Уран отличается от остальных планет Солнечной системы необычным положением оси вращения: кажется, будто ледяной гигант катится вокруг Солнца на боку. Из-за этого привычная смена дня и ночи на его полюсах превращается в многолетние периоды освещения и темноты. Причина связана не с медленным вращением, а с наклоном оси почти на прямой угол к плоскости орбиты.
Фото: NASA, ESA, CSA, STScI / ESA-Webb, CC BY 4.0.
По данным NASA, наклон оси Урана составляет около 97,77 градуса. Для сравнения, у Земли он близок к 23,4 градуса. Один оборот вокруг своей оси Уран совершает приблизительно за 17 часов, однако полный путь вокруг Солнца занимает около 84 земных лет. Поэтому смена сезонов там растягивается на десятилетия: каждый из четырёх условных сезонов длится примерно 21 земной год. В течение уранианского года меняется угол, под которым солнечные лучи достигают различных широт. Даже при быстром вращении планеты это создаёт условия, совершенно непохожие на земные: привычная суточная смена освещения не компенсирует длительное положение полюсов относительно Солнца.
Особенно необычные условия возникают вблизи солнцестояний. Тогда один полюс направлен почти прямо к Солнцу, а противоположный оказывается в длительной тени. Вблизи полюсов непрерывное освещение может сохраняться годами, после чего наступает столь же продолжительный период без прямых солнечных лучей. На экваторе распределение света меняется иначе, чем на Земле, поэтому земные представления о лете и зиме к Урану напрямую неприменимы.
Точного ответа, почему планета получила столь сильный наклон, пока нет. Одна из распространённых научных гипотез предполагает столкновение молодого Урана с крупным небесным телом в раннюю эпоху формирования Солнечной системы. Исследователи рассматривают и более сложные сценарии, связанные с несколькими воздействиями и изменением движения планеты. Называть какую-либо из этих версий окончательно доказанной было бы преждевременно. Установить события, происходившие миллиарды лет назад, непросто: учёные сопоставляют компьютерные модели столкновений, особенности орбит спутников и нынешнее строение планеты. Каждая гипотеза должна объяснять не только направление оси, но и то, как после предполагаемого события сохранилась система спутников и колец.
Необычная ориентация проявляется не только в освещении атмосферы. Система колец и орбиты крупных спутников Урана также расположены с сильным наклоном относительно плоскости его движения вокруг Солнца. С Земли кольца в разные годы видны под меняющимся углом: иногда они кажутся раскрытыми, а иногда почти превращаются в тонкую линию. Эти наблюдения помогают астрономам изучать устройство системы ледяного гиганта.
В январе 1986 года космический аппарат «Вояджер-2» впервые и пока единственный раз пролетел вблизи Урана, передав изображения и измерения его атмосферы, колец и магнитного поля. Позднее планету исследовали наземные телескопы и космическая обсерватория «Джеймс Уэбб». Наблюдения подтверждают необычный наклон и сложные сезонные изменения, но вопрос о его происхождении остаётся открытым. Подробные сведения о вращении и сезонах приводит NASA.