URANUS (PLANETA): CARACTERISTICI, COMPOZIȚIE, ORBITĂ, MIȘCARE - ARTE - 2025

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 anticii Uranus a fost practic invizibil, până când astronomul William Herschel a descoperit-o 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 voia Herschel a fost să detecteze paralaxia stelară cauzată de mișcarea translațională 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 apropiată) și să observe cum arătau din două locuri diferite. Dar, într-o noapte de primăvară, în 1781, Herschel a observat un mic punct care părea să strălucească puțin mai luminos decât ceilalți.

Pe scurt, el și ceilalți astronomi s-au convins că este o planetă nouă, iar Herschel a devenit repede faimos pentru extinderea dimensiunii universului cunoscut, crescând numărul de planete.

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

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

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

Caracteristicile generale ale Uranus

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

În timp ce hidrogenul și heliul predomină pe Jupiter și Saturn, uriașii gheați precum Uranus conțin elemente mai grele precum oxigenul, carbonul, azotul și sulful.

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

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

Deși imaginile arată un disc albastru îndepărtat și misterios, există multe caracteristici mai marcante. 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 în atmosfera sa, care absoarbe lumina roșie și reflectă lumina albastră.

În plus, Uranus are:

-Câmp magnetic magnetic cu un aranjament asimetric.

-Numeroase luni.

-Un sistem de inele mai tenuos decât cele ale 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 poli de Uranus sunt situați unde ecuatorul celorlalți, ca și cum s-ar întoarce lateral.

Figura 2. Inclinarea axei de rotație a 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.

Figura următoare arată înclinarea axei Uranus la 98º într-o comparație globală între toate planetele. Pe Uranus, polii primesc cea mai mare căldură de la Soarele îndepărtat, mai degrabă decât ecuatorul.

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

Rezumatul principalelor caracteristici fizice ale planetei

-Masa: 8,69 x 10 ²⁵ kg.

-Radio: 2.5362 x 10 ⁴ km

-Forma: aplatizată.

-Distanta mare fata de Soare: 2,87 x 10 ⁹ km

- Inclinarea orbitei : 0,77º față de planul eclipticii.

-Temperatura: între -220 și -205,2 ºC aproximativ.

-Gravitate: 8,69 m / s ²

-Câmp magnetic magnetic: Da.

-Atmosfera: Da, hidrogen și heliu

-Densitate: 1290 kg / m ³

-Sateliți: 27 cu desemnare până în prezent.

-Inele: Da, aproximativ 13 descoperite până acum.

Mișcare de traducere

Uranus, la fel ca planetele mari, se rotește maiestuos în jurul Soarelui, având nevoie de aproximativ 84 de ani pentru a finaliza o orbită.

Figura 4. Orbita Uranus (în roșu) în jurul Soarelui. Sursa: Wikimedia Commons. Simulare originală = Todd K. Timberlake autorul Simplu Java Simulare = 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 către marele matematician Pierre de Laplace din 1783.

Ceva mai târziu, în 1841, astronomul englez John Couch Adams a sugerat foarte corect că aceste discrepanțe s-ar putea datora tulburărilor cauzate de o altă planetă încă invizibilă.

În 1846, matematicianul francez Urbain Le Verrier a perfecționat calculele orbitei posibile a planetei necunoscute și le-a dat astronomului german Johann Gottfried Galle la Berlin. Neptun a apărut imediat 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 atunci când este cel mai luminos și un diametru de 4 arc secunde (Jupiter este de aproximativ 47º când este cel mai bine văzut).

Cu cerul întunecat foarte clar, fără lumini artificiale și știind în prealabil unde să arăți, poți să-l vezi cu ochiul liber.

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

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

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

Inelele lui Uranus

În 1977, Uranus a trecut prin fața unei stele și a ascuns-o. În această 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 inelar, deși niciunul nu depășește frumusețea inelelor lui Saturn, cu toate acestea 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 compune inelele lui Uranus este întunecată, posibil roci cu conținut ridicat de carbon și numai cele mai exterioare sunt bogate în praf.

Inelele sunt păstrate în formă datorită sateliților ciobani din Uranus, a căror acțiune gravitațională determină forma lor. De asemenea, sunt foarte subțiri, așa că sateliții care îi pască sunt lungi destul de mici.

Sistemul de inele 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 materialul nou care le ajunge, provenit din fragmentarea sateliților prin impact cu asteroizi și comete. La fel ca în inelele lui Saturn, astronomii cred că sunt recente și că originea lor este tocmai în aceste coliziuni.

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

Mișcare rotativă

Printre toate caracteristicile Uranus, aceasta este cea mai uimitoare, deoarece această planetă are rotație retrogradă; adică se rotește rapid în direcția opusă față de cum fac celelalte planete (cu excepția lui Venus), fiind nevoie de puțin peste 17 ore pentru a face o singură revoluție. O asemenea viteză contrastează cu măsura lui Uranus în timp ce se deplasează pe orbita sa.

Mai mult, axa de rotație este atât de înclinată încât planeta pare să se învârtească plat, așa cum se vede în animația din figura 2. Oamenii de știință planetari cred că un impact colosal a schimbat axa de rotație a planetei în poziția sa actuală.

Figura 8. Rotația retrogradă și înclinarea axei Uranus se datorează unui impact colos 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 unor variații climatice mari.

De exemplu, în timpul unui solstiți unul dintre poli indică direct spre Soare, în timp ce celălalt indică spațiul. Un călător pe 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.

Dimpotrivă, pe un echinocțiu Soarele este 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 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 pe Uranus văzută de un călător ipotetic. Sursa: Semințe, M. Solar System.

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

Compoziţie

Uranus nu este un gigant cu gaze, ci un gigant de gheață. În secțiunea dedicată caracteristicilor, s-a văzut că densitatea 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.

De fapt, o mare parte din Jupiter și Saturn este mai degrabă lichid decât gazos, dar Uranus și Neptun conțin o cantitate mare de gheață, nu numai apă, dar și alți compuși.

Și din moment ce masa Uranus este mai mică, presiunile care dau naștere la formarea hidrogenului lichid, atât de caracteristic pentru Jupiter și Saturn, nu sunt produse în interiorul său. Când hidrogenul este în această stare, se comportă ca un metal, ceea ce provoacă câmpurile magnetice puternice ale acestor două planete.

Uranus are, de asemenea, propriul său câmp magnetic, din care există o diagramă din figura 12, deși, în mod curios, liniile de câmp nu trec prin centrul său, ca în cazul Pământului, ci par să aibă originea într-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 roșului.

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

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

„Gheața” planetelor gigant 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 păstrat în frigidere, cu excepția compoziției.

Diamante pe Uranus

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

Și există acele condiții în interiorul Uranus, deci simulări pe calculator arată că CH metan ₄ disociază pentru a forma alți compuși.

Carbonul prezent în moleculele de metan se precipită și se transformă în nimic mai puțin decât diamant. Pe măsură ce se îndreaptă spre interiorul planetei, cristalele eliberează 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 a straturilor sale, a căror compoziție a fost menționată pe scurt în secțiunea anterioară:

-Atmosfera superba.

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

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

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

Materialul „stâncos” din miez nu este ca 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 nu ar trebui să fie altfel.

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

Sateliti naturali ai Uranus

Uranus are până acum 27 de sateliți desemnați, numiți după personajele din lucrările lui William Shakespeare și Alexander Pope, datorită lui John Herschel, fiul lui William Herschel, descoperitorul 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 Neptunului, planeta geamănă a lui Uranus.

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

Miranda, a cincea cea mai mare lună a lui Uranus, cu doar 14% din diametrul lunar, a fost descoperită în secolul XX de Gerard Kuiper. Apropo, cu numele acestui remarcabil astronom, centura Kuiper a fost botezată și în limitele sistemului solar.

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

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

Ceilalți sateliți sunt mai mici și sunt cunoscuți de la Voyager 2 și telescopul spațial Hubble. Aceste luni sunt foarte întunecate, probabil datorită numeroaselor impacturi care au vaporizat materialul pe suprafață și l-au concentrat pe el. Tot datorită radiațiilor intense la care sunt supuși.

Numele unora dintre ele și acțiunea lor de a menține sistemul de inele apar în figura 7.

Mișcarea sateliților Uranus este guvernată de forțele de maree, așa cum este și sistemul Pământ-Lună. În acest fel, perioadele de rotație și de translație ale sateliților sunt aceleași și arată întotdeauna aceeași față cu planeta.

Camp magnetic

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

Figura următoare reprezintă câmpurile magnetice ale planetelor joviene. Toate câmpurile seamănă într-o anumită măsură cu cele produse de un magnet de bară sau dipol magnetic în centru, de asemenea cel al Pământului.

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

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

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

Cu presiunea și temperatura din 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 în 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 destul de mult încât să adune informații neprețuite despre această planetă necunoscută până de curând.

S-a crezut că misiunea Cassini, care a fost lansată pentru a studia Saturn, ar putea ajunge la Uranus, dar atunci când combustibilul a scăpat, cei responsabili de misiune au făcut-o să dispară în 2017 în Saturn.

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 adăposti un fel de viață primitivă.

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

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

voiajor

Această misiune a constat în lansarea a două sonde: Voyager 1 și Voyager 2. În principiu, urmau să ajungă doar la Jupiter și Saturn, dar după ce au vizitat aceste planete, sondele au continuat să se îndrepte către 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, au fost descoperite inele suplimentare, au studiat lunile principale ale Uranului, au descoperit încă 10 luni și au măsurat câmpul magnetic al planetei.

El a trimis, de asemenea, 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. Diamante de 200 de kilograme plouă pe Uranus și Neptun. Recuperat din: nmas1.org.
2. Powell, M. Planetele cu ochii nudiți în cerul nopții (și cum să le identifice). Recuperat de la: nakedeyeplanets.com.
3. Semințe, M. 2011. Sistemul solar. Ediția a șaptea. Cengage Learning.
4. Wikipedia. Inel planetar. Recuperat de la: es.wikipedia.org.
5. Wikipedia. Anneaux d’Uranus. Recuperat de la: fr.wikipedia.org.
6. Wikipedia. Explorarea lui Uranus. Recuperat de la: en.wikipedia.org.
7. Wikipedia. Uranus (planeta). Recuperat de la: es.wikipedia.org.