URAN (PLANET): KARAKTERISTIKE, SASTAV, ORBITA, KRETANJE - ARTE - 2025

Uran je sedmi planet Sunčevog sustava i spada u skupinu vanjskih planeta. Iza orbita Saturna, Uran je jedva vidljiv golim okom u vrlo rijetkim uvjetima i morate znati gdje gledati.

Zbog toga je za drevne Uran bio praktički nevidljiv, sve dok ga astronom William Herschel nije otkrio 1781. godine, teleskopom koji je izgradio. Sitna plavo-zelena točka nije bila baš ono što je astronom tražio. Herschel je želio otkriti zvjezdane paralakse uzrokovane Zemljinim translacijskim kretanjem.

Slika 1. Planet Uran, 14,5 puta masivniji od Zemlje. Izvor: Pixabay.

Da bi to učinio, morao je pronaći udaljenu zvijezdu (i obližnju) i promatrati kako izgledaju s dva različita mjesta. Ali jedne proljetne noći 1781. godine Herschel je uočio malo mjesto koje je izgledalo kao da svijetli malo svjetlije od ostalih.

Prije dugo vremena, on i ostali astronomi postali su uvjereni da je riječ o novom planetu, a Herschel je brzo postao poznat širenjem veličine poznatog svemira, povećavanjem broja planeta.

Novi planet nije dobio ime odmah, jer je Herschel odbio upotrijebiti grčko ili rimsko božanstvo, a umjesto toga imenovao ga je Georgium Sidu ili „Star of George“ u čast tadašnjeg engleskog monarha Georgea III.

To se, naravno, nije svidjelo nekima na europskom kontinentu, ali pitanje je riješeno kad je njemački astronom Johannes Elert Bode predložio ime Urana, boga neba i muža Gaea, majku Zemlju.

Prema starogrčkim i rimskim mitologijama, Uran je bio otac Saturna (Cronus), koji je zauzvrat bio otac Jupitera (Zeusa). Znanstvena zajednica napokon je prihvatila ovo ime, osim u Engleskoj, gdje se planet i dalje nazivao "Georgeovom zvijezdom", barem do 1850. godine.

Opće karakteristike Urana

Uran spada u skupinu vanjskih planeta Sunčevog sustava, treća po veličini planeta, nakon Saturna i Jupitera. To je, zajedno s Neptunom, ledeni gigant, jer ga sastav i mnoge karakteristike razlikuju od ostalih dva velikana Jupitera i Saturna.

Dok vodik i helij prevladavaju na Jupiteru i Saturnu, ledeni divovi poput Urana sadrže i teže elemente poput kisika, ugljika, dušika i sumpora.

Naravno, i Uran ima vodik i helij, ali uglavnom u svojoj atmosferi. A također sadrži led, iako nisu svi napravljeni od vode: postoje amonijak, metan i drugi spojevi.

Ali u svakom slučaju, Uranova atmosfera jedna je od najhladnijih od svih u Sunčevom sustavu. Temperature tamo mogu doseći -224 ºC.

Iako slike prikazuju daleki i tajanstveni plavi disk, postoje još mnogo upečatljivih značajki. Jedna od njih je upravo plava boja, koja nastaje zbog metana u atmosferi, koji upija crvenu svjetlost i reflektira plavu.

Uran izgleda u plavoj boji plina metana koji apsorbira crvenu svjetlost i reflektira plavu svjetlost.

Pored toga, Uran ima:

-Vlasno magnetsko polje asimetričnog rasporeda.

- Mnogobrojni mjeseci.

- Sustav prstenova slabiji od Saturna.

Ali definitivno je ono što je najupečatljivije retrogradno okretanje na potpuno nagnutoj osi rotacije, toliko da se stupovi Urana nalaze tamo gdje je ekvator ostalih, kao da se okreću u stranu.

Slika 2. Nagib osi rotacije Urana. Izvor: NASA.

Usput, suprotno onome što Slika 1 sugerira, Uran nije miran ili monoton planet. Voyager, sonda koja je dobivala slike, dogodila se u rijetkom blagom vremenu.

Sljedeća slika prikazuje nagib osi Uran na 98 ° u globalnoj usporedbi između svih planeta. Na Uranu su polovi koji najviše topline primaju iz dalekog Sunca, a ne iz ekvatora.

Slika 3. Osovine rotacije planeta Sunčevog sustava. Izvor: NASA.

Sažetak glavnih fizičkih karakteristika planeta

-Masa: 8,69 x 10 ²⁵ kg.

-Radio: 2.5362 x 10 ⁴ km

-Oblika: spljoštena.

-Srednja udaljenost do Sunca: 2,87 x 10 ⁹ km

- Nagib orbite: 0,77 ° u odnosu na ravninu ekliptike.

-Temperatura: između -220 i -205.2 ºC.

-Gravitacija: 8.69 m / s ²

-Vasto magnetsko polje: Da.

-Atmosfera: Da, vodik i helij

-Gustina: 1290 kg / m ³

-Sateliti: 27 s oznakom do danas.

-Prstenje: Da, otprilike 13 otkrivenih do sada.

Prijevodni pokret

Uran se, poput velikih planeta, veličanstveno rotira oko Sunca, potrebno je oko 84 godine da završi jednu orbitu.

Slika 4. Orbita Urana (crvena) oko Sunca. Izvor: Wikimedia Commons. Izvorna simulacija = Todd K. Timberlake autor programa Easy Java Simulacija = Francisco Esquembre / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Orbita Urana vidljivo je eliptična i u početku je pokazala neka odstupanja s orbitom izračunatom za nju Newtonovim i Keplerovim zakonima, koji je izveo veliki matematičar Pierre de Laplace iz 1783. godine.

Nešto kasnije, 1841. godine, engleski astronom John Couch Adams vrlo je ispravno sugerirao da ta odstupanja mogu nastati zbog poremećaja uzrokovanih na još uvijek nevidljivom planetu.

1846. francuski matematičar Urbain Le Verrier precizirao je proračune moguće orbite nepoznatog planeta i dao ih njemačkom astronomu Johannu Gottfriedu Galleu u Berlinu. Neptun se odmah po prvi put pojavio u svom teleskopu, na mjestu koje je naznačio francuski znanstvenik.

Slika 5. S lijeve strane Sir William Herschel (1738-1822), a s desne strane Urbain Le Verrier (1811-1877). Izvor: Wikimedia Commons.

Kada i kako promatrati Uran

Uran je teško vidjeti golim okom, jer je tako udaljen od Zemlje. Jedva ima magnitudu od 6 kada je najsvjetlija i promjer je od 4 lučne sekunde (Jupiter je oko 47 ° kada se najbolje vidi).

Uz vrlo vedro tamno nebo, bez umjetnih svjetala i ako unaprijed znate gdje trebate pogledati, to možete vidjeti golim okom.

Međutim, ljubitelji astronomije mogu ga pronaći uz pomoć nebeskih karata koji se nalaze na internetu i instrumenta, koji može biti čak i kvalitetan dvogled. I dalje će izgledati kao plava točka bez puno detalja.

Slika 6. Uran se može vidjeti kao mala plava točka uz pomoć teleskopa i nebeskih karata. Izvor: Pexels.

Da biste vidjeli 5 glavnih luna Urana, potreban je veliki teleskop. Pojedinosti planeta mogli bi se promatrati teleskopom od najmanje 200 mm. Manji instrumenti otkrivaju samo maleni zeleno-plavi disk, no vrijedi ga pokušati vidjeti, znajući da tamo, tako daleko, krije toliko čuda.

Prstenovi Urana

1977. Uran je prošao ispred neke zvijezde i sakrio je. Za to vrijeme, zvijezda je trepnula nekoliko puta, prije i poslije prikrivanja. Treperenje je uzrokovano prolaskom prstenova i na taj su način tri astronoma otkrila da Uran ima sustav od 9 prstenova smješten u ravnini ekvatora.

Svi vanjski planeti imaju sustav prstenova, mada niti jedan ne nadmašuje ljepotu Saturnovih prstenova, ipak su oni od Urana vrlo zanimljivi.

Sonda Voyager 2 pronašla je još prstenova i dobila izvrsne slike. 2005. godine svemirski teleskop Hubble također je otkrio još 2 vanjska prstena.

Materija koja čini prstenove Urana je tamna, moguće stijene s visokim udjelom ugljika, a samo su najudaljeniji prstenovi bogati prašinom.

Prstenovi su zadržani u obliku zahvaljujući pastirskim satelitima Urana, čije gravitacijsko djelovanje određuje njihov oblik. Oni su također vrlo tanki, tako da su sateliti koji ih pase su sasvim mali mjeseci.

Sustav prstena je prilično krhka i ne baš izdržljiva struktura, barem s gledišta astronomskih vremena.

Čestice koje čine prstenove neprestano se sudaraju, trenje s atmosferom Urana ruši ih i također ih pogoršava konstantno sunčevo zračenje.

Stoga postojanost prstenova ovisi o novom materijalu koji ih stiže, a koji dolazi od fragmentacije satelita od udara asteroida i kometa. Kao i kod Saturnovih prstenova, astronomi vjeruju da su oni noviji i da je njihovo porijeklo upravo u tim sudarima.

Slika 7. Između prstenova Urana i satelita pastira vrlo je tijesna veza, to je uobičajeno na planetima s prstenastim sustavima. Izvor: Wikimedia Commons. Trassiorf / Javna domena.

Rotacijsko gibanje

Među svim značajkama Urana ovo je najnevjerojatnije jer ovaj planet ima retrogradnu rotaciju; to jest, okreće se brzo u suprotnom smjeru od ostalih planeta (osim Venere), potrebno je nešto više od 17 sati da naprave jednu revoluciju. Takva brzina je u suprotnosti s mjerom Urana dok putuje svojom orbitom.

Nadalje, os rotacije je toliko nagnuta da se čini da se planet vrti ravno, kao što je prikazano na slici 2. Slika planetarnih znanstvenika vjeruje da je kolosalni utjecaj pomaknuo os rotacije planeta u njegov trenutni položaj.

Slika 8. Retrogradna rotacija i nagib osi Uran nastaju zbog kolosalnog udara koji se dogodio prije milijuna godina. Izvor: NASA.

Sezone na Uranu

Upravo zbog ove osebujne sklonosti, godišnja doba na Uranu su zaista ekstremna i daju velike klimatske varijacije.

Na primjer, tijekom solsticija jedan od polova usmjerava direktno prema Suncu, dok drugi upućuje na svemir. Putnik na osvijetljenoj strani primijetio bi da Sunce 21 godinu niti izlazi niti zalazi, dok se suprotni pol uranja u mrak.

Suprotno tome, na ravnodnevnici je Sunce na planetu ekvatoru, a zatim se izlazi i zalazi tijekom dana, što traje otprilike 17 sati.

Zahvaljujući sondi Voyager 2, poznato je da Uranova južna hemisfera trenutno kreće prema zimi, dok sjeverna kreće prema ljetu, što će se dogoditi 2028. godine.

Slika 9. Sezonska varijacija na Uranu koju vidi hipotetski putnik. Izvor: Sjeme, M. Sunčev sustav.

Budući da Uranu treba 84 godine da kruži oko Sunca i nalazi se tako daleko od Zemlje, razumije se da su mnoge klimatske razlike na planeti još uvijek nepoznate. Većina dostupnih podataka potječe iz spomenute misije Voyager iz 1986. godine i opažanja provedenih kroz svemirski teleskop Hubble.

Sastav

Uran nije plinski div, već ledeni div. U odjeljku posvećenom karakteristikama viđeno je da je gustoća Urana, iako manja od one na stjenovitim planetima poput Zemlje, veća od one Saturna koji bi dobro mogao plutati na vodi.

Zapravo, veći dio Jupitera i Saturna je tekući, a ne plinovit, ali Uran i Neptun sadrže veliku količinu leda, ne samo vode, već i drugih spojeva.

A kako je masa Urana manja, pritisci koji potiču stvaranje tekućeg vodika, toliko karakterističnog za Jupitera i Saturna, ne nastaju unutar njega. Kad je vodik u tom stanju, on se ponaša poput metala, koji uzrokuje snažna magnetska polja ove dvije planete.

Uran također ima svoje magnetsko polje, o čemu ima dijagram na slici 12, iako znatiželjno da polja polja ne prolaze kroz njegovo središte, kao u slučaju Zemlje, ali izgleda da potječu iz druge točke pomaknute odatle.

Dakle, u atmosferi Urana nalazi se molekularni vodik i helij, s malim postotkom metana, koji je odgovoran za njegovu plavu boju, budući da ovaj spoj apsorbira valnu duljinu crvene boje.

Tijelo planete kao takvo sastoji se od leda, ne samo vode, već i amonijaka i metana.

Ovo je vrijeme da se istakne važan detalj: kada planetarni znanstvenici govore o "ledu", oni se ne odnose na smrznutu vodu koju smo stavili u pića kako bismo ih ohladili.

"Led" smrznutih divovskih planeta nalazi se pod velikim pritiskom i visokim temperaturama, bar nekoliko tisuća stupnjeva, tako da nema ništa zajedničko s onim što je pohranjeno u hladnjacima, osim sastava.

Dijamanti na Uranu

Je li moguće proizvesti dijamante iz metana? Laboratorijske studije provedene u Njemačkoj, u laboratoriju Helmholtz Zentrum Dresden-Rossendorf, ukazuju da je tako, sve dok postoje odgovarajući tlačni i temperaturni uvjeti.

A ti uvjeti postoje unutar Urana, pa računalne simulacije pokazuju da metan CH ₄ disocira na druge spojeve.

Ugljik prisutan u molekulama metana se taloži i pretvara u dijamante. Kako se kreću prema unutrašnjosti planeta, kristali oslobađaju toplinu trenjem i nakupljaju se u jezgri planeta (vidi sljedeći odjeljak).

Procjenjuje se da bi tako formirani dijamanti mogli dostići težinu do 200 kg, iako je malo vjerojatno da će to potvrditi, barem u skoroj budućnosti.

Unutarnja struktura

U donjem dijagramu imamo strukturu Urana i njegovih slojeva, čiji je sastav ukratko spomenut u prethodnom odjeljku:

-Gospodarska atmosfera.

-Srednji sloj bogat molekularnim vodikom i helijem, a ukupna debljina atmosfere iznosi oko 7.500 km.

-Letasti plašt (za koji već znamo da nije poput uobičajenog leda na Zemlji), debljine je 10 500 km.

-Kamenita jezgra izrađena od željeza, nikla i silikata s radijusom od 7.500 km.

"Kameniti" materijal u jezgri nije poput stijena na Zemlji, jer su u srcu planeta pritisak i temperatura previsoki da bi ove "stijene" nalikovale onima koje znamo, ali barem kemijski sastav ne bi trebalo biti drugačije.

Slika 10. Unutarnja struktura Urana. Izvor: Wikimedia Commons.

Prirodni sateliti Urana

Uran je dosad imao 27 određenih satelita, nazvanih po likovima iz djela Williama Shakespearea i Aleksandra Popea, zahvaljujući Johnu Herschelu, sinu Williama Herschela, otkrivača planete.

Postoji 5 glavnih mjeseci koji su otkriveni teleskopskim promatranjem, ali nijedan nema atmosferu, iako se zna da imaju smrznutu vodu. Svi su oni prilično mali, budući da njihova kombinirana masa ne doseže polovinu mase Tritona, jednog od Mjeseca Mjeseca, Neptuna, planeta blizanaca Urana.

Najveća od njih je Titanija čiji je promjer 46% od Mjeseca, a slijedi Oberon. Oba satelita otkrio je sam William Herschel 1787. Ariel i Umbriel otkrio je sredinom 19. stoljeća William Lassell, astronom amater koji je također izgradio svoje teleskope.

Mirandu, peti najveći mjesec Urana, sa samo 14% mjesečevog promjera, otkrio je u 20. stoljeću Gerard Kuiper. Usput, uz ime ovog izvanrednog astronoma, Kuiperov pojas kršten je i u granicama Sunčevog sustava.

Slika 11. 5 glavnih mjeseci Urana, sam planet i mali mjesec Puck. S lijeva na desno Uran u plavoj boji, Puck, Miranda, Ariel, Umbriel, Titania Najveća i Oberon. Izvor: Wikimedia Commons.

Površina Mirande izrazito je hrapava zbog potencijalnih utjecaja i neobične geološke aktivnosti.

Ostali sateliti su manji i poznati su iz Voyagera 2 i svemirskog teleskopa Hubble. Ti su mjesečevi vrlo tamni, možda zbog brojnih utjecaja koji su isparavali materijal na površini i koncentrirali ga na njemu. Također zbog intenzivnog zračenja kojem su izloženi.

Nazivi nekih od njih i njihova akcija na održavanju prstenastog sustava prikazuju se na slici 7.

Kretanjem satelita Urana upravljaju plimne sile, kao i sustav Zemlja-Mjesec. Na ovaj su način razdoblja rotacije i prijenosa satelita ista, i oni uvijek pokazuju isto lice prema planetu.

Magnetsko polje

Uran ima magnetsko polje s oko 75% intenziteta Zemlje, prema magnetometriji sonde Voyager 2. Budući da unutrašnjost planeta ne zadovoljava potrebne uvjete za proizvodnju metalnog vodika, znanstvenici vjeruju da postoji još jedna provodna tekućina koja generira polje.

Sljedeća slika prikazuje magnetska polja planeta Jovia. Sva polja u određenoj mjeri nalikuju magnetima ili magnetnim dipolom u sredini, također i Zemljinom.

Ali dipol Urana nije u središtu, niti je Neptunov, nego je pomaknut prema južnom polu i izrazito nagnut u odnosu na os rotacije, u slučaju Urana.

Slika 12. Shema magnetskog polja za planete Jovian. Polje Urana pomaknuto je iz središta, a os čini oštar kut s osi rotacije. Izvor: Sjeme, M. Sunčev sustav.

Ako Uran proizvede magnetsko polje, mora postojati dinamo efekt zahvaljujući tekućini koja se kreće. Stručnjaci vjeruju da je riječ o vodenom tijelu s otopljenim metanom i amonijakom, prilično dubokim.

Uz pritisak i temperaturu unutar Urana, ova bi tekućina bila dobar provodnik električne energije. Ova kvaliteta, zajedno s brzom rotacijom planeta i prijenosom topline konvekcijom, faktori su koji mogu stvoriti magnetsko polje.

Misije na Uran

Uran je izuzetno udaljen od Zemlje, pa je isprva istraživanje bilo samo kroz teleskop. Srećom sonda Voyager se dovoljno približila da prikupi dragocjene informacije o ovom planetu do nedavno nepoznate.

Mislilo se da bi Cassinijeva misija, koja je pokrenuta radi proučavanja Saturna, mogla doći do Urana, ali kad mu je ponestalo goriva, odgovorni za misiju natjerali su ga da nestane unutar Saturna 2017. godine.

Sonda je sadržavala radioaktivne elemente koji bi, kad bi se sudario u Titanu, jednom od Saturnovih mjeseca, mogli kontaminirati ovaj svijet, koji možda nosi neku vrstu primitivnog života.

Svemirski teleskop Hubble također nudi važne informacije i otkrio je postojanje novih prstenova u 2005. godini.

Nakon misije Voyager predložene su neke misije koje se nisu mogle provesti jer se istraživanje Marsa, pa čak i Jupitera smatra prioritetom za svemirske agencije širom svijeta.

putnik

Ta se misija sastojala od pokretanja dvije sonde: Voyager 1 i Voyager 2. U principu su samo trebali stići do Jupitera i Saturna, ali nakon što su posjetili ove planete, sonde su nastavile krenuti prema zaleđenim planetima.

Voyager 2 je stigao do Urana 1986. godine, a velik broj podataka koje imamo do sada potječe iz te sonde.

Na taj su način dobivene informacije o sastavu atmosfere i strukturi slojeva, otkriveni su dodatni prstenovi, proučavani su glavni Mjeseci Urana, otkrili su još 10 mjeseci i mjerili magnetsko polje planeta.

Poslao je i mnoštvo visokokvalitetnih slika, kako planete, tako i površina njezinih mjeseci, punih kratera za udarce.

Sonda se zatim uputila prema Neptunu i napokon ušla u međuzvjezdani prostor.

Reference

1. N + 1. Dijamanti od 200 kilograma padaju na Uran i Neptun. Oporavak od: nmas1.org.
2. Powell, M. Planete golih očiju na noćnom nebu (i kako ih prepoznati). Oporavilo od: nudeeyeplanets.com.
3. Sjemenke, M. 2011. Sunčev sustav. Sedmo izdanje. Cengage Learning.
4. Wikipedia. Planetarni prsten. Oporavilo sa: es.wikipedia.org.
5. Wikipedia. Anneaux d'Uranus. Oporavilo sa: fr.wikipedia.org.
6. Wikipedia. Istraživanje Urana. Oporavilo sa: en.wikipedia.org.
7. Wikipedia. Uran (planet). Oporavilo sa: es.wikipedia.org.