URANUS (PLANET): EGENSKABER, SAMMENSÆTNING, BANE, BEVÆGELSE - ARTE - 2025

Uranus er den syvende planet i solsystemet og hører til gruppen af ​​ydre planeter. Ud over Saturns bane er Uranus næsten ikke synlig for det blotte øje under meget sjældne forhold, og du er nødt til at vide, hvor du skal se.

Af de grunde var Uranus praktisk talt usynlig, indtil astronomen William Herschel opdagede det i 1781 med et teleskop, som han selv byggede. Den lille blågrønne prik var ikke præcis, hvad astronomen ledte efter. Hvad Herschel ønskede var at opdage den stellar parallax forårsaget af jordens translationelle bevægelse.

Figur 1. Planeten Uranus, 14,5 gange mere massiv end Jorden. Kilde: Pixabay.

For at gøre dette havde han brug for at finde en fjern stjerne (og en nærliggende) og se, hvordan de så ud fra to forskellige steder. Men en forårnatt i 1781 opdagede Herschel en lille plet, der syntes at gløde lidt lysere end de andre.

Kort sagt blev han og de andre astronomer overbevist om, at det var en ny planet, og Herschel blev hurtigt berømt for at udvide størrelsen på det kendte univers og øge antallet af planeter.

Den nye planet fik ikke sit navn med det samme, fordi Herschel afviste at bruge en græsk eller romersk guddom og i stedet døbte den Georgium Sidu eller "Star of George" til ære for den daværende engelske monark George III.

Naturligvis var denne mulighed ikke til at lide for nogle på det europæiske kontinent, men spørgsmålet blev afgjort, da den tyske astronom Johannes Elert Bode foreslog navnet Uranus, himmelens gud og mand til Gaea, moder Jord.

Ifølge gamle græske og romerske mytologier var Uranus far til Saturn (Cronus), der til gengæld var far til Jupiter (Zeus). Det videnskabelige samfund accepterede endelig dette navn, undtagen i England, hvor planeten fortsat blev kaldt "George's star", mindst indtil 1850.

Generelle egenskaber ved Uranus

Uranus hører til gruppen af ​​ydre planeter i solsystemet, der er den tredje planet i størrelse, efter Saturn og Jupiter. Det er sammen med Neptune en isgigant, da dens sammensætning og mange af dens egenskaber adskiller den fra de to andre giganter Jupiter og Saturn.

Mens brint og helium dominerer på Jupiter og Saturn, indeholder iskolde giganter som Uranus tungere elementer som ilt, kulstof, kvælstof og svovl.

Uranus har naturligvis også brint og helium, men hovedsageligt i sin atmosfære. Og den indeholder også is, selvom ikke alle er lavet af vand: der er ammoniak, metan og andre forbindelser.

Men under alle omstændigheder er Uranus 'atmosfære en af ​​de koldeste af alle i solsystemet. Temperaturer der kan nå -224 ºC.

Selvom billederne viser en fjern og mystisk blå disk, er der mange flere slående funktioner. En af dem er netop den blå farve, der skyldes metan i atmosfæren, der optager rødt lys og reflekterer blåt.

Uranus ser blå ud af metangas i sin atmosfære, der absorberer rødt lys og reflekterer blåt lys.

Derudover har Uranus:

-Eget magnetfelt med et asymmetrisk arrangement.

- Talrige måner.

-Et ringesystem mere spændende end Saturns.

Men bestemt, hvad der er mest slående, er den retrogradede rotation på en helt skråt roterende akse, så meget, at polerne i Uranus er placeret, hvor ækvatoren for de andre er, som om den drejede sidelæns.

Figur 2. Hældning af Uranus 'rotationsakse. Kilde: NASA.

I modsætning til hvad figur 1 antyder, er Uranus ikke en fredelig eller monoton planet. Voyager, sonden, der fik billederne, gik tilfældigvis i en sjælden periode med mildt vejr.

Den følgende figur viser hældningen af ​​Uranus-aksen ved 98 ° i en global sammenligning mellem alle planeter. På Uranus er det polerne, der modtager mest varme fra den fjerne sol i stedet for ækvator.

Figur 3. Rotationsakser for solsystemets planeter. Kilde: NASA.

Resumé af planetens vigtigste fysiske egenskaber

-Masse: 8,69 x 10 ²⁵ kg.

-Radio: 2.5362 x 10 ⁴ km

-Form: flad.

-Gennemsnitlig afstand til solen: 2,87 x 10 ⁹ km

- Hældning af bane: 0,77 º i forhold til ekliptikens plan.

-Temperatur: mellem -220 og -205,2 ºC ca.

-Gravitet: 8,69 m / s ²

-Eget magnetfelt: Ja.

-Atmosfære: Ja, brint og helium

-Tæthed: 1290 kg / m ³

-Satellitter: 27 med dato til dato.

-Ringer: Ja, cirka 13 er opdaget indtil videre.

Oversættelsesbevægelse

Uranus, som de store planeter, drejer majestætisk omkring Solen og tager cirka 84 år at gennemføre en bane.

Figur 4. Uranus-bane (i rødt) omkring solen. Kilde: Wikimedia Commons. Original simulering = Todd K. Timberlake forfatter af Easy Java Simulation = Francisco Esquembre / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Uranus 'bane er mærkbar elliptisk og viste oprindeligt nogle uoverensstemmelser med bane beregnet for den fra lovene i Newton og Kepler af den store matematiker Pierre de Laplace i 1783.

Nogen tid senere, i 1841, antydede den engelske astronom John Couch Adams meget korrekt, at disse uoverensstemmelser kunne skyldes forstyrrelser forårsaget af en anden stadig usynlig planet.

I 1846 forfinede den franske matematiker Urbain Le Verrier beregningerne af den mulige bane på den ukendte planet og gav dem til den tyske astronom Johann Gottfried Galle i Berlin. Neptune dukkede straks op i sit teleskop for første gang på det sted, der blev angivet af den franske videnskabsmand.

Figur 5. Til venstre Sir William Herschel (1738-1822) og til højre Urbain Le Verrier (1811-1877). Kilde: Wikimedia Commons.

Hvornår og hvordan man observerer Uranus

Uranus er svært at se med det blotte øje, fordi det er så langt fra Jorden. Den har næppe en styrke på 6, når den er lysest og en diameter på 4 lysbue sekunder (Jupiter er ca. 47º, når den ses bedst).

Med meget klare mørke himmel, ingen kunstige lys og på forhånd at vide, hvor man skal se, kan du muligvis se det med det blotte øje.

Astronomiefans kan dog finde det ved hjælp af de himmelkort, der findes på internettet og et instrument, der endda kan være en kikkert af god kvalitet. Det vil stadig ligne en blå prik uden meget detaljer.

Figur 6. Uranus kan ses som en lille blå prik ved hjælp af teleskopet og himmelkortene. Kilde: Pexels.

For at se de 5 store måner i Uranus kræver et stort teleskop. Planetens detaljer kunne observeres med et teleskop på mindst 200 mm. Mindre instrumenter afslører kun en lille grønlig-blå disk, men det er værd at prøve at se den, vel vidende at der, så langt væk, skjuler det så mange vidundere.

Uranus ringe

I 1977 passerede Uranus foran en stjerne og skjulte den. I løbet af denne tid blinkede stjernen et par gange, før og efter skjult. Den flimrende blev forårsaget af, at ringene gik, og på denne måde opdagede tre astronomer, at Uranus havde et system på 9 ringe placeret i ækvatorplanet.

Alle de ydre planeter har et ringsystem, skønt ingen overgår skønheden i Saturns ringe, ikke desto mindre er Uranus meget interessant.

Voyager 2-sonden fandt endnu flere ringe og opnå fremragende billeder. I 2005 opdagede Hubble-rumteleskopet også to ydre ringe.

Det stof, der udgør Uranusringene, er mørkt, muligvis klipper med højt kulstofindhold, og kun de yderste ringe er rige på støv.

Ringerne holdes i form takket være Uranus 'hyrdesatellitter, hvis tyngdekraft bestemmer deres form. De er også meget tynde, så satellitterne, der græsser dem, er ganske små måner.

Ringsystemet er en ret skrøbelig og ikke særlig holdbar struktur, i det mindste set ud fra astronomiske tider.

Partiklerne, der udgør ringene, kolliderer kontinuerligt, friktionen med atmosfæren i Uranus knuser dem, og også den konstante solstråling forringer dem.

Derfor afhænger ringens vedholdenhed af, at nyt materiale når dem, der kommer fra fragmenteringen af ​​satellitter ved anslag med asteroider og kometer. Ligesom med Saturns ringe, tror astronomer, at de er nyere, og at deres oprindelse er netop i disse kollisioner.

Figur 7. Der er et meget tæt forhold mellem ringene fra Uranus og hyrdesatelliterne, dette er almindeligt på planeter med ringsystemer. Kilde: Wikimedia Commons. Trassiorf / Public domain.

Roterende bevægelse

Blandt alle funktioner i Uranus er dette det mest fantastiske, fordi denne planet har retrograd rotation; det vil sige, det roterer hurtigt i den modsatte retning af, hvordan de andre planeter gør (undtagen Venus), det tager lidt over 17 timer at gøre en revolution. Sådan hastighed står i kontrast til målingen af ​​Uranus, når den rejser sin bane.

Endvidere er rotationsaksen så vippet, at planeten ser ud til at rotere fladt, som vist i animationen i figur 2. Planetforskere mener, at en kolossal påvirkning flyttede planetens rotationsakse til sin nuværende position.

Figur 8. Den retrogradede rotation og hældning af Uranus-aksen skyldes en kolossal påvirkning, der opstod for millioner af år siden. Kilde: NASA.

Sæsonerne på Uranus

Det er på grund af denne særegne tilbøjelighed, at årstiderne på Uranus er virkelig ekstreme og giver anledning til store klimatiske variationer.

For eksempel peger en af ​​polerne direkte på solen, mens den anden peger mod rummet. En rejsende på den belyste side ville bemærke, at solen i 21 år hverken står op eller går ned, mens den modsatte pol dykkes ned i mørke.

Tværtimod, på en jævndøgn er solen på planetens ækvator, og derefter stiger den og går ned hele dagen, hvilket varer cirka 17 timer.

Takket være Voyager 2-sonden er det kendt, at Uranus 'sydlige halvkugle i øjeblikket er på vej mod vinteren, mens den nordlige retning går mod sommeren, der finder sted i 2028.

Figur 9. Sæsonvariation på Uranus set af en hypotetisk rejsende. Kilde: Seeds, M. Solar System.

Da Uranus tager 84 år at kredsa rundt om Solen og være så langt fra Jorden, forstås det, at mange af planetens klimatiske variationer stadig er ukendte. De fleste af de tilgængelige data kommer fra den førnævnte Voyager-mission i 1986 og observationer foretaget gennem rumteleskopet Hubble.

Sammensætning

Uranus er ikke en gasgigant, men en isgigant. I det afsnit, der er dedikeret til kendetegnene, blev det set, at Uranus-densiteten, selvom den er lavere end for klippeformede planeter som Jorden, er større end Saturn, der godt kunne flyde på vand.

Faktisk er meget af Jupiter og Saturn flydende snarere end luftformigt, men Uranus og Neptune indeholder en stor mængde is, ikke kun vand, men andre forbindelser.

Og da massen af ​​Uranus er mindre, produceres der ikke tryk, der giver anledning til dannelse af flydende brint, så karakteristisk for Jupiter og Saturn. Når brint er i denne tilstand, opfører det sig som et metal, hvilket forårsager de to planeters stærke magnetfelter.

Uranus har også sit eget magnetfelt, hvoraf der er et diagram i figur 12, selvom underligt bemærkelsesværdigt passerer feltlinjerne ikke gennem dets centrum, som i tilfældet med Jorden, men ser ud til at stamme fra et andet sted, der er forskudt derfra.

Så i atmosfæren i Uranus er der molekylært brint og helium med en lille procentdel methan, der er ansvarlig for dets blå farve, da denne forbindelse absorberer bølgelængderne på rødt.

Jordens krop består som sådan af is, ikke kun vand, men ammoniak og metan.

Dette er tiden til at fremhæve en vigtig detalje: når planetariske videnskabsmænd taler om "is", henviser de ikke til det frosne vand, som vi lægger i drikkevarer for at afkøle dem.

"Isen" fra de frosne kæmpeplaneter er under stort pres og høje temperaturer, mindst flere tusinde grader, så det har intet til fælles med det, der opbevares i køleskabe, undtagen sammensætning.

Diamanter på Uranus

Er det muligt at fremstille diamanter fra metan? Laboratorieundersøgelser, der blev udført i Tyskland på Helmholtz Zentrum Dresden-Rossendorf-laboratoriet, viser, at det er så længe der er tilstrækkelige tryk- og temperaturforhold.

Og findes disse betingelser inde Uranus, så computersimuleringer viser, at metan CH ₄ dissocierer til dannelse af andre forbindelser.

Det kulstof, der er til stede i methanmolekyler, udfældes og bliver til intet mindre end diamant. Når de bevæger sig mod planetens indre, frigiver krystallerne varme ved friktion og ophobes på planetens kerne (se næste afsnit).

Det anslås, at de således dannede diamanter kunne nå op til 200 kg, selvom det usandsynligt vil bekræfte dette, i det mindste i den nærmeste fremtid.

Intern struktur

I nedenstående diagram har vi strukturen af ​​Uranus og dens lag, hvis sammensætning kort blev nævnt i det foregående afsnit:

-Upper atmosfære.

-Midellaget rig på molekylært brint og helium, i alt tykkelsen af ​​atmosfæren er omkring 7500 km.

-Den isbaserede kappe (som vi allerede ved er ikke som almindelig is på Jorden) med en tykkelse på 10.500 km.

-En stenet kerne lavet af jern, nikkel og silikater med en radius på 7500 km.

Det "stenede" materiale i kernen er heller ikke som klipperne på Jorden, fordi hjertet af planeten er trykket og temperaturen for høj til, at disse "klipper" kan ligne dem, vi kender, men i det mindste den kemiske sammensætning det skulle ikke være anderledes.

Figur 10. Uranus 'interne struktur. Kilde: Wikimedia Commons.

Uranus naturlige satellitter

Uranus har hidtil 27 udpegede satellitter opkaldt efter karaktererne i værkerne af William Shakespeare og Alexander Pope takket være John Herschel, søn af William Herschel, planets opdager.

Der er 5 hovedmåner, der blev opdaget ved teleskopobservation, men ingen har en atmosfære, selvom de vides at have frosset vand. Alle af dem er ganske små, da deres samlede masser ikke når halvdelen af ​​Triton, en af ​​månerne fra Neptun, den toplanet Uranus.

Den største af disse er Titania, hvis diameter er 46% af månen, efterfulgt af Oberon. Begge satellitter blev opdaget af William Herschel selv i 1787. Ariel og Umbriel blev opdaget i midten af ​​det 19. århundrede af William Lassell, en amatørastronom, der også byggede sine egne teleskoper.

Miranda, den femte største måne af Uranus, med kun 14% af månens diameter, blev opdaget i det 20. århundrede af Gerard Kuiper. Forresten, med navnet på denne bemærkelsesværdige astronom, blev Kuiper-bæltet også døbt i solsystemets rammer.

Figur 11. De 5 store måner i Uranus, planeten selv og lille måne Puck. Fra venstre til højre Uranus i blå, Puck, Miranda, Ariel, Umbriel, Titania den største og Oberon. Kilde: Wikimedia Commons.

Mirandas overflade er ekstremt robust på grund af potentielle påvirkninger og usædvanlig geologisk aktivitet.

De andre satellitter er mindre og er kendt fra Voyager 2 og Hubble-rumteleskopet. Disse måner er meget mørke, måske på grund af adskillige påvirkninger, der fordampede materiale på overfladen og koncentrerede det på det. Også på grund af den intense stråling, som de udsættes for.

Navnene på nogle af dem og deres handling for at opretholde ringsystemet fremgår af figur 7.

Bevægelsen af ​​Uranus-satellitterne styres af tidevandsstyrker, ligesom det er Jorden-Månesystemet. På denne måde er satellitternes rotations- og oversættelsesperioder de samme, og de viser altid det samme ansigt til planeten.

Magnetfelt

Uranus har et magnetfelt med cirka 75% af intensiteten af ​​Jordens i henhold til magnetometrien i Voyager 2. Sonden, da det indre af planeten ikke opfylder de nødvendige betingelser for at producere metallisk brint, mener forskere, at der er en anden ledende væske, der genererer feltet.

Den følgende figur repræsenterer magnetiske felter på de joviske planeter. Alle felterne ligner til en vis grad det, der er produceret af en stangmagnet eller magnetisk dipol i midten, også jordens.

Men dipolen i Uranus er ikke i midten, og heller ikke Neptuns, men snarere forskudt mod sydpolen og bemærkelsesværdigt skråtstillet med hensyn til rotationsaksen, for Uranus.

Figur 12. Magnetfeltskema for de joviske planeter. Uranus-feltet er forskudt fra midten, og aksen skaber en skarp vinkel med rotationsaksen. Kilde: Seeds, M. Solsystemet.

Hvis Uranus producerer et magnetfelt, skal der være en dynamoeffekt takket være en bevægelig væske. Eksperter mener, at det er en vandmasse med opløst methan og ammoniak, ganske dybt.

Med trykket og temperaturen inde i Uranus ville denne væske være en god leder af elektricitet. Denne kvalitet sammen med den hurtige rotation af planeten og transmission af varme ved konvektion er faktorer, der er i stand til at generere et magnetfelt.

Missioner til Uranus

Uranus er ekstremt langt fra Jorden, så først blev efterforskningen kun gennem teleskopet. Heldigvis var Voyager-sonden tæt nok til at indsamle uvurderlig information om denne planet indtil for nylig.

Man troede, at Cassini-missionen, der var blevet lanceret for at studere Saturn, kunne nå Uranus, men da dens brændstof løb ud, fik de ansvarlige for missionen den til at forsvinde inde i Saturn i 2017.

Sonden indeholdt radioaktive elementer, som hvis den smadrede ind i Titan, en af ​​Saturns måner, kunne have forurenet denne verden, som måske har en slags primitiv liv.

Hubble-rumteleskopet tilbyder også vigtig information og afslørede eksistensen af ​​nye ringe i 2005.

Efter Voyager-missionen blev der foreslået nogle missioner, som ikke kunne udføres, da udforskningen af ​​Mars og endda Jupiter betragtes som en prioritet for rumagenturer rundt om i verden.

Voyager

Denne mission bestod af lanceringen af ​​to sonder: Voyager 1 og Voyager 2. I princippet skulle de kun nå Jupiter og Saturn, men efter at have besøgt disse planeter fortsatte sonderne at gå mod de iskolde planeter.

Voyager 2 nåede Uranus i 1986, og meget af de data, vi hidtil har, kommer fra denne sonde.

På denne måde blev der opnået information om sammensætningen af ​​atmosfæren og lagenes struktur, opdagede yderligere ringe, studerede de vigtigste måner i Uranus, opdagede yderligere 10 måner og målte planetens magnetfelt.

Han sendte også en række billeder i høj kvalitet, både af planeten og overfladerne på dens måner, fulde af slagkratere.

Sonden gik derefter mod Neptune og gik til sidst ind i det interstellare rum.

Referencer

1. N + 1. 200 kilogram diamanter regner ned på Uranus og Neptune. Gendannes fra: nmas1.org.
2. Powell, M. De nakne øje-planeter i nattehimmelen (og hvordan man identificerer dem). Gendannes fra: nakedeyeplanets.com.
3. Seeds, M. 2011. Solar System. Syvende udgave. Cengage Learning.
4. Wikipedia. Planetarisk ring. Gendannet fra: es.wikipedia.org.
5. Wikipedia. Anneaux d'Uranus. Gendannet fra: fr.wikipedia.org.
6. Wikipedia. Udforskning af Uranus. Gendannet fra: en.wikipedia.org.
7. Wikipedia. Uranus (planet). Gendannet fra: es.wikipedia.org.