Značilnosti Urana (planet), sestava, orbita, gibanje

Uran Je sedmi planet sončnega sistema in spada v skupino zunanjih planetov. Poleg Saturnove orbite je Uran v zelo izjemnih pogojih komaj viden golemu očesu in je treba vedeti, kam iskati.

Zaradi tega je bil za starodavni Uran praktično neviden, dokler ga astronom William Herschel ni odkril leta 1781 s teleskopom, ki ga je zgradil. Drobna zelenkasto modra točka ni bila ravno tisto, kar je iskal astronom. Herschel je želela zaznati zvezdne paralage, ki ga je povzročilo gibanje prevoda zemljišč.

Slika 1. Planet Uran, 14.5 -krat bolj masiven od Zemlje. Vir: Pixabay.

Da bi to naredili, sem moral najti oddaljeno (in v bližini) zvezdo in opazovati, kako so jih videli iz dveh različnih krajev. Toda spomladanska noč leta 1781 je Herschel opazila majhno točko, za katero se je zdelo, da sveti nekoliko več kot drugi.

Kmalu sta se on in drugi astronomi prepričali, da gre za nov planet in Herschel je hitro postal znan po širitvi velikosti znanega vesolja, kar je dvignilo število planetov.

Novi planet ni dobil svojega imena takoj, ker je Herschel zavrnil uporabo grškega ali rimskega božanstva in namesto tega ga je krstil kot Grugij Sidu ali "Jorge Star" v čast takratnega angleškega monarha Jorge III.

Seveda ta možnost ni bila podobna nekaterim na evropski celini, vendar je bilo vprašanje poravnano, ko je nemška astronom.

Po starih grških in rimskih mitologijah je bil Uran Saturnov oče (Cronos), kar je bil Jupitrov oče (Zeus). Znanstvena skupnost je končno sprejela to ime, razen v Angliji, kjer se je planet še naprej imenoval "Jorge Star", vsaj do leta 1850.

[TOC]

Splošne značilnosti Urana

Uran pripada skupini zunanjih planetov sončnega sistema, ki je po Saturnu in Jupiterju tretji planet. To je skupaj z Neptunom ledenim velikanom, saj jih njegova sestava in številne njegove značilnosti razlikujejo od drugih dveh júpìter in Saturn Giants.

Medtem ko v Jupiterju in Saturnu prevladujejo vodik in helij, sladoledni velikani, kot je Uran, vsebujejo težji elementi, kot so kisik, ogljik, dušik in žveplo. 

Seveda ima Uran tudi vodik in helij, predvsem v svoji atmosferi. In vsebuje tudi led, čeprav niso vsi voda: obstajajo amoniak, metan in druge spojine. 

Toda v vsakem primeru je Uranovo ozračje eno najbolj zamrznjenih v sončnem sistemu. Tamske temperature lahko dosežejo -224 ° C.

Čeprav slike prikazujejo oddaljen in skrivnostno modri album, obstaja veliko več presenetljivih lastnosti. Ena izmed njih je ravno modre barve, ki je posledica metana atmosfere, ki absorbira rdečo svetlobo in odseva modro.

Uran izgleda modro s plinom metana v atmosferi, ki absorbira rdečo svetlobo in odseva modro svetlobo

Poleg tega ima Uran:

-Lastno magnetno polje z asimetrično dispozicijo. 

-Številne lune.

-Bolj zatemnjen sistem kot Saturn.

Vsekakor pa najbolj pritegne pozornost, da je retrogradni vklop popolnoma nagnjene rotacijske osi, toliko, da se nahajajo pols, kjer je ekvator drugih, kot da se obrača bočno.

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

Mimogrede, v nasprotju s tem, kar kaže na sliki 1, Uran ni miren ali monotonski planet. Voyager, sonda, ki je dobila slike, je bila prava za redko obdobje mirnega podnebja.

Naslednja slika prikazuje naklon osi Uran v 98 ° v globalni primerjavi med vsemi planeti. V Uranusu so drogovi, ki prejmejo največ toplote oddaljenega sonca, namesto Ekvadorja.

Slika 3. Vrtilne osi planetov sončnega sistema. Vir: NASA.

Povzetek glavnih fizičnih značilnosti planeta

-Masa: 8.69 x 10²⁵ kg.

-Radio: 2.5362 x 10⁴   km

-Oblika: Kurba.

-Povprečna razdalja do sonca: 2.87 x 10⁹ km

-Naklon orbite: 0.77 ° glede ekliptične ravnine.

-Temperatura: Med -220 in -205.2 ° C približno.

-Gravitacija: 8.69 m/s²

-Lastno magnetno polje: Ja.

-Atmosfera: Da, od vodika in helija

-Gostota: 1290 kg/m³

-Sateliti: 27 z oznako do danes.

-Prstani: Da, približno 13 odkritih do zdaj.

Prevodno gibanje

Uran, tako kot veliki planeti, se veličastno obrne okoli sonca in traja približno 84 let, da opravi orbito. 

Slika 4. Orbita Urana (rdeča) okoli sonca. Vir: Wikimedia Commons. Originalna simulacija = Todd K. Timberlake Avtor Easy Java Simulacije = Francisco Esquembre/CC BY-S (https: // createCommons.Org/licence/by-sa/3.0

Orbita Urana je bistveno eliptična in načeloma je pokazala nekaj neskladij z orbito, ki jo je zanj izračunala iz zakonov Newtona in Keplerja, velikega matematika Pierre de Laplacea leta 1783. 

Lahko vam služite: Newtonov tretji zakon: aplikacije, poskusi in vaje

Nekaj ​​časa kasneje, leta 1841, angleška astronom. 

Leta 1846 je francoski matematik Urbain Le Verrier izpopolnil izračune možne orbite neznanega planeta in jih izročil nemškemu astronomu Johannu Gottfried Galle v Berlinu. Neptun se je takoj prvič pojavil na svojem teleskopu, na mestu, ki ga je nakazal francoski znanstvenik. 

Slika 5. Na levi strani William Herschel (1738-1822) in na desnem urbanem Le Verrierju (1811-1877). Vir: Wikimedia Commons.

Kdaj in kako opazovati Uran

Uran je težko opazovati s prostim očesom, ker je izjemno oddaljen od zemlje. Takoj ko predstavlja velikost 6, ko je svetlejši in premer 4 sekunde loka (Jupiter ima približno 47 °, ko je videti bolje).

Z zelo jasnim temnim nebom, brez umetnih luči in vnaprej vedo, kje iskati, ga je mogoče videti s prostim očesom. 

Vendar pa lahko oboževalci astronomije postavijo s pomočjo nebesnih črk, ki jih najdemo na internetu, in instrumentom, ki so lahko celo kakovostni daljnogled. Kljub temu bo videti kot modra točka brez nadaljnjih podrobnosti.

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

Za ogled 5 glavnih lun Urana je potreben velik teleskop. Podrobnosti o planetu je bilo mogoče opaziti s teleskopom vsaj 200 mm. Manjši inštrumenti razkrivajo le majhen zelenkasto modri album, vendar je vredno poskusiti, saj ve, da do zdaj skriva toliko čudes.

Uran obroči

Leta 1977 je Uran prestal zvezdo in jo skril. V tem času je zvezda nekajkrat utripala, pred in po prikrivanju. Utripanje je povzročilo prehod.

Vsi zunanji planeti imajo sistem obročev, čeprav noben ne presega lepote Saturnovih obročev, vendar so Uran zelo zanimivi.

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

Zadeva, ki sestavlja obroče Urana, je temna, morda je skale z visoko vsebnostjo ogljika in le najbolj odmevni obroči so bogat prah.

Obroči so v formi zahvaljujoč Pastirski sateliti iz Urana, katerega gravitacijsko delovanje določa obliko teh. Prav tako so zelo tanki, zato so sateliti, ki so pašni, precej majhni luni.

Sistem obročev je precej krhek in malo trajna struktura, vsaj z vidika astronomskih časov.

Delci, ki sestavljajo obroče, se neprekinjeno trkajo, drgnjenje z atmosfero Urana jih poruši in tudi stalno sončno sevanje jih poslabša.

Zato je obstojnost obročev odvisna od dejstva, da do njih prihaja nov material, od razdrobljenosti satelitov za vplive z asteroidi in kometi. Tako kot Saturnove prstane tudi astronomi verjamejo, da so nedavni in da je njihov izvor ravno v teh trkih.

Slika 7. Obstaja zelo tesno razmerje med sateliti Uran in pastirji, to je običajno na planetih s sistemi obroče. Vir: Wikimedia Commons. Trasiorf / javna domena.

Rotacijsko gibanje

Med vsemi značilnostmi Urana je to najbolj neverjetno, saj ima ta planet retrogradno vrtenje; to pomeni, da se hitro razbije v nasprotni smeri, kako to počnejo drugi planeti (razen Venere), kar traja nekaj več kot 17 ur, da se vrne. Takšna hitrost je v nasprotju z zmernostjo Urana pri potovanju po svoji orbiti.

Poleg tega je rotacijska os tako nagnjena, da se zdi, da planet leži, kot je razvidno iz animacije slike 2. Planetarni znanstveniki menijo, da je kolosalni vpliv spremenil osi vrtenja planeta v svoj trenutni položaj.

Vam lahko služi: goniometer: zgodovina, deli, delovanje, uporabe, vrsteSlika 8. Retrogradna vrtenje in naklon osi Uran sta posledica kolosalnega vpliva, ki se je zgodil pred milijoni let. Vir: NASA.

Postaje v Uranu

Zaradi tega posebnega naklona so postaje v Uranu res skrajne in povzročajo velike podnebne razlike.

Na primer, med solstijem eden od Poljakov kaže neposredno na sonce, drugi pa v vesolju. Osvetljeni stranski popotnik bi opazil, da se 21 let sonce ne vzhaja ali obleče, medtem ko je nasprotni drog zajeban v temi.

In nasprotno, v enakonočju je sonce nad planetom Ekvador, nato pa pride ven in se skriva čez dan, ki traja približno 17 ur.

Zahvaljujoč sondi Voyager 2 je znano, da je trenutno južna polobla Urana usmerjena proti zimi, sever pa na poletje, ki se bo zgodil leta 2028.

Slika 9. Sezonsko nihanje v Uranu, ki ga je videl hipotetični popotnik. Vir: Semena, m. Solarni sistem.

Ker Uran traja 84 let, da potuje po svoji orbiti okoli sonca in tako daleč od zemlje, se razume, da veliko podnebnih različic planeta še vedno ni znano. Večina razpoložljivih podatkov izvira iz prej omenjene Voyager Mission iz leta 1986 in opazovanj, ki so jih opravili prek vesoljskega teleskopa Hubble.

Kompozicija

Uran ni plinasti velikan, ampak ledeni velikan. V razdelku, posvečenem značilnostim, je bilo videti, da je gostota Urana, čeprav je manjša od gostov Skalnih planetov, kot je Zemlja, večja od Saturna, ki bi lahko dobro lebdel v vodi.

Pravzaprav je dober del Jupitra in Saturna precej tekoč kot soda, vendar Uran in Neptun vsebujeta veliko ledu, ne samo vode, ampak tudi drugih spojin.

In ker je masa urana nižja, znotraj ni pritiska, ki bi povzročili nastanek tekočega vodika, torej značilnosti Jupitra in Saturna. Ko v tem stanju najdemo vodik, se obnaša kot kovina, ki izvira iz intenzivnih magnetnih polj teh dveh planetov.

Uran ima tudi svoje magnetno polje, od katerega je na sliki 12 shema, čeprav radovedno, da poljske črte ne prehajajo skozi njegovo središče, kot v primeru zemlje.

Potem je v atmosferi Urana molekularni vodik in helij z majhnim odstotkom metana, ki je odgovoren za njegovo modro barvo, saj ta spojina absorbira valovne dolžine vala.

Telo planeta kot takega sestavlja led, ne le iz vode, ampak iz amoniaka in metana.

To je čas, da poudarimo pomembno podrobnost: ko planetarni znanstveniki govorijo o "ledu", se ne nanašajo na zamrznjeno vodo, ki jo damo v pijačo, da jih ohladimo.

"Led" sladolednih planetov je pod velikimi pritiski in visokimi temperaturami, vsaj nekaj tisoč stopinj, tako da nima nič skupnega s tistim, ki se reši v hladilnikih, razen sestave.

Diamanti v Uranu

Ali je mogoče proizvajati diamante iz metana? Laboratorijske študije, izvedene v Nemčiji, v laboratoriju Helmholtz Zentrum Dresden-Rossendorf, kažejo, da da, dokler imajo ustrezne pogoje tlaka in temperature.

In ti pogoji obstajajo znotraj Urana, zato računalniške simulacije kažejo, da metan Cho₄ Disociira, ki tvori druge spojine. 

Ogljik, ki je prisoten v molekulah metana, se obori in ne postane nič manj kot diamant. Ko se premikajo proti notranjosti planeta, kristali odtrgajo toploto s trenjem in se kopičijo na jedru planeta (glej naslednji razdelek).

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

Notranja struktura

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

-Zgornja atmosfera.

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

-Plašč, ki temelji na ledu (za katerega že vemo, da ni podoben skupnemu ledu na zemlji) z debelino 10.500 km.

-Skalnato jedro iz železa, niklja in silikatov 7.500 km radio.

Vam lahko služi: 31 vrst sile v fiziki in njihove značilnosti

"Rocky" material jedra ni podoben kamninam zemlje, saj sta v središču planeta tlak in temperatura previsoka, tako da so te "kamnine" videti kot tiste, ki jih poznamo, vendar vsaj kemična sestava i ne bi bilo treba drugače.

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

Uran naravni sateliti

Uran ima doslej 27 satelitov, imenovanih za lika Williama Shakespearea in Aleksandra Popeja, zahvaljujoč Johnu Herschelu, sinu Williama Herschela, Discoverter of the Planet.

Obstaja 5 glavnih lun, ki jih je opazovanje odkril s teleskopom, vendar nobena nima atmosfere, čeprav je znano, da imajo zamrznjeno vodo. Vsi so precej majhni, saj njihove kombinirane mase ne dosežejo sredine Tritonove, ene od Neptunovih lun, planeta Uranus Twin Planet.

Največja od njih je Titania, katere premer je 46% kot luna, sledi Oberon. Oba satelita je leta 1787 odkril William Herschel. Ariel in Umbriel je sredi devetnajstega stoletja znal William Lassell, amaterski astronom, ki je zgradil tudi svoje teleskope.

Miranda, peta glavna luna Urana, s samo 14% lunarnega premera, je v dvajsetem stoletju odkril Gerard Kuiper. Mimogrede, z imenom tega izjemnega astronoma je bil Kuiperjev pas krščen tudi v omejevanju sončnega sistema.

Slika 11. 5 glavnih lun Urana, sam planet in mali luni. Od leve proti desni Uran v modrem, pucku, Mirandi, Ariel, Umbriel, Titaniji največji in overthon. Vir: Wikimedia Commons.

Mirandina površina je izjemno robustna zaradi možnih udarcev in nenavadne geološke aktivnosti.

Drugi sateliti so manjši in se poznajo po zaslugi Voyager 2 in vesoljskemu teleskopu Hubble. Te lune so zelo temne, morda zaradi številnih udarcev, ki so izhlapeli površinski material in ga koncentrirali na njem. Tudi za intenzivno sevanje, za katerega so podvrženi.

Slika 7 prikazujejo imena nekaterih od njih in njihovo delovanje za vzdrževanje sistema obročev.

Satelitsko gibanje Urana urejajo sile plimovanja, pa tudi sistem Zemlje-luna. Na ta način so obdobja vrtenja in prevajanja satelitov enaka in vedno kažejo enak obraz planetu.

Magnetno polje 

Uran ima magnetno polje s približno 75 % intenzivnostjo zemlje, v skladu z magnetometrijo sonde Voyager 2. Ker notranjost planeta ne izpolnjuje potrebnih pogojev za proizvodnjo kovinskega vodika, znanstveniki verjamejo, da obstaja še ena vozniška tekočina, ki ustvarja področje.

Na naslednji sliki so zastopana magnetna polja Jovian planetov. Vsa polja spominjajo na določeno mero, ki proizvaja magnetni magnet v sredini, tudi zemeljska.

Toda dipol v Uranusu ni v središču, niti v Neptunu, ampak se je premikal proti Južnemu polu in izjemno nagnjen glede na rotacijsko osi, v primeru Urana.

Slika 12. Shema magnetnega polja za Jovian Planeti. Polje Urana je izpodrivano iz središča in os tvori označen kot z vrtenjem osi. Vir: Semena, m. Sončni sistem.

Če Uran proizvaja magnetno polje, mora biti zaradi gibalne tekočine obstajal dinamovski učinek. Strokovnjaki verjamejo, da gre za vodno telo z metanom in amoniakom, precej globino.

S pritiskom in temperaturo notranjosti Urana bi bila ta tekočina dober električni prevodnik. Ta kakovost, skupaj s hitrim vrtenjem planeta in prenosom toplote s konvekcijo, sta dejavniki, ki lahko ustvarijo magnetno polje.

Misije v Uran

Uran je izjemno oddaljen od zemlje, tako da je bilo na začetku raziskovanje le prek teleskopa. Na srečo se je sonda Voyager približala dovolj, da je do nedavnega zbrala onemogočanje informacij o tem neznanem planetu.

Mislilo se je, da bi lahko misija Cassini, ki je bila sprožena za študij Saturna, dosegla Uran, ko pa je bilo njegovo gorivo izčrpano, da je bila odgovorna za misijo, je leta 2017 izginila v Saturnu.

Sonda je vsebovala radioaktivne elemente, ki bi od strmoglavljenja proti Titanu, enemu od Saturnovih lun, lahko onesnažili ta svet, v katerem je morda nekakšno primitivno življenje.

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

Kasneje so misiji Voyager predlagali nekatere misije, ki jih ni bilo mogoče izvesti, saj se raziskovanje Marsa in celo Jupitrov šteje za prednostno nalogo za vesoljske agencije po vsem svetu.

Voyager

Ta misija je bila sestavljena iz začetka dveh sonde: Voyager 1 in Voyager 2. Načeloma so le dosegli Jupiter in Saturn, toda po obisku teh planetov so se sonde nadaljevale na ledenih planetih.

Voyager 2 je v Uran prispel leta 1986 in mnogi podatki, ki so do zdaj, prihajajo od te sonde. 

Na ta način so bile dosežene informacije o sestavi atmosfere in struktura slojev je odkrila dodatne obroče, preučila glavne lune Urana, odkrila še 10 lun in izmerila magnetno polje planeta.

Poslal je tudi veliko visoko kakovostnih slik, tako s planeta kot na površine njihovih lun, polnih udarnih kraterjev.

Sonda je šla v Neptun in končno odšla v medzvezdni prostor.

Reference

1. N+1. 200 kilogramov diamantov na Uran in Neptun. Pridobljeno iz: nmas1.org.
2. Powell, m. Goli očesni planeti na nočnem nebu (in kako jih prepoznati). Okrevano od: Nakedeyeplanets.com.
3. Semena, m. 2011.Sončni sistem. Sedma izdaja. Cengage učenje.
4. Wikipedija. Planetarni prstan. Okrevano od: je.Wikipedija.org.
5. Wikipedija. Anneaux d'Aranus. Okrevano od: mraz.Wikipedija.org.
6. Wikipedija. Raziskovanje Urana. Pridobljeno iz: v.Wikipedija.org.
7. Wikipedija. Urano (planet). Okrevano od: je.Wikipedija.org.