Charakterystyka Uran (planeta), skład, orbita, ruch

Uran Jest to siódma planeta Układu Słonecznego i należy do grupy zewnętrznych planet. Poza orbitą Saturna Uran jest ledwo widoczny dla nagiego oka w bardzo wyjątkowych warunkach i należy wiedzieć, gdzie szukać.

Z tego powodu dla starożytnego Uranu było to praktycznie niewidoczne, dopóki astronom William Herschel nie odkrył go w 1781 roku, z teleskopem, który sam się zbudował. Mały zielonkawy niebieski punkt nie był dokładnie tym, czego szukał astronom. Herschel chciała wykryć gwiezdne podobieństwo spowodowane ruchem tłumaczenia lądu.

Rysunek 1. Planeta Uran, 14.5 razy bardziej masywny niż Ziemia. Źródło: Pixabay.

Aby to zrobić, musiałem zlokalizować odległą (i pobliską) gwiazdę i obserwować, jak widziano je z dwóch różnych miejsc. Ale w wiosenną noc w 1781 roku Herschel zauważyła niewielki punkt, który wydawał się świecić trochę więcej niż inni.

Wkrótce on i inni astronomowie przekonali się, że była to nowa planeta, a Herschel szybko zasłynęła z rozszerzenia wielkości znanego wszechświata, podnosząc liczbę planet.

Nowa planeta nie otrzymała od razu jego imienia, ponieważ Herschel odmówiła użycia boskości greckiej lub rzymskiej i zamiast tego ochrzcił go jako Georgium Sidu lub „Jorge Star” na cześć ówczesnego angielskiego monarcha Jorge III.

Oczywiście ta opcja nie była jak niektórzy na kontynencie europejskim, ale pytanie zostało rozstrzygnięte, gdy niemiecki astronom.

Według starych mitologii greckich i rzymskich Uran był ojcem Saturna (Cronos), który z kolei był ojcem Jowisza (Zeus). Społeczność naukowa ostatecznie zaakceptowała tę nazwę, z wyjątkiem Anglii, gdzie planeta była nazywana „Jorge Star”, przynajmniej do 1850 r.

[TOC]

Ogólne cechy Uran

Uran należy do grupy zewnętrznych planet układu słonecznego, będąc trzecią planetą, po Saturna i Jowisza. Jest to, wraz z Neptunem, lodowym gigantem, ponieważ jego skład i wiele z jego cech różnicuje je od pozostałych dwóch gigantów Júpìter i Saturn.

Podczas pobytu w Jowisza i Saturna dominują wodór i hel, gigantki lodów, takie jak Uran, zawierają cięższe pierwiastki, takie jak tlen, węgiel, azot i siarka. 

Oczywiście Uran ma również wodór i hel, ale głównie w swojej atmosferze. I zawiera również lód, chociaż nie wszystkie są woda: są amoniak, metan i inne związki. 

Ale w każdym razie atmosfera Urana jest jedną z najbardziej zamrożonych ze wszystkich w Układzie Słonecznym. Temperatury mogą osiągnąć -224 ºC.

Chociaż obrazy pokazują odległy i tajemniczy niebieski album, istnieje wiele bardziej zaskakujących cech. Jednym z nich jest dokładnie niebieski kolor, który jest spowodowany metanem atmosfery, który pochłania czerwone światło i odbija niebieski.

Uran wygląda na niebieski gaz metanu w swojej atmosferze, który pochłania czerwone światło i odbija niebieskie światło

Ponadto Uran ma:

-Własne pole magnetyczne z asymetrycznym usposobieniem. 

-Liczne księżyce.

-Bardziej słaby system niż Saturna.

Ale zdecydowanie przyciąga największą uwagę, jest odwrócenie wsteczne na całkowicie nachylonej osi obrotu, do tego stopnia, że ​​biegunki Urana znajdują się tam, gdzie jest równik innych, jakby obracał się na boki.

Rysunek 2. Nachylenie osi obrotu Uranu. Źródło: NASA.

Nawiasem mówiąc, w przeciwieństwie do tego, co sugeruje ryc. 1, Uran nie jest pokojową ani monotonną planetą. Voyager, sonda, która uzyskała obrazy, była odpowiednia przez rzadki okres spokojnego klimatu.

Poniższy rysunek pokazuje nachylenie osi Uran w 98º w globalnym porównaniu wszystkich planet. W Uranie jest to słupy, które otrzymują największe ciepło odległego słońca, zamiast Ekwadoru.

Rysunek 3. Osie obrotu planet układu słonecznego. Źródło: NASA.

Podsumowanie głównych cech fizycznych planety

-Masa: 8.69 x 10²⁵ kg.

-Radio: 2.5362 x 10⁴   km

-Kształt: Kurwa.

-Średnia odległość do słońca: 2.87 x 10⁹ km

-Skłonność orbity: 0.77º w odniesieniu do płaszczyzny ekliptycznej.

-Temperatura: Od -220 do -205.2 ° C w przybliżeniu.

-Powaga: 8.69 m/s²

-Własne pole magnetyczne: Tak.

-Atmosfera: Tak, wodoru i helu

-Gęstość: 1290 kg/m³

-Satelity: 27 z oznaczeniem do tej pory.

-Pierścienie: Tak, do tej pory około 13 odkrytych.

Ruch tłumaczenia

Uran, podobnie jak duże planety, obraca się majestatycznie wokół Słońca, zajmuje około 84 lat, aby ukończyć orbitę. 

Rysunek 4. Uran orbita (na czerwono) wokół słońca. Źródło: Wikimedia Commons. Oryginalna symulacja = Todd K. Timberlake Autor Easy Java Simulation = Francisco Esquembre/CC By-S (https: // creativeCommons.Org/licencje/by-sa/3.0)

Orbita Uranu jest znacznie eliptyczna i zasadniczo wykazywała pewne rozbieżności z orbitą obliczoną dla niego na podstawie praw Newtona i Keplera, przez Wielkiego Matematyka Pierre'a de Laplace'a w 1783 roku. 

Możesz Ci służyć: trzecie prawo Newtona: aplikacje, eksperymenty i ćwiczenia

Jakiś czas później, w 1841 roku, angielski astronom. 

W 1846 r. Francuski matematyk Urbain Le Verrier udoskonalił obliczenia możliwej orbity nieznanej planety i przekazał je niemieckiemu astronomowi Johann Gottfried Galle w Berlinie. Neptune natychmiast pojawił się w swoim teleskopie po raz pierwszy, w miejscu wskazanym przez francuskiego naukowca. 

Rysunek 5. Po lewej Sir William Herschel (1738–1822) i po prawej Urbain Le Verrier (1811-1877). Źródło: Wikimedia Commons.

Kiedy i jak obserwować Urana

Uran jest trudny do zaobserwowania nagim okiem, ponieważ jest niezwykle odległy od ziemi. Jak tylko przedstawia 6, gdy jest jaśniejsza i średnica 4 sekund łuku (Jowisz ma około 47º, gdy wygląda lepiej).

Z bardzo czystym ciemnym niebo, bez sztucznych świateł i wiedząc z góry, gdzie szukać, można je zobaczyć nagim okiem. 

Jednak fani astronomii mogą umieścić go przy pomocy niebiańskich liter znalezionych w Internecie i instrumencie, które mogą być nawet dobrej jakości lornetki. Mimo to będzie wyglądać jak niebieski punkt bez dalszych szczegółów.

Rysunek 6. Uran można postrzegać jako mały niebieski punkt za pomocą teleskopu i liter niebieskich. Źródło: Pexels.

Aby zobaczyć 5 głównych księżyców Uranu, wymagany jest duży teleskop. Szczegóły planety można zaobserwować za pomocą teleskopu co najmniej 200 mm. Mniejsze instrumenty ujawniają tylko mały zielonkawy niebieski album, jednak warto spróbować, wiedząc, że do tej pory ukrywa tak wiele cudów.

Pierścienie Uran

W 1977 roku Uran minął gwiazdę i ukrył ją. W tym czasie gwiazda mrugnęła kilka razy, przed i po ukryciu. Pliczenie było spowodowane przepustką.

Wszystkie planety zewnętrzne mają system pierścieni, chociaż żaden nie przekracza piękna pierścieni Saturna, jednak są bardzo interesujące.

Sonda Voyager 2 znalazła więcej pierścieni i uzyskała doskonałe obrazy. W 2005 r. Teleskop kosmiczny Hubble'a odkrył także kolejne 2 zewnętrzne pierścienie. 

Sprawa komputerowa pierścieni Uran jest ciemna, prawdopodobnie jest skałami o wysokiej zawartości węgla, a tylko najbardziej zewnętrzne pierścienie to bogaty proszek.

Pierścienie są utrzymywane w formie dzięki Satelity pasterskie Uranu, którego działanie grawitacyjne określa kształt tych. Są również bardzo cienkie, dlatego satelity, które wypasane są dość małymi księżycami.

System pierścieni jest dość kruchą i małą trwałą strukturą, przynajmniej z punktu widzenia czasów astronomicznych.

Cząstki, które tworzą pierścienie zderzają się w sposób ciągły, pocieranie się atmosfery Uranu rozpadają się, a także stałe promieniowanie słoneczne.

Dlatego trwałość pierścieni zależy od faktu, że przychodzi do nich nowy materiał, od fragmentacji satelitów na uderzenia z asteroidami i kometami. Podobnie jak w przypadku pierścieni Saturna, astronomowie uważają, że są niedawne i że ich pochodzenie jest dokładnie w tych zderzeniach.

Rysunek 7. Istnieje bardzo bliski związek między pierścieniami Uranu a satelitami pasterskami, jest to powszechne w planetach z systemami pierścieniowymi. Źródło: Wikimedia Commons. Tracorf / domena publiczna.

Ruch rotacyjny

Wśród wszystkich cech Uranu jest to najbardziej niesamowite, ponieważ ta planeta ma rotację wsteczną; to znaczy szybko zerwane w przeciwnym kierunku tego, jak robią to inne planety (z wyjątkiem Wenus), zajmując nieco ponad 17 godzin, aby uzyskać powrót. Taka prędkość kontrastuje z umiarem Urana podczas podróży na orbitę.

Ponadto oś obrotu jest tak pochylona, ​​że ​​wydaje się, że planeta zwraca się do leżenia, jak widać na animacji na rysunku 2. Naukowcy planetarni uważają, że kolosalny wpływ zmienił oś obrotu planety na jej obecną pozycję.

Może ci służyć: goniometr: historia, części, operacja, zastosowania, typyCyfra 8. Rotacja wsteczna i nachylenie osi Uran są spowodowane kolosalnym wpływem, który miał miejsce miliony lat temu. Źródło: NASA.

Stacje w Uranie

To z powodu tej szczególnej skłonności stacje w Uranie są naprawdę ekstremalne i powodują duże odmiany klimatyczne.

Na przykład podczas przesilenia jeden z biegunów wskazuje bezpośrednio na słońce, podczas gdy drugi robi to w przestrzeni. Podświetlony podróżnik z boku obserwowałby, że przez 21 lat słońce nie rośnie ani nie zakłada, podczas gdy przeciwny słup jest pogrążony w ciemności.

I wręcz przeciwnie, w równowadze słońce jest nad Ekwadorem planety, a potem wychodzi i ukrywa się przez cały dzień, który trwa około 17 godzin.

Dzięki sondzie Voyager 2 wiadomo, że obecnie południowa półkula Uranu jest skierowana na zimę, podczas gdy północ jedzie na lato, która odbędzie się w 2028 r.

Rysunek 9. Sezonowa zmienność w Uranu widziana przez hipotetycznego podróżnika. Źródło: nasiona, m. Układ Słoneczny.

Ponieważ Uran zajmuje 84 lata, aby podróżować na orbicie wokół Słońca i będąc tak daleko od ziemi, rozumie się, że wiele wariantów klimatycznych planety jest nadal nieznanych. Większość dostępnych danych pochodzi z wspomnianej misji Voyager z 1986 roku i obserwacji poczynionych przez Hubble Space Telescope.

Kompozycja

Uran nie jest gazowym gigantem, ale lodowym gigantem. W sekcji poświęconej charakterystyce widać, że gęstość Uranu, chociaż jest mniejsza niż w skalistych planach, takich jak Ziemia, jest większa niż Saturna, które mogą unosić się w wodzie.

W rzeczywistości dobra część Jowisza i Saturna jest raczej płynna niż soda, ale Uran i Neptune zawierają dużo lodu, nie tylko wody, ale także innych związków.

A ponieważ masa Uran jest niższa, w środku nie ma ciśnienia, które powodują tworzenie się ciekłego wodoru, więc charakterystyka Jowisza i Saturna. Kiedy wodór znajduje się w tym stanie, zachowuje się jak metal, który powstaje intensywne pola magnetyczne tych dwóch planet.

Uran ma również swoje własne pole magnetyczne, z którego istnieje schemat na rycinie 12, chociaż co ciekawe linie pola nie przechodzą przez jego środek, jak w przypadku Ziemi, ale wydaje się, że powstają stamtąd w innym punkcie wysiedlonym.

Następnie w atmosferze Uranu znajduje się molekularny wodór i hel, z niewielkim procentem metanu, który jest odpowiedzialny za jego niebieski kolor, ponieważ ten związek pochłania długości fali fali fali.

Ciało planety jako takie składa się z lodu, nie tylko z wody, ale z amoniaku i metanu.

Nadszedł czas, aby podkreślić ważny szczegół: kiedy naukowcy planetarni mówią o „lodzie”, nie odnoszą się do mrożonej wody, którą wkładamy w napoje, aby je ochłodzić.

„Lód” planet lodów jest pod dużym ciśnieniem i wysokimi temperaturami, co najmniej kilka tysięcy stopni, więc nie ma nic wspólnego z tym, co jest oszczędzone w lodówce, z wyjątkiem kompozycji.

Diamenty w Uranie

Czy można wytwarzać diamenty z metanu? Badania laboratoryjne przeprowadzone w Niemczech, w laboratorium Helmholtz Zentrum Dresden-Rossendorf, wskazują, że tak, o ile mają odpowiednie warunki ciśnienia i temperatury.

I te warunki istnieją wewnątrz Uranu, więc symulacje komputerowe pokazują, że metan cho₄ Dysocjuje tworzenie innych związków. 

Węgiel obecny w cząsteczkach metanu jest wytrącony i staje się niczym innym jak diamentem. Gdy zbliżają się do wnętrza planety, kryształy odłączają ciepło przez tarcia i gromadzą się na jądrze planety (patrz następujący rozdział).

Szacuje się, że w ten sposób utworzone diamenty mogą osiągnąć do 200 kg, chociaż jest mało prawdopodobne, aby to potwierdzić, przynajmniej w najbliższej przyszłości.

Struktura wewnętrzna

Na schemacie pokazanym poniżej mamy strukturę Uranu i jego warstw, których skład został krótko wymieniony w poprzednim rozdziale:

-Górna atmosfera.

-Warstwa pośrednia bogata w molekularny wodór i hel, w sumie grubość atmosfery wynosi około 7.500 km.

-Płaszcz oparty na lodzie (który już wiemy, że nie jest podobny do wspólnego lodu na ziemi), o grubości 10.500 km.

-Skalisty rdzeń wykonany z żelaza, niklu i krzemianów 7.Radio 500 km.

Może ci służyć: 31 rodzajów siły w fizyce i ich cechy

„Skalisty” materiał jądra nie przypomina skał Ziemi, ponieważ w sercu planety ciśnienie i temperatura są zbyt wysokie, aby te „skały” wyglądały jak te, które znamy, ale przynajmniej skład chemiczny I I nie musiałby być inny.

Rysunek 10. Struktura wewnętrzna Uran. Źródło: Wikimedia Commons.

Naturalne satelity Uran

Uran ma do tej pory 27 satelitów, mianowanych postaciami Williama Szekspira i Aleksandra Pope, dzięki John Herschel, synowi Williama Herschela, odkrywcy planety.

Istnieje 5 głównych księżyców odkrytych przez obserwację przez teleskop, ale żadna z nich nie ma atmosfery, chociaż wiadomo, że mają zamrożoną wodę. Wszystkie są dość małe, ponieważ ich połączone masy nie docierają do środka Tritona, jednego z księżyców Neptuna, planety Uranus Twin.

Największą z nich jest Titania, której średnica wynosi 46% księżyca, a następnie Oberon. Oba satelity zostały odkryte przez Williama Herschela w 1787 roku. Ariel i Umbriel byli znani w połowie NINEVII wieku przez Williama Lassella, amatorskiego astronomu, który również zbudował własne teleskopy.

Miranda, piąty duży księżyc Uranu, z zaledwie 14% średnicy księżycowej, został odkryty w XX wieku przez Gerarda Kuipera. Nawiasem mówiąc, z nazwą tego niezwykłego astronomu, pas Kuipera został również ochrzczony w Układzie Słonecznym.

Rysunek 11. 5 głównych księżyców Uranu, sama planeta i mały krążek księżyca. Od lewej do prawej Uran w kolorze niebieskim, Puck, Miranda, Ariel, Umbriel, Titania Największy i Onthon. Źródło: Wikimedia Commons.

Powierzchnia Mirandy jest wyjątkowo wytrzymała z powodu możliwych skutków i niezwykłej aktywności geologicznej.

Pozostałe satelity są mniejsze i znają się dzięki Voyager 2 i Hubble Space Telescope. Te księżyce są bardzo ciemne, być może z powodu licznych uderzeń, które odparowały materiał powierzchniowy i skoncentrowały się na nim. Również dla intensywnego promieniowania, na które są poddane.

Rysunek 7 pojawia się nazwy niektórych z nich i ich działań w celu utrzymania systemu pierścieni.

Ruch satelitarny Urana rządzi siły przypływu, a także system Ziemi-Luna. W ten sposób okresy rotacji i tłumaczenia satelitów są takie same i zawsze pokazują to samo twarz planety.

Pole magnetyczne 

Uran ma pole magnetyczne o około 75 % intensywności ziemi, zgodnie z magnetometrią sondy Voyager 2. Ponieważ wnętrze planety nie spełnia niezbędnych warunków do wytworzenia metalicznego wodoru, naukowcy uważają, że istnieje inny płyn kierowcy, który generuje pole.

Na poniższym rysunku reprezentowane są pola magnetyczne planet jowowskich. Wszystkie pola przypominają w pewnym stopniu, który wytwarza magnetyczny magnetyczny pręt w środku, także Ziemi.

Ale dipol w Uranie nie znajduje się w środku, ani też Neptuna, ale wysiedlony w kierunku bieguna południowego i niezwykle nachylona w odniesieniu do osi obrotu, w przypadku Uranu.

Rysunek 12. Schemat pola magnetycznego dla jowowskich planet. Pole Uran jest wyparte z środka, a oś tworzy oznaczony kąt z osą obrotu. Źródło: nasiona, m. Układ Słoneczny.

Jeśli Uran wytwarza pole magnetyczne, musi wystąpić efekt dynamo dzięki płynowi ruchu. Eksperci uważają, że jest to zbiornik wody z metanem i amoniakiem rozpuszczony, całkiem głębokość.

Przy ciśnieniu i temperaturze wnętrza Uranu ten płyn byłby dobrym przewodnikiem energii elektrycznej. Ta jakość, wraz z szybkim obrotem planety i transmisją ciepła przez konwekcję, są czynnikami zdolnymi do generowania pola magnetycznego.

Misje do Uranu

Uran jest wyjątkowo z dala od ziemi, więc na początku eksploracja odbyła się tylko przez teleskop. Na szczęście sonda Voyager zbliżała się do wystarczającej liczby informacji o tej nieznanej planecie do niedawna.

Uważano, że misja Cassini, która została wystrzelona w celu zbadania Saturna, może dotrzeć do Urana, ale kiedy jego paliwo zostało wyczerpane osoby odpowiedzialne za misję sprawiły, że zniknęła w Saturn w 2017 roku.

Sonda zawierała elementy radioaktywne, które po awarii przeciwko Tytanowi, jednym z księżyców Saturna, mogły zanieczyszczyć ten świat, w którym być może mieści się pewnego rodzaju prymitywne życie.

Teleskop kosmiczny Hubble oferuje również ważne informacje i ujawnił istnienie nowych pierścieni w 2005 roku.

Po misji Voyager zaproponowano niektóre misje, których nie można było przeprowadzić, ponieważ eksploracja Marsa, a nawet Jowisza jest uważana za priorytet dla agencji kosmicznych na całym świecie.

Podróżnik

Ta misja polegała na wystrzeleniu dwóch sond: Voyager 1 i Voyager 2. Zasadniczo mieli dotrzeć tylko do Jowisza i Saturna, ale po wizycie tych planet sondy kontynuowały planety lodowe.

Voyager 2 przybył do Urana w 1986 roku, a wiele danych, które do tej pory pochodzą. 

W ten sposób informacje uzyskano na temat składu atmosfery, a struktura warstw odkryła dodatkowe pierścienie, badały główne księżyce Uranu, odkryły 10 kolejnych księżyców i zmierzyły pole magnetyczne planety.

Wysłał także wiele obrazów wysokiej jakości, zarówno z planety, jak i powierzchni ich księżyców, pełnych kraterów uderzeniowych.

Sonda udała się do Neptune i ostatecznie poszła w przestrzeń międzygwiezdną.

Bibliografia

1. N+1. 200 kilogramów diamentów na Uran i Neptuna. Źródło: NMAS1.org.
2. Powell, m. Nagie planety oczu na nocnym niebie (i jak je zidentyfikować). Odzyskane z: nagiplanetów.com.
3. Nasiona, m. 2011.Układ Słoneczny. Siódma edycja. Cengage Learning.
4. Wikipedia. Pierścień planetarny. Odzyskane z: jest.Wikipedia.org.
5. Wikipedia. Annaeaux d'Aranus. Odzyskane z: zimno.Wikipedia.org.
6. Wikipedia. Eksploracja Uranu. Źródło: w:.Wikipedia.org.
7. Wikipedia. Urano (planeta). Odzyskane z: jest.Wikipedia.org.