URANUS (PLANET): EGENSKAPER, SAMMENSETNING, BANE, BEVEGELSE - ARTE - 2025

Uranus er den syvende planeten i solsystemet og tilhører gruppen ytre planeter. Utover Saturns bane er Uranus knapt synlig for det blotte øye under svært sjeldne forhold, og du trenger å vite hvor du skal se.

Av de grunner var Uranus praktisk talt usynlig, før astronomen William Herschel oppdaget det i 1781, med et teleskop som han selv bygde. Den bittelille blågrønne prikken var ikke akkurat det astronomen lette etter. Det Herschel ønsket var å oppdage den stellar parallax forårsaket av jordens translasjonsbevegelse.

Figur 1. Planeten Uranus, 14,5 ganger mer massiv enn Jorden. Kilde: Pixabay.

For å gjøre dette, trengte han å finne en fjern stjerne (og en nærliggende) og observere hvordan de så ut fra to forskjellige steder. Men en vårnatt i 1781 oppdaget Herschel et lite sted som så ut til å gløde litt lysere enn de andre.

Inntil lenge ble han og de andre astronomene overbevist om at det var en ny planet, og Herschel ble raskt berømt for å utvide størrelsen på det kjente universet og øke antall planeter.

Den nye planeten fikk ikke navnet umiddelbart, fordi Herschel nektet å bruke en gresk eller romersk guddom og i stedet kalte den Georgium Sidu eller "Star of George" til ære for den daværende engelske monarken George III.

Dette alternativet var naturlig nok ikke til smak for noen på det europeiske kontinentet, men spørsmålet ble avgjort da den tyske astronomen Johannes Elert Bode foreslo navnet Uranus, himmelguden og mannen til Gaea, mor Jorden.

I følge gamle greske og romerske mytologier var Uranus far til Saturn (Cronus), som igjen var far til Jupiter (Zeus). Det vitenskapelige samfunnet godtok endelig dette navnet, bortsett fra i England, der planeten fortsatte å bli kalt "George's star", i det minste til 1850.

Generelle kjennetegn ved Uranus

Uranus tilhører gruppen av ytre planeter i solsystemet, som er den tredje planeten i størrelse, etter Saturn og Jupiter. Det er sammen med Neptune, en iskjempe, siden sammensetningen og mange av dens egenskaper skiller den fra de to andre gigantene Jupiter og Saturn.

Mens hydrogen og helium dominerer på Jupiter og Saturn, inneholder isete giganter som Uranus tyngre elementer som oksygen, karbon, nitrogen og svovel.

Uranus har selvfølgelig også hydrogen og helium, men hovedsakelig i atmosfæren. Og den inneholder også is, selv om ikke alle er laget av vann: det er ammoniakk, metan og andre forbindelser.

Men uansett er Uranus 'atmosfære en av de kaldeste av alle i solsystemet. Temperaturer der kan nå -224 ºC.

Selv om bildene viser en fjern og mystisk blå disk, er det mange flere slående funksjoner. En av dem er nettopp den blå fargen, som skyldes metan i atmosfæren, som absorberer rødt lys og reflekterer blått.

Uranus virker blå fra metangass i atmosfæren, som absorberer rødt lys og reflekterer blått lys.

I tillegg har Uranus:

-Eget magnetfelt med en asymmetrisk ordning.

- Tallrike måner.

-Et ringesystem er mer anstrengt enn Saturns.

Men absolutt det som er mest påfallende er den retrograderte rotasjonen på en fullstendig skrå rotasjonsakse, så mye at polene til Uranus befinner seg der ekvator for de andre er, som om den svinger sideveis.

Figur 2. Helling av rotasjonsaksen til Uranus. Kilde: NASA.

I motsetning til hva figur 1 antyder, er Uranus ikke en fredelig eller ensformig planet. Voyager, sonden som skaffet bildene, passerte tilfeldigvis i en sjelden periode med mildvær.

Følgende figur viser helningen på Uranus-aksen ved 98 º i en global sammenligning mellom alle planetene. På Uranus er det polene som mottar mest varme fra den fjerne solen, i stedet for ekvator.

Figur 3. Rotasjonsaksene for planetene til solsystemet. Kilde: NASA.

Sammendrag av de viktigste fysiske egenskapene til planeten

-Masse: 8,69 x 10 ²⁵ kg.

-Radio: 2.5362 x 10 ⁴ km

-Form: flatet ut.

-Gjennomsnittlig avstand til solen: 2,87 x 10 ⁹ km

- Helling av bane : 0,77 º med hensyn til ekliptikens plan.

-Temperatur: mellom -220 og -205,2 ºC omtrent.

-Gravitet: 8,69 m / s ²

-Eget magnetfelt: Ja.

-Atmosfære: Ja, hydrogen og helium

-Tetthet: 1290 kg / m ³

-Satellitter: 27 med betegnelse til nå.

-Ringer: Ja, cirka 13 oppdaget så langt.

Oversettelse bevegelse

Uranus, som de store planetene, roterer majestetisk rundt sola, og tar omtrent 84 år å fullføre en bane.

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

Uranus-bane er betydelig elliptisk og viste opprinnelig noen avvik med bane beregnet for den fra lovene til Newton og Kepler, av den store matematikeren Pierre de Laplace i 1783.

Noe senere, i 1841, antydet den engelske astronomen John Couch Adams veldig riktig at disse avvikene kunne skyldes forstyrrelser forårsaket av en annen fremdeles usynlig planet.

I 1846 foredlet den franske matematikeren Urbain Le Verrier beregningene av den mulige bane til den ukjente planeten og ga dem til den tyske astronomen Johann Gottfried Galle i Berlin. Neptune dukket umiddelbart opp i teleskopet sitt for første gang, på stedet angitt av den franske forskeren.

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

Når og hvordan man observerer Uranus

Uranus er vanskelig å se med det blotte øye fordi det er så fjernt fra Jorden. Den har knapt en styrke på 6 når den er lysest og en diameter på 4 bue sekunder (Jupiter er omtrent 47º når den er best sett).

Med veldig klare mørke himmel, ingen kunstige lys og å vite på forhånd hvor du skal lete, kan du muligens se det med det blotte øye.

Imidlertid kan astronomifans finne det ved hjelp av himmelkart som finnes på internett og et instrument, som til og med kan være en kikkert av god kvalitet. Det vil fremdeles se ut som en blå prikk uten mye detaljer.

Figur 6. Uranus kan sees som en liten blå prikk ved hjelp av teleskopet og himmelkartene. Kilde: Pexels.

For å se de fem store månene på Uranus krever det et stort teleskop. Detaljene om planeten kunne observeres med et teleskop på minst 200 mm. Mindre instrumenter avslører bare en bitteliten grønnblå plate, men det er verdt å prøve å se den, vel vitende om at der, så langt unna, skjuler det seg så mange underverker.

Ringene til Uranus

I 1977 passerte Uranus foran en stjerne og gjemte den. I løpet av den tiden blinket stjernen noen ganger, før og etter skjulthet. Den flimrende var forårsaket av at ringene passerte, og på denne måten oppdaget tre astronomer at Uranus hadde et system på 9 ringer plassert i ekvatorens plan.

Alle de ytre planetene har et ringsystem, selv om ingen overgår skjønnheten til ringene til Saturn, men de av Uranus er veldig interessante.

Voyager 2-sonden fant enda flere ringer og oppnådde utmerkede bilder. I 2005 oppdaget Hubble-romteleskopet ytterligere 2 ytre ringer.

Saken som utgjør ringene til Uranus er mørk, muligens bergarter med høyt karboninnhold, og bare de ytterste ringene er rike på støv.

Ringene holdes i form takket være hyrdesatellittene til Uranus, hvis gravitasjonshandling bestemmer deres form. De er også veldig tynne, så satellittene som beiter dem er ganske små måner.

Ringsystemet er en ganske skjør og ikke veldig holdbar struktur, i det minste sett fra astronomiske tider.

Partiklene som utgjør ringene kolliderer kontinuerlig, friksjonen med atmosfæren til Uranus knuser dem, og også den konstante solstrålingen svekker dem.

Derfor er ringens utholdenhet avhengig av at nytt materiale når dem, og kommer fra fragmenteringen av satellitter ved anslag med asteroider og kometer. I likhet med Saturn-ringene, tror astronomer at de er nyere, og at deres opprinnelse nettopp er i disse kollisjonene.

Figur 7. Det er et veldig nært forhold mellom ringene til Uranus og hyrdesatellittene, dette er vanlig på planeter med ringsystemer. Kilde: Wikimedia Commons. Trassiorf / Public domain.

Rotasjonsbevegelse

Blant alle funksjonene til Uranus er dette det mest fantastiske, fordi denne planeten har retrograd rotasjon; det vil si at den roterer raskt i motsatt retning av hvordan de andre planetene gjør det (bortsett fra Venus), og tar litt over 17 timer å gjøre en revolusjon. Slik hastighet står i kontrast til målet på Uranus når den reiser i bane.

Videre er rotasjonsaksen så vippet at planeten ser ut til å snurre flat, som vist i animasjonen i figur 2. Planetforskere mener at en kolossal påvirkning flyttet planetens rotasjonsakse til sin nåværende posisjon.

Figur 8. Den retrogradede rotasjonen og vippa på Uranus-aksen skyldes en kolossal innvirkning som skjedde for millioner av år siden. Kilde: NASA.

Årstidene på Uranus

Det er på grunn av denne særegne tilbøyeligheten at årstidene på Uranus er virkelig ekstreme og gir opphav til store klimatiske variasjoner.

For eksempel peker en av polene under en solstikk direkte mot solen, mens den andre peker mot verdensrommet. En reisende på den opplyste siden ville konstatere at solen verken reiser seg eller går ned i 21 år, mens den motsatte polen dyppes ned i mørket.

Tvert imot, på en jevndøgn er solen på klodens ekvator, og så reiser den seg og går nedover dagen, som varer omtrent 17 timer.

Takket være Voyager 2-sonden er det kjent at Uranus 'sørlige halvkule for tiden er på vei mot vinter, mens nord er på vei mot sommeren, som vil finne sted i 2028.

Figur 9. Sesongvariasjon på Uranus sett av en hypotetisk reisende. Kilde: Seeds, M. Solar System.

Siden Uranus tar 84 år å gå i bane rundt sola og være så langt fra Jorden, er det forstått at mange av planetens klimatiske variasjoner fremdeles er ukjente. De fleste tilgjengelige data kommer fra det nevnte Voyager-oppdraget fra 1986 og observasjoner gjort gjennom romteleskopet Hubble.

sammensetning

Uranus er ikke en gassgigant, men en isgigant. I det avsnittet som er dedikert til kjennetegnene, så man at tettheten til Uranus, selv om den er lavere enn for steinete planeter som Jorden, er større enn Saturn, som godt kunne flyte på vann.

Egentlig er mye av Jupiter og Saturn flytende i stedet for gassformet, men Uranus og Neptune inneholder en stor mengde is, ikke bare vann, men andre forbindelser.

Og siden massen av Uranus er mindre, produseres ikke trykket som gir dannelse av flytende hydrogen, så karakteristisk for Jupiter og Saturn, inni den. Når hydrogen er i denne tilstanden, oppfører det seg som et metall, noe som forårsaker de sterke magnetfeltene til disse to planetene.

Uranus har også sitt eget magnetfelt, hvorav det er et diagram i figur 12, selv om merkelig nok ikke feltlinjene passerer gjennom sentrum, som i tilfelle av Jorden, men ser ut til å stamme fra et annet sted fortrengt derfra.

Så i Uranus 'atmosfære er det molekylært hydrogen og helium, med en liten prosentandel metan, som er ansvarlig for dens blå farge, siden denne forbindelsen absorberer bølgelengdene til rødt.

Jordens kropp som sådan består av is, ikke bare vann, men ammoniakk og metan.

Dette er tiden for å løfte frem en viktig detalj: når planetforskere snakker om "is", henviser de ikke til det frosne vannet som vi har i drinker for å avkjøle dem.

"Isen" til de frosne gigantplanetene er under stort trykk og høye temperaturer, minst flere tusen grader, så den har ingenting til felles med det som er lagret i kjøleskap, bortsett fra sammensetning.

Diamanter på Uranus

Er det mulig å produsere diamanter fra metan? Laboratoriestudier utført i Tyskland ved Helmholtz Zentrum Dresden-Rossendorf laboratorium indikerer at det er så lenge det er tilstrekkelige trykk- og temperaturforhold.

Og disse forhold foreligger inne Uranus, så teoretiske beregninger har vist at metan CH ₄ dissosierer for å danne andre forbindelser.

Karbonet som er til stede i metanmolekyler faller ut og blir til mindre enn diamant. Når de beveger seg mot planetens indre, frigjør krystallene varme ved friksjon og samler seg på planetens kjerne (se neste avsnitt).

Det anslås at de således dannede diamantene kan komme opp i 200 kg, selv om det er usannsynlig å bekrefte dette, i det minste i nær fremtid.

Intern struktur

I diagrammet nedenfor har vi strukturen til Uranus og dens lag, hvis sammensetning ble kort nevnt i forrige seksjon:

-Upplevende atmosfære.

-Midellaget rik på molekylært hydrogen og helium, totalt tykkelsen på atmosfæren er omtrent 7500 km.

-Den isbaserte mantelen (som vi allerede vet er ikke som vanlig is på jorden), med en tykkelse på 10 500 km.

-En steinete kjerne laget av jern, nikkel og silikater med en radius på 7500 km.

Det "steinete" materialet i kjernen er heller ikke som bergartene på jorden, fordi i hjertet av planeten er trykket og temperaturen for høyt til at disse "bergartene" kan ligne de vi kjenner, men i det minste den kjemiske sammensetningen det burde ikke være annerledes.

Figur 10. Intern struktur av Uranus. Kilde: Wikimedia Commons.

Naturlige satellitter av Uranus

Uranus har hittil 27 utpekte satellitter, oppkalt etter karakterene i verkene til William Shakespeare og Alexander Pope, takket være John Herschel, sønn av William Herschel, oppdager av planeten.

Det er 5 hovedmåner som ble oppdaget ved teleskopobservasjon, men ingen har en atmosfære, selv om de er kjent for å ha frosset vann. Alle av dem er ganske små, siden deres samlede masser ikke når halvparten av Triton, en av månene til Neptun, tvillingplaneten Uranus.

Den største av disse er Titania, hvis diameter er 46% av månen, etterfulgt av Oberon. Begge satellittene ble oppdaget av William Herschel selv i 1787. Ariel og Umbriel ble oppdaget på midten av 1800-tallet av William Lassell, en amatørastronom som også bygde sine egne teleskoper.

Miranda, den femte største månen på Uranus, med bare 14% av månens diameter, ble oppdaget på 1900-tallet av Gerard Kuiper. Forresten, med navnet til denne bemerkelsesverdige astronomen ble Kuiper-beltet også døpt i solsystemets rammer.

Figur 11. De 5 store månene til Uranus, planeten selv, og den lille månen Puck. Fra venstre til høyre Uranus i blått, Puck, Miranda, Ariel, Umbriel, Titania den største og Oberon. Kilde: Wikimedia Commons.

Overflaten til Miranda er ekstremt robust på grunn av potensielle påvirkninger og uvanlig geologisk aktivitet.

De andre satellittene er mindre og er kjent fra Voyager 2 og Hubble-romteleskopet. Disse månene er veldig mørke, kanskje på grunn av mange påvirkninger som fordampet materiale på overflaten og konsentrerte det på det. Også på grunn av den intense strålingen de er utsatt for.

Navnene på noen av dem og deres handling for å opprettholde ringsystemet vises i figur 7.

Bevegelsen til satellittene til Uranus styres av tidevannskrefter, og det samme er Earth-Moon-systemet. På denne måten er satellittenes rotasjons- og oversettelsesperioder de samme, og de viser alltid det samme ansiktet til planeten.

Magnetfelt

Uranus har et magnetfelt med omtrent 75% av intensiteten til jordens, i følge magnetometrien til Voyager 2. Sonden, siden det indre av planeten ikke oppfyller de nødvendige betingelser for å produsere metallisk hydrogen, mener forskere at det er en annen ledende væske som genererer feltet.

Følgende figur representerer magnetfeltene til de joviske planetene. Alle feltene ligner til en viss grad det som er produsert av en stangmagnet eller magnetisk dipol i sentrum, også jordens.

Men dipolen i Uranus er ikke i sentrum, og heller ikke Neptunus, men heller fortrengt mot sørpolen og bemerkelsesverdig tilbøyelig med hensyn til rotasjonsaksen, for Uranus.

Figur 12. Magnetfeltskjema for de joviske planetene. Uranus-feltet er forskjøvet fra midten og aksen gjør en skarp vinkel med rotasjonsaksen. Kilde: Seeds, M. The Solar System.

Hvis Uranus produserer et magnetfelt, må det være en dynamoeffekt takket være en bevegelig væske. Eksperter mener at det er en vannmasse med oppløst metan og ammoniakk, ganske dypt.

Med trykket og temperaturen inne i Uranus, ville denne væsken være en god leder av elektrisitet. Denne kvaliteten, sammen med den raske rotasjonen av planeten og overføring av varme ved konveksjon, er faktorer som er i stand til å generere et magnetfelt.

Oppdrag til Uranus

Uranus er ekstremt langt fra Jorden, så til å begynne med var letingen bare gjennom teleskopet. Heldigvis kom Voyager-sonden nær nok til å samle uvurderlig informasjon om denne planeten som var ukjent inntil nylig.

Man trodde at Cassini-oppdraget, som var blitt lansert for å studere Saturn, kunne nå Uranus, men da drivstoffet gikk tom, fikk de ansvarlige for oppdraget det til å forsvinne inne i Saturn i 2017.

Sonden inneholdt radioaktive elementer, som hvis den krasjet inn i Titan, en av Saturns måner, kunne ha forurenset denne verden, som kanskje har noen form for primitiv liv.

Hubble-teleskopet tilbyr også viktig informasjon og avslørte eksistensen av nye ringer i 2005.

Etter Voyager-oppdraget ble det foreslått noen oppdrag som ikke kunne utføres, siden utforskningen av Mars og til og med Jupiter anses som en prioritet for romfartsorganer rundt om i verden.

Voyager

Dette oppdraget besto av sjøsetting av to sonder: Voyager 1 og Voyager 2. I prinsippet skulle de bare nå Jupiter og Saturn, men etter å ha besøkt disse planetene fortsatte sonderne å gå mot de iskalde planetene.

Voyager 2 nådde Uranus i 1986, og mye av dataene vi har så langt kommer fra den sonden.

På denne måten ble det innhentet informasjon om sammensetningen av atmosfæren og strukturen til lagene, oppdaget flere ringer, studerte hovedmånene til Uranus, oppdaget 10 måner til og målte magnetfeltet til planeten.

Han sendte også en mengde bilder av høy kvalitet, både av planeten og flatene på månene, fulle av slagkratere.

Sonden satte kursen mot Neptune og kom til slutt inn i det interstellare rommet.

referanser

1. N + 1. 200 kilogram diamanter regner ned på Uranus og Neptun. Gjenopprettet fra: nmas1.org.
2. Powell, M. The Naked Eye Planets in the Night Sky (og hvordan du kan identifisere dem). Gjenopprettet fra: nakedeyeplanets.com.
3. Seeds, M. 2011. Solar System. Syvende utgave. Cengage Learning.
4. Wikipedia. Planetarisk ring. Gjenopprettet fra: es.wikipedia.org.
5. Wikipedia. Anneaux d'Uranus. Gjenopprettet fra: fr.wikipedia.org.
6. Wikipedia. Utforsking av Uranus. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org.
7. Wikipedia. Uranus (planet). Gjenopprettet fra: es.wikipedia.org.