Caracteristicile Uranus (planeta), compoziția, orbita, mișcarea

2269
Alexander Pearson

Uranus Este a șaptea planetă din sistemul solar și aparține grupului de planete exterioare. Dincolo de orbita lui Saturn, Uranus este abia vizibil cu ochiul liber în condiții foarte rare și trebuie să știi unde să cauți.

Din acest motiv, pentru antici Uranus a fost practic invizibil, până când astronomul William Herschel l-a descoperit în 1781, cu un telescop pe care el însuși l-a construit. Micul punct albastru-verde nu era exact ceea ce căuta astronomul. Ceea ce a vrut Herschel a fost să detecteze paralela stelară cauzată de mișcarea de translație a Pământului..

Figura 1. Planeta Uranus, de 14,5 ori mai masivă decât Pământul. Sursa: Pixabay.

Pentru a face acest lucru, el a trebuit să localizeze o stea îndepărtată (și una din apropiere) și să observe cum arătau din două locuri diferite. Dar într-o noapte de primăvară din 1781, Herschel a văzut un mic loc care părea să strălucească puțin mai strălucitor decât celelalte..

Pe scurt, el și ceilalți astronomi au devenit convinși că este o nouă planetă, iar Herschel a devenit rapid faimos pentru extinderea dimensiunii universului cunoscut, creșterea numărului de planete..

Noua planetă nu și-a primit numele imediat, deoarece Herschel a refuzat să folosească o zeitate greacă sau romană și, în schimb, a botezat-o Georgium Sidu sau „Steaua lui George” în onoarea monarhului englez de atunci George al III-lea..

Bineînțeles, această opțiune nu a fost pe placul unora de pe continentul european, dar problema a fost soluționată când astronomul german Johannes Elert Bode a sugerat numele lui Uranus, zeul cerului și soțul lui Gea, mama Pământ..

Conform mitologiilor antice grecești și romane, Uranus era tatăl lui Saturn (Cronus), care la rândul său era tatăl lui Jupiter (Zeus). Comunitatea științifică a acceptat în cele din urmă acest nume, cu excepția Angliei, unde planeta a continuat să fie numită „steaua lui George”, cel puțin până în 1850..

Indice articol

  • 1 Caracteristicile generale ale lui Uranus
    • 1.1 Rezumatul principalelor caracteristici fizice ale planetei
  • 2 Mișcare de translație
  • 3 Când și cum să observi Uranus
  • 4 Inelele lui Uranus
  • 5 Mișcarea de rotație
    • 5.1 Anotimpurile pe Uranus
  • 6 Compoziție
  • 7 Structura internă
  • 8 sateliți naturali ai lui Uranus
  • 9 Câmpul magnetic 
  • 10 misiuni către Uranus
    • 10.1 Voyager
  • 11 Referințe

Caracteristicile generale ale lui Uranus

Uranus aparține grupului de planete exterioare ale sistemului solar, fiind a treia planetă ca mărime, după Saturn și Jupiter. Este, împreună cu Neptun, un gigant de gheață, deoarece compoziția sa și multe dintre caracteristicile sale îl diferențiază de ceilalți doi giganți Jupiter și Saturn..

În timp ce hidrogenul și heliul predomină pe Jupiter și Saturn, giganții înghețați precum Uranus conțin elemente mai grele, cum ar fi oxigenul, carbonul, azotul și sulful.. 

Desigur, Uranus are și hidrogen și heliu, dar mai ales în atmosfera sa. Și conține, de asemenea, gheață, deși nu toate sunt apă: există amoniac, metan și alți compuși. 

Dar, în orice caz, atmosfera lui Uranus este una dintre cele mai reci dintre toate din sistemul solar. Temperaturile de acolo pot ajunge la -224 ºC.

Deși imaginile prezintă un disc albastru îndepărtat și misterios, există multe alte caracteristici izbitoare. Una dintre ele este tocmai culoarea albastră, care se datorează metanului din atmosferă, care absoarbe lumina roșie și reflectă albastrul..

Uranus apare albastru din gazul metan din atmosfera sa, care absoarbe lumina roșie și reflectă lumina albastră.

În plus, Uranus are:

-Câmp magnetic cu o dispunere asimetrică. 

-Numeroase luni.

-Un sistem de inele mai slab decât cel al lui Saturn.

Dar cu siguranță, ceea ce este cel mai izbitor este rotația retrogradă pe o axă de rotație complet înclinată, atât de mult încât polii lui Uranus sunt situați acolo unde este ecuatorul celorlalți, de parcă s-ar fi rotit lateral..

Figura 2. Înclinarea axei de rotație a lui Uranus. Sursa: NASA.

Apropo, contrar a ceea ce sugerează Figura 1, Uranus nu este o planetă pașnică sau monotonă. Voyager, sonda care a obținut imaginile, s-a întâmplat să treacă într-o perioadă rară de vreme blândă.

Următoarea figură arată înclinația axei Uranus la 98 ° într-o comparație globală între toate planetele. Pe Uranus, polii sunt cei care primesc cea mai mare căldură de la Soarele îndepărtat, mai degrabă decât de la ecuator..

Figura 3. Axele de rotație ale planetelor sistemului solar. Sursa: NASA.

Rezumatul principalelor caracteristici fizice ale planetei

-Masa: 8,69 x 1025 kg.

-Radio: 2,5362 x 104   km

-Formă: turtit.

-Distanța medie până la Soare: 2,87 x 109 km

-Înclinarea orbitei: 0.77º în raport cu planul eclipticii.

-Temperatura: între -220 și -205,2 ° C aproximativ.

-Gravitatie: 8,69 m / sDouă

-Câmp magnetic auto: da.

-Atmosfera: Da, hidrogen și heliu

-Densitate: 1290 kg / m3

-Sateliți: 27 cu desemnare până în prezent.

-Inele: Da, aproximativ 13 descoperite până acum.

Mișcare de traducere

Uranus, ca și marile planete, se învârte maiestuos în jurul Soarelui, durând aproximativ 84 de ani pentru a finaliza o orbită.. 

Figura 4. Orbita lui Uranus (în roșu) în jurul Soarelui. Sursa: Wikimedia Commons. Simulare originală = Todd K. Timberlake autorul Easy Java Simulation = Francisco Esquembre / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Orbita lui Uranus este apreciabil eliptică și a arătat inițial unele discrepanțe cu orbita calculată pentru aceasta din legile lui Newton și Kepler, de marele matematician Pierre de Laplace în 1783. 

Ceva mai târziu, în 1841, astronomul englez John Couch Adams a sugerat pe bună dreptate că aceste discrepanțe ar putea fi cauzate de tulburări cauzate de o altă planetă încă invizibilă.. 

În 1846, matematicianul francez Urbain Le Verrier a rafinat calculele pentru posibila orbită a planetei necunoscute și le-a predat astronomului german Johann Gottfried Galle din Berlin. Imediat Neptun a apărut în telescopul său pentru prima dată, în locul indicat de omul de știință francez. 

Figura 5. În stânga Sir William Herschel (1738-1822) și în dreapta Urbain Le Verrier (1811-1877). Sursa: Wikimedia Commons.

Când și cum să observi Uranus

Uranus este dificil de văzut cu ochiul liber, deoarece este atât de îndepărtat de Pământ. Abia are o magnitudine de 6, când este cel mai strălucitor și un diametru de 4 secunde de arc (Jupiter este de aproximativ 47º când este cel mai bine văzut).

Cu ceruri întunecate foarte clare, fără lumini artificiale și știind din timp unde să caute, poate fi posibil să-l vezi cu ochiul liber. 

Cu toate acestea, fanii astronomiei îl pot localiza cu ajutorul diagramelor cerești găsite pe internet și a unui instrument, care poate fi chiar binoclu de bună calitate. Va arăta în continuare ca un punct albastru fără prea multe detalii..

Figura 6. Uranus poate fi văzut ca un mic punct albastru cu ajutorul diagramei telescopului și a cerului. Sursa: Pexels.

Pentru a vedea cele 5 luni majore ale lui Uranus este nevoie de un telescop mare. Detaliile planetei au putut fi observate cu un telescop de cel puțin 200 mm. Instrumentele mai mici dezvăluie doar un mic disc albastru-verzui, totuși merită să încercăm să-l vedem, știind că acolo, atât de departe, ascunde atât de multe minuni.

Inelele lui Uranus

În 1977 Uranus a trecut în fața unei stele și a ascuns-o. În acea perioadă, vedeta a clipit de câteva ori, înainte și după ascundere. Pâlpâirea a fost cauzată de trecerea inelelor și în acest fel, trei astronomi au descoperit că Uranus avea un sistem de 9 inele situat în planul ecuatorului..

Toate planetele exterioare au un sistem de inele, deși niciuna nu depășește frumusețea inelelor lui Saturn, totuși cele ale lui Uranus sunt foarte interesante.

Sonda Voyager 2 a găsit și mai multe inele și a obținut imagini excelente. În 2005, Telescopul Spațial Hubble a descoperit și alte 2 inele exterioare.. 

Materia care alcătuiește inelele lui Uranus este întunecată, probabil sunt roci cu conținut ridicat de carbon și numai inelele exterioare sunt bogate în praf..

Inelele sunt păstrate în formă datorită sateliți de păstor lui Uranus, a cărui acțiune gravitațională determină forma celor. De asemenea, sunt foarte subțiri, prin urmare sateliții care le pășunesc sunt lunile destul de mici..

Sistemul inelar este o structură destul de fragilă și nu foarte durabilă, cel puțin din punctul de vedere al timpurilor astronomice..

Particulele care formează inelele se ciocnesc continuu, frecarea cu atmosfera lui Uranus le zdrobește și, de asemenea, radiația solară constantă le deteriorează..

Prin urmare, persistența inelelor depinde de sosirea de material nou, provenit din fragmentarea sateliților prin impacturile cu asteroizii și cometele. La fel ca inelele lui Saturn, astronomii cred că sunt recente și că originea lor se află tocmai în aceste coliziuni.

Figura 7. Există o relație foarte strânsă între inelele lui Uranus și sateliții păstor, acest lucru este frecvent pe planetele cu sisteme de inele. Sursa: Wikimedia Commons. Trassiorf / Domeniul public.

Mișcare rotativă

Dintre toate caracteristicile lui Uranus, aceasta este cea mai uimitoare, deoarece această planetă are rotație retrogradă; adică se rotește rapid în direcția opusă modului în care fac celelalte planete (cu excepția lui Venus), luând puțin peste 17 ore pentru a face o revoluție. O astfel de viteză contrastează cu măsura lui Uranus atunci când călătorește pe orbita sa.

În plus, axa de rotație este atât de înclinată încât planeta pare să se rotească întinsă, așa cum se vede în animația din figura 2. Oamenii de știință planetari cred că un impact colosal a mutat axa de rotație a planetei în poziția sa actuală..

Figura 8. Rotația retrogradă și înclinarea axei Uranus se datorează unui impact colosal care a avut loc cu milioane de ani în urmă. Sursa: NASA.

Anotimpurile de pe Uranus

Din cauza acestei înclinații deosebite, anotimpurile de pe Uranus sunt într-adevăr extreme și dau naștere la mari variații climatice..

De exemplu, în timpul unui solstițiu, unul dintre poli indică direct Soarele, în timp ce celălalt indică spațiul. Un călător din partea iluminată ar observa că timp de 21 de ani Soarele nu răsare și nici nu apune, în timp ce polul opus este cufundat în întuneric..

Și dimpotrivă, pe un echinocțiul Soarele se află pe ecuatorul planetei și apoi răsare și apune pe tot parcursul zilei, care durează aproximativ 17 ore..

Datorită sondei Voyager 2, se știe că emisfera sudică a lui Uranus se îndreaptă în prezent spre iarnă, în timp ce nordul se îndreaptă spre vară, care va avea loc în 2028.

Figura 9. Variația sezonieră a lui Uranus, văzută de un călător ipotetic. Sursa: Semințe, M. Solar System.

Deoarece Uranus durează 84 de ani pentru a orbita Soarele și a fi atât de departe de Pământ, se înțelege că multe dintre variațiile climatice ale planetei sunt încă necunoscute. Majoritatea datelor disponibile provin din misiunea Voyager din 1986 menționată mai sus și din observațiile făcute prin telescopul spațial Hubble..

Compoziţie

Uranus nu este un gigant gazos, ci un gigant de gheață. În secțiunea dedicată caracteristicilor, s-a văzut că densitatea lui Uranus, deși este mai mică decât cea a planetelor stâncoase precum Pământul, este mai mare decât cea a lui Saturn, care ar putea pluti bine pe apă..

În realitate, o mare parte din Jupiter și Saturn sunt mai degrabă lichide decât gazoase, dar Uranus și Neptun conțin o cantitate mare de gheață, nu numai apă, ci și alți compuși.

Și întrucât masa lui Uranus este mai mică, presiunile care dau naștere la formarea hidrogenului lichid, atât de caracteristic lui Jupiter și Saturn, nu sunt produse în interiorul acestuia. Când hidrogenul se află în această stare, acesta se comportă ca un metal, ceea ce determină câmpurile magnetice intense ale acestor două planete..

Uranus are, de asemenea, propriul său câmp magnetic, din care există o diagramă în figura 12, deși curios liniile de câmp nu trec prin centrul său, ca în cazul Pământului, dar par să provină dintr-un alt punct deplasat de acolo..

Deci, în atmosfera lui Uranus există hidrogen molecular și heliu, cu un procent mic de metan, care este responsabil pentru culoarea sa albastră, deoarece acest compus absoarbe lungimile de undă ale roșu..

Corpul planetei ca atare este format din gheață, nu numai apă, ci amoniac și metan.

Acesta este momentul pentru a evidenția un detaliu important: atunci când oamenii de știință planetari vorbesc despre „gheață”, nu se referă la apa înghețată pe care o punem în băuturi pentru a le răci..

„Gheața” planetelor gigantice înghețate se află sub presiune mare și temperaturi ridicate, cel puțin câteva mii de grade, deci nu are nimic în comun cu ceea ce este depozitat în frigidere, cu excepția compoziției.

Diamante pe Uranus

Este posibil să se producă diamante din metan? Studiile de laborator efectuate în Germania, la laboratorul Helmholtz Zentrum Dresden-Rossendorf, indică faptul că este, atâta timp cât există condiții adecvate de presiune și temperatură..

Și aceste condiții există în interiorul lui Uranus, astfel încât simulările pe computer arată că metanul CH4 se disociază formând alți compuși. 

Carbonul prezent în moleculele de metan precipită și se transformă în nimic mai puțin decât diamant. Pe măsură ce se îndreaptă spre interiorul planetei, cristalele degajă căldură prin frecare și se acumulează pe miezul planetei (vezi secțiunea următoare).

Se estimează că diamantele astfel formate ar putea ajunge până la 200 kg, deși este puțin probabil să confirme acest lucru, cel puțin în viitorul apropiat.

Structura interna

În diagrama prezentată mai jos avem structura lui Uranus și straturile sale, a căror compoziție a fost menționată pe scurt în secțiunea anterioară:

-Atmosfera superioară.

-Stratul intermediar bogat în hidrogen molecular și heliu, în total grosimea atmosferei este de aproximativ 7.500 km.

-Mantaua pe bază de gheață (despre care știm deja nu este ca gheața obișnuită pe Pământ), cu o grosime de 10.500 km.

-Un miez stâncos din fier, nichel și silicați cu o rază de 7.500 km.

Nici materialul „stâncos” din miez nu seamănă cu rocile de pe Pământ, deoarece în centrul planetei presiunea și temperatura sunt prea mari pentru ca aceste „roci” să semene cu cele pe care le cunoaștem, dar cel puțin compoziția chimică pe care o are nu ar trebui să fie diferit.

Figura 10. Structura internă a lui Uranus. Sursa: Wikimedia Commons.

Sateliții naturali ai lui Uranus

Uranus are 27 de sateliți desemnați până acum, numiți după personajele din operele lui William Shakespeare și Alexander Pope, datorită lui John Herschel, fiul lui William Herschel, descoperitor al planetei..

Există 5 luni principale care au fost descoperite prin observarea telescopului, dar niciuna nu are atmosferă, deși se știe că au apă înghețată. Toate sunt destul de mici, deoarece masele lor combinate nu ajung la jumătate din cea a lui Triton, una dintre lunile lui Neptun, planeta geamănă a lui Uranus..

Cea mai mare dintre acestea este Titania, al cărei diametru este de 46% cel al Lunii, urmată de Oberon. Ambii sateliți au fost descoperiți de însuși William Herschel în 1787. Ariel și Umbriel au fost descoperiți la mijlocul secolului al XIX-lea de William Lassell, un astronom amator care și-a construit și propriile telescoape..

Miranda, a cincea cea mai mare lună a lui Uranus, cu doar 14% din diametrul lunar, a fost descoperită în secolul al XX-lea de Gerard Kuiper. Apropo, centura Kuiper a fost numită și după acest astronom remarcabil în limitele sistemului solar..

Figura 11. Cele 5 luni majore ale lui Uranus, planeta însăși și luna mică Puck. De la stânga la dreapta Uranus în albastru, Puck, Miranda, Ariel, Umbriel, Titania cel mai mare și Oberon. Sursa: Wikimedia Commons.

Suprafața Mirandei este extrem de accidentată din cauza impacturilor potențiale și a activității geologice neobișnuite.

Ceilalți sateliți sunt mai mici și sunt cunoscuți din Voyager 2 și Telescopul Spațial Hubble. Aceste luni sunt foarte întunecate, probabil din cauza numeroaselor impacturi care au vaporizat materialul la suprafață și l-au concentrat pe el. Tot datorită radiației intense la care sunt supuși.

În figura 7 apar numele unora dintre ele și acțiunea lor de a menține sistemul de inele..

Mișcarea sateliților lui Uranus este guvernată de forțe de maree, la fel ca sistemul Pământ-Lună. În acest fel, perioadele de rotație și de translație ale sateliților sunt aceleași și arată întotdeauna aceeași față către planetă..

Camp magnetic 

Uranus are un câmp magnetic cu aproximativ 75% din intensitatea Pământului, conform magnetometriei sondei Voyager 2. Deoarece interiorul planetei nu îndeplinește condițiile necesare pentru a produce hidrogen metalic, oamenii de știință cred că există un alt fluid conductiv care generează câmpul.

Următoarea figură reprezintă câmpurile magnetice ale planetelor joviene. Toate câmpurile seamănă într-o oarecare măsură cu cele produse de un magnet cu bare sau dipol magnetic în centru, de asemenea cu cel al Pământului.

Dar dipolul din Uranus nu este în centru și nici cel al lui Neptun, ci mai degrabă deplasat spre polul sudic și înclinat remarcabil față de axa de rotație, în cazul lui Uranus..

Figura 12. Diagrama câmpului magnetic pentru planetele joviene. Câmpul lui Uranus este deplasat din centru, iar axa formează un unghi ascuțit cu axa de rotație. Sursa: Semințe, M. Sistemul solar.

Dacă Uranus produce un câmp magnetic, trebuie să existe un efect de dinam datorită unui fluid în mișcare. Experții cred că este un corp de apă cu metan dizolvat și amoniac, destul de adânc.

Odată cu presiunea și temperatura din interiorul Uranus, acest fluid ar fi un bun conductor de electricitate. Această calitate, împreună cu rotația rapidă a planetei și transmiterea căldurii prin convecție, sunt factori capabili să genereze un câmp magnetic..

Misiuni către Uranus

Uranus este extrem de departe de Pământ, așa că la început explorarea a fost doar prin telescop. Din fericire, sonda Voyager s-a apropiat suficient pentru a aduna informații neprețuite despre această planetă necunoscută până de curând..

S-a crezut că misiunea Cassini, care fusese lansată pentru a studia Saturn, ar putea ajunge la Uranus, dar când s-a epuizat combustibilul, cei responsabili pentru misiune au făcut-o să dispară în interiorul lui Saturn în 2017..

Sonda conținea elemente radioactive, care dacă s-ar fi prăbușit în Titan, una dintre lunile lui Saturn, ar fi putut contamina această lume, care poate adăpostește un fel de viață primitivă..

Telescopul spațial Hubble oferă, de asemenea, informații importante și a dezvăluit existența noilor inele în 2005..

După misiunea Voyager, au fost propuse unele misiuni care nu au putut fi efectuate, deoarece explorarea Marte și chiar a lui Jupiter sunt considerate o prioritate pentru agențiile spațiale din întreaga lume..

Voyager

Această misiune a constat în lansarea a două sonde: Voyager 1 și Voyager 2. În principiu, ei aveau să ajungă doar la Jupiter și Saturn, dar după ce au vizitat aceste planete, sondele au continuat spre planetele înghețate..

Voyager 2 a ajuns la Uranus în 1986 și o mare parte din datele pe care le avem până acum provin din acea sondă. 

În acest fel, s-au obținut informații despre compoziția atmosferei și structura straturilor, s-au descoperit inele suplimentare, s-au studiat lunile principale ale lui Uranus, s-au descoperit încă 10 luni și s-a măsurat câmpul magnetic al planetei..

De asemenea, a trimis o multitudine de imagini de înaltă calitate, atât ale planetei, cât și ale suprafețelor lunilor sale, pline de cratere de impact..

Sonda s-a îndreptat apoi spre Neptun și a intrat în cele din urmă în spațiul interstelar..

Referințe

  1. N + 1. 200 de kilograme de diamante plouă peste Uranus și Neptun. Recuperat de pe: nmas1.org.
  2. Powell, M. The Naked Eye Planetets in the Night Sky (și cum să le identificăm). Recuperat de pe: nakedeyeplanets.com.
  3. Semințe, M. 2011. Sistemul solar. Ediția a șaptea. Cengage Learning.
  4. Wikipedia. Inel planetar. Recuperat de pe: es.wikipedia.org.
  5. Wikipedia. Anneaux d'Uranus. Recuperat de pe: fr.wikipedia.org.
  6. Wikipedia. Explorarea lui Uranus. Recuperat de pe: en.wikipedia.org.
  7. Wikipedia. Uranus (planeta). Recuperat de pe: es.wikipedia.org.

Nimeni nu a comentat acest articol încă.