URÁN (PLANÉTA): CHARAKTERISTIKA, ZLOŽENIE, OBEŽNÁ DRÁHA, POHYB - ARTE - 2025

Urán je siedmou planétou v slnečnej sústave a patrí do skupiny vonkajších planét. Za orbitou Saturn je Urán za veľmi zriedkavých podmienok sotva viditeľný voľným okom a potrebujete vedieť, kam hľadať.

Z tohto dôvodu bol Uran pre starcov prakticky neviditeľný, až kým ho astronóm William Herschel v roku 1781 neobjavil s ďalekohľadom, ktorý sám postavil. Drobná modro-zelená bodka nebola presne to, čo astronóm hľadal. Herschel chcel odhaliť hviezdnu paralaxy spôsobenú zemským translačným pohybom.

Obrázok 1. Planéta Urán, 14,5-krát hmotnejšia ako Zem. Zdroj: Pixabay.

Aby to urobil, potreboval nájsť vzdialenú hviezdu (a blízku hviezdu) a pozorovať, ako vyzerali z dvoch rôznych miest. Jednu jarnú noc v roku 1781 však Herschel zbadal malé miesto, ktoré akoby žiarilo trochu jasnejšie ako ostatné.

Netrvalo dlho a on a ostatní astronómovia boli presvedčení, že ide o novú planétu, a Herschel sa rýchlo preslávil rozširovaním veľkosti známeho vesmíru a zvyšovaním počtu planét.

Nová planéta nezískala svoje meno okamžite, pretože Herschel odmietol používať grécke alebo rímske božstvo a namiesto toho ho pomenoval Georgium Sidu alebo „Star of George“ na počesť vtedajšieho anglického panovníka Juraja III.

Táto možnosť sa, prirodzene, nepáčila niektorým na európskom kontinente, ale otázka sa vyriešila, keď nemecký astronóm Johannes Elert Bode navrhol meno Urán, boha oblohy a manžel Gaea, matka Zem.

Podľa starogréckych a rímskych mytológií bol Urán otcom Saturn (Cronus), ktorý bol zase otcom Jupitera (Zeus). Vedecké spoločenstvo toto meno nakoniec prijalo, s výnimkou Anglicka, kde sa planéta naďalej volala „Georgeova hviezda“, minimálne do roku 1850.

Všeobecné vlastnosti Uranu

Urán patrí po skupine Saturn a Jupiter do skupiny vonkajších planét slnečnej sústavy a je treťou planétou. Spolu s Neptúnom je to ľadový gigant, pretože sa svojím zložením a mnohými jeho charakteristikami odlišuje od ostatných dvoch gigantov Jupitera a Saturna.

Kým na Jupitere a Saturne prevláda vodík a hélium, ľadové obry ako Urán obsahujú ťažšie prvky ako kyslík, uhlík, dusík a síra.

Urán má samozrejme aj vodík a hélium, ale hlavne vo svojej atmosfére. Obsahuje tiež ľad, hoci nie všetky sú vyrobené z vody: existuje amoniak, metán a ďalšie zlúčeniny.

V každom prípade je však uránova atmosféra jednou z najchladnejších zo všetkých v slnečnej sústave. Teploty tu môžu dosiahnuť -224 ° C.

Aj keď obrázky ukazujú vzdialený a záhadný modrý disk, existuje mnoho ďalších pozoruhodných funkcií. Jednou z nich je práve modrá farba, ktorá je spôsobená metánom v atmosfére, ktorý absorbuje červené svetlo a odráža modrú farbu.

Urán sa v atmosfére javí ako modrý plynný metán, ktorý absorbuje červené svetlo a odráža modré svetlo.

Okrem toho má Urán:

- Vlastné magnetické pole s asymetrickým usporiadaním.

- Početné mesiace.

- Prstencový systém jemnejší ako Saturn.

Najzaujímavejšie je však určite retrográdne otáčanie na úplne naklonenej osi rotácie, a to natoľko, že póly Uránu sa nachádzajú tam, kde je rovník ostatných, akoby sa otáčal nabok.

Obrázok 2. Sklon osi rotácie Uránu. Zdroj: NASA.

Mimochodom, na rozdiel od toho, čo naznačuje obrázok 1, Urán nie je pokojnou alebo monotónnou planétou. Voyager, sonda, ktorá získala obrázky, sa stala náhodou počas zriedkavého obdobia mierneho počasia.

Nasledujúci obrázok zobrazuje sklon osi Urán pri 98 ° v globálnom porovnaní medzi všetkými planétami. Na Uráne sú to skôr póly, ktoré prijímajú najviac tepla zo vzdialeného Slnka, než z rovníka.

Obrázok 3. Osi rotácie planét slnečnej sústavy. Zdroj: NASA.

Zhrnutie hlavných fyzikálnych charakteristík planéty

- Hmotnosť: 8,69 x 10 ²⁵ kg.

-Radio: 2.5362 x 10 ⁴ km

Tvar: sploštený.

- Nápojová vzdialenosť od Slnka: 2,87 x 10 ⁹ km

- Sklon obežnej dráhy : 0,77 ° vzhľadom na rovinu ekliptiky.

- Teplota: približne medzi -220 a -205,2 ° C.

- rýchlosť: 8,69 m / s ²

- Vlastné magnetické pole: Áno.

- Atmosféra: Áno, vodík a hélium

-Density: 1290 kg / m ³

-Satellites: 27 so súčasným označením.

-Kruhy: Áno, asi 13 doteraz objavených.

Prekladateľské hnutie

Urán, podobne ako veľké planéty, sa majestátne otáča okolo Slnka a dokončenie jednej obežnej dráhy trvá približne 84 rokov.

Obrázok 4. Orbit Uranu (v červenej farbe) okolo Slnka. Zdroj: Wikimedia Commons. Pôvodná simulácia = Todd K. Timberlake autor programu Easy Java Simulation = Francisco Esquembre / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Obežná dráha Uránu je značne eliptická a spočiatku vykazovala určité nezrovnalosti s obežnou dráhou vypočítanou podľa zákonov Newtona a Keplera, veľkého matematika Pierra de Laplace v roku 1783.

O niečo neskôr, v roku 1841, anglický astronóm John Couch Adams veľmi správne navrhol, že tieto nezrovnalosti môžu byť spôsobené poruchami spôsobenými ďalšou stále neviditeľnou planétou.

V roku 1846 francúzsky matematik Urbain Le Verrier spresnil výpočty možnej obežnej dráhy neznámej planéty a dal ich nemeckému astronómovi Johannovi Gottfriedovi Gallovi v Berlíne. Neptún sa okamžite objavil vo svojom ďalekohľade prvýkrát na mieste naznačenom francúzskym vedcom.

Obrázok 5. Vľavo Sir William Herschel (1738-1822) a vpravo Urbain Le Verrier (1811-1877). Zdroj: Wikimedia Commons.

Kedy a ako pozorovať Urán

Urán je ťažké vidieť voľným okom, pretože je tak vzdialený od Zeme. Sotva má veľkosť 6, ak je najjasnejšia, a priemer 4 oblúkových sekúnd (Jupiter je asi 47 °, keď je najlepšie vidieť).

S veľmi jasnou tmavou oblohou, bez umelých svetiel a s predstihom, kde hľadať, ju môžete vidieť voľným okom.

Avšak fanúšikovia astronómie to môžu nájsť pomocou nebeských máp nájdených na internete a pomocou nástroja, ktorý môže byť dokonca ďalekohľadom dobrej kvality. Stále to bude vyzerať ako modrá bodka bez väčších detailov.

Obrázok 6. Urán je možné považovať za malú modrú bodku pomocou ďalekohľadu a nebeských máp. Zdroj: Pexels.

Ak chcete vidieť 5 hlavných mesiacov Uránu, vyžaduje si veľký ďalekohľad. Detaily planéty bolo možné pozorovať pomocou ďalekohľadu s veľkosťou najmenej 200 mm. Menšie nástroje odhaľujú iba malý zelenkavo-modrý disk, ale stojí za to sa ho pokúsiť vidieť s vedomím, že tam, zatiaľ ďaleko, skrýva toľko zázrakov.

Prstene Uránu

V roku 1977 Urán prešiel pred hviezdu a skryl ju. Počas tejto doby hviezda niekoľkokrát zamrkala, pred a po utajení. Blikanie bolo spôsobené prechodom krúžkov a týmto spôsobom traja astronómovia zistili, že Urán mal v rovníku rovníka systém 9 krúžkov.

Všetky vonkajšie planéty majú prstencový systém, hoci žiadna neprevyšuje krásu Saturnových prstencov, avšak tie uránske sú veľmi zaujímavé.

Sonda Voyager 2 našla ešte viac krúžkov a získala vynikajúce obrázky. V roku 2005 objavil Hubbleov vesmírny teleskop ďalšie 2 vonkajšie krúžky.

Hmota, ktorá tvorí krúžky uránu, je tmavá, pravdepodobne horniny s vysokým obsahom uhlíka a iba najkrajnejšie krúžky sú bohaté na prach.

Prstene sa udržiavajú vo forme vďaka pastierským satelitom Uránu, ktorých gravitačný účinok určuje ich tvar. Sú tiež veľmi tenké, takže satelity, ktoré ich pasú, sú pomerne malé mesiace.

Prstencový systém je skôr krehká a nie príliš trvanlivá štruktúra, aspoň z hľadiska astronomických čias.

Častice, ktoré tvoria krúžky, sa neustále zrážajú, trenie s atmosférou Uránu ich drví a zhoršuje ich aj konštantné slnečné žiarenie.

Preto pretrvávanie prstencov závisí od toho, ako sa k nim dostanú nové materiály, ktoré pochádzajú z fragmentácie satelitov nárazmi asteroidov a komét. Rovnako ako v prípade Saturnových prstencov, astronómovia veria, že sú noví a že ich pôvod je práve v týchto zrážkach.

Obrázok 7. Existuje veľmi úzky vzťah medzi prstencami Uránu a pastierskymi satelitmi, čo je bežné na planétach s prstencovými systémami. Zdroj: Wikimedia Commons. Trassiorf / Public Domain.

Rotačný pohyb

Zo všetkých prvkov Uránu je to najúžasnejšie, pretože táto planéta má retrográdnu rotáciu; to znamená, že sa rýchlo otáča opačným smerom, ako to robia ostatné planéty (okrem Venuše), aby sa jedna revolúcia uskutočnila o niečo viac ako 17 hodín. Takáto rýchlosť kontrastuje s mierou Uránu, keď cestuje po svojej obežnej dráhe.

Os rotácie je navyše naklonená tak, že sa zdá, že planéta sa točí plocho, ako je vidieť na animácii na obrázku 2. Planetárni vedci sa domnievajú, že kolosálny dopad posunul os rotácie planéty do jej súčasnej polohy.

Obrázok 8. Retrográdna rotácia a naklonenie osi Uránu sú dôsledkom kolosálneho dopadu, ku ktorému došlo pred miliónmi rokov. Zdroj: NASA.

Ročné obdobia na Uráne

Je to kvôli tomuto zvláštnemu sklonu, že ročné obdobia na Uráne sú skutočne extrémne a spôsobujú veľké klimatické zmeny.

Napríklad počas slnovratu jeden z pólov ukazuje priamo na Slnko, zatiaľ čo druhý ukazuje na vesmír. Cestujúci na osvetlenej strane by si všimol, že po dobu 21 rokov Slnko nevstáva ani nezapadá, zatiaľ čo opačný pól je vrhnutý do tmy.

Naopak, na rovnodennosti je Slnko na rovníku planéty a potom vstáva a zapadá po celý deň, ktorý trvá približne 17 hodín.

Vďaka sonde Voyager 2 je známe, že Uranova južná pologuľa v súčasnosti smeruje k zime, zatiaľ čo sever k letu, ktoré sa uskutoční v roku 2028.

Obrázok 9. Sezónne variácie na uráne videné hypotetickým cestujúcim. Zdroj: Seeds, M. Solar System.

Keďže Urán trvá 84 rokov, aby obiehal okolo Slnka a bol tak ďaleko od Zeme, je zrejmé, že mnohé klimatické zmeny planéty sú stále neznáme. Väčšina dostupných údajov pochádza z vyššie uvedenej misie Voyager z roku 1986 a pozorovania uskutočnené prostredníctvom vesmírneho teleskopu Hubble.

zloženie

Urán nie je plynový obr, ale ľadový obr. V časti venovanej charakteristikám sa zistilo, že hustota Uránu, hoci je nižšia ako hustota skalnatých planét, ako je Zem, je vyššia ako hustota Saturn, ktorý by mohol dobre vznášať na vode.

V skutočnosti je veľa Jupitera a Saturnu skôr tekuté ako plynné, ale Urán a Neptún obsahujú veľké množstvo ľadu, nielen vodu, ale aj iné zlúčeniny.

A keďže hmotnosť Uránu je menšia, tlaky, ktoré spôsobujú vznik tekutého vodíka, tak charakteristického pre Jupiter a Saturn, sa v ňom nevyrábajú. Keď je vodík v tomto stave, správa sa ako kov, ktorý spôsobuje silné magnetické pole týchto dvoch planét.

Urán má tiež svoje vlastné magnetické pole, ktorého schéma je na obrázku 12, hoci je zrejmé, že siločiary neprejdú cez svoj stred, ako je to v prípade Zeme, ale zdá sa, že pochádzajú z iného bodu odtiaľ vzdialeného.

Takže v atmosfére Uránu je molekulárny vodík a hélium s malým percentom metánu, ktorý je zodpovedný za jeho modrú farbu, pretože táto zlúčenina absorbuje vlnové dĺžky červenej.

Telo planéty ako také je tvorené ľadom, nielen vodou, ale aj amoniakom a metánom.

Toto je čas na zdôraznenie dôležitého detailu: keď vedci planéty hovoria o „ľade“, nehovoria o zamrznutej vode, ktorú sme dali do nápojov, aby sa ochladili.

"Ľad" mrazených obrích planét je pod veľkým tlakom a vysokými teplotami, najmenej niekoľko tisíc stupňov, takže nemá nič spoločné s tým, čo sa skladuje v chladničkách, okrem zloženia.

Diamanty na Uráne

Je možné vyrobiť diamanty z metánu? Laboratórne štúdie uskutočnené v Nemecku v laboratóriu Helmholtz Zentrum Dresden-Rossendorf naznačujú, že sú splnené podmienky tlaku a teploty.

A existujú tieto podmienky vnútri Urán, takže počítačové simulácie ukazujú, že metán CH ₄ disociuje za vzniku iných zlúčenín.

Uhlík prítomný v molekulách metánu sa zráža a mení sa na nič menej ako diamant. Keď sa kryštály pohybujú smerom dovnútra planéty, uvoľňujú teplo trením a hromadia sa v jadre planéty (pozri nasledujúcu časť).

Odhaduje sa, že takto formované diamanty by mohli dosiahnuť až 200 kg, hoci je nepravdepodobné, že by to aspoň v blízkej budúcnosti potvrdili.

Vnútorná štruktúra

Na nasledujúcom diagrame máme štruktúru Uránu a jeho vrstiev, ktorých zloženie bolo stručne uvedené v predchádzajúcej časti:

-Najlepšia atmosféra.

- Stredná vrstva bohatá na molekulárny vodík a hélium, celková hrúbka atmosféry je okolo 7 500 km.

- Plášť založený na ľade (ktorý už vieme, nie je ako obyčajný ľad na Zemi) s hrúbkou 10 500 km.

- Skalnaté jadro vyrobené zo železa, niklu a silikátov s polomerom 7 500 km.

„Skalnatý“ materiál v jadre tiež nie je ako horniny na Zemi, pretože v srdci planéty je tlak a teplota príliš vysoká na to, aby sa tieto „horniny“ podobali tým, ktoré poznáme, ale aspoň chemickému zloženiu. nemalo by to byť nič iné.

Obrázok 10. Vnútorná štruktúra Uánu. Zdroj: Wikimedia Commons.

Prírodné satelity Uránu

Urán doteraz určil satelity 27, pomenované podľa postáv v dielach Williama Shakespeara a Alexandra Popea, vďaka Johnovi Herschelovi, synovi Williama Herschela, objaviteľa planéty.

Pozorovaním ďalekohľadom bolo objavených 5 hlavných mesiacov, ale žiadny z nich nemá atmosféru, hoci je známe, že majú zamrznutú vodu. Všetci sú dosť malí, pretože ich kombinované masy nedosahujú polovicu hmotnosti Tritonu, jedného z mesiacov Neptúna, dvojitej planéty Urán.

Najväčší z nich je Titania, ktorého priemer je 46% priemeru mesiaca, za ktorým nasleduje Oberon. Oba satelity objavil sám William Herschel v roku 1787. Ariel a Umbriel sa stali známymi v polovici 19. storočia od amatérskeho astronóma Williama Lassella, ktorý tiež zostavoval svoje vlastné teleskopy.

Miranda, piaty najväčší mesiac Uránu so 14% priemeru lunárneho mesiaca, objavil v 20. storočí Gerard Kuiper. Mimochodom, menom tohto pozoruhodného astronóma bol Kuiperov pás tiež pokrstený v hraniciach slnečnej sústavy.

Obrázok 11. 5 hlavných mesiacov Uránu, samotná planéta a malý mesiac Puck. Zľava doprava Urán v modrej farbe, Puck, Miranda, Ariel, Umbriel, Titania najväčší a Oberon. Zdroj: Wikimedia Commons.

Povrch Mirandy je mimoriadne odolný kvôli možným vplyvom a neobvyklej geologickej aktivite.

Ostatné satelity sú menšie a sú známe z Voyager 2 a Hubbleovho vesmírneho teleskopu. Tieto mesiace sú veľmi tmavé, pravdepodobne kvôli mnohým nárazom, ktoré vyparili materiál na povrch a sústredili ho na povrch. Tiež kvôli intenzívnemu žiareniu, ktorému sú vystavené.

Mená niektorých z nich a ich činnosť pri udržiavaní kruhového systému sú uvedené na obrázku 7.

Pohyb družíc Uránu je riadený prílivovými silami, ako je systém Zeme-Mesiac. Týmto spôsobom sú rotačné a translačné periódy satelitov rovnaké a vždy ukazujú planéte rovnakú tvár.

Magnetické pole

Urán má magnetické pole s približne 75% intenzity Zeme podľa magnetometrie sondy Voyager 2. Pretože vnútro planéty nespĺňa potrebné podmienky na výrobu kovového vodíka, vedci sa domnievajú, že existuje ďalšia vodivá tekutina, ktorá generuje pole.

Nasledujúci obrázok predstavuje magnetické polia jovianskych planét. Všetky polia sa do istej miery podobajú tomu, ktoré vytvára tyčový magnet alebo magnetický dipól v strede, tiež pole Zeme.

Ale dipól v Uráne nie je v strede a nie je ani Neptún, ale skôr sa posúva smerom k južnému pólu a v prípade Uránu je pozoruhodný sklon k osi rotácie.

Obrázok 12. Schéma magnetického poľa pre jovianske planéty. Pole Urán je posunuté od stredu a os zviera ostrý uhol s osou rotácie. Zdroj: Seeds, M. Slnečná sústava.

Ak Urán vytvára magnetické pole, musí sa vyskytnúť dynamický efekt vďaka pohybujúcej sa tekutine. Odborníci sa domnievajú, že je to útvar vody s rozpusteným metánom a amoniakom, dosť hlboký.

S tlakom a teplotou vo vnútri Uránu by táto tekutina bola dobrým vodičom elektriny. Táto kvalita, spolu s rýchlou rotáciou planéty a prenosom tepla prúdením, sú faktory schopné generovať magnetické pole.

Misie do Uránu

Urán je veľmi vzdialený od Zeme, takže najprv bolo skúmanie iba cez teleskop. Našťastie sa sonda Voyager dostala dosť blízko na to, aby získala donedávna neoceniteľné informácie o tejto planéte.

Predpokladalo sa, že misia Cassini, ktorá sa začala študovať Saturn, by sa mohla dostať k Uranu, ale keď dôjde palivo, tí, ktorí sú zodpovední za misiu, ju v Saturn v roku 2017 zmizli.

Sonda obsahovala rádioaktívne prvky, ktoré by sa mohli dostať do Titanu, jedného zo Saturnových mesiacov, ktorý by mohol kontaminovať tento svet, ktorý má pravdepodobne nejaký primitívny život.

Hubbleov vesmírny teleskop taktiež ponúka dôležité informácie a odhalil existenciu nových krúžkov v roku 2005.

Po misii Voyager sa navrhli niektoré misie, ktoré sa nemohli uskutočniť, pretože prieskumy Marsu a dokonca aj Jupitera sa považujú za prioritu vesmírnych agentúr na celom svete.

cestovateľ

Táto misia spočívala v vypustení dvoch sond: Voyager 1 a Voyager 2. V zásade sa chystali dostať iba na Jupiter a Saturn, ale po návšteve týchto planét pokračovali sondy k zamrznutým planétam.

Voyager 2 dosiahol Urán v roku 1986 a väčšina údajov, ktoré sme doteraz získali, pochádza z tejto sondy.

Týmto spôsobom sa získali informácie o zložení atmosféry a štruktúre vrstiev, objavili ďalšie krúžky, študovali hlavné mesiace Uránu, objavili ďalších 10 mesiacov a zmerali magnetické pole planéty.

Poslal tiež množstvo vysokokvalitných obrázkov planéty a povrchov jej mesiacov plný nárazových kráterov.

Sonda potom smerovala k Neptúnu a nakoniec vstúpila do medzihviezdneho priestoru.

Referencie

1. N + 1. Na Urán a Neptún pršalo 200 kilogramov diamantov. Obnovené z: nmas1.org.
2. Powell, M. Planéty nahých očí na nočnej oblohe (a ako ich identifikovať). Obnovené z: nakedeyeplanets.com.
3. Seeds, M. 2011. Slnečná sústava. Siedme vydanie. Cengage Learning.
4. Wikipedia. Planétový prsteň. Obnovené z: es.wikipedia.org.
5. Wikipedia. Anneaux d'Uranus. Obnovené z: fr.wikipedia.org.
6. Wikipedia. Preskúmanie uránu. Obnovené z: en.wikipedia.org.
7. Wikipedia. Urán (planéta). Obnovené z: es.wikipedia.org.