До начала исследований с помощью Вояджера-2 никаких измерений магнитного поля Урана не проводилось. Перед прибытием аппарата к орбите Урана в 1986 году предполагалось, что оно будет соответствовать направлению солнечного ветра. В этом случае геомагнитные полюса должны были бы совпадать с географическими, которые лежат в плоскости эклиптики. Измерения Вояджера-2 позволили обнаружить у Урана весьма специфическое магнитное поле, которое не направлено из геометрического центра планеты, и наклонено на 59 градусов относительно оси вращения. Фактически, магнитный диполь смещён от центра планеты к южному полюсу примерно на 1/3 от радиуса планеты. Эта необычная геометрия приводит к очень асимметричному магнитному полю, где напряжённость на поверхности в южном полушарии может составлять 0,1 Гаусса, тогда как в северном полушарии может достигать 1,1 Гаусса. В среднем по планете этот показатель равен 0,23 Гауссам (для сравнения, магнитное поле Земли одинаково в обоих полушариях, и «магнитный экватор» фактически соответствует «физическому экватору»). Дипольный момент Урана превосходит Земной в 50 раз. Кроме Урана, аналогичное смещённое и «накренившееся» магнитное поле также наблюдается и у Нептуна — в связи с этим предполагают, что такая конфигурация является характерной для ледяных гигантов. Одна из теорий объясняет данный феномен тем обстоятельством, что магнитное поле у планет земной группы и других планет-гигантов генерируется в центральном ядре, а магнитное поле у «ледяных гигантов» формируется на относительно малых глубинах: например, в океане жидкого аммиака, в тонкой конвективной оболочке, окружающей жидкую внутреннюю часть, имеющую стабильную слоистую структуру.
Тем не менее, общее строение магнитосферы Урана имеет схожую структуру с другими планетами Солнечной системы. Головная ударная волна простирается на 23 планетарных радиуса — перед магнитопаузой, простирающейся на 18 радиусов Урана. Имеются развитые магнитный хвост и радиационные пояса. В этом отношении Уран больше напоминает Сатурн, но отличается от Юпитера. Магнитный хвост Урана тянется за планетой на миллионы километров, и поперечным вращением планеты искривлён «в штопор». Магнитосфера Урана содержит заряженные частицы: протоны, электроны и небольшое количество H2+ ионов. Никаких более тяжёлых ионов в ходе исследований обнаружено не было. Бо́льшая часть этих частиц наверняка происходит из горячей термосферы Урана. Энергии ионов и электронов могут достигать 4 и 1,2 мега-электрон-вольт (МэВ). Плотность низкоэнергетических ионов (то есть ионов с энергией менее 100 эВ) во внутренней магнитосфере — около 2 ионов на кубический сантиметр. Важную роль в магнитосфере Урана играют его спутники, образующие большие полости в магнитном поле. Поток частиц достаточно высок, чтобы вызвать затемнение поверхности или изменения в пространственном наклоне лун в течение 100 000 лет. Это может быть причиной постепенного «потемнения» спутников и колец Урана. На Уране хорошо развиты полярные сияния, которые видны как яркие дуги вокруг обоих полярных полюсов. Однако, в отличие от Юпитера, на Уране полярные сияния не значимы для энергетического баланса планетарной термосферы.
|
