URAANI (PLANEETTA): OMINAISUUDET, KOOSTUMUS, KIERTORATA, LIIKE - ARTE - 2025

Uranus on aurinkojärjestelmän seitsemäs planeetta ja kuuluu ulkoisten planeettojen ryhmään. Saturnuksen kiertoradan ulkopuolella Uranus on tuskin näkyvissä paljaalla silmällä hyvin harvinaisissa olosuhteissa, ja sinun on tiedettävä mistä etsiä.

Tästä syystä muinaisille Uranus oli käytännössä näkymätön, kunnes tähtitieteilijä William Herschel löysi sen vuonna 1781 itse rakennetulla teleskoopilla. Pieni sinivihreä piste ei ollut täsmälleen mitä tähtitieteilijä haki. Herschel halusi havaita tähtien parallaksin, jonka Maan translaatioliike aiheuttaa.

Kuva 1. Uranuksen planeetta, 14,5 kertaa massiivisempi kuin Maa. Lähde: Pixabay.

Tätä varten hänen piti etsiä kaukainen tähti (ja lähellä oleva tähti) ja tarkkailla kuinka ne näyttivät kahdesta eri paikasta. Mutta eräänä kevätyönä vuonna 1781 Herschel huomasi pienen pisteen, joka näytti hehkuvan hiukan kirkkaammaksi kuin muut.

Lyhyesti sanottuna, hän ja muut tähtitieteilijät tulivat vakuuttuneiksi siitä, että se oli uusi planeetta, ja Herschel tuli nopeasti kuuluisaksi laajentaa tunnetun maailmankaikkeuden kokoa lisäämällä planeettojen määrää.

Uusi planeetta ei saanut nimeään heti, koska Herschel kieltäytyi käyttämästä kreikkalaista tai roomalaista jumaluutta ja kastoi sen sijaan Georgian Sidu tai "Georgen tähti" kunniaksi silloisen Englannin hallitsijalle George III: lle.

Tämä vaihtoehto ei luonnollisestikaan ollut joidenkin mielestä Euroopan mantereella, mutta kysymys ratkaistiin, kun saksalainen tähtitieteilijä Johannes Elert Bode ehdotti Uraanuksen nimeä, taivaanjumalaa ja Gaea aviomiestä, äiti Maata.

Muinaisten Kreikan ja Rooman mytologioiden mukaan Uranus oli Saturnuksen (Cronus) isä, joka puolestaan ​​oli Jupiterin (Zeus) isä. Tieteellinen yhteisö hyväksyi tämän nimen lopulta, paitsi Englannissa, jossa planeettaa kutsuttiin edelleen "Georgian tähti" ainakin vuoteen 1850 asti.

Uraanin yleiset ominaisuudet

Uranus kuuluu aurinkokunnan ulkoisten planeettojen ryhmään, joka on kooltaan kolmas planeetta Saturnuksen ja Jupiterin jälkeen. Se on yhdessä Neptunuksen kanssa jään jättiläinen, koska sen koostumus ja monet sen ominaisuuksista erottavat sen kahdesta muusta jättiläisestä Jupiterista ja Saturnusta.

Vaikka vety ja helium ovat pääosin Jupiterissa ja Saturnuksessa, jäiset jättiläiset, kuten Uraani, sisältävät raskaampia alkuaineita, kuten happea, hiiltä, ​​typpeä ja rikkiä.

Uraanilla on tietysti myös vetyä ja heliumia, mutta pääosin ilmakehässään. Ja se sisältää myös jäätä, vaikka kaikki eivät olekaan valmistettu vedestä: siellä on ammoniakkia, metaania ja muita yhdisteitä.

Mutta joka tapauksessa, Uranuksen ilmapiiri on yksi kylmin kaikista aurinkokunnassa. Lämpötila siellä voi olla -224 ºC.

Vaikka kuvissa on kaukainen ja salaperäinen sininen levy, siellä on paljon silmiinpistäviä ominaisuuksia. Yksi niistä on juuri sininen väri, joka johtuu ilmakehän metaanista, joka imee punaisen valon ja heijastaa sinistä.

Uraani näyttää sinisenä ilmakehään metaanikaasusta, joka imee punaisen valon ja heijastaa sinistä valoa.

Lisäksi Uranuksella on:

-Oma magneettikenttä epäsymmetrisen järjestelyn kanssa.

-Lukuisia kuut.

- Rengasjärjestelmä, joka on taipuvaisempi kuin Saturnuksen rengasjärjestelmä.

Mutta ehdottomasti silmiinpistävin on taaksepäin kiertyminen täysin kaltevalla pyörimisakselilla, niin paljon, että Uraanin navat sijaitsevat siellä, missä muiden päiväntasaaja on, ikään kuin se kääntyisi sivuttain.

Kuva 2. Uraanin pyörimisakselin kallistus. Lähde: NASA.

Muuten, toisin kuin kuvassa 1 viitataan, Uranus ei ole rauhallinen tai yksitoikkoinen planeetta. Kuvia saanut koetin Voyager sattui ohittamaan harvinaisen leudon ajan.

Seuraava kuva näyttää Uranuksen akselin kaltevuuden 98 °: ssa kaikkien planeettojen kokonaisvertailussa. Uraanilla pylväät saavat eniten lämpöä kaukaisesta auringosta eikä päiväntasaajaa.

Kuva 3. Aurinkokunnan planeettojen pyörimisakselit. Lähde: NASA.

Yhteenveto planeetan tärkeimmistä fysikaalisista ominaisuuksista

- Massa: 8,69 x 10 ²⁵ kg.

-Radio: 2.5362 x 10 ⁴ km: n

-Muoto: litistetty.

- Keskimääräinen etäisyys auringosta: 2,87 x 10 ⁹ km

- Kiertoradan kaltevuus: 0.77º suhteessa ekliptikan tasoon.

-Lämpötila: Noin välillä -220 - -205,2 ºC.

-Paino: 8,69 m / s ²

-Oma magneettikenttä: Kyllä.

-Ympäristö: Kyllä, vety ja helium

-Tiheys: 1290 kg / m ³

-Satelliitit: 27 nimitykseen tähän mennessä.

-Sormukset: Kyllä, noin 13 löydetty toistaiseksi.

Käännösliike

Uranus, kuten suurten planeettojen tavoin, pyörii mahtavasti Auringon ympäri, ja kestää noin 84 vuotta yhden kiertoradan suorittamiseen.

Kuva 4. Uraanin kiertorata (punaisella) auringon ympärillä. Lähde: Wikimedia Commons. Alkuperäinen simulaatio = Todd K. Timberlake kirjoitti Easy Java Simulation -yrityksestä = Francisco Esquembre / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Uraanin kiertorata on huomattavasti elliptinen ja se osoitti alun perin joitain eroja kiertoradan kanssa, joka sille laskettiin Newtonin ja Keplerin laeista, suuren matemaatikon Pierre de Laplacen vuonna 1783.

Jonkin aikaa myöhemmin, vuonna 1841, englantilainen tähtitieteilijä John Couch Adams ehdotti hyvin oikein, että nämä erot saattavat johtua häiriöistä, jotka aiheuttivat vielä yksi näkymätön planeetta.

Vuonna 1846 ranskalainen matemaatikko Urbain Le Verrier tarkensi tuntemattoman planeetan mahdollisen kiertoradan laskelmia ja antoi ne saksalaiselle tähtitieteilijälle Johann Gottfried Gallelle Berliinissä. Neptunus ilmestyi heti ensimmäisen kerran teleskooppiinsa ranskalaisen tutkijan ilmoittamaan paikkaan.

Kuva 5. Vasemmalla Sir William Herschel (1738-1822) ja oikealla Urbain Le Verrier (1811-1877). Lähde: Wikimedia Commons.

Milloin ja miten tarkkailla Uraania

Uraania on vaikea nähdä paljain silmin, koska se on niin kaukana maasta. Sillä on tuskin voimakkuus 6, kun se on kirkkain, ja halkaisija on 4 kaarisekuntia (Jupiter on noin 47º, kun se on parhaiten näkyvissä).

Hyvin selkeällä tummalla taivaalla, ilman keinotekoisia valoja ja tietäen etukäteen, mistä etsiä, voit nähdä sen paljaalla silmällä.

Tähtitieteen faneja voi kuitenkin löytää sen Internetistä löytyvien taivaankarttojen ja instrumentin avulla, joka voi olla jopa laadukasta kiikaraa. Se näyttää silti siniseltä pisteeltä ilman paljon yksityiskohtia.

Kuva 6. Uraania voidaan pitää pienenä sinisenä pisteenä kaukoputken ja taivaankarttojen avulla. Lähde: Pexels.

Uranuksen viiden suurimman kuun näkeminen vaatii suuren kaukoputken. Maapallon yksityiskohdat voitiin havaita vähintään 200 mm: n teleskoopilla. Pienemmät instrumentit paljastavat vain pienen vihertävän sinisen levyn, mutta kannattaa yrittää nähdä se tietäen, että siellä, niin kaukana, se piilottaa niin monia ihmeitä.

Uraanin renkaat

Vuonna 1977 Uranus ohitti tähden edessä ja piilotti sen. Tuona aikana tähti vilkkui muutaman kerran, ennen salaamista ja sen jälkeen. Vilkkumisen aiheutti renkaiden ohi kulkeminen ja tällä tavoin kolme tähtitieteilijä havaitsi, että Uranuksella oli 9 renkaan järjestelmä, joka sijaitsee päiväntasaajan tasossa.

Kaikilla ulommilla planeetoilla on rengasjärjestelmä, vaikka yksikään niistä ei ylitä Saturnuksen renkaiden kauneutta, Uraanin renkaat ovat kuitenkin erittäin mielenkiintoisia.

Voyager 2 -anturi löysi vielä enemmän renkaita ja sai erinomaisia ​​kuvia. Vuonna 2005 Hubble-avaruusteleskooppi löysi myös kaksi ulkoa.

Uraanirenkaat muodostavat tumman aineen, mahdollisesti korkean hiilipitoisuuden omaavien kivien kanssa ja vain uloimmat renkaat sisältävät paljon pölyä.

Renkaat pidetään kunnossa Uraanin paimensatelliittien ansiosta, joiden painovoima vaikuttaa niiden muotoon. Ne ovat myös erittäin ohuita, joten niitä laiduntavat satelliitit ovat melko pieniä kuita.

Rengasjärjestelmä on melko hauras ja ei kovin kestävä rakenne, ainakin tähtitieteellisten aikojen kannalta.

Renkaat muodostavat hiukkaset törmäävät jatkuvasti, kitka Uraanin ilmakehän kanssa murskaa ne ja myös jatkuva auringonsäteily heikentää niitä.

Siksi renkaiden pysyvyys riippuu niistä saatavasta uudesta materiaalista, joka tulee satelliittien pirstoutumisesta asteroidien ja komeettojen aiheuttamien iskujen seurauksena. Kuten Saturnuksen renkaat, tähtitieteilijät uskovat, että ne ovat viimeaikaisia ​​ja että niiden alkuperä on juuri näissä törmäyksissä.

Kuva 7. Uraanirenkaiden ja paimensatelliittien välillä on erittäin läheinen suhde, tämä on yleistä rengasjärjestelmissä olevilla planeetoilla. Lähde: Wikimedia Commons. Trassiorf / Julkinen verkkotunnus.

Pyörivä liike

Kaikista Uranuksen ominaisuuksista tämä on upein, koska tällä planeetalla on kääntynyt taaksepäin; toisin sanoen, se pyörii nopeasti vastakkaiseen suuntaan kuin muut planeetat tekevät (paitsi Venus), kuluttaen hieman yli 17 tuntia yhden vallankumouksen tekemiseksi. Tällainen nopeus on ristiriidassa Uranuksen mitan kanssa, kun se kiertää kiertoradallaan.

Lisäksi pyörimisakseli on kallistettu niin, että planeetta näyttää pyörivän tasaiseksi, kuten kuvion 2 animaatio osoittaa. Planeetatutkijoiden mielestä kolossaalinen isku muutti planeetan pyörimisakselin nykyiseen sijaintiinsa.

Kuva 8. Uraaniakselin taaksepäin kääntyminen ja kallistus johtuvat miljoonia vuosia sitten tapahtuneesta kolosiaalisesta vaikutuksesta. Lähde: NASA.

Uraanin vuodenajat

Juuri tämän erikoisen taipumuksen vuoksi Uraanin vuodenajat ovat todella äärimmäisiä ja aiheuttavat suuria ilmastovaihteluita.

Esimerkiksi pööripäivän aikana yksi navoista osoittaa suoraan aurinkoon, kun taas toinen osoittaa avaruuteen. Valaistu puolella oleva matkustaja huomaisi, että 21 vuoden ajan aurinko ei nouse eikä laske, kun taas vastakkaiset navat ovat syöksyneet pimeyteen.

Päinvastoin, päiväntasauspäivänä, aurinko on planeetan päiväntasaajalla ja sitten se nousee ja laskee koko päivän, joka kestää noin 17 tuntia.

Voyager 2 -anturin ansiosta tiedetään, että Uranuksen eteläinen pallonpuolisko on menossa kohti talvea, kun taas pohjoinen on matkalla kohti kesätä, joka tapahtuu vuonna 2028.

Kuva 9. Kausivaihtelu Uraanissa, jonka hypoteettinen matkustaja näkee. Lähde: Siemenet, M. Aurinkokunta.

Koska Uranuksella kuluu 84 vuotta Auringon kiertämiseen ja ollessa niin kaukana maapallosta, on selvää, että monet planeetan ilmastomuutoksista ovat edelleen tuntemattomia. Suurin osa käytettävissä olevista tiedoista tulee edellä mainitusta Voyager-operaatiosta 1986 ja Hubble-avaruuskaukoputken kautta tehdyistä havainnoista.

Sävellys

Uranus ei ole kaasu jättiläinen, mutta jään jättiläinen. Ominaisuuksille omistetussa osassa nähtiin, että vaikka Uraanin tiheys on pienempi kuin kallioisten planeettojen, kuten maan, tiheys on suurempi kuin Saturnuksen, joka voisi hyvin kellua vedessä.

Itse asiassa suuri osa Jupiterista ja Saturnusta on pikemminkin nestemäisiä kuin kaasumaisia, mutta Uranus ja Neptune sisältävät suuren määrän jäätä, paitsi vettä, mutta myös muita yhdisteitä.

Ja koska uraanin massa on pienempi, sen sisällä ei muodostu paineita, jotka aiheuttavat nestemäisen vedyn muodostumisen, niin Jupiterille ja Saturnulle ominaista. Kun vety on tässä tilassa, se käyttäytyy kuin metalli, mikä aiheuttaa näiden kahden planeetan voimakkaan magneettikentän.

Uraanilla on myös oma magneettikenttä, josta on kaavio kuviossa 12, vaikkakin utelias kyllä ​​kenttäviivat eivät kulje sen keskipisteen läpi, kuten maan tapauksessa, vaan näyttävät olevan lähtöisin toisesta kohdasta, joka on siirretty sieltä.

Joten Uranuksen ilmakehässä on molekyylivetyä ja heliumia, joissa on pieni prosenttimäärä metaania, joka vastaa sen sinisestä väristä, koska tämä yhdiste absorboi punaisen aallonpituuksia.

Maapallon ruumiin muodostaa sellaisenaan jää, paitsi vesi, myös ammoniakki ja metaani.

Tämä on aika tuoda esiin tärkeä yksityiskohta: kun planeettatutkijat puhuvat "jäästä", he eivät tarkoita jäädytettyä vettä, jonka laitamme juomiin niiden jäähdyttämiseksi.

Jäätyneiden jättiläisten planeettojen "jää" on paineessa ja korkeissa lämpötiloissa, ainakin useissa tuhansissa asteissa, joten sillä ei ole mitään yhteistä sen kanssa, mitä säilytetään jääkaappeissa paitsi koostumuksella.

Timantit Uranuksessa

Onko mahdollista tuottaa timantteja metaanista? Saksassa Helmholtz Zentrum Dresden-Rossendorfin laboratoriossa tehdyt laboratoriotutkimukset osoittavat, että se on, kunhan paine- ja lämpötilaolosuhteet ovat riittävät.

Ja nämä edellytykset ovat olemassa sisällä Uranus, joten tietokonesimulaatiot osoittavat, että metaanin CH ₄ dissosioituu muodostaen muita yhdisteitä.

Metaanimolekyyleissä oleva hiili saostuu ja muuttuu vain timantiksi. Kun ne liikkuvat kohti planeetan sisustusta, kiteet vapauttavat kitkalämpöä ja kerääntyvät planeetan ytimeen (katso seuraava osa).

Arvioidaan, että näin muodostuneet timantit voivat nousta jopa 200 kiloon, vaikka ei todennäköisesti vahvisteta tätä, ainakaan lähitulevaisuudessa.

Sisäinen rakenne

Seuraavassa kaaviossa meillä on Uraanin ja sen kerrosten rakenne, joiden koostumus mainittiin lyhyesti edellisessä osassa:

-Ylempi ilmapiiri.

- Keskikerros, jossa on runsaasti molekyylivetyä ja heliumia, ilmakehän paksuus on yhteensä noin 7500 km.

-Jäänpohjainen vaippa (jota me jo tiedämme, ei ole kuin tavallinen jää maan päällä), paksuus 10 500 km.

- Kivinen ydin, joka on tehty raudasta, nikkelistä ja silikaateista, säteellä 7500 km.

Ytimen "kivinen" materiaali ei myöskään ole kuin maan kiviä, koska planeetan sydämessä paine ja lämpötila ovat liian korkeat, jotta nämä "kivet" muistuttavat tiedossa olevia, mutta ainakin kemiallinen koostumus sen ei pitäisi olla erilainen.

Kuva 10. Uraanin sisäinen rakenne. Lähde: Wikimedia Commons.

Uranuksen luonnolliset satelliitit

Uranuksella on toistaiseksi 27 nimettyä satelliittia, jotka on nimetty William Shakespearen ja Alexander Popen teosten hahmojen ansiosta, planeetan löytäjän William Herschelin pojan John Herschelin ansiosta.

On 5 pääkuukautta, jotka löydettiin teleskooppitarkistuksilla, mutta yhdelläkään niistä ei ole ilmapiiriä, vaikka heillä tiedetään olevan jäätynyt vesi. Kaikki ne ovat melko pieniä, koska niiden yhteenlasketut massat eivät saavuta puolta Tritonista, joka on Neptunuksen, Uranuksen kaksoisplaneetta, kuut.

Suurin näistä on Titania, jonka halkaisija on 46% Kuun halkaisijasta, jota seuraa Oberon. William Herschel löysi molemmat satelliitit itse vuonna 1787. Ariel ja Umbriel löysivät 1800-luvun puolivälissä William Lassell, amatööri-tähtitieteilijä, joka myös rakensi omat kaukoputkensa.

Gerard Kuiper löysi 1900-luvulla Mirandan, joka oli Uranuksen viidenneksi suurin kuu, vain 14% kuun halkaisijasta. Muuten, Kuiper-vyö on nimetty myös tämän merkittävän tähtitieteilijän mukaan aurinkokunnan reunalla.

Kuva 11. Uranuksen viisi suurta kuuta, itse planeetta ja pieni kuukoppu. Vasemmalta oikealle sinisellä Uranus, Puck, Miranda, Ariel, Umbriel, Titania suurin ja Oberon. Lähde: Wikimedia Commons.

Mirandan pinta on erittäin karu mahdollisten vaikutusten ja epätavallisen geologisen toiminnan vuoksi.

Muut satelliitit ovat pienempiä, ja ne tunnetaan Voyager 2: sta ja Hubble-avaruusoteleskoopista. Nämä kuut ovat hyvin tummia, johtuen ehkä useista iskuista, jotka höyrystyivät materiaalin pinnalle ja keskittivät sen siihen. Myös heihin kohdistuvan voimakkaan säteilyn takia.

Joidenkin nimet ja niiden toiminta rengasjärjestelmän ylläpitämiseksi ilmenevät kuvasta 7.

Uraanin satelliittien liikettä säätelevät vuoroveden voimat, samoin kuin Maa-Kuu-järjestelmä. Tällä tavalla satelliittien kierto- ja kääntymisjaksot ovat samat, ja ne osoittavat aina saman kasvot planeetalle.

Magneettikenttä

Voyager 2 -anturin magnetometrian mukaan uraanilla on magneettikenttä, joka on noin 75% maapallon voimakkuudesta. Koska planeetan sisustus ei täytä metallisen vedyn tuottamiseksi tarvittavia olosuhteita, tutkijoiden mielestä on olemassa toinen johtava neste, joka luo kentän.

Seuraava kuva edustaa Jovian planeettojen magneettikenttiä. Kaikki kentät muistuttavat jossain määrin kentän magneetin tai magneettisen dipolin tuottamaa keskustaa, myös maan maata.

Mutta Uranuksen dipoli ei ole keskellä, eikä Neptunuksen, vaan sen sijaan siirtyy etelänapaa kohti ja on Uranuksen tapauksessa huomattavasti kalteva kiertoakselin suhteen.

Kuva 12. Magneettikenttä kaavio Jovian-planeetoille. Uraanin kenttä on siirtynyt keskustasta ja akseli muodostaa terävän kulman pyörimisakselin kanssa. Lähde: Seeds, M. Aurinkokunta.

Jos Uranus tuottaa magneettikentän, liikkuvan nesteen avulla on oltava dynaaminen vaikutus. Asiantuntijat uskovat, että se on vesistö, jossa on melko syvää metaania ja ammoniakkia.

Paineen ja lämpötilan ollessa Uraanin sisällä tämä neste olisi hyvä sähkönjohdin. Tämä laatu yhdessä planeetan nopean pyörimisen ja lämmön siirron kanssa konvektiolla ovat tekijöitä, jotka kykenevät muodostamaan magneettikentän.

Matkat Uranukseen

Uranus on erittäin kaukana maasta, joten etsintä tapahtui aluksi vain kaukoputken kautta. Onneksi Voyager-koetin pääsi tarpeeksi lähelle keräämään arvokasta tietoa tästä planeetasta, jota ei ollut tunnetu viime aikoihin asti.

Uskottiin, että Saturnuksen tutkimiseen käynnistetty Cassini-operaatio saattoi saavuttaa Uraanin, mutta kun sen polttoaine loppuu, operaatiosta vastaavat tekivät sen katoamaan Saturnuksen sisällä vuonna 2017.

Koetin sisälsi radioaktiivisia elementtejä, jotka olisivat saattaneet saastuttaa tämän maailman, jolla on ehkä jonkinlainen alkeellinen elämä, jos se olisi murskattu Titaniin, joka on yksi Saturnuksen kuista.

Hubble Space Telescope tarjoaa myös tärkeää tietoa ja paljasti uusien renkaiden olemassaolon vuonna 2005.

Voyager-operaation jälkeen ehdotettiin joitain operaatioita, joita ei voitaisi suorittaa, koska Marsin ja jopa Jupiterin etsintää pidetään painopistealueina avaruusjärjestöissä ympäri maailmaa.

matkaaja

Tämä tehtävä koostui kahden koettimen käynnistämisestä: Voyager 1 ja Voyager 2. Periaatteessa he olivat vain päästävä Jupiteriin ja Saturnukseen, mutta vieraillessaan näillä planeetoilla koettimet jatkoivat matkaa jäisille planeetoille.

Voyager 2 saavutti Uranuksen vuonna 1986, ja suuri osa tähän mennessä olevista tiedoistamme tulee kyseisestä anturista.

Tällä tavalla saatiin tietoa ilmakehän koostumuksesta ja kerrosten rakenteesta, löydettiin lisärenkaita, tutkittiin Uranuksen pääkuut, löydettiin vielä 10 kuuta ja mitattiin planeetan magneettikenttä.

Hän lähetti myös lukuisia korkealaatuisia kuvia, sekä planeettaa että sen kuun pintoja, täynnä iskuporauksia.

Sitten koetin suuntasi kohti Neptunusta ja siirtyi lopulta tähtienväliseen avaruuteen.

Viitteet

1. N + 1. 200 kiloa timantteja sataa Uranuksessa ja Neptunuksessa. Palautettu osoitteesta: nmas1.org.
2. Powell, M. Paljain silmien planeetat yötaivaalla (ja miten ne tunnistetaan). Palautettu osoitteesta: nakedeyeplanets.com.
3. Seeds, M. 2011. Aurinkokunta. Seitsemäs painos. Cengagen oppiminen.
4. Wikipedia. Planeettarengas. Palautettu osoitteesta: es.wikipedia.org.
5. Wikipedia. Anneaux d'Uranus. Palautettu osoitteesta: fr.wikipedia.org.
6. Wikipedia. Uraanin etsintä. Palautettu osoitteesta: en.wikipedia.org.
7. Wikipedia. Uraani (planeetta). Palautettu osoitteesta: es.wikipedia.org.