Uranus (planet) egenskaper, sammensetning, bane, bevegelse

Uranus Det er den syvende planeten i solsystemet og tilhører gruppen av ytre planeter. Utover Saturns bane er Uranus knapt synlig for det blotte øye under veldig eksepsjonelle forhold, og det er nødvendig å vite hvor du skal se etter.

Av denne grunn var det av den gamle Uranus praktisk talt usynlig, til astronomen William Herschel oppdaget det i 1781, med et teleskop som han bygde seg selv. Det bittesmå grønnaktig blå punktet var ikke akkurat det astronomen lette etter. Det Herschel ønsket var å oppdage den fantastiske parallasjen forårsaket av landoversettelsesbevegelsen.

Figur 1. Planeten Uranus, 14.5 ganger mer massiv enn jorden. Kilde: Pixabay.

For å gjøre dette, trengte jeg å finne en fjern (og nærliggende) stjerne og observere hvordan de ble sett fra to forskjellige steder. Men en vårkveld i 1781, oppdaget Herschel et lite poeng som så ut til å skinne litt mer enn de andre.

Snart overbeviste han og de andre astronomene seg om at det var en ny planet og Herschel ble raskt berømt for å utvide størrelsen på det kjente universet, og løftet antall planeter.

Den nye planeten fikk ikke navnet sitt umiddelbart, fordi Herschel nektet å bruke en gresk eller romersk guddommelighet, og i stedet døpte han ham som Georgium Sidu eller “Jorge Star” til ære for den daværende engelske monarken Jorge III.

Naturligvis var dette alternativet ikke som noen på det europeiske kontinentet, men spørsmålet ble avgjort når tysk astronom.

I følge den gamle greske og romerske mytologiene var Uranus Saturns far (Cronos), som igjen var Jupiters far (Zeus). Det vitenskapelige samfunnet godtok til slutt dette navnet, bortsett fra i England, der planeten fortsatte å bli kalt "Jorge Star", i det minste til 1850.

[TOC]

Uranus generelle egenskaper

Uranus tilhører gruppen av eksterne planeter i solsystemet, og er den tredje planeten i størrelse, etter Saturn og Jupiter. Det er sammen med Neptune, en isgigant, siden dens sammensetning og mange av dens egenskaper skiller dem fra de to andre Júpìter og Saturn -gigantene.

Mens i Jupiter og Saturn, hydrogen og helium dominerer, inneholder iskremgiganter 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 vann: det er ammoniakk, metan og andre forbindelser. 

Men i alle fall er Uranus atmosfære en av de mest frosne av alle i solsystemet. Temperaturene der kan nå -224 ºC.

Selv om bildene viser et fjernt og mystisk blå album, er det mange flere overraskende egenskaper. En av dem er nettopp den blå fargen, som skyldes atmosfærens metan, som absorberer rødt lys og reflekterer blå.

Uranus ser blå ut av metangassen i atmosfæren, som absorberer rødt lys og reflekterer blått lys

I tillegg har Uranus:

-Eget magnetfelt med asymmetrisk disposisjon. 

-Mange måner.

-Et mer svakt system enn Saturns.

Men definitivt det som tiltrekker seg mest oppmerksomhet, er den retrograden på en helt skrå rotasjonsaks, så mye at Uranus -stolper er lokalisert der ekvator for andre er, som om å snu sidelengs.

Figur 2. Uranus rotasjonsaksehelling. Kilde: NASA.

I motsetning til hva figur 1 antyder, er Uranus ikke en fredelig eller monoton planet. Voyageren, sonden som oppnådde bildene, var riktig i en sjelden periode med fredelig klima.

Følgende figur viser tilbøyeligheten til Uranus -aksen i 98º i en global sammenligning mellom alle planetene. I Uranus er det polakkene som mottar mest varme av den fjerne solen, i stedet for Ecuador.

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

Sammendrag av de viktigste fysiske egenskapene til planeten

-Masse: 8.69 x 10²⁵ kg.

-Radio: 2.5362 x 10⁴   km

-Form: Hore.

-Gjennomsnittlig avstand til solen: 2.87 x 10⁹ km

-Helling av bane: 0.77º angående ekliptisk plan.

-Temperatur: Mellom -220 og -205.2 ºC omtrent.

-Tyngdekraft: 8.69 m/s²

-Eget magnetfelt: Ja.

-Atmosfære: Ja, av hydrogen og helium

-Tetthet: 1290 kg/m³

-Satellitter: 27 med betegnelse til dags dato.

-Ringer: Ja, omtrent 13 oppdaget så langt.

Oversettelsesbevegelse

Uranus, som de store planetene, snur seg majestetisk rundt solen og tar omtrent 84 år å fullføre en bane. 

Figur 4. Uranus bane (i rødt) rundt solen. Kilde: Wikimedia Commons. Original simulering = Todd K. Timberlake Forfatter av Easy Java Simulation = Francisco Esquembre/CC BY-S (https: // CreativeCommons.Org/lisenser/by-SA/3.0)

Orbit of Uranus er nevneverdig elliptisk, og i prinsippet viste noen avvik med bane beregnet for ham fra lovene i Newton og Kepler, av den store matematikeren Pierre de Laplace i 1783. 

Du kan tjene deg: Newtons tredje lov: Søknader, eksperimenter og øvelser

Noe senere, i 1841, engelsk astronom. 

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

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

Når og hvordan du kan observere Uranus

Uranus er vanskelig å observere med det blotte øye fordi det er ekstremt fjernt fra jorden. Så snart den har en styrke på 6, når den er lysere og en diameter på 4 sekunders bue (Jupiter har omtrent 47º når den ser bedre ut).

Med veldig klare mørke himmel, uten kunstige lys og på forhånd å vite hvor du skal se, er det mulig å se det med det blotte øye. 

Imidlertid kan astronomifans plassere det ved hjelp av himmelbrevene som finnes på internett og et instrument, som til og med kan være kikkert av god kvalitet. Likevel vil det se ut som et blått punkt uten ytterligere detaljer.

Figur 6. Uranus kan sees på som et lite blått punkt ved hjelp av teleskopet og himmelske bokstaver. Kilde: Pexels.

For å se de 5 store månene i Uranus, kreves det et stort teleskop. Detaljene om planeten kan observeres med et teleskop minst 200 mm. Mindre instrumenter avslører bare et bittelitt grønnaktig blå album, men det er verdt å prøve, og vite at der, så langt, skjuler så mange underverker.

Uranus ringer

I 1977 passerte Uranus en stjerne og gjemte den. I løpet av den tiden blinket stjernen noen ganger, før og etter skjul. Flimringen var forårsaket av passet.

Alle ytre planeter har et ringesystem, selv om ingen overstiger skjønnheten i Saturns ringer, men de av Uranus er veldig interessante.

Voyager 2 -sonden fant flere ringer og fikk utmerkede bilder. I 2005 oppdaget Hubble -romteleskopet også ytterligere 2 utvendige ringer. 

Saken som komponerer Uranus -ringene er mørk, det er muligens bergarter med høyt karboninnhold og bare de ytterste ringene er rikt pulver.

Ringene holdes i form takket være Shepherd -satellitter av Uranus, hvis gravitasjonshandling bestemmer formen til dem. De er også veldig tynne, derfor er satellittene som beitet er ganske små måner.

Rings -systemet er en ganske skjør og lite varig struktur, i det minste fra astronomiske synspunkt.

Partiklene som utgjør ringene kolliderer kontinuerlig, gnir seg med atmosfæren til Uranus smuldrer dem og også den konstante solstrålingen forverres dem.

Derfor avhenger ringenes utholdenhet av at nytt materiale kommer til dem, fra fragmenteringen av satellittene for virkningene med asteroider og kometer. Som med Saturns ringer, tror astronomer at de er nyere, og at opprinnelsen deres er nettopp i disse kollisjonene.

Figur 7. Det er et veldig nært forhold mellom Uranus -ringer og hyrde -satellitter, dette er vanlig i planeter med ringesystemer. Kilde: Wikimedia Commons. Trassiorf / Public Domain.

Rotasjonsbevegelse

Blant alle egenskapene til Uranus er dette den mest fantastiske, fordi denne planeten har retrograd rotasjon; Det vil si raskt ødelagt i motsatt retning av hvordan de andre planetene (unntatt Venus) gjør det, tar litt over 17 timer å komme tilbake. Slik hastighet står i kontrast til Uranus 'moderasjon når du reiser sin bane.

I tillegg er rotasjonsaksen så tilbøyelig at det ser ut til at planeten blir liggende, som det kan sees i animasjonen av figur 2. Planetariske forskere mener at en kolossal innvirkning endret planetens rotasjonsaks til sin nåværende posisjon.

Kan tjene deg: goniometer: historie, deler, drift, bruk, typerFigur 8. Retrograd rotasjon og tilbøyelighet til Uranus -aksen skyldes en kolossal innvirkning som skjedde for millioner av år siden. Kilde: NASA.

Stasjonene i Uranus

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

For eksempel peker en av polene direkte til solen, mens den andre gjør det mot verdensrommet. En opplyst side reisende ville observere at solen i 21 år ikke stiger eller tar på seg, mens den motsatte polen er forankret i mørket.

Og tvert imot, i en Equinox er solen over planetens Ecuador, og så kommer den ut og gjemmer seg gjennom dagen, som varer omtrent 17 timer.

Takket være Voyager 2 -sonden er det kjent at den sørlige halvkule av Uranus for tiden er rettet mot vinteren, mens nord går til sommeren, som vil finne sted i 2028.

Figur 9. Sesongvariasjon i Uranus sett av en hypotetisk reisende. Kilde: Frø, M. Solsystemet.

Ettersom Uranus tar 84 år å reise sin bane rundt solen og være så langt fra jorden, er det forstått at mange av de klimatiske variasjonene på planeten fremdeles er ukjent. De fleste av de tilgjengelige dataene kommer fra det nevnte Voyager -oppdraget fra 1986 og observasjonene gjort gjennom Hubble Space Telescope.

Sammensetning

Uranus er ikke en gassformig gigant, men en isgigant. I seksjonen dedikert til egenskapene ble det sett at Uranus 'tetthet, selv om den er mindre enn for steinete planeter som jorden, er større enn Saturns, som godt kan flyte i vannet.

Egentlig er en god del av Jupiter og Saturn heller flytende enn brus, men Uranus og Neptune inneholder mye is, ikke bare vann, men av andre forbindelser.

Og siden Uranus -massen er lavere, er det ikke noe trykk som gir opphav til dannelse av flytende hydrogen, så kjennetegn på Jupiter og Saturn. Når hydrogen finnes i denne tilstanden, oppfører det seg som et metall, som har sin opprinnelse de intense magnetfeltene i disse to planetene.

Uranus har også sitt eget magnetfelt, hvorav det er et skjema i figur 12, selv om det nysgjerrig feltlinjene ikke passerer gjennom sentrum, som for jorden, men de ser ut til å stamme på et annet punkt som er fortrengt derfra.

Da er det i atmosfæren av Uranus molekylært hydrogen og helium, med en liten prosentandel metan, som er ansvarlig for dens blå farge, siden denne forbindelsen absorberer bølgelengdene til bølgen av.

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

Dette er tiden for å fremheve en viktig detalj: Når planetariske forskere snakker om "is", refererer de ikke til det frosne vannet som vi legger i drinker for å avkjøle dem.

"Isen" av iskremplanetene er under stort trykk og høye temperaturer, minst flere tusen grader, så det har ingenting til felles med det som er spart i kjøleskap, bortsett fra komposisjonen.

Diamanter i Uranus

Er det mulig å produsere diamanter fra metan? Laboratoriestudier utført i Tyskland, i Helmholtz Zentrum Dresden-Rossendorf Laboratory, indikerer at ja, så lenge de har tilstrekkelige trykkforhold og temperatur.

Og disse forholdene eksisterer i Uranus, så datasimuleringer viser at metan cho₄ Det dissosierer danner andre forbindelser. 

Karbon som er til stede i metanmolekylene er utfelt og blir intet mindre enn diamant. Når de beveger seg mot det indre av planeten, løsner krystallene varme ved friksjon og samler seg på kjernen på planeten (se følgende avsnitt).

Det anslås at diamantene som er dannet kan nå opp til 200 kg, selv om det er lite sannsynlig å bekrefte det, i det minste i nær fremtid.

Intern struktur

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

-Øvre atmosfære.

-Mellomlaget rikt på molekylært hydrogen og helium, totalt er tykkelsen på atmosfæren omtrent 7.500 km.

-Mantelen basert på is (som vi allerede vet ikke er som den vanlige isen på jorden), med en tykkelse på 10.500 km.

-En steinete kjerne laget av jern, nikkel og silikater av 7.500 km radio.

Kan tjene deg: de 31 typene kraft i fysikk og deres egenskaper

Det "steinete" materialet til kjernen er ikke som jordens bergarter, for i hjertet av planeten er trykket og temperaturen for høyt, slik at de "bergartene" ser ut som de vi kjenner, men i det minste den kjemiske sammensetningen i ville ikke være annerledes.

Figur 10. Uranus intern struktur. Kilde: Wikimedia Commons.

Uranus naturlige satellitter

Uranus har så langt 27 satellitter som er utpekt, utnevnt til karakterene til William Shakespeare og Alexander Pope, takket være John Herschel, William Herschels sønn, oppdager av planeten.

Det er 5 hovedmåner som ble oppdaget ved observasjon av teleskop, men ingen har atmosfære, selv om det er kjent at de har frosset vann. Alle av dem er ganske små, fordi deres kombinerte masser ikke når midten av Tritons, en av Neptunes måner, Uranus Twin Planet.

Den største av dem er Titania, hvis diameter er 46% av månen, etterfulgt av Oberon. Begge satellittene ble oppdaget av William Herschel i 1787. Ariel og Umbriel var kjent i midten av nittende århundre av William Lassell, en amatørastronom som også bygde sine egne teleskoper.

Miranda, den femte store månen i Uranus, med bare 14% av månediameteren, ble oppdaget i det tjuende århundre av Gerard Kuiper. Forresten, med navnet på denne bemerkelsesverdige astronomen, ble Kuipers belt også døpt i solsystemet.

Figur 11. De 5 store månene i Uranus, selve planeten og den lille månestikket. Fra venstre mot høyre Uranus i blått, Puck, Miranda, Ariel, Umbriel, Titania den største og overthon. Kilde: Wikimedia Commons.

Mirandas overflate er ekstremt robust på grunn av mulige påvirkninger og en uvanlig geologisk aktivitet.

De andre satellittene er mindre og de kjenner hverandre takket være Voyager 2 og Hubble -romteleskopet. Disse månene er veldig mørke, kanskje på grunn av mange påvirkninger som fordampet overflatematerialet og konsentrerte det på det. Også for den intense strålingen de blir utsatt for.

Figur 7 vises navnene på noen av dem og deres handling for å opprettholde ringesystemet.

Uranus-satellittbevegelsen styres av tidevannskrefter, så vel som Earth-Luna-systemet. På denne måten er periodene med rotasjon og oversettelse av satellittene de samme, og viser alltid det samme ansiktet til planeten.

Magnetfeltet 

Uranus har et magnetfelt med omtrent 75 % intensitet av landet, i henhold til magnetometrien til Voyager 2 -sonden. Siden det indre av planeten ikke oppfyller de nødvendige forholdene for å produsere metallisk hydrogen, mener forskere at det er en annen førervæske som genererer feltet.

I den følgende figuren er magnetfeltene til de joviske planetene representert. Alle felt ligner til en viss grad som produserer en stang magnetisk magnet i sentrum, også jordens.

Men dipolen i Uranus er heller ikke i sentrum, og heller ikke Neptun.

Figur 12. Magnetfeltordning for joviske planeter. Uranus -feltet er fortrengt fra sentrum og aksen danner en markert vinkel med rotasjonsaksen. Kilde: Frø, M. Solsystemet.

Hvis Uranus produserer magnetfelt, må det være en dynamo -effekt takket være en bevegelsesvæske. Eksperter mener at det er en vannmasse med metan og ammoniakk oppløst, ganske dybde.

Med trykket og temperaturen på Uranus -interiøret, ville denne væsken være en god strømleder. 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 borte fra jorden, så i begynnelsen var utforskningen bare gjennom teleskopet. Heldigvis nærmet Voyager -sonden seg nok, for å samle deaktiverende informasjon om denne ukjente planeten inntil nylig.

Man trodde at Cassini -oppdraget, som hadde blitt lansert for å studere Saturn, kunne nå Uranus, men da drivstoffet hans var utmattet, fikk de ansvarlige for oppdraget henne til å forsvinne i Saturn i 2017.

Sonden inneholdt radioaktive elementer, som fra krasj mot Titan, en av Saturns måner, kunne ha forurenset denne verden, som kanskje huser et slags primitivt liv.

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

Deretter ble Voyager -oppdraget, noen oppdrag som ikke kunne utføres, ble foreslått, siden utforskningen av Mars og til og med Jupiters anses som prioritet for rombyråer over hele verden.

Voyager

Dette oppdraget besto av å lansere 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 til isplanetene.

Voyager 2 ankom Uranus i 1986, og mange av dataene som er så langt kommer fra den sonden. 

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

Han sendte også mange bilder av høy kvalitet, både fra planeten og overflatene til månene deres, fulle av påvirkningskrater.

Sonden gikk til Neptune og gikk til slutt inn i det interstellare rommet.

Referanser

1. N+1. 200 kilo diamanter på Uranus og Neptune. Hentet fra: NMAS1.org.
2. Powell, m. De nakne øyeplanetene på nattehimmelen (og hvordan du kan identifisere dem). Gjenopprettet fra: NakedeyePlanets.com.
3. Frø, m. 2011.Solsystemet. Syvende utgave. Cengage Learning.
4. Wikipedia. Planetarisk ring. Gjenopprettet fra: er.Wikipedia.org.
5. Wikipedia. Anneaux d'Aranus. Gjenopprettet fra: kald.Wikipedia.org.
6. Wikipedia. Utforsking av Uranus. Hentet fra: i.Wikipedia.org.
7. Wikipedia. Urano (planet). Gjenopprettet fra: er.Wikipedia.org.