедур измерения доз облучения обслуживающего персонала.

Процесс обогащения также можно обратить. Высокообогащенный уран может быть разбавлен или «смешан» с обедненным, природным или очень низкообогащенным ураном для получения от 3 до 5 процентов низкообогащенного реакторного топлива. Металлический уран с различным обогащением необходимо химически обработать, чтобы его можно было смешать с однородным материалом на одном уровне обогащения. В результате риски для здоровья и окружающей среды при смешивании аналогичны рискам конверсии и обогащения урана.

Положение в U.С.

В 1983 году федеральное правительство установило стандарты по контролю за загрязнением от действующих и заброшенных хвостохранилищ заводов, образующихся в результате производства желтого кека. Основными целями федерального законодательства являются ограничение проникновения радионуклидов и тяжелых металлов в подземные воды и сокращение выбросов радона-222 в атмосферу.

Обязательные стандарты вывода из эксплуатации ядерных установок, включая установки по конверсии и обогащению, только сейчас разрабатываются Агентством по охране окружающей среды США и США.S. Комиссия по ядерному регулированию (КЯР). До сих пор NRC использовала руководящие принципы, разработанные его персоналом в 1981 году, для надзора за действиями по выводу из эксплуатации.

Будущее

Уран и связанные с ним продукты распада торий-230 и радий-226 будут оставаться опасными в течение тысяч лет. Текущие правила США, однако, охватывают период в 1000 лет для хвостов заводов и не более 500 лет для «низкоактивных» радиоактивных отходов. Это означает, что будущие поколения — далеко за пределами обещанной защиты этими правилами — вероятно, столкнутся со значительными рисками, связанными с деятельностью по добыче, переработке и переработке урана.

Перейти к он-лайн глоссарию IEER.

CDC Радиационные аварийные ситуации | Краткая информация о радиоизотопах: уран-235 (U-235) и уран-238 (U-238

).

Уран-235 (U-235)
Период полураспада:
700 миллионов лет

Уран-238 (U-238)
Период полураспада:
4,47 миллиарда лет

Режим распада: Альфа-частицы

Химические свойства: Слаборадиоактивный, чрезвычайно плотный металл (на 65% плотнее свинца)

Для чего это используется?

Уран, «обогащенный» до концентраций U-235, может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций и ядерных реакторов, на которых работают корабли и подводные лодки.Его также можно использовать в ядерном оружии.

Обедненный уран (уран, содержащий в основном U-238) может использоваться для защиты от радиации или в качестве снарядов в бронебойном оружии.

Откуда это?

U-235 и U-238 встречаются в природе почти во всех породах, почве и воде. U-238 — самая распространенная форма в окружающей среде. U-235 может быть сконцентрирован в процессе, называемом «обогащением», что делает его пригодным для использования в ядерных реакторах или оружии.

В какой это форме?

Уран — чрезвычайно тяжелый металл.Обогащенный уран может быть в форме маленьких таблеток, которые упакованы в длинные трубки, используемые в ядерных реакторах.

Как это выглядит?

После очистки и обогащения уран представляет собой серебристо-белый металл.

Как это может повредить мне?

Поскольку уран распадается на альфа-частицы, внешнее воздействие урана не так опасно, как воздействие других радиоактивных элементов, поскольку кожа блокирует альфа-частицы. Однако проглатывание урана в высоких концентрациях может вызвать серьезные последствия для здоровья, такие как рак костей или печени.Вдыхание урана в больших концентрациях может вызвать рак легких из-за воздействия альфа-частиц. Уран также является токсичным химическим веществом, а это означает, что употребление урана может вызвать повреждение почек из-за его химических свойств гораздо раньше, чем его радиоактивные свойства могут вызвать рак костей или печени.

Для получения дополнительной информации о U-235 и U-238 см. Заявление об общественном здравоохранении Агентства по токсическим веществам и реестру заболеваний по адресу http://www.atsdr.cdc.gov/toxfaqs/tf.htm?id=439&tid= 77 или посетите веб-сайт Агентства по охране окружающей среды http: // www.epa.gov/radiation/radionuclides/uranium.htmlexternal значок.

Для получения дополнительной информации о защите себя до или во время радиационной аварийной ситуации см. Информационный бюллетень CDC под названием «Часто задаваемые вопросы (FAQ) о радиационной аварийной ситуации» на сайте Emergency.cdc.gov/radiation/emergencyfaq.htm и «Укрытие на месте во время Радиационная аварийная ситуация », по адресу: Emergency.cdc.gov/radiation/shelter.htm.

Центры по контролю и профилактике заболеваний (CDC) защищают здоровье и безопасность людей, предотвращая и контролируя болезни и травмы; способствует принятию решений в отношении здоровья, предоставляя достоверную информацию по важнейшим вопросам здоровья; и способствует здоровому образу жизни посредством прочного партнерства с местными, национальными и международными организациями.