PLANETA URANUS

Send

Uranus, care își ia numele de la Dumnezeul grec al cerului, este un gigant al gazelor și a șaptea planetă de la Soarele nostru. Este, de asemenea, a treia cea mai mare planetă din sistemul nostru solar, situându-se în spatele lui Jupiter și Saturn. La fel ca și colegii săi de gaz, are multe luni, un sistem de inele și este compus în principal din gaze despre care se crede că înconjoară un miez solid.

Deși poate fi văzut cu ochiul liber, realizarea că Uranus este o planetă a fost relativ recent. Deși există indicii că a fost reperat de mai multe ori pe parcursul ultimelor două mii de ani, nu a fost recunoscut până în secolul al XVIII-lea pentru ceea ce a fost. De atunci, au fost cunoscute întreaga lună a planetei, sistemul de inele și natura misterioasă.

Descoperire și numire:

La fel ca cele cinci planete clasice - Mercur, Venus, Marte, Jupiter și Saturn - Uranus poate fi văzut fără ajutorul unui telescop. Dar, datorită slăbiciunii și a orbitei sale lente, astronomii antici credeau că este o stea. Prima observație cunoscută a fost realizată de Hipparchos, care a înregistrat-o ca o stea în catalogul său de stele în 128 î.Hr. - observații care au fost ulterior incluse în Ptolemeu Almagest.

Cea mai veche viziune definitivă a lui Uranus a avut loc în 1690, când astronomul englez John Flamsteed - primul astronom astronomic - a descoperit-o de cel puțin șase ori și a catalogat-o ca o stea (34 de Tauri). Astronomul francez Pierre Lemonnier a observat-o și de cel puțin douăsprezece ori între anii 1750 și 1769.

Cu toate acestea, observația lui Sir William Herschel asupra lui Uranus la 13 martie 1781 a început procesul de identificare a acesteia ca planetă. La vremea respectivă, el a raportat-o ca observare a cometei, dar apoi s-a angajat într-o serie de observații folosind un telescop al propriului design pentru a-și măsura poziția în raport cu stelele. Când a raportat-o la The Royal Society, el a susținut că este o cometă, dar implicit a comparat-o cu o planetă.

Ulterior, mai mulți astronomi au început să exploreze posibilitatea ca „cometa” lui Herschel să fie de fapt o planetă. Printre aceștia s-a numărat astronomul rus Anders Johan Lexell, care a fost primul care și-a calculat orbita aproape circulară, ceea ce l-a determinat să concluzioneze că până la urmă este o planetă. Astronomul berlinez Johann Elert Bode, membru al „Societății Astronomice Unite”, a fost de acord cu acest lucru după ce a făcut observații similare asupra orbitei sale.

Curând, statutul lui Uranus ca planetă a devenit un consens științific, iar până în 1783, Herschel însuși a recunoscut acest lucru Royal Society. În semn de recunoaștere a descoperirii sale, regele George al III-lea al Angliei ia acordat lui Herschel o sumă anuală de 200 de lire sterline, cu condiția să se mute la Windsor pentru ca Familia Regală să poată privi prin telescoapele sale.

În onoarea noului său patron, William Herschel a decis să-i numească descoperireary Georgium Sidus („Steaua lui George” sau „Planeta Georges”). În afara Marii Britanii, acest nume nu a fost popular și au fost propuse alternative curând. Printre aceștia s-a numărat astronomul francez Jerome Lalande care a propus să îl numească Hershel în onoarea descoperirii sale, și astronomul suedez Erik Prosperin propunând numele de Neptun.

Johann Elert Bode a propus numele Uranus, versiunea latinizată a zeului grec al cerului, Ouranos. Acest nume părea potrivit, având în vedere că Saturn a fost numit după miticul tată al lui Jupiter, deci această nouă planetă ar trebui numită după miticul tată al lui Saturn. În cele din urmă, sugestia lui Bode a devenit cea mai utilizată și a devenit universală până în 1850.

Mărimea, masa și orbita lui Uranus:

Cu o rază medie de aproximativ 25.360 km, un volum de 6.833 × 10¹³ km³și o masă de 8,68 × 10²⁵ kg, Uranus este de aproximativ 4 ori mai mare decât Pământul și de 63 de ori volumul său. Cu toate acestea, ca un gigant gazos, densitatea sa (1,27 g / cm³) este semnificativ mai mic; prin urmare, este doar 14,5 la fel de masiv ca Pământul. Densitatea scăzută înseamnă de asemenea că, deși este a treia cea mai mare dintre giganții de gaze, este cea mai puțin masivă (căzând în spatele Neptunului cu 2,6 mase de Pământ).

Variația distanței lui Uranus față de Soare este, de asemenea, mai mare decât cea a oricărei alte planete (incluzând planetele pitice sau plutoizii). În esență, distanța gigantului cu gaz de la Soare variază de la 18,28 AU (2.735.118.100 km) la perihelion până la 20.09 AU (3.006.224.700 km) la stelă. La o distanță medie de 3 miliarde de km față de Soare, este nevoie de Uranus aproximativ 84 de ani (sau 30.687 zile) pentru a finaliza o singură orbită a Soarelui.

Perioada de rotație a interiorului Uranus este de 17 ore, 14 minute. Ca și în cazul tuturor planetelor uriașe, atmosfera sa superioară experimentează vânturi puternice în direcția de rotație. În unele latitudini, cum ar fi aproximativ 60 de grade sud, caracteristicile vizibile ale atmosferei se mișcă mult mai repede, făcând o rotație completă în cel puțin 14 ore.

O caracteristică unică a Uranus este că se rotește pe partea sa. În timp ce toate planetele Sistemului Solar sunt înclinate pe axe până la un anumit grad, Uranus are cea mai extremă înclinare axială de 98 °. Acest lucru duce la anotimpurile radicale pe care planeta le experimentează, ca să nu mai vorbim de un ciclu neobișnuit de zi-noapte la poli. La ecuator, Uranus trăiește zile și nopți normale; dar la poli, fiecare experimentează 42 de ani pe Pământ, urmată de 42 de ani de noapte.

Compoziția lui Uranus:

Modelul standard al structurii lui Uranus este acela că este format din trei straturi: un miez stâncos (silicat / fier-nichel) în centru, o manta glaciară în mijloc și un plic exterior cu hidrogen gazos și heliu. La fel ca Jupiter și Saturn, hidrogenul și heliul reprezintă majoritatea atmosferei - aproximativ 83% și 15% - dar doar o mică parte din masa totală a planetei (0,5 până la 1,5 mase de Pământ).

Al treilea element cel mai abundent este gheața de metan (CH)⁴), care reprezintă 2,3% din compoziția sa și care reprezintă colorantul pentru acvamarină sau cian al planetei. Cantități de urme ale diferitelor hidrocarburi se găsesc, de asemenea, în stratosfera Uranus, despre care se crede că sunt produse din metan și din fotoliza indusă de radiații ultraviolente. Acestea includ etan (C₂H₆), acetilenă (C₂H₂), metilacetilena (CH₃C₂H) și diacetilenă (C₂HC₂H).

În plus, spectroscopia a descoperit monoxidul de carbon și dioxidul de carbon în atmosfera superioară a lui Uranus, precum și prezența unor nori gheați de vapori de apă și alte volatile, cum ar fi amoniacul și hidrogenul sulfurat. Din această cauză, Uranus și Neptun sunt considerați o clasă distinctă de planetă uriașă - cunoscută sub numele de „Giganții de gheață” - deoarece sunt compuse în principal din substanțe volatile mai grele.

Mantaua de gheață nu este de fapt compusă din gheață în sens convențional, ci dintr-un fluid cald și dens format din apă, amoniac și alte volatile. Acest fluid, care are o conductivitate electrică ridicată, este uneori numit ocean apă-amoniac.

Nucleul Uranus este relativ mic, cu o masă de numai 0,55 mase de Pământ și o rază care este sub 20% din dimensiunea totală a planetei. Mantaua cuprinde cea mai mare parte a acesteia, având în jur de 13,4 mase de pământ, iar atmosfera superioară este relativ nesubstanțială, cântărind aproximativ 0,5 mase de Pământ și se extinde pentru ultimele 20% din raza lui Uranus.

Densitatea de bază a lui Uranus este estimată la 9 g / cm³, cu o presiune în centrul a 8 milioane de baruri (800 GPa) și o temperatură de aproximativ 5000 K (care este comparabilă cu suprafața Soarelui).

Atmosfera lui Uranus:

Ca și în cazul Pământului, atmosfera Uranus este divizată în straturi, în funcție de temperatură și presiune. La fel ca ceilalți giganți pe gaz, planeta nu are o suprafață fermă, iar oamenii de știință definesc suprafața ca regiunea în care presiunea atmosferică depășește un bar (presiunea găsită pe Pământ la nivelul mării). Orice accesibil capabilității de teledetecție - care se întinde până la aproximativ 300 km sub nivelul de 1 bar - este de asemenea considerat a fi atmosfera.

Folosind aceste puncte de referință, atmosfera lui Uranus poate fi împărțită în trei straturi. Prima este troposfera, între altitudini de -300 km sub suprafață și 50 km deasupra acesteia, unde presiunile sunt cuprinse între 100 și 0,1 bar (10 MPa până la 10 kPa). Al doilea strat este stratosfera, care atinge între 50 și 4000 km și are presiuni între 0,1 și 10^-10 bară (10 kPa până la 10 µPa).

Troposfera este cel mai dens strat din atmosfera lui Uranus. Aici, temperatura variază de la 320 K (46,85 ° C / 116 ° F) la baza (-300 km) la 53 K (-220 ° C / -364 ° F) la 50 km, regiunea superioară fiind cea mai rece în sistemul solar. Regiunea tropopauzei este responsabilă pentru marea majoritate a emisiilor cu infraroșu termic ale lui Uranus, determinând astfel temperatura efectivă a acesteia de 59,1 ± 0,3 K.

În troposferă se află straturi de nori - nori de apă la cele mai mici presiuni, cu nori de hidrosulfură de amoniu deasupra lor. Urmează nori de amoniac și hidrogen sulfurat. În cele din urmă, nori subțiri de metan se așază pe vârf.

În stratosferă, temperaturile variază de la 53 K (-220 ° C / -364 ° F) la nivelul superior până la 800 și 850 K (527 - 577 ° C / 980 - 1070 ° F) la baza termosferei, mulțumesc în mare măsură încălzirii cauzate de radiațiile solare. Stratosfera conține smog etan, care poate contribui la aspectul plictisitor al planetei. Acetilena și metanul sunt, de asemenea, prezente, iar aceste cețe ajută la încălzirea stratosferei.

Stratul cel mai exterior, termosfera și corona, se extind de la 4.000 km până la 50.000 km de suprafață. Această regiune are o temperatură uniformă de 800-850 (577 ° C / 1.070 ° F), deși oamenii de știință nu sunt siguri cu privire la motiv. Deoarece distanța până la Uranus de la Soare este atât de mare, cantitatea de căldură care vine de la acesta este insuficientă pentru a genera temperaturi atât de ridicate.

Ca și Jupiter și Saturn, vremea lui Uranus urmează un model similar în care sistemele sunt împărțite în benzi care se rotesc în jurul planetei, care sunt conduse de căldura internă care se ridică în atmosfera superioară. Drept urmare, vânturile de pe Uranus pot atinge până la 900 km / h (560 mph), creând furtuni masive precum cea observată de Telescopul spațial Hubble în 2012. Similar cu Marele Punct Roșu al lui Jupiter, acest „Punct Întunecat” a fost un gigant vortex nor care a măsurat 1.700 de kilometri cu 3.000 de kilometri (1.100 de mile cu 1.900 de mile).

Lunile lui Uranus:

Uranus are 27 de sateliți cunoscuți, care sunt împărțiți pe categorii de lună mai mare, lună interioară și lună neregulată (similar cu alți giganți de gaz). Cele mai mari luni ale Uranului sunt, în ordinea mărimii, Miranda, Ariel, Umbriel, Oberon și Titania. Aceste lună variază în diametru și masă de 472 km și 6,7 × 10¹⁹ kg pentru Miranda la 1578 km și 3,5 × 10²¹ kg pentru Titania. Fiecare lună este deosebit de întunecată, cu legături scăzute și albeduri geometrice. Ariel este cel mai luminos, în timp ce Umbriel este cel mai întunecat.

Se crede că toate lunile mari ale lui Uranus s-au format în discul de acumulare, care a existat în jurul lui Uranus ceva timp după formarea sa, sau a rezultat din impactul mare suferit de Uranus la începutul istoriei sale. Fiecare este alcătuită din cantități aproximativ egale de rocă și gheață, cu excepția Mirandei care este formată în principal din gheață.

Componenta de gheață poate include amoniac și dioxid de carbon, în timp ce materialul stâncos este considerat a fi compus din material carbonos, inclusiv compuși organici (similari cu asteroizii și cometele). Se consideră că compozițiile lor sunt diferențiate, cu o manta înghețată care înconjoară un miez stâncos.

În cazul Titania și Oberon, se crede că pot exista oceane cu apă lichidă la limita miezului / mantalei. Suprafețele lor sunt, de asemenea, puternic cratificate; dar în fiecare caz, refacerea endogenă a dus la un grad de reînnoire a caracteristicilor lor. Ariel pare să aibă cea mai tânără suprafață cu cele mai puține cratere cu impact, în timp ce Umbriel pare a fi cel mai vechi și mai crateric.

Lunile majore din Uranus nu au o atmosferă perceptibilă. De asemenea, din cauza orbitei lor în jurul Uranusului, ei se confruntă cu cicluri sezoniere extreme. Deoarece Uranul orbitează Soarele aproape pe partea sa, iar lunile mari orbitează în jurul planului ecuatorial al lui Uranus, emisferele nordice și de sud experimentează perioade prelungite de zi și de noapte (42 de ani la un moment dat).

Din 2008, Uranus este cunoscut că deține 13 luni interioare ale căror orbite se află în interiorul celei Miranda. Sunt, în ordinea distanței de planetă: Cordelia, Ophelia, Bianca, Cressida, Desdemona, Julieta, Portia, Rosalind, Cupidon, Belinda, Perdita, Puck și Mab. În concordanță cu denumirea lunilor mai mari ale lui Uranus, toate sunt numite după personaje din piesele de teatru Shakespearean.

Toate lunile interioare sunt strâns conectate la sistemul de inele al lui Uranus, care a rezultat probabil din fragmentarea uneia sau a mai multor luni interioare. Puck, la 162 km, este cea mai mare dintre lunile interioare ale Uranului - și singura imaginată de Voyager 2 în orice detaliu - în timp ce Puck și Mab sunt cei doi sateliți interiori din Uranus.

Toate lunile interioare sunt obiecte întunecate. Sunt fabricate din gheață de apă contaminată cu un material întunecat, care este probabil materiale organice prelucrate de radiațiile Uranus. Sistemul este de asemenea haotic și aparent instabil. Simulările computerizate estimează că pot apărea coliziuni, în special între Desdemona și Cressida sau Julieta în următorii 100 de milioane de ani.

Din 2005, Uranus este de asemenea cunoscut că are nouă luni neregulate, care o orbitează la o distanță mult mai mare decât cea a lui Oberon. Toate lunile neregulate sunt probabil obiecte surprinse care au fost prinse de Uranus la scurt timp după formarea sa. Sunt, în ordinea distanței de Uranus: Francisco, Caliban, Stephano, Trincutio, Sycorax, Margaret, Prospero, Setebos și Ferdinard (încă o dată, numiți pentru personaje din piesele de teatru shakespearean).

Lunile neregulate ale lui Uranus au dimensiuni cuprinse între aproximativ 150 km (Sycorax) și 18 km (Trinculo). Cu excepția lui Margaret, toate cercurile Uranus în orbite retrograde (ceea ce înseamnă că orbitează planeta în direcția opusă rotirii sale).

Sistemul de apel al lui Uranus:

Ca și Saturn și Jupiter, Uranus are un sistem de inele. Cu toate acestea, aceste inele sunt compuse din particule extrem de întunecate, care variază ca mărime, de la micrometri până la o fracție de metru, de aceea nu sunt la fel de discernibile ca cele ale lui Saturn. În prezent sunt cunoscute treisprezece inele distincte, cel mai strălucitor fiind inelul epsilon. Și cu excepția a două foarte înguste, aceste inele măsoară de obicei câțiva kilometri lățime.

Inelele sunt probabil destul de tinere și nu se crede că s-au format cu Uranus. Problema din inele poate să fi făcut odată parte dintr-o lună (sau lună) care a fost spulberată de impacturile de mare viteză. Din numeroase bucăți de resturi care s-au format ca urmare a acestor impacturi, au supraviețuit doar câteva particule, în zone stabile corespunzătoare locațiilor inelelor actuale.

Primele observații cunoscute ale sistemului de inel au avut loc pe 10 martie 1977 de James L. Elliot, Edward W. Dunham și Jessica Mink folosind observatorul Kuiper Airborne. În timpul unei ocultări a stelei SAO 158687 (cunoscută și sub denumirea de HD 128598), ei au discernat cinci inele existente în cadrul unui sistem din jurul planetei și au observat încă patru mai târziu.

Inelele erau direct imaginate când Voyager 2 a trecut Uranus în 1986 și sonda a putut detecta două inele slabe suplimentare - aducând numărul de inele observate la 11. În decembrie 2005, Telescopul spațial Hubble a detectat o pereche de inele necunoscute anterior, aducând totalul la 13. Cel mai mare este situat de două ori mai departe de Uranus decât inelele cunoscute anterior, de aceea sunt numite sistemul de inele „exterior”.

În aprilie 2006, imaginile cu noile inele de la Observatorul Keck au dat culorile inelelor exterioare: exteriorul este albastru, iar celălalt roșu. În schimb, inelele interioare ale lui Uranus par gri. O ipoteză cu privire la culoarea albastră a inelului exterior este că este compus din particule minime de gheață de apă de pe suprafața Mab, care sunt suficient de mici pentru a împrăștia lumina albastră.

Explorare:

Uranus a fost vizitat o singură dată de orice navă spațială: NASA Voyager 2 sonda spațială, care a zburat pe lângă planetă în 1986. La 24 ianuarie 1986, Voyager 2 a trecut pe o distanță de 81.500 km de suprafața planetei, trimițând înapoi singurele imagini apropiate făcute vreodată de Uranus. Voyager 2 apoi a continuat să facă o întâlnire strânsă cu Neptun în 1989.

Posibilitatea trimiterii Cassini nava spațială de la Saturn la Uranus a fost evaluată în timpul unei faze de planificare a extinderii misiunii în 2009. Cu toate acestea, aceasta nu a ajuns niciodată la bun sfârșit, deoarece ar fi trebuit să dureze aproximativ douăzeci de ani Cassini pentru a ajunge la sistemul Uranian după plecarea lui Saturn.

În ceea ce privește misiunile viitoare, au fost făcute propuneri multiple. De exemplu, un sondaj și o sondă Uranus au fost recomandate prin Studiul Decadal al Științei Planetare din 2013-2022 publicat în 2011. Această propunere a avut în vedere o lansare între 2020-2023 și o croazieră de 13 ani către Uranus. Un nou Frontiere Uranus Orbiter a fost evaluat și a fost recomandat în studiu, Cazul pentru un orbitor Uranus. Cu toate acestea, această misiune este considerată a fi cu prioritate mai mică decât viitoarele misiuni pe Marte și în sistemul Jovian.

Oamenii de știință de la Laboratorul de Științe Spațiale Mullard din Regatul Unit au propus o misiune comună NASA-ESA în Uranus cunoscută sub numele de Uranus Pathfinder. Această misiune ar presupune lansarea unei misiuni de clasă medie până în 2022 și estimează că costul acesteia este de 470 milioane EUR (~ 525 milioane USD).

O altă misiune în Uranus, numită Recunoașterea orbitală a sistemului Herschel a sistemului uranian (HORUS), a fost proiectat de Laboratorul de fizică aplicată al Universității Johns Hopkins. Propunerea este pentru un orbiter cu energie nucleară care poartă un set de instrumente, inclusiv o cameră imagistică, spectrometre și un magnetometru. Misiunea avea să se lanseze în aprilie 2021 și va ajunge la Uranus 17 ani mai târziu.

În 2009, o echipă de oameni de știință planetari de la Laboratorul de Propulsie Jet de la NASA a avansat proiecte posibile pentru un orbiter Uranus cu energie solară. Cea mai favorabilă fereastră de lansare pentru o astfel de sondă ar fi în august 2018, cu sosirea la Uranus în septembrie 2030. Pachetul științific poate include magnetometre, detectoare de particule și, eventual, o cameră imagistică.

Este suficient să spunem, Uranus este o țintă grea atunci când vine vorba de explorare, iar distanța sa a făcut ca procesul de observare a acesteia să îl recunoască pentru ceea ce a fost problematic în trecut. Și în viitor, cu cea mai mare parte a misiunii noastre axată pe explorarea Marte, Europa și Asteroizi de pe Pământul apropiat, perspectiva unei misiuni în această regiune a Sistemului Solar nu pare foarte probabilă.

Dar mediile bugetare se schimbă, la fel ca și prioritățile științifice. Și interesul pentru centura Kuiper explodând datorită descoperirii a numeroase obiecte trans-Neptuniene din ultimii ani, este posibil ca oamenii de știință să ceară să fie montată o misiune către sistemul solar afară. Dacă și atunci când apare, poate fi posibil ca balansarea sondei de către Uranus să iasă, adunând informații și imagini pentru a ajuta la înțelegerea noastră despre „Gigantul de gheață”.

Avem multe articole interesante despre Uranus aici la Space Magazine. Sperăm că veți găsi ceea ce căutați în lista de mai jos: