URÁNUS (BOLYGÓ): JELLEMZŐK, ÖSSZETÉTEL, PÁLYA, MOZGÁS - ARTE - 2026

Az Uránusz a Naprendszer hetedik bolygója, és a külső bolygók csoportjába tartozik. A Szaturnusz pályáján túl az Uránusz nagyon ritka körülmények között alig látható szabad szemmel, és tudnia kell, hol kell keresnie.

Ezért az ősök számára az Uránusz gyakorlatilag láthatatlan volt, amíg William Herschel csillagász 1781-ben felfedezte egy épített távcsővel. Az apró, kék-zöld pont nem pontosan az volt, amit a csillagász keresett. Herschel azt akarta, hogy felfedezze a Föld transzlációs mozgása által okozott csillag párhuzamot.

1. ábra: Az Uránusz bolygó, 14,5-szer tömegebb, mint a Föld. Forrás: Pixabay.

Ehhez meg kellett keresnie egy távoli csillagot (és egy közeli csillagot), és megfigyelnie, hogyan néznek ki két különböző helyről. De egy tavaszi éjszaka, 1781-ben, Herschel észrevette egy kis helyet, amely látszólag kissé világosabb volt, mint a többiek.

Nem sokkal ő és a többi csillagász meggyőződött arról, hogy új bolygóról van szó, és Herschel hamarosan híressé vált az ismert világegyetem méretének kibővítésével, a bolygók számának növekedésével.

Az új bolygó nem kapta meg azonnal a nevét, mert Herschel elutasította görög vagy római istenség használatát, és helyette Georgium Sidu-nak vagy "George-csillagnak" nevezte az akkori angol uralkodó III. György tiszteletére.

Természetesen ez a lehetőség nem tetszett az európai kontinensen másoknak, ám a kérdés akkor oldódott meg, amikor a német csillagász, Johannes Elert Bode az Uránusz nevét, az ég istene és Gaea férje nevét, a Föld anyát javasolta.

Az ókori görög és római mitológia szerint Uránusz Saturn (Cronus) atyja volt, aki pedig Jupiter (Zeus) atyja volt. A tudományos közösség végül elfogadta ezt a nevet, kivéve Angliában, ahol a bolygót "George's star" -nek nevezték, legalább 1850-ig.

Az Urán általános jellemzői

Az Urán a Naprendszer külső bolygóinak csoportjába tartozik, mivel a harmadik bolygó a Saturn és a Jupiter után. A Neptunussal együtt jég óriás, mivel összetétele és számos jellemzője megkülönbözteti a másik két óriástól, a Jupitertől és a Szaturnusztól.

Míg a hidrogén és a hélium dominál a Jupiternél és a Szaturnuszon, az olyan jeges óriások, mint az Uránusz, nehezebb elemeket tartalmaznak, mint például oxigén, szén, nitrogén és kén.

Az Uránnak természetesen hidrogén és héliuma is van, de elsősorban a légkörében. Jég is tartalmaz, bár nem mindegyik készül vízből: vannak ammónia, metán és más vegyületek.

Mindenesetre az Uránusz légköre a Naprendszer egyik leghidegebb része. Az ottani hőmérséklet eléri a -224 ºC-ot.

Noha a képek távoli és titokzatos kék lemezt mutatnak, még sok más feltűnő funkció van. Az egyik pontosan a kék szín, amelyet a légkörben lévő metán okoz, amely elnyeli a vörös fényt és tükrözi a kék fényt.

Az Urán kék színűnek tűnik a légkörben lévő metángázból, amely elnyeli a vörös fényt és tükrözi a kék fényt.

Ezen felül az Uránus:

-A saját mágneses mező aszimmetrikus elrendezéssel.

Számos hold.

-A gyűrűrendszer nehezebb, mint a Saturné.

De határozottan a legszembetűnőbb a retrográd forgás egy teljesen ferde forgástengelyen, annyira, hogy az Uránusz pólusai ott vannak, ahol a többi egyenlítője van, mintha oldalra fordulna.

2. ábra. Az Urán forgástengelyének dőlése. Forrás: NASA.

By the way, ellentétben azzal, amit az 1. ábra állít, az Uránusz nem békés vagy monoton bolygó. A Voyager, a szonda, amely a képeket elérte, ritkán, enyhe időjárás alatt történt.

Az alábbi ábra az Uránusz tengelyének dőlését 98 ° -on mutatja az összes bolygó globális összehasonlításában. Uránuszon a pólusok a legnagyobb hőt kapják a távoli Napból, nem pedig az Egyenlítőt.

3. ábra: A Naprendszer bolygóinak forgástengelyei. Forrás: NASA.

A bolygó főbb fizikai jellemzőinek összefoglalása

-Mass: 8,69 x 10 ²⁵ kg.

-Radio: 2.5362 x 10 ⁴ km

-Alak: lapos.

- Átlagos távolság a Naptól: 2,87 x 10 ⁹ km

- A pálya dőlésszöge: 0,77 ° az ecliptik síkjához képest.

-Hőmérséklet: körülbelül -220 és -205,2 ºC között.

-Súly: 8,69 m / s ²

- Saját mágneses mező: Igen.

-Légkör: Igen, hidrogén és hélium

-Sűrűség: 1290 kg / m ³

-Satellites: 27 a mai napig megjelöléssel.

- Gyűrűk: Igen, eddig mintegy 13 felfedezett.

Fordítási mozgalom

Az Uránus, akárcsak a nagy bolygók, fenségesen forog a Nap körül, kb. 84 évig tartva, hogy egy pályára lépjen.

4. ábra. Uránusz pályája (vörös) a Nap körül. Forrás: Wikimedia Commons. Eredeti szimuláció = Todd K. Timberlake az Easy Java Simulation szerzője = Francisco Esquembre / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Az Uránus pályája észlelhetően elliptikus, és kezdetben némi eltérést mutatott a Newton és Kepler törvényei alapján kiszámított pályájáról, a nagy matematikus, Pierre de Laplace 1783-ban.

Nem sokkal később, 1841-ben, John Couch Adams angol csillagász nagyon helyesen javasolta, hogy ezek az eltérések egy másik, még mindig láthatatlan bolygó által okozott zavarok okai lehetnek.

1846-ban a francia matematikus Urbain Le Verrier finomította az ismeretlen bolygó lehetséges pályájának számításait és átadta azokat a német csillagásznak, Johann Gottfried Galle-nak Berlinben. Neptuun azonnal megjelenik a távcsövében, először a francia tudós által megjelölt helyen.

5. ábra. A bal oldalon Sir William Herschel (1738-1822) és a jobb oldalon Urbain Le Verrier (1811-1877). Forrás: Wikimedia Commons.

Mikor és hogyan kell megfigyelni az Uránt

Az Uránt szabad szemmel nehéz látni, mert annyira távol van a Földtől. Alig van 6-os nagysága, ha a legfényesebb, és átmérője 4 ív-másodperc (a Jupiter kb. 47º, amikor a legjobban látható).

Nagyon tiszta, sötét égbolt nélkül, mesterséges megvilágítás nélkül, és előre tudva, hová kell nézni, szabad szemmel láthatja.

A csillagászat rajongói azonban megtalálhatják az interneten található égi térképek és egy eszköz segítségével, amely akár jó minőségű távcső is lehet. Még mindig úgy néz ki, mint egy kék pont, sok részlet nélkül.

6. ábra. Az urán kis kék pontnak tekinthető a távcső és az égi térképek segítségével. Forrás: Pexels.

Az Uránusz öt fő holdjának látásához nagy távcső szükséges. A bolygó részleteit legalább 200 mm-es távcsővel lehetett megfigyelni. A kisebb hangszerek csak egy apró zöldekék lemezt tárnak fel, ám érdemes megnézni, tudva, hogy ott, messze, oly sok csodát rejt.

Az Uránus gyűrűi

1977-ben az Uránusz elment egy csillag előtt, és elrejtette. Ezen idő alatt a csillag néhányszor pislogott, a rejtelés előtt és után. A villogást a gyűrűk elhaladása okozta, és így három csillagász rájött, hogy Uránusz 9 gyűrűrendszerrel rendelkezik az Egyenlítő síkjában.

Az összes külső bolygónak van gyűrűs rendszere, bár egyik sem haladja meg a Saturn gyűrűinek szépségét, az Uránuszé azonban nagyon érdekes.

A Voyager 2 szonda még több gyűrűt talált és kiváló képeket kapt. 2005-ben a Hubble Űrtávcső további 2 külső gyűrűt fedezett fel.

Az Urán gyűrűit alkotó anyag sötét, valószínűleg magas széntartalmú kőzetek, és csak a legkülső gyűrűk tartalmaznak gazdag port.

A gyűrűket az Uránusz pásztor műholdainak köszönhetően alakjukban tartják, amelyek gravitációs hatása határozza meg alakjukat. Nagyon vékonyak is, tehát a legelõ műholdak meglehetõsen kis holdok.

A gyűrűs rendszer meglehetősen törékeny és nem túl tartós szerkezetű, legalább a csillagászati ​​idő szempontjából.

A gyűrűket alkotó részecskék folyamatosan ütköznek, az Uránusz atmoszférájának súrlódása összeomolja őket, és az állandó napsugárzás rontja őket.

Ezért a gyűrűk kitartása attól függ, hogy az új anyag eljut-e hozzájuk, a műholdak szétaprózódásából származik, amelyet aszteroidák és üstökösök okoznak. Mint a Szaturnusz gyűrűiben, a csillagászok úgy vélik, hogy nemrégibeniek és származásuk pontosan ezekben az ütközésekben rejlik.

7. ábra. Nagyon szoros kapcsolat van az Uránusz gyűrűi és a juhász műholdak között, ez gyakori a gyűrűs rendszerekkel rendelkező bolygókon. Forrás: Wikimedia Commons. Trassiorf / Nyilvános.

Forgó mozgás

Az Uránusz minden tulajdonsága közül ez a legcsodálatosabb, mert ezen a bolygón visszafelé forog; vagyis gyorsan forog a másik bolygó ellenkező irányába (a Vénusz kivételével), alig több mint 17 órát vesz igénybe, hogy egy fordulatot elkészítsen. Ez a sebesség ellentétben áll az Uránusz mérésével, miközben körüli pályára halad.

Ezenkívül a forgástengely annyira meg van döntve, hogy a bolygó síkban forog, amint azt a 2. ábra animációja is mutatja.

8. ábra: Az Uránus tengelyének retrográd forgása és dőlése egy millió évvel ezelőtt történt kolosszus hatás miatt. Forrás: NASA.

Az évszakok az Uránuszon

Ennek a sajátos hajlamnak köszönhetően az Uránusz évszakai valóban szélsőségesek, és nagy éghajlati változásokat idéznek elő.

Például a napforduló alatt az egyik pólus közvetlenül a Nap felé mutat, míg a másik az űrre mutat. A megvilágított oldalán utazó megfigyelné, hogy 21 éve a Nap nem emelkedik fel és nem áll le, míg az ellenkező pólus sötétségbe merül.

Éppen ellenkezőleg: a napéjegyenlőségnél a Nap a bolygó egyenlítőjén helyezkedik el, majd a nap folyamán felkel, és lemegy, ami körülbelül 17 órán keresztül tart.

A Voyager 2 szondának köszönhetően ismert, hogy az Uránusz déli félteke jelenleg tél felé halad, míg az északi nyár felé halad, amelyre 2028-ban kerül sor.

9. ábra: Az Uránusz szezonális eltérése egy hipotetikus utazó által. Forrás: Seeds, M. Naprendszer.

Mivel az Uránusznak 84 évbe telik a Nap keringése, és messze van a Földtől, érthető, hogy a bolygó éghajlati sokaságának még mindig ismeretlen. A rendelkezésre álló adatok többsége a fent említett 1986. évi Voyager-misszióból és a Hubble űrteleszkópon keresztül végzett megfigyelésekből származik.

Fogalmazás

Az Uránus nem egy gáz óriás, hanem egy jég óriás. A tulajdonságokkal foglalkozó részben láttam, hogy az Urán sűrűsége, bár alacsonyabb, mint a sziklás bolygók, például a Föld, sűrűsége nagyobb, mint a Saturné sűrűsége, amely jól úszhat a vízen.

Valójában a Jupiter és a Szaturnusz nagy része folyékony, nem pedig gáznemű, ám az Uránusz és a Neptunusz nagy mennyiségű jégt tartalmaz, nemcsak vizet, hanem más vegyületeket is.

És mivel az Urán tömege kisebb, a Jupiterre és a Szaturnuszra jellemző folyékony hidrogén képződését okozó nyomások nem keletkeznek benne. Ha a hidrogén ebben az állapotban van, úgy viselkedik, mint egy fém, ami e két bolygó erős mágneses mezőjét okozza.

Az Uránusnak is van saját mágneses tere, amelyről a 12. ábrán látható ábra látható, bár kíváncsi módon a mezővonalak nem haladnak át a középpontjában, mint a Föld esetében, hanem úgy tűnik, hogy egy másik helyről származnak, ahonnan onnan eltolódtak.

Tehát az Uránusz atmoszférájában molekuláris hidrogén és hélium található, kis százalékban a metánnal, amely a kék színéért felelős, mivel ez a vegyület abszorbeálja a vörös hullámhosszait.

A bolygó teste önmagában nemcsak vízből, hanem ammóniából és metánból is jégből áll.

Itt az ideje, hogy kiemeljünk egy fontos részletet: amikor a bolygó tudósai "jégről" beszélnek, nem utalnak a fagyasztott vízre, amelyet italokba töltünk, hogy lehűtsük őket.

A fagyott óriásbolygók "jégje" nagy nyomás és magas hőmérséklet alatt van, legalább több ezer fok, tehát a kompozíció kivételével nincs semmi közös azzal, amit a hűtőszekrényekben tárolnak.

Gyémántok az Uránuszon

Lehetséges gyémántok előállítása metánból? A Németországban, a Helmholtz Zentrum Dresden-Rossendorf laboratóriumban elvégzett laboratóriumi vizsgálatok azt mutatják, hogy addig, amíg megfelelő nyomás- és hőmérsékleti feltételek vannak.

Majd ezeket a körülményeket léteznek belsejében Uranus, így a számítógépes szimulációk azt mutatják, hogy a metán CH ₄ disszociál alkotnak más vegyületek.

A metánmolekulákban jelen lévő szén kicsapódik, és csak gyémántmá alakul. Ahogy a bolygó belseje felé mozognak, a kristályok súrlódással szabadítják fel a hőt és felhalmozódnak a bolygó magjában (lásd a következő részt).

Becslések szerint az így képződött gyémántok elérhetik a 200 kg-ot is, bár ez valószínűleg nem erősíti meg, legalábbis a közeljövőben.

Belső felépítés

Az alábbi ábrán az Uránus és annak rétegei vannak felépítve, amelyek összetételét röviden megemlítettük az előző szakaszban:

-Felső légkör.

-A középső rétegben gazdag molekuláris hidrogén és hélium, a légkör vastagsága összesen kb. 7500 km.

- A jég alapú köpeny (amelyet már tudunk, nem olyan, mint a közönséges jég a Földön), vastagsága 10 500 km.

- Egy sziklás mag vasból, nikkelből és szilikátokból, 7500 km sugara.

A magban lévő "sziklás" anyag nem olyan, mint a Földön található sziklák, mert a bolygó szívében a nyomás és a hőmérséklet túl magas ahhoz, hogy ezek a "kőzetek" hasonlítsanak az általunk ismertekre, de legalább a kémiai összetétel nem kellene különböznie egymástól.

10. ábra. Az Urán belső szerkezete. Forrás: Wikimedia Commons.

Az Urán természetes műholdatai

Az Uránusznak eddig 27 kijelölt műholdja van, amelyeket William Shakespeare és Alexander Pope művei karakterének nevezték el, John Herschel, a William Herschel fia, a bolygó felfedezőjének köszönhetően.

5 fő holdot fedeztek fel távcső megfigyelés útján, de egyikükben sem létezik légkör, bár ismert, hogy befagytak a víz. Mindegyik meglehetősen kicsi, mivel össztömegük nem éri el a Triton, Neptunusz egyik holdjának, az Uránusz iker bolygójának a felét.

Ezek közül a legnagyobb Titania, amelynek átmérője a Hold átmérőjének 46% -a, majd Oberon követi. Mindkét műholdat maga Herschel 1787-ben fedezte fel. Arielt és Umbrielt a 19. század közepén William Lassell, egy amatőr csillagász, aki szintén saját távcsöveit építette fel.

Mirandát, az Uránusz ötödik legnagyobb holdját, a Hold átmérőjének mindössze 14% -ával, Gerard Kuiper fedezte fel a 20. században. Mellesleg ennek a figyelemre méltó csillagásznak a nevén a Kuiperi övet megkereszteltették a Naprendszer határain is.

11. ábra: Uránusz öt fő holdja, maga a bolygó és a kis holdkorong. Balról jobbra kék Uránusz, Puck, Miranda, Ariel, Umbriel, a legnagyobb Titania és Oberon. Forrás: Wikimedia Commons.

A Miranda felülete rendkívül egyenetlen a lehetséges hatások és a szokatlan geológiai aktivitás miatt.

A többi műhold kisebb és a Voyager 2-ből és a Hubble Űrtávcsőből ismert. Ezek a holdak nagyon sötétek, valószínűleg számos olyan ütésnek köszönhetően, amelyek elpárologtattak az anyagot a felületen, és arra koncentrálták. Szintén az intenzív sugárzás miatt, amelyre vannak kitéve.

A 7. ábra néhányuk nevét és azok működését a gyűrűrendszer karbantartása szemlélteti.

Az Uránus műholdainak mozgását az árapály erõk szabályozzák, ahogy a Föld-Hold rendszer is. Ilyen módon a műholdak forgási és transzlációs periódusai azonosak, és mindig ugyanazt az arcot mutatják a bolygó felé.

Mágneses mező

Az Uránusz mágneses tere a Föld intenzitásának körülbelül 75% -ával rendelkezik, a Voyager 2 szonda magnetometria szerint. Mivel a bolygó belseje nem felel meg a fémhidrogén előállításához szükséges feltételeknek, a tudósok úgy vélik, hogy van még egy vezetőképes folyadék, amely generálja a mezőt.

Az alábbi ábra a joviai bolygók mágneses mezőit ábrázolja. Az összes mező bizonyos mértékben hasonlít arra, amelyet egy középső oszlopmágnes vagy mágneses dipólus hoz létre, szintén a Földé.

De az Uránusban a dipólus nem a közepén van, és sem a Neptunuszé, hanem inkább a déli pólus felé tolódik el, és Uránusz esetében jelentősen dől a forgástengelyhez képest.

12. ábra: A mágneses mező vázlatos a joviai bolygókra. Az Urán mező megy elmozdulva a középpontból, és a tengely éles szöget zár be a forgás tengelyével. Forrás: Seeds, M. A Naprendszer.

Ha az Uránus mágneses teret hoz létre, akkor a mozgó folyadéknak dinamóhatással kell rendelkeznie. A szakértők úgy vélik, hogy ez egy víztest, amelyben oldott metán és ammónia van, elég mély.

Az urán belüli nyomás és hőmérséklet mellett ez a folyadék jó áramvezető lehet. Ez a minőség, valamint a bolygó gyors forgása és a hő konvekcióval történő átadása olyan tényezők, amelyek képesek mágneses mező létrehozására.

Küldetések Uránuszba

Az Uránusz nagyon távol van a Földtől, tehát először a feltárás csak a távcső segítségével történt. Szerencsére a Voyager szonda elég közel került ahhoz, hogy felbecsülhetetlen értékű információkat gyűjtsön erről a bolygóról a közelmúltban ismeretlen.

Úgy gondolták, hogy a Saturn tanulmányozására elindított Cassini misszió eljuthat az Uránuszhoz, de amikor elfogyott az üzemanyaga, a misszióért felelõsök 2017-ben eltûntek a Saturnban.

A szonda radioaktív elemeket tartalmazott, amelyek a Titánba, a Szaturnusz egyik holdjába sietve megfertőzhetik ezt a világot, amelyben talán valamilyen primitív élet él.

A Hubble űrteleszkóp fontos információkat is kínál és felfedte az új gyűrűk létezését 2005-ben.

A Voyager misszió után néhány olyan missziót javasoltak, amelyeket nem lehetett végrehajtani, mivel a Mars és még a Jupiter felfedezését a világűrben az űrügynökségek prioritásainak tekintik.

hajóutas

Ez a misszió két szonda elindítását jelentette: Voyager 1 és Voyager 2. Elvileg csak a Jupiterre és a Szaturnuszra jutottak el, ám ezen bolygók meglátogatása után a szonda tovább haladt a befagyott bolygók felé.

A Voyager 2 1986-ban érte el az Uránt, és az eddigi adatok nagy része abból a szondaból származik.

Ily módon információkat szereztünk a légkör összetételéről és a rétegek szerkezetéről, felfedeztünk további gyűrűket, megvizsgáltuk az Uránusz fő holdjait, felfedeztünk további 10 holdot és megmérjük a bolygó mágneses mezőjét.

Számos kiváló minőségű képet küldött, mind a bolygóról, mind a holdainak felületéről, tele ütköző kráterekkel.

A szonda ezután Neptunusz felé indult, és végül belépett a csillagközi térbe.

Irodalom

1. N + 1. 200 kilogramm gyémánt esik az Uránuszon és Neptunuszon. Helyreállítva: nmas1.org.
2. Powell, M. A szabad szemű bolygók az éjszakai égbolton (és hogyan lehet őket azonosítani). Helyreállítva: nakedeyeplanets.com.
3. Seeds, M. 2011. A Naprendszer. Hetedik kiadás. Cengage tanulás.
4. Wikipedia. Bolygó gyűrű. Helyreállítva: es.wikipedia.org.
5. Wikipedia. Anneaux d'Uranus. Helyreállítva: fr.wikipedia.org.
6. Wikipedia. Urán felfedezése. Helyreállítva: en.wikipedia.org.
7. Wikipedia. Uránusz (bolygó). Helyreállítva: es.wikipedia.org.