URAN (PLANET): ZNAČILNOSTI, SESTAVA, ORBITA, GIBANJE - ARTE - 2025

Uran je sedmi planet v osončju in spada v skupino zunanjih planetov. Mimo orbita Saturna je Uran v zelo redkih razmerah komaj viden s prostim očesom, zato morate vedeti, kam naj ga pogledate.

Zaradi tega je bil za starodavne Uran praktično neviden, dokler ga leta 1781 astronom William Herschel ni odkril s teleskopom, ki ga je sam zgradil. Drobna modro-zelena pika ni bila ravno tisto, kar je iskal astronom. Herschel je želel zaznati zvezdno paralakso, ki jo je povzročilo Zemljino translacijsko gibanje.

Slika 1. Planet Uran, 14,5-krat bolj masiven od Zemlje. Vir: Pixabay.

Da bi to storil, je moral najti oddaljeno zvezdo (in bližnjo) in opazovati, kako sta izgledala z dveh različnih krajev. Toda nekega spomladanskega večera leta 1781 je Herschel opazil majhno piko, ki se zdi, da sveti nekoliko svetleje od drugih.

Skratka, on in drugi astronomi so se prepričali, da gre za nov planet, Herschel pa je hitro zaslovel s širjenjem velikosti znanega vesolja, povečanjem števila planetov.

Novi planet ni dobil imena takoj, ker je Herschel odklonil uporabo grškega ali rimskega božanstva in ga namesto tega v imenu takratnega angleškega monarha Georga III imenoval Georgium Sidu ali "Georgeova zvezda".

Seveda ta možnost nekaterim na evropski celini ni bila všeč, vprašanje pa je bilo rešeno, ko je nemški astronom Johannes Elert Bode predlagal ime Uran, bog neba in mož Gaea, mati Zemlja.

Po starih grških in rimskih mitologijah je bil Uran oče Saturna (Cronus), ki je bil po vrsti oče Jupiter (Zeus). Znanstvena skupnost je to ime končno sprejela, razen v Angliji, kjer se je planet še vsaj do leta 1850 imenoval "Georgeova zvezda".

Splošne značilnosti Urana

Uran spada v skupino zunanjih planetov osončja, ki je po Saturnu in Jupitru tretji planet po velikosti. Skupaj z Neptunom je ledeni velikan, saj ga njegova sestava in številne lastnosti razlikujejo od drugih dveh velikanov Jupiter in Saturn.

Medtem ko vodik in helij prevladujeta na Jupiterju in Saturnu, ledeni velikani, kot je Uran, vsebujejo težje elemente, kot so kisik, ogljik, dušik in žveplo.

Seveda imata tudi Uran vodik in helij, vendar v glavnem v svoji atmosferi. In vsebuje tudi led, čeprav niso vsi narejeni iz vode: obstajajo amoniak, metan in druge spojine.

Vsekakor pa je Uranovo ozračje eno najhladnejših od vseh v osončju. Tam lahko temperature dosežejo -224 ºC.

Čeprav slike prikazujejo oddaljen in skrivnosten modri disk, je še veliko presenetljivih funkcij. Ena izmed njih je ravno modra barva, ki nastane zaradi metana v atmosferi, ki absorbira rdečo svetlobo in odseva modro.

Uran je v svoji atmosferi videti modrino plina metana, ki absorbira rdečo svetlobo in odbija svetlobo.

Poleg tega ima Uran:

- Lastno magnetno polje z asimetrično postavitvijo.

-Številne lune.

-Proporniški sistem je bolj ranljiv kot pri Saturnu.

Vsekakor pa je najbolj presenetljivo retrogradno vrtenje na povsem nagnjeni osi vrtenja, toliko, da se drogovi Urana nahajajo tam, kjer je ekvator drugih, kot da bi se obrnil vstran.

Slika 2. Naklon vrtenja osi Urana. Vir: NASA.

Mimogrede, Uran ni miren ali monoton planet. Voyager, sonda, ki je dobila slike, se je zgodilo v redkem obdobju blagega vremena.

Naslednja slika prikazuje naklon Uranove osi na 98 ° v globalni primerjavi med vsemi planeti. Na Uranu so drogovi, ki prejmejo največ toplote oddaljenega Sonca, ne pa ekvatorja.

Slika 3. Osi vrtenja planetov sončnega sistema. Vir: NASA.

Povzetek glavnih fizičnih značilnosti planeta

-Masa: 8,69 x 10 ²⁵ kg.

-Radio: 2.5362 x 10 ⁴ km

-Oblika: sploščena.

-Srednja razdalja do Sonca: 2,87 x 10 ⁹ km

- naklon orbite : 0,77 ° glede na ravnino ekliptike.

-Temperatura: med -220 in -205,2 ºC približno.

-Gravitacija: 8,69 m / s ²

- lastno magnetno polje: da.

-Atmosfera: Da, vodik in helij

-Gostota: 1290 kg / m ³

-Satellites: 27 z oznako do danes.

-Prsteni: Da, približno 13 odkritih do zdaj.

Prevajalsko gibanje

Uran se, tako kot veliki planeti, veličastno vrti okoli Sonca, pri čemer je približno 84 let potrebnih, da končamo eno orbito.

Slika 4. Orbita Urana (v rdeči barvi) okoli Sonca Vir: Wikimedia Commons. Izvirna simulacija = Todd K. Timberlake avtor knjige Easy Java Simulacija = Francisco Esquembre / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Orbita Urana je izrazito eliptična in je sprva pokazala nekaj neskladja z orbito, izračunano zanjo, iz zakonov Newtona in Keplerja, velikega matematika Pierra de Laplacea iz leta 1783.

Nekaj ​​časa pozneje, leta 1841, je angleški astronom John Couch Adams zelo pravilno predlagal, da bi lahko ta neskladja nastala zaradi motenj, ki jih je povzročil še en neviden planet.

Leta 1846 je francoski matematik Urbain Le Verrier izpopolnil izračune možne orbite neznanega planeta in jih dal nemškemu astronomu Johannu Gottfriedu Galleu v Berlinu. Neptun se je takoj pojavil v svojem teleskopu na mestu, ki ga je navedel francoski znanstvenik.

Slika 5. Na levi Sir William Herschel (1738-1822) in na desni Urbain Le Verrier (1811-1877). Vir: Wikimedia Commons.

Kdaj in kako opazovati Uran

Uran je težko videti s prostim očesom, ker je tako oddaljen od Zemlje. Ko je najsvetlejša in ima premer 4 ločne sekunde komaj 6-kratno, ima Jupiter približno 47 °, ko je najbolje viden).

Z zelo jasnim temnim nebom, brez umetnih luči in vnaprej vedeti, kam pogledati, ga boste morda videli s prostim očesom.

Vendar pa ga ljubitelji astronomije lahko najdejo s pomočjo nebesnih grafikonov, ki jih najdemo na internetu, in instrumentom, ki je lahko celo kvaliteten daljnogled. Še vedno bo videti modra pika brez veliko podrobnosti.

Slika 6. Uran lahko s pomočjo teleskopa in nebesnih grafikonov vidimo kot majhno modro piko. Vir: Pexels.

Za ogled 5 glavnih lun Urana je potreben velik teleskop. Podrobnosti planeta bi lahko opazovali s teleskopom vsaj 200 mm. Manjši inštrumenti razkrivajo le majhen zelenkasto modri disk, vendar ga je vredno poskusiti videti, saj vemo, da tam, tako daleč, skriva toliko čudežev.

Prstanovi Urana

Leta 1977 je Uran prenesel pred zvezdo in jo skril. V tem času je zvezda nekajkrat utripala, pred in po prikrivanju. Trepetanje je povzročilo prehod obročev in na ta način so trije astronomi odkrili, da ima Uran sistem 9 obročev, ki se nahaja v ravnini ekvatorja.

Vsi zunanji planeti imajo obročni sistem, čeprav noben ne presega lepote Saturnovih prstanov, kljub temu so tisti iz Urana zelo zanimivi.

Sonda Voyager 2 je našla še več prstanov in dobila odlične slike. Leta 2005 je vesoljski teleskop Hubble odkril še dva zunanja obroča.

Zadeva, ki sestavlja Uranusove prstane, je temna, morda kamnine z visoko vsebnostjo ogljika in prah je bogat le z najbolj zunanjimi obroči.

Prstani ohranjajo obliko zahvaljujoč pastirskim satelitom Uran, katerih gravitacijsko delovanje določa njihovo obliko. So tudi zelo tanki, zato so sateliti, ki jih pasejo, precej majhne lune.

Obročni sistem je precej krhka in ne zelo trpežna zgradba, vsaj z vidika astronomskih časov.

Delci, ki sestavljajo obroče, trkajo nenehno, trenje z atmosfero Urana jih zdrobi in tudi konstantno sončno sevanje jih poslabša.

Zato je obstojnost obročev odvisna od novega materiala, ki jih doseže, kar izhaja iz razdrobljenosti satelitov zaradi udarcev z asteroidi in kometi. Tako kot pri Saturnovih prstanih tudi astronomi verjamejo, da so nedavni in da je njihov izvor ravno v teh trkih.

Slika 7. Med obroči Urana in pastirskimi sateliti je zelo tesna povezava, to je običajno na planetih z obročnimi sistemi. Vir: Wikimedia Commons. Trassiorf / Javna domena.

Vrtljivo gibanje

Med vsemi značilnostmi Urana je ta najbolj presenetljiva, saj ima ta planet retrogradno vrtenje; se pravi, da se hitro vrti v nasprotni smeri kot drugi planeti (razen Venere), pri čemer je potrebno nekaj več kot 17 ur, da naredimo en obrat. Takšna hitrost je v nasprotju z mero Urana, ko potuje po svoji orbiti.

Poleg tega je os vrtenja tako nagnjena, da se zdi, da se planet vrti ravno, kot kaže animacija na sliki 2. Planetarni znanstveniki verjamejo, da je kolosalni vpliv premaknil os vrtenja planeta v trenutni položaj.

Slika 8. Retrogradno vrtenje in nagib osi Uran sta posledica kolosalnega vpliva, ki se je zgodil pred milijoni let. Vir: NASA.

Letni časi na Uranu

Zaradi tega posebnega naklona so letni časi na Uranu res ekstremni in povzročajo velike podnebne razlike.

Na primer, v času solsticija eden od polov kaže direktno na Sonce, drugi pa na vesolje. Popotnik na osvetljeni strani bi opazil, da se 21 let sonce niti ne dviga in ne zahaja, nasprotni drog pa se potopi v temo.

Nasprotno, enakonočje je Sonce na ekvatorju planeta, nato pa se skozi dan vzpenja in nastavlja, kar traja približno 17 ur.

Zahvaljujoč sondi Voyager 2 je znano, da se Uranova južna polobla trenutno usmeri proti zimi, severna pa proti poletju, ki se bo zgodilo leta 2028.

Slika 9. Sezonsko nihanje Urana, ki ga opazi hipotetični popotnik. Vir: Semena, M. Osončje.

Ker Uranu traja 84 let, da kroži proti Soncu in je tako daleč od Zemlje, je razvidno, da je veliko klimatskih sprememb planeta še vedno neznanih. Večina razpoložljivih podatkov prihaja iz prej omenjene misije Voyager iz leta 1986 in opazovanj, ki jih je opravil vesoljski teleskop Hubble.

Sestava

Uran ni plinski velikan, ampak ledeni velikan. V razdelku, ki je bil namenjen značilnostim, je bilo razvidno, da je gostota Urana, čeprav je manjša od skalnih planetov, kot je Zemlja, večja od gostote Saturna, ki bi lahko lepo plaval po vodi.

Pravzaprav je velik del Jupitra in Saturna tekoč in ne plinast, vendar Uran in Neptun vsebujeta veliko ledu, ne le vode, ampak tudi drugih spojin.

In ker je masa Urana manjša, pritiski, ki povzročajo nastajanje tekočega vodika, tako značilna za Jupiter in Saturn, v njem ne nastajajo. Ko je vodik v tem stanju, se obnaša kot kovina, kar povzroča močna magnetna polja teh dveh planetov.

Uran ima tudi svoje magnetno polje, katerega diagram je na sliki 12, čeprav radovedno, da poljske črte ne potekajo skozi njegovo središče, kot v primeru Zemlje, ampak se zdi, da izvirajo na drugi točki, ki je odseljena od tam.

Torej, v Uranovi atmosferi sta molekularni vodik in helij z majhnim odstotkom metana, ki je odgovoren za njegovo modro barvo, saj ta spojina absorbira valovne dolžine rdeče barve.

Telo planeta kot tak je sestavljeno iz ledu, ne le vode, temveč amoniaka in metana.

To je čas, da izpostavimo pomembno podrobnost: ko planetarni znanstveniki govorijo o "ledu", ne mislijo na zamrznjeno vodo, ki smo jo dali v pijače, da bi jih ohladili.

"Led" zamrznjenih velikanskih planetov je pod velikim pritiskom in visokimi temperaturami, vsaj nekaj tisoč stopinj, tako da nima nič skupnega s tistim, kar je shranjeno v hladilnikih, razen sestave.

Diamanti na Uranu

Ali je mogoče iz metana izdelovati diamante? Laboratorijske študije, opravljene v Nemčiji, v laboratoriju Helmholtz Zentrum Dresden-Rossendorf, kažejo, da je tako, dokler obstajajo ustrezni tlačni in temperaturni pogoji.

Ti pogoji obstajajo znotraj Urana, zato računalniške simulacije kažejo, da metan CH ₄ disociira, da tvori druge spojine.

Ogljik, prisoten v molekulah metana, se obori in spremeni v diamant. Ko se premikajo proti notranjosti planeta, kristali oddajajo toploto trenja in se nabirajo na jedru planeta (glej naslednje poglavje).

Ocenjujejo, da bi tako oblikovani diamanti lahko dosegli do 200 kg, čeprav to vsaj v bližnji prihodnosti verjetno ne bo potrdilo.

Notranja struktura

V spodnjem diagramu imamo strukturo Urana in njegovih plasti, katerih sestava je bila na kratko omenjena v prejšnjem razdelku:

- Zgornje vzdušje.

-Srednja plast bogata z molekularnim vodikom in helijem, skupno debelina ozračja je približno 7.500 km.

-Letalna prevleka (za katero že vemo, da ni podoben običajnemu ledu na Zemlji), debelina 10.500 km.

-Kamnito jedro iz železa, niklja in silikatov s polmerom 7.500 km.

"Skalni" material v jedru ni podoben skalam na Zemlji, saj sta v središču planeta pritisk in temperatura previsoki, da bi lahko spominjali na tiste, ki jih poznamo, a vsaj kemična sestava ne bi smelo biti nič drugače.

Slika 10. Notranja zgradba Urana. Vir: Wikimedia Commons.

Naravni sateliti Urana

Uran je doslej imel 27 določenih satelitov, poimenovanih po likih v delih Williama Shakespearea in Aleksandra Papeža po zaslugi Johna Herschela, sina Williama Herschela, odkritelja planeta.

Obstaja 5 glavnih lun, ki so jih odkrili s teleskopskim opazovanjem, vendar nobena nima atmosfere, čeprav je znano, da ima zamrznjeno vodo. Vsi so precej majhni, saj njihove skupne mase ne dosegajo polovice mase Tritona, ene od lun Neptuna, planeta dvojčka Urana.

Največja med njimi je Titanija, katere premer je 46% Lune, za njo pa Oberon. Oba satelita je odkril sam William Herschel leta 1787. Ariel in Umbriel sta sredi 19. stoletja odkrila William Lassell, amaterski astronom, ki je zgradil tudi svoje teleskope.

Miranda, peta največja luna Urana, s samo 14% luninega premera, je v 20. stoletju odkril Gerard Kuiper. Mimogrede, z imenom tega izjemnega astronoma je bil Kuiperjev pas krščen tudi v mejah osončja.

Slika 11. 5 glavnih lun Urana, samega planeta in majhne lune Puck. Od leve proti desni Uran v modri barvi, Puck, Miranda, Ariel, Umbriel, Titania največji in Oberon. Vir: Wikimedia Commons.

Površina Mirande je izredno hrapava zaradi možnih vplivov in nenavadne geološke aktivnosti.

Drugi sateliti so manjši in so znani iz Voyager 2 in vesoljskega teleskopa Hubble. Te lune so zelo temne, morda zaradi številnih udarcev, ki so izparili material na površini in ga skoncentrirali na njem. Tudi zaradi intenzivnega sevanja, ki so jim izpostavljeni.

Imena nekaterih od njih in njihovo delovanje za vzdrževanje sistema obroča so prikazana na sliki 7.

Gibanje satelitov Urana upravljajo sile plimovanja, prav tako sistem Zemlja in Luna. Na ta način so obdobja vrtenja in prevajanja satelitov enaka in vedno kažejo isti obraz planeta.

Magnetno polje

Uran ima magnetno polje s približno 75% intenzitete Zemlje, glede na magnetometrijo sonde Voyager 2. Ker notranjost planeta ne izpolnjuje potrebnih pogojev za proizvodnjo kovinskega vodika, znanstveniki verjamejo, da obstaja še ena prevodna tekočina, ki generira polje.

Naslednja slika prikazuje magnetna polja planetov Jovia. Vsa polja so do neke mere podobna tistim, ki jih ustvarja barski magnet ali magnetni dipol v središču, tudi tisto na Zemlji.

Toda dipola v Uranu ni v središču, prav tako tudi Neptunov, ampak je v primeru Urana precej pomaknjen proti južnemu polu in je nagnjen glede na os vrtenja.

Slika 12. Shema magnetnega polja za planete Jovian. Polje Urana je odmaknjeno od središča, os pa z osi vrtenja oster kot. Vir: Semena, M. Osončje.

Če Uran proizvede magnetno polje, mora zaradi gibljive tekočine obstajati dinamov učinek. Strokovnjaki menijo, da gre za vodno telo z raztopljenim metanom in amoniakom, precej globoko.

S tlakom in temperaturo znotraj Urana bi bila ta tekočina dober prevodnik električne energije. Ta kakovost je skupaj s hitrim vrtenjem planeta in prenosom toplote s konvekcijo dejavniki, ki lahko ustvarjajo magnetno polje.

Misije k Uranu

Uran je izjemno oddaljen od Zemlje, zato je bilo sprva raziskovanje le skozi teleskop. Na srečo se je sonda Voyager dovolj približala, da je zbrala neprecenljive podatke o tem planetu, ki so bili do nedavnega znani.

Mislili so, da bi lahko misija Cassini, ki so jo začeli proučevati Saturn, dosegla Uran, a ko mu je zmanjkalo goriva, so odgovorni za misijo leta 2017 izginili znotraj Saturna.

Sonda je vsebovala radioaktivne elemente, ki bi lahko, če bi vdrl v Titan, eno od Saturnovih lun, onesnažili ta svet, ki morda skriva nekakšno primitivno življenje.

Vesoljski teleskop Hubble ponuja tudi pomembne informacije in razkril obstoj novih obročev leta 2005.

Po misiji Voyager je bilo predlaganih nekaj misij, ki jih ni bilo mogoče izvesti, saj raziskovanje Marsa in celo Jupitra velja za prednostne naloge za vesoljske agencije po vsem svetu.

Voyager

Ta misija je bila sestavljena iz izstrelitve dveh sond: Voyager 1 in Voyager 2. Načeloma sta le dosegla Jupiter in Saturn, vendar sta sonda po obisku teh planetov nadaljevala proti ledenim planetom.

Voyager 2 je z Uranom dosegel leta 1986, in veliko podatkov, ki jih imamo do zdaj, izhaja iz te sonde.

Na ta način so dobili informacije o sestavi ozračja in zgradbi plasti, odkrili dodatne obroče, preučili glavne lune Urana, odkrili še 10 lun in izmerili magnetno polje planeta.

Poslal je tudi množico visokokakovostnih slik planeta in površin lun, polnih udarnih kraterjev.

Sonda se je nato napotila proti Neptunu in končno vstopila v medzvezdni prostor.

Reference

1. N + 1. Na Uran in Neptun dežuje 200 kilogramskih diamantov. Pridobljeno: nmas1.org.
2. Powell, M. Planeti golih oči na nočnem nebu (in kako jih prepoznati). Pridobljeno: golaeyeplanets.com.
3. Semena, M. 2011. Osončje. Sedma izdaja. Cengage Learning.
4. Wikipedija. Planetarni prstan. Pridobljeno: es.wikipedia.org.
5. Wikipedija. Anneaux d'Uranus. Pridobljeno: fr.wikipedia.org.
6. Wikipedija. Raziskovanje Urana. Pridobljeno: en.wikipedia.org.
7. Wikipedija. Uran (planet). Pridobljeno: es.wikipedia.org.