URANUS (PLANET): EGENSKAPER, SAMMANSÄTTNING, OMLOPPSBANA, RÖRELSE - ARTE - 2025

Uranus är den sjunde planeten i solsystemet och tillhör gruppen av yttre planeter. Bortom Saturns omloppsbana är Uranus knappt synlig för blotta ögat under mycket sällsynta förhållanden, och du måste veta var du ska titta.

Av den anledningen var Uranus praktiskt taget osynlig tills astronomen William Herschel upptäckte det 1781 med ett teleskop som han byggde. Den lilla blågröna pricken var inte exakt vad astronomen letade efter. Vad Herschel ville var att upptäcka den stellar parallax orsakad av jordens translationella rörelse.

Figur 1. Planeten Uranus, 14,5 gånger massivare än jorden. Källa: Pixabay.

För att göra detta behövde han hitta en avlägsen stjärna (och en närliggande) och se hur de såg ut från två olika platser. Men en vårkväll 1781 såg Herschel en liten plats som tycktes glöda lite ljusare än de andra.

Inte länge blev han och de andra astronomerna övertygade om att det var en ny planet, och Herschel blev snabbt känd för att utvidga storleken på det kända universum och öka antalet planeter.

Den nya planeten fick inte sitt namn omedelbart, eftersom Herschel vägrade att använda en grekisk eller romersk gudom och istället kallade den Georgium Sidu eller "Star of George" för att hedra den då engelska monarken George III.

Detta alternativ gällde naturligtvis inte efter vissa på den europeiska kontinenten, men frågan avgavs när den tyska astronomen Johannes Elert Bode föreslog namnet Uranus, himmelens gud och make till Gaea, moder Jorden.

Enligt antika grekiska och romerska mytologier var Uranus far till Saturnus (Cronus), som i sin tur var far till Jupiter (Zeus). Det vetenskapliga samfundet accepterade äntligen detta namn, utom i England, där planeten fortsatte att kallas "George's star", åtminstone fram till 1850.

Allmänna egenskaper hos Uranus

Uranus tillhör gruppen yttre planeter i solsystemet, som är den tredje planeten i storlek, efter Saturnus och Jupiter. Det är, tillsammans med Neptune, en isjätt, eftersom dess sammansättning och många av dess egenskaper skiljer den från de andra två jättarna Jupiter och Saturn.

Medan väte och helium dominerar på Jupiter och Saturn, innehåller isiga jättar som Uranus tyngre element som syre, kol, kväve och svavel.

Naturligtvis har Uranus också väte och helium, men främst i sin atmosfär. Och den innehåller också is, även om inte alla är gjorda av vatten: det finns ammoniak, metan och andra föreningar.

Men i alla fall är Uranus 'atmosfär en av de kallaste av alla i solsystemet. Temperaturer där kan nå -224 ºC.

Även om bilderna visar en avlägsen och mystisk blå skiva, finns det många fler slående funktioner. En av dem är just den blå färgen, som beror på metan i atmosfären, som absorberar rött ljus och reflekterar blått.

Uranus verkar blått från metangas i sin atmosfär, som absorberar rött ljus och reflekterar blått ljus.

Dessutom har Uranus:

-Eget magnetfält med ett asymmetriskt arrangemang.

- Många månar.

-Ett ringsystem mer ansträngande än Saturns.

Men definitivt vad som är mest slående är den retrograderade rotationen på en helt lutande rotationsaxel, så mycket att Uranus-polerna är belägna där de andra ekvatorn är, som om det vrider sig i sidled.

Figur 2. Lutning av rotationsaxeln för Uranus. Källa: NASA.

I motsats till vad figur 1 antyder är Uranus inte en fredlig eller monoton planet. Voyager, sonden som erhöll bilderna, råkade räcka under en sällsynt period med milt väder.

Följande figur visar lutningen av Uranus-axeln vid 98 ° i en global jämförelse mellan alla planeter. På Uranus är det polerna som får mest värme från den avlägsna solen, snarare än ekvatorn.

Bild 3. Rotationsaxlarna för solsystemets planeter. Källa: NASA.

Sammanfattning av planets huvudsakliga fysiska egenskaper

-Mass: 8,69 x 10 ²⁵ kg.

-Radio: 2.5362 x 10 ⁴ km

-Form: plattad.

-Generalt avstånd till solen: 2,87 x 10 ⁹ km

- Lutning av bana : 0,77º med avseende på ekliptikens plan.

-Temperatur: mellan -220 och -205,2 ºC ungefär.

-Gravitet: 8,69 m / s ²

-Eget magnetfält: Ja.

-Atmosfär: Ja, väte och helium

-Densitet: 1290 kg / m ³

-Satelliter: 27 med utnämning hittills.

-Ringar: Ja, cirka 13 upptäckt hittills.

Översättning rörelse

Uranus roterar, liksom de stora planeterna, majestätiskt runt solen och tar cirka 84 år att fullfölja en bana.

Bild 4. Uranus-bana (i rött) runt solen. Källa: Wikimedia Commons. Original simulering = Todd K. Timberlake författare till Easy Java Simulation = Francisco Esquembre / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Uranus omloppsbana är märkbart elliptisk och visade ursprungligen några avvikelser med omloppsbanan som beräknades för den från lagarna i Newton och Kepler av den stora matematikern Pierre de Laplace 1783.

En tid senare, 1841, föreslog den engelska astronomen John Couch Adams mycket korrekt att dessa skillnader kan bero på störningar orsakade av en annan fortfarande osynlig planet.

1846 förfinade den franska matematikern Urbain Le Verrier beräkningarna av den okända planets omloppsbana och gav dem till den tyska astronomen Johann Gottfried Galle i Berlin. Neptune dök upp omedelbart i sitt teleskop för första gången på den plats som den franska forskaren angav.

Bild 5. Till vänster Sir William Herschel (1738-1822) och till höger Urbain Le Verrier (1811-1877). Källa: Wikimedia Commons.

När och hur man observerar Uranus

Uranus är svårt att se med blotta ögat eftersom den är så avlägsen från jorden. Den har knappt en magnitude på 6 när den är ljusast och en diameter på 4 bågsekunder (Jupiter är cirka 47º när den bäst ses).

Med mycket klara mörka himlar, inga konstgjorda ljus och i förväg veta var du ska titta, kan du eventuellt se det med blotta ögat.

Men astronomifans kan hitta den med hjälp av himmelkartor som finns på internet och ett instrument, vilket till och med kan vara en kikare av god kvalitet. Det kommer fortfarande att se ut som en blå prick utan mycket detalj.

Bild 6. Uranus kan ses som en liten blå prick med hjälp av teleskopet och himmelschema. Källa: Pexels.

För att se de 5 stora månarna i Uranus krävs ett stort teleskop. Planetens detaljer kunde observeras med ett teleskop på minst 200 mm. Mindre instrument avslöjar bara en liten grönblå skiva, men det är värt att försöka se den, veta att där, så långt borta, döljer det så många underverk.

Ringarna i Uranus

1977 passerade Uranus framför en stjärna och gömde den. Under den tiden blinkade stjärnan några gånger, före och efter dolda. Den flimrande orsakades av att ringarna passerade och på detta sätt upptäckte tre astronomer att Uranus hade ett system med 9 ringar belägna i ekvatorns plan.

Alla de yttre planeterna har ett ringsystem, även om ingen överträffar skönheten i Saturnus ringar, men de i Uranus är mycket intressanta.

Voyager 2-sonden hittade ännu fler ringar och fick utmärkta bilder. 2005 upptäckte Hubble Space Telescope också ytterligare två ytterringar.

Det som utgör ringarna i Uranus är mörkt, kanske stenar med högt kolinnehåll och bara de yttersta ringarna är rika på damm.

Ringarna hålls i form tack vare herdessatelliterna i Uranus, vars gravitationsverkan bestämmer deras form. De är också mycket tunna, så satelliterna som betar dem är ganska små månar.

Ringsystemet är en ganska ömtålig och inte särskilt hållbar struktur, åtminstone med tanke på astronomiska tider.

Partiklarna som utgör ringarna kolliderar kontinuerligt, friktionen med atmosfären i Uranus krossar dem och även den ständiga solstrålningen försämrar dem.

Därför beror ringarnas uthållighet på ankomsten av nytt material som kommer från fragmenteringen av satelliterna genom påverkan med asteroider och kometer. Liksom med Saturnusringar tror astronomer att de är nyligen och att deras ursprung exakt är i dessa kollisioner.

Bild 7. Det finns en mycket nära relation mellan ringarna i Uranus och herdsatelliterna, detta är vanligt på planeter med ringsystem. Källa: Wikimedia Commons. Trassiorf / Public domain.

Rotationsrörelse

Bland alla funktioner i Uranus är detta det mest fantastiska, eftersom denna planet har retrograd rotation; det vill säga, det roterar snabbt i motsatt riktning som de andra planeterna gör (förutom Venus), det tar drygt 17 timmar att göra en revolution. Sådan hastighet står i kontrast till måttet på Uranus när den reser sin bana.

Vidare är rotationsaxeln så lutad att planeten verkar snurra platt, vilket framgår av animationen i figur 2. Planetforskare tror att en kolossal påverkan flyttade planetens rotationsaxel till sin nuvarande position.

Bild 8. Den retrograda rotationen och lutningen av Uranusaxeln beror på en kolossal påverkan som inträffade för miljontals år sedan. Källa: NASA.

Säsongerna på Uranus

Det är på grund av denna speciella lutning som säsongerna på Uranus är riktigt extrema och ger upphov till stora klimatvariationer.

Till exempel pekar en av polerna under en solstice direkt mot solen, medan den andra pekar på rymden. En resenär på den upplysta sidan skulle konstatera att solen varken stiger eller går ner under 21 år medan den motsatta polen kastas i mörkret.

Tvärtom, på en jämvikt är solen på planetens ekvator och sedan stiger den och går ner under dagen, som varar ungefär 17 timmar.

Tack vare Voyager 2-sonden är det känt att Uranus södra halvklot för närvarande är på väg mot vintern, medan norrut är på väg mot sommaren, som kommer att äga rum 2028.

Bild 9. Säsongsvariation på Uranus sett av en hypotetisk resenär. Källa: Seeds, M. Solar System.

Eftersom Uranus tar 84 år att kretsa runt solen och vara så långt från jorden, förstår man att många av planetens klimatvariationer fortfarande är okända. De flesta av de tillgängliga uppgifterna kommer från det ovannämnda Voyager-uppdraget från 1986 och observationer gjorda genom rymdteleskopet Hubble.

Sammansättning

Uranus är inte en gasjätt, utan en isjätt. I det avsnitt som ägnas åt kännetecknen sågs det att tätheten av Uranus, även om den är lägre än den för steniga planeter som Jorden, är större än Saturnus, som väl skulle kunna flyta på vatten.

Egentligen är mycket av Jupiter och Saturn flytande snarare än gasformigt, men Uranus och Neptune innehåller en stor mängd is, inte bara vatten, utan andra föreningar.

Och eftersom massan av Uranus är mindre, produceras inte trycket som ger upphov till bildandet av flytande väte, så karakteristiskt för Jupiter och Saturnus. När väte är i detta tillstånd, uppför det sig som en metall, vilket orsakar de starka magnetiska fälten för dessa två planeter.

Uranus har också sitt eget magnetfält, av vilket det finns ett diagram i figur 12, även om märkligt nog fältlinjerna inte passerar genom dess centrum, som i fallet med jorden, men verkar komma från en annan plats som förskjuts därifrån.

Så i Uranus atmosfär finns molekylärt väte och helium, med en liten andel metan, som är ansvarig för dess blå färg, eftersom denna förening absorberar våglängderna för rött.

Planetens kropp som sådan består av is, inte bara vatten, utan ammoniak och metan.

Nu är det dags att lyfta fram en viktig detalj: när planetforskare talar om "is", hänvisar de inte till det frysta vattnet som vi lägger i våra drycker för att kyla dem.

De isfrysta jätteplaneterna är under stort tryck och höga temperaturer, åtminstone flera tusen grader, så det har inget gemensamt med vad som lagras i kylskåp, förutom sammansättning.

Diamanter på Uranus

Är det möjligt att producera diamanter från metan? Laboratorieundersökningar som utförts i Tyskland vid Helmholtz Zentrum Dresden-Rossendorf-laboratoriet indikerar att det är så länge det finns tillräckliga tryck- och temperaturförhållanden.

Och dessa villkor existerar inuti Uranus, så datorsimuleringar visar att metan CH ₄ dissocierar för att bilda andra föreningar.

Kolet som finns i metanmolekyler faller ut och förvandlas till inget mindre än diamant. När de rör sig mot planetens inre frigör kristallerna värme genom friktion och ackumuleras på planetens kärna (se nästa avsnitt).

Det uppskattas att de sålunda bildade diamanterna kan uppgå till 200 kg, även om det troligtvis inte kommer att bekräfta detta, åtminstone inom en snar framtid.

Inre struktur

I diagrammet nedan har vi strukturen för Uranus och dess lager, vars sammansättning kort nämnts i föregående avsnitt:

-Upper atmosfär.

-Mellanlaget rik på molekylärt väte och helium, totalt är atmosfärens tjocklek cirka 7 500 km.

-Den isbaserade manteln (som vi redan vet är inte som vanlig is på jorden), med en tjocklek på 10 500 km.

-En stenig kärna gjord av järn, nickel och silikater med en radie av 7 500 km.

Det "steniga" materialet i kärnan är inte heller som klipporna på jorden, för i hjärtat av planeten är trycket och temperaturen för hög för att dessa "stenar" ska likna de vi känner, men åtminstone den kemiska sammansättningen det borde inte vara annorlunda.

Figur 10. Uranus inre struktur. Källa: Wikimedia Commons.

Naturliga satelliter i Uranus

Uranus har hittills 27 utsedda satelliter, uppkallad efter karaktärerna i verk av William Shakespeare och Alexander Pope, tack vare John Herschel, son till William Herschel, planets upptäcker.

Det finns fem huvudmåner som upptäcktes genom teleskopobservation, men ingen har en atmosfär, även om de är kända för att ha fryst vatten. Alla av dem är ganska små, eftersom deras kombinerade massor inte når hälften av Triton, en av månarna från Neptunus, tvillingplaneten i Uranus.

Den största av dessa är Titania, vars diameter är 46% av månen, följt av Oberon. Båda satelliterna upptäcktes av William Herschel själv 1787. Ariel och Umbriel blev kända i mitten av 1800-talet från William Lassell, en amatörastronom som också byggde sina egna teleskoper.

Miranda, den femte största månen i Uranus, med bara 14% av måldiametern, upptäcktes under 1900-talet av Gerard Kuiper. Förresten, med namnet på denna anmärkningsvärda astronom döptades också Kuiper-bältet i solsystemets gränser.

Bild 11. De 5 stora månarna i Uranus, planeten själv och den lilla månen Puck. Från vänster till höger Uranus i blått, Puck, Miranda, Ariel, Umbriel, Titania den största och Oberon. Källa: Wikimedia Commons.

Ytan på Miranda är extremt robust på grund av potentiella effekter och ovanlig geologisk aktivitet.

De andra satelliterna är mindre och är kända från Voyager 2 och Hubble Space Telescope. Dessa månar är mycket mörka, kanske på grund av många påverkningar som förångat material på ytan och koncentrerade det på det. Också på grund av den intensiva strålningen som de utsätts för.

Namnen på några av dem och deras insatser för att upprätthålla ringsystemet visas i figur 7.

Rörelsen för satelliterna i Uranus styrs av tidvattenkrafter, liksom jord-mån-systemet. På detta sätt är satelliternas rotations- och översättningsperioder desamma, och de visar alltid samma ansikte mot planeten.

Magnetiskt fält

Uranus har ett magnetfält med ungefär 75% intensiteten av jordens, enligt magnetometri i Voyager 2. Sonden är eftersom planetens inre inte uppfyller de nödvändiga förutsättningarna för att producera metalliskt väte, tror forskare att det finns en annan ledande vätska som genererar fältet.

Följande figur representerar de joviska planeternas magnetfält. Alla fält liknar till viss del det som produceras av en stavmagnet eller magnetisk dipol i mitten, även jordens.

Men dipolen i Uranus är inte i mitten, och inte heller Neptuns, utan snarare förskjuten mot sydpolen och anmärkningsvärt lutande med avseende på rotationsaxeln, när det gäller Uranus.

Bild 12. Schematisk magnetfält för de joviska planeterna. Uranusfältet förskjuts från mitten och axeln gör en skarp vinkel med rotationsaxeln. Källa: Seeds, M. Solsystemet.

Om Uranus producerar ett magnetfält måste det finnas en dynamoeffekt tack vare en rörlig vätska. Experter tror att det är en vattenmassa med upplöst metan och ammoniak, ganska djupt.

Med trycket och temperaturen inuti Uranus skulle denna vätska vara en god elektrisk ledare. Denna kvalitet, tillsammans med planetens snabba rotation och överföring av värme genom konvektion, är faktorer som kan generera ett magnetfält.

Uppdrag till Uranus

Uranus är extremt långt från Jorden, så till en början var utforskningen endast genom teleskopet. Lyckligtvis kom Voyager-sonden tillräckligt nära för att samla in ovärderlig information om denna planet fram till nyligen.

Man trodde att Cassini-uppdraget, som hade lanserats för att studera Saturnus, kunde nå Uranus, men när dess bränsle slut slutade de som ansvarade för uppdraget att det försvann inne i Saturnus 2017.

Sonden innehöll radioaktiva element, som om den krossade in i Titan, en av Saturnus månar, kunde ha förorenat denna värld, som kanske har ett slags primitivt liv.

Hubble Space Telescope erbjuder också viktig information och avslöjade förekomsten av nya ringar 2005.

Efter Voyager-uppdraget föreslogs några uppdrag som inte kunde genomföras, eftersom utforskningen av Mars och till och med Jupiter anses vara en prioritering för rymdbyråer runt om i världen.

Voyager

Detta uppdrag bestod av lansering av två sonder: Voyager 1 och Voyager 2. I princip skulle de bara nå Jupiter och Saturnus, men efter att ha besökt dessa planeter fortsatte sonderna att gå mot de isiga planeterna.

Voyager 2 nådde Uranus 1986 och mycket av de tillgängliga uppgifterna hittills kommer från den sonden.

På detta sätt erhölls information om sammansättningen av atmosfären och strukturen i lagren, upptäckte ytterligare ringar, studerade de viktigaste månarna i Uranus, upptäckte ytterligare 10 månar och mätte planetens magnetfält.

Han skickade också en mängd högkvalitativa bilder, både av planeten och ytorna på dess månar, fulla av slagkratrar.

Sonden gick sedan mot Neptun och gick slutligen in i det interstellära utrymmet.

referenser

1. N + 1. 200 kilogram diamanter regnar ner på Uranus och Neptun. Återställd från: nmas1.org.
2. Powell, M. The Naked Eye Planets in the Night Sky (och hur man identifierar dem). Återställd från: nakedeyeplanets.com.
3. Seeds, M. 2011. Solsystemet. Sjunde upplagan. Cengage Learning.
4. Wikipedia. Planeten ring. Återställd från: es.wikipedia.org.
5. Wikipedia. Anneaux d'Uranus. Återställd från: fr.wikipedia.org.
6. Wikipedia. Utforskning av Uranus. Återställd från: en.wikipedia.org.
7. Wikipedia. Uranus (planet). Återställd från: es.wikipedia.org.