Uránusz | |
Az uránt a Voyager 2 szonda látta 1986-ban. | |
Orbitális jellemzők | |
---|---|
Fél-fő tengely | 2870700000 km (19,189 in ) |
Aphelia | 3 006 300 000 km (20,096 in ) |
Napközel | 2.735.000.000 km (18.282 3 in ) |
Orbitális kerület | 18 027 000 000 km (120,502 in ) |
Különcség | 0,04726 |
Forradalmi időszak | 30 698 nap (≈ 84,05 a ) |
Zsinati időszak | 369 597 d |
Átlagos keringési sebesség | 6,796 7 km / s |
A pálya maximális sebessége | 7,129 87 km / s |
Minimális keringési sebesség | 6,486 4 km / s |
Dőlés az ekliptikán | 0,773 ° |
Növekvő csomópont | 74,02 ° |
Perihelion érv | 96,9 ° |
Ismert műholdak | 27. |
Ismert gyűrűk | 13. |
Fizikai jellemzők | |
Egyenlítői sugár | 25 559 ± 4 km (4007 föld) |
Poláris sugár | 24 973 ± 20 km (3929 föld) |
Volumetrikus középsugár |
25 362 ± 7 km (3981 föld) |
Lapítás | 0,02293 |
Egyenlítői kerülete | 159 354,1 km (3,9809 Föld) |
Terület | 8,083 1 × 10 9 km 2 (15,847 föld) |
Hangerő | 6,833 44 × 10 13 km 3 (63,085 föld) |
Tömeg | 8.681 0 × 10 25 kg (14.536 Föld) |
Teljes sűrűség | 1270 kg / m 3 |
Felületi gravitáció | 8,87 m / s 2 (0,904 g) |
Kioldási sebesség | 21,3 km / s |
Forgatási időszak ( sziderális nap ) |
−0,718 d (17,23992 h ( retrográd )) |
Forgási sebesség (az Egyenlítőnél ) |
9 320 km / h |
Tengely billenése | 97,8 ° |
Az északi pólus jobb felemelkedése | 77,43 ° |
Az Északi-sark deklinációja | 15,10 ° |
Vizuális geometriai albedó | 0.51 |
Bond Albedo | 0,300 |
Solar besugárzott | 3,71 W / m 2 (0,003 Föld) |
A fekete test egyensúlyi hőmérséklete |
57 K ( -216 ° C ) |
Felületi hőmérséklet | |
• Hőmérséklet 10 k Pa nyomáson | 53 K ( -220 ° C ) |
• Hőmérséklet 100 k Pa | 76 K ( −197 ° C ) |
A légkör jellemzői | |
Sűrűség át 100 K Pa |
0,42 kg / m 3 |
Pikkelymagasság | 27,7 km |
Átlagos moláris tömeg | 2,64 g / mol |
Hidrogén H 2 | 83% |
Hélium He | 15% |
Metán CH 4 | 2,3% |
Ammónia NH 3 | 0,01% |
Etán C 2 H 6 | 2,5 ppm |
Acetilén C 2 H 2 | 100 ppb |
Szén-monoxid CO | nyomait |
Hidrogén-szulfid H 2 S | nyomait |
Történelem | |
Felfedezte | William Herschel |
Felfedezték | 1781. március 13 |
Az Uránus a Naprendszer hetedik bolygója a naptól való távolság sorrendjében . Körülbelül 19,2 csillagászati egység ( 2,87 milliárd kilométer) távolságban kering körülötte, a Föld fordulatának időtartama 84,05 . Ez a Naprendszer negyedik legnagyobb tömegű bolygója, és méretében a harmadik legnagyobb.
Ez az első bolygó felfedezett modern időkben egy távcső , és nem ismert, mivel az ókor . Bár szabad szemmel látható, bolygó jellegét nagyon alacsony fényereje és az égen való látszólagos mozgása miatt nagyon lassan nem azonosítják. William Herschel először figyelt rá 1781. március 13és a következő hónapokban megerősítést nyer, hogy ez egy bolygó és nem üstökös .
A Jupiterhez és a Szaturnuszhoz hasonlóan az Urán atmoszférája is főleg hidrogénből és héliumból áll, nyomokban szénhidrogénekkel . Ugyanakkor, a Neptunuszhoz hasonlóan , fizikai értelemben nagyobb arányban tartalmaz "jeget" , vagyis illékony anyagokat , például vizet , ammóniát és metánt , míg a bolygó belseje főleg jégből és sziklákból áll, innen ered a nevük " jégóriások " . Ezenkívül a metán a fő felelős a bolygó akvamarin árnyalatáért . Bolygó atmoszférája a leghidegebb a Naprendszerben, a tropopauzában a hőmérséklet minimum 49 K (-224 ° C ) , és felhős réteges szerkezettel rendelkezik .
A többi óriásbolygóhoz hasonlóan az Uránus is gyűrűrendszerrel és sok természetes műholddal rendelkezik : 13 keskeny gyűrűről és 27 holdról tudunk. A Naprendszerben egyedülálló abban az értelemben, hogy forgástengelye gyakorlatilag a Nap körüli forradalmi síkban van - azt a benyomást kelti, hogy a pályáján "gurul", legalábbis a forradalom egy bizonyos pillanatában - és Az északi és a déli pólus tehát ott található, ahol a többi bolygó többségének egyenlítője van . A bolygót dugóhúzó alakú magnetoszférával látják el a tengely ezen hajlása miatt .
A bolygó távolsága a Földtől, ami nagyon kis látszólagos méretet ad neki , tanulmányozása nehéz a Földön elhelyezett távcsövekkel . Az Uránt csak egyszer látogatják meg a Voyager 2 küldetés során , amely áttekintést nyújt 1986. január 24. Az űrszonda képei majdnem jellegtelen bolygót mutatnak látható fényben , a többi óriásbolygóhoz kapcsolódó felhősávok vagy viharok nélkül. Az advent a Hubble Space Telescope , nagy adaptív optikai földi teleszkópokkal majd lehetővé teszi a további részletes megfigyelések felfedve szezonális változások , fokozott időjárás aktivitás, és a szél mintegy 250 m / s mint az Uránusz felé közeledik. Cikkére napéjegyenlőség 2007.
Neve Ouranoszból , az ég görög istenségéből ( a római mitológiában Uránusz ), Cronos ( Szaturnusz ) apjától és Zeusz ( Jupiter ) nagyapjától származik .
Más, a Naphoz közelebb keringő bolygóktól eltérően - a Merkúr , a Vénusz , a Mars , a Jupiter és a Szaturnusz - az Uránt az ókor óta nem fedezték fel . A Naptól való távolsága miatt sokszor megfigyelhető, de a XVIII . Századtól egyetlen csillagnak tekinthető nagyon alacsony fényereje miatt - látszólagos nagysága a meztelen szemmel való láthatóság határán van - és látszólag nagyon lassú mozgás a föld égén.
Az első ismert észlelés Hipparchusé lehet, aki Kr. E. 128- ban. AD , volna nyilvántartásba, mint egy fix csillag annak katalógusában csillagok . Valóban, egy asterism idézett Almagest a Claudius Ptolemaiosz , amely felveszi a munkát Hipparkhosz, csak akkor oldható jelenléte Uránusz abban az időben. Sőt, az Uránus128. áprilisav. AD volt igen kedvező megfigyelési feltételek: közel a perihelion egy nagysága 5,4 és 33 ° a csúcspontját .
A legkorábbi bizonyított rekord 1690- ből származik, amikor John Flamsteed legalább hatszor megfigyeli és csillagként katalogizálja 34 Tauri néven . Pierre Charles Le Monnier francia csillagász 1750 és 1769 között legalább tizenkétszer figyelte meg az Uránt , köztük négy egymást követő éjszakán, John Bevis is megfigyelhette az Uránt 1738-ban , nyomokkal összhangban, de végleges bizonyítékok nélkül.
William Herschel egy angol zenész gyakorló amatőr csillagászat . Mivel nincs pénzügyi lehetősége távcső vásárlására , ő maga csiszol tükröt, hogy megépítse sajátját. Felfedezi a bolygót 1781. március 13szisztematikus csillagkutatás során távcsövével az angliai Somersetben , Bathban, a New King Street 19. szám alatt álló ház kertjéből (ma a Herscheli csillagászati múzeum ).
Pontosabban, Herschel vállalta a csillagok nagyságrendjük szerinti katalogizálását . Az Ikrek és a Bika csillagképek határán Herschel észrevesz egy kis foltot a rögzített csillagok közepén : ezután egymás után megváltoztatja okulárját , fokozatosan növelve a nagyítást. Ez minden alkalommal megnöveli az objektum méretét, miközben a csillagok körül, messze vannak, nem különböznek egymástól, és egyszerű, világos pontok maradnak. Tehát nem lehet csillag, ezért írja folyóiratába aMárcius 13 : "Tauri közelében található kvartilisben (...) van egy kíváncsi tárgy, akár köd, akár üstökös" . Megjegyezte a csillag helyzetét, majd néhány nappal később folytatta megfigyelését: "Megfigyeltem az üstökösöt vagy a ködöt, és rájöttem, hogy üstökös, mert helyet cserélt . "
Ezután úgy dönt, hogy figyelmezteti a tudományos közösséget felfedezésére, és levelet küld az üstökös megfigyelésének részleteiről az oxfordi obszervatórium igazgatójának , Thomas Hornsbynak . Tájékoztatta Royal Nevil Maskelyne csillagászt a Greenwich Obszervatóriumból is . Zavart válasz érkezik tőle1781. április 23 : „Nem tudom, hogy hívjam. Ugyanolyan valószínű, hogy egy szabályos bolygó szinte körpályán mozog a Nap vonatkozásában, mint egy nagyon excentrikus ellipszisben mozgó üstökös. Még egy hajszálat és farkat sem láttam ” . Ez utóbbi képtelen dönteni, terjeszti a hírt más tudósoknak, és azt tanácsolja Herschelnek, hogy írjon a Királyi Társaságnak . A1781. április 26, amikor William Herschel bemutatja felfedezését a Royal Society-nek , továbbra is azt állítja, hogy üstökösre talált, de implicit módon összehasonlítja azt egy bolygóval.
Bár Herschel továbbra is óvatosan üstökösnek nevezi ezt az új objektumot, más csillagászok már kezdik sejteni a valódi természetét. Az Oroszországban dolgozó finn-svéd csillagász, Anders Lexell elsőként számítja ki az új objektum pályáját egy bolygó modelljének alkalmazásával. Az alkalmazott modellnek majdnem kör alakú pályája arra enged következtetni, hogy inkább bolygó, mint üstökös, mert távolságát a Föld-Nap távolság tizennyolcszorosára becsüli, és egyetlen üstökös sem, amelynek perihéliuma nagyobb, mint a Föld négyszerese. A nap távolságát soha nem figyelték meg. Berlin csillagász Johann Elert Bode leírja Herschel felfedezés „mozgó csillag, lehet tekinteni, mint egy eddig ismeretlen bolygón alakú tárgy kering túl Szaturnusz pályáján . ” Bode arra is következtet, hogy a körkörös pályája jobban hasonlít egy bolygóéra, mint egy üstökösre. Charles Messier francia csillagász azt is megjegyzi, hogy korong megjelenésével inkább Jupiterre hasonlít, mint az általa korábban megfigyelt tizennyolc másik üstökösre.
A tárgyat így gyorsan egyhangúlag elfogadják bolygóként. A 1783 Herschel maga is elismerte, hogy ez az elnök a Royal Society , Joseph Banks : „A megfigyelések legkiválóbb csillagászok Európában, úgy tűnik, hogy az új csillag a megtiszteltetés ért, hogy az számukra március 1781, egy Naprendszerünk elsődleges bolygója ” . Az angol király , George III jutalmazza Herschel az ő felfedezése neve neki évi járadékát £ 200 (vagy £ 24,000 2021-ben), azzal a feltétellel, hogy ő mozog Windsor , hogy a királyi család nézd át a teleszkópok. Ez a nyugdíj lehetővé teszi Herschel számára, hogy abbahagyja zenészi munkáját és teljes mértékben a csillagászat iránti szenvedélyének szentelje magát . Ezután született egy fia, John Herschel (szintén csillagász), 1820-ban a Királyi Csillagászati Egyesület igazgatója lett , majd 1822-ben, majdnem 84 éves korában meghalt - ami megfelel az Urán forradalmi időszakának, ezt az egybeesést Ellis D Bányász.
Ennek eredményeként ez a felfedezés a történelem során először kitágítja a Naprendszer ismert határait - ahol a Szaturnusz korábban megjelölte a határt -, és az Uránt az első bolygóként teleszkóp segítségével osztályozta .
Az Urán név az ég görög istenségére utal Uránusz ( ókori görögül : Οὐρανός , Urán a mitológiában római ), Cronus ( Szaturnusz ) apjának és Zeusz ( Jupiter ) nagyapjának . Az Urán melléknévi formája "urán", de az "urán " jelzőt néha használják is, mint a mi ananokrossz aszteroidánkban .
A nevével kapcsolatos konszenzus csaknem 70 évvel a bolygó felfedezése után érhető el. A felfedezést követő eredeti megbeszélések során Nevil Maskelyne azt javasolja Herschelnek, hogy nevezze meg a bolygót, ez a jog visszatér neki, mint felfedezőnek. Maskelyne kérésére válaszul Herschel úgy határoz, hogy az objektumot Georgium Sidusnak ( "George's Star" vagy "Georgian Planet" ) nevezi el, új védnöke, III. George király tiszteletére. Ezt a döntést Joseph Banksnek írt levelében kifejti, amelyben kijelenti, hogy az ókorban a bolygókat a fő istenségek nevéről nevezték el, és hogy a jelenlegi korszakban véleménye szerint aligha lenne megengedett, hogy ugyanezt a módszert alkalmazzák az új égi test. Emellett fontos megemlíteni azt is, hogy mikor fedezték fel: "a Georgium Sidus neve olyan megnevezésként jelenik meg számomra, amely lehetővé teszi, hogy információkat szolgáltassak az országról, valamint a felfedezés időpontjáról és időpontjáról." .
A Herschel által javasolt név azonban Nagy-Britannián kívül nem népszerű, és gyorsan kínálnak alternatívákat. Jérôme Lalande francia csillagász például azt javasolja, hogy felfedezője tiszteletére a bolygót Herschelnek nevezzék el. Erik Prosperin svéd csillagász javasolta a Neptunusz nevet , amelyet aztán más csillagászok is támogattak, mivel ez a királyi haditengerészet flottájának az Egyesült Államok szabadságharcában elért győzelmeire is emléket állít ; hasonló javaslatokat, például a III. György Neptunust vagy a Nagy-Britannia Neptunust is előterjesztik.
Johann Bode már 1781-ben javasolta az Uránuszt , az ég görög istenének , Ouranosnak a latinizált változatát . Bode szerint a névnek követnie kell a mitológiát, hogy ne tűnjön ki annyira, mint más bolygók, és hogy az Urán a Titánok első generációjának apjaként megfelelő név . Megjegyzi a név eleganciáját abban is, hogy amint a Szaturnusz volt a Jupiter apja , az új bolygót a Szaturnusz apjáról kell elnevezni. 1789-ben Martin Klaproth , honfitársa, Bode későbbi munkatársa a Svéd Királyi Tudományos Akadémián , megnevezte azt a kémiai elemet, amelyet az imént fedezett fel az uránról, hogy támogassa ezt a névválasztást. Végül Bode javaslatára lett a legszélesebb körben használt és elismerték, mint az egyetemes 1850, amikor a HM Hajózási almanach Hivatal , az utolsó, hogy mindig a Georgium Sidus , felhagyott a neve által javasolt Herschel az Uránusz .
Az Uránusz különféle fordításokat tartalmaz más nyelvekre. Például kínai , japán , koreai és vietnami nyelven a nevét szó szerint "az ég királyának csillagaként " (天王星) fordítják . A Hawaii , a név Hele " ekala , egy kölcsön a Herschel fedezte fel.
A XIX th századi és XX th században , ez nagyon nehéz helyesen megfigyelni Uránusz felület miatt távolság a Föld. 1937-ben a tudósok spektroszkópiával és fotometriával állították be 10 órakor a bolygó forgását, amelyet akkor már retrográdnak tekintettek .
A 1948 , Gerard Kuiper fedezte Miranda , a legkisebb és az utolsó öt nagy gömb műhold - az úgynevezett major - Uránusz, a McDonald Obszervatórium .
A 1977. március 10, az Uránusz gyűrűit véletlenül James L. Elliot , Edward W. Dunham és Douglas J. Mink csillagászok fedezték fel a Kuiper Airborne Observatory fedélzetén . A csillagászok szeretné használni a fedés a csillag ÁSZ 158687 Uránusz, hogy tanulmányozza a bolygó légkörében. Megfigyeléseik elemzése azonban azt mutatja, hogy a csillagot öt alkalommal, az Urán okkultálása előtt és után rövid ideig eltakarták; a három csillagász keskeny bolygógyűrűk rendszerének jelenlétében vonja le a következtetést . Cikkeikben kijelölik azt az öt okkultációt, amelyet a görög ábécé első öt betűje figyel meg : α, β, γ, δ és ε; ezeket az elnevezéseket aztán újra felhasználják a gyűrűk megnevezésére. Röviddel ezután Elliot, Dunham és Mink további négy gyűrűt fedeznek fel: az egyik a β és a γ gyűrű között, a másik három pedig az α gyűrűn belül helyezkedik el. Az első neve η, a többi pedig 4, 5 és 6, a másik cikk írásakor elfogadott okkultációk számozási rendszere szerint. Az Uránusz gyűrűrendszere a második a Naprendszerben , miután a Szaturnusz a XVII . Század óta ismert .
AsztrológiaIdőbe telt, mire az asztrológiai világ beépítette az Uránt a szimbolikájába (és a hagyományos asztrológia szerint ismét csak a szabad szemmel látható első hét csillag fontos). Így a csillag asztrológiai jelentésének prototípusos megfogalmazása 33 évvel a felfedezése után származik: Az Uránia 1814-ben, J. Corfield. Valójában, amint arra Jacques Halbronn, az asztrológia történelmének specialista emlékeztet , ez a váratlan felfedezés szétzúzta a Claude Ptolemaiostól örökölt bolygói méltóságokat . A bolygók elsajátításának rendszere a jelek felett központi szerepet játszik az asztrológiában. Valójában Jean-Baptiste Morin de Villefranche nyomán az asztrológusok értelmezési rendszerüket "az asztrológiai házak tagolásán alapítják a mesterek segítségével" . Ptolemaiosz két mestert ítélt oda a Merkúrnak, a Vénusznak, a Marsnak, a Jupiternek, a Szaturnusznak, és csak egy mesterkedést adott a Holdnak és a Napnak, vagyis összesen tizenkét asztrológiai jel mesterét, akárcsak a jeleket. Ez megfelelt a szabad szemmel látható hét hagyományos csillagnak (innen az asztrológiai szeptenárium neve), beleértve a két Napot és Holdat. Az Uránusz felfedezésével mindez az okos eszköz összeomlott: függetlenül attól, hogy az Uránt két mesternek ítélték-e, vagy csak egyet, duplikátumok lesznek. Egyesek azzal érveltek, hogy mivel láthatatlan, az Uránusnak nincs trónja , ami jelentős kivétel az elmélet alól.
A 8,681 × 10 25 kg tömegű Urán egy közbenső test a Föld és a nagy gázóriások, például a Jupiter vagy a Szaturnusz között . Valóban, az Uránusz tömegét érdemes 14,5-szerese a földrész , hanem122.a jovi misé .
Megállapodás szerint a bolygó alakját egy fordulatszámú ellipszoid modellje határozza meg, ahol a "felület" az a hely, ahol a légköri nyomás 1 bar (100 000 Pa ) és referenciapontként szolgál. a magasságokhoz. Egyenlítői sugara 25 559 km , poláris sugara 24 973 km , utóbbi kisebb a bolygó forgása által okozott lapítás miatt. A gravitációs at 1 bar 8.87 m / s 2 , vagy 90% a felületi gravitáció a Földön.
Mivel Uránusz valamivel kisebb tömegűek, mint Neptune (az utóbbi tömegű 1.024 × 10 26 kg ), ez valamivel nagyobb miatt gravitációs kompressziós (49.528 km átmérőjű Neptune ellen 51.118 km az Uránusz), amelynek sugara a körülbelül négy a Föld sugarának a szorosa .
Másrészt a Neptunust és az Uránt az óriásbolygók alosztályának , az úgynevezett " jégóriásoknak " tekintik , mivel a Jupiterhez és a Szaturnuszhoz képest kisebb az illékony anyagok koncentrációja . Az exobolygók keresése során az Uránt néha metonímiaként használják hasonló tömegű felfedezett testek leírására; azonban a „Neptunusz” név továbbra is gyakoribb, például meleg vagy hideg Neptunusz .
Az Uránusz sűrűsége 1,27 g / cm 3 , így az Urán a Szaturnusz után a második legkevésbé sűrű bolygó. Ez az érték azt jelzi, hogy főleg különféle jégekből, például vízből , ammóniából és metánból áll , hasonlóan a Neptunuszhoz. Az Uránusz belsejében található teljes jégtömeg nem pontosan ismert, mivel az értékek a választott modelltől függően eltérnek. Ennek az értéknek azonban 9,3 és 13,5 szárazföldi tömeg között kell lennie . A hidrogén és a hélium viszont a teljes mennyiség kis részét képezi, 0,5 és 1,5 közötti földtömeggel, hasonló arányban, mint a napsütésben . A máz nélküli tömeg fennmaradó részét (0,5–3,7 szárazföldi tömeg) sziklás anyag képviseli .
Az Uránusz szerkezetének standard modellje három rétegre oszlik: közepén egy sziklás mag ( szilikát , vas és nikkel ), középen egy jeges köpeny , majd egy külső hidrogén- és héliumgáz. A mag viszonylag kicsi, tömege csak 0,55 földtömeg, sugara pedig kevesebb, mint a bolygó 20% -a, amely körülbelül akkora, mint a Föld. A palást tömegének legnagyobb részét a sugár 60% -ára, a felső légkör fennmaradó 20% -át, 0,5 földtömegre vonatkoztatja. Ha az Urán magjának sűrűsége körülbelül 4,42 g / cm 3 , akkor a középpontban lévő nyomás 5,8 Mbar ( 580 GPa ) körül alakul - ami valamivel kevesebb, mint a kétszerese a Föld közepén lévő nyomásnak - és kb . 5000 K (4727 ° C) nagyságú .
Amint az szokásos planetológia , a köpeny úgy hivatkozunk, mint a jeges bár ez egy forró, sűrű folyadék alkotja víz, ammónia és egyéb illékony anyagok . Ezt a magas elektromos vezetőképességű folyadékot néha „víz-ammónia óceánnak” nevezik . 1981-ben a lézeres kompresszióval végzett elméleti tanulmányok és kísérletek arra késztették Marvin Rossot, a Lawrence Livermore nemzeti laboratóriumát , hogy javasolja ennek a rétegnek a teljes ionizálását , és hogy a metánt pirolizálják szénné fém vagy gyémánt formájában . A metán az ott uralkodó nagyon magas nyomás és a hőmérséklet miatt szénné és szénhidrogénekké bomlik . Ezután a szén kicsapódása felszabadítja az energiát - a gravitációs potenciál energiáját hővé alakítva - olyan konvekciós áramokat okozva, amelyek a szénhidrogéneket a légkörbe engedik. Ez a modell megmagyarázná a különféle szénhidrogének jelenlétét az Urán légkörében.
2017-ben az feltételezések szerint az Urán és a Neptunusz felszíne alatt mintegy 10 000 km- rel uralkodó körülményeket szimuláló új kísérletek megszilárdítják ezt a modellt nanometrikus méretű gyémántok előállításával. Ezeket a magas hőmérsékleti és nyomásviszonyokat egy nanomásodpercnél tovább nem lehet fenntartani a Földön, de a Neptunusz vagy az Urán atmoszférájában a nano-gyémántoknak ideje lenne megnőni, hogy gyémántokat kapjanak. Feltételezik azt is, hogy ez a típusú gyémántzuhany a Jupiteren és a Szaturnuszon fordul elő. A palást teteje folyékony szén óceán lehet, ahol szilárd „gyémántok” lebegnek. Egyes tanulmányok alátámasztják azt a hipotézist, hogy a palást áll egy réteg ionos vízzel, amelyben a vízmolekulák bonthatók hidrogén és oxigén ionokat , és mélyebbre superionic víz , amelyben az oxigén kristályosodik, de a hidrogén-ionok szabadon lebegnek a oxigén hálózatban. Más tanulmányok azonban azt szokták bizonyítani, hogy a szén jelenléte (metán formájában) nem teszi lehetővé szuperionos víz (pontosabban oxigénkristályok) képződését.
Bár a fentiekben figyelembe vett modell meglehetősen szabványos, nem egyedi, és más modelleket is figyelembe vesznek. Például előfordulhat, hogy jelentős mennyiségű hidrogén és kőzet keveredik a jégtakaróban, ami azt feltételezi, hogy a jég teljes tömege nagyobb, mint a valóság. A jelenleg rendelkezésre álló adatok, majdnem kizárólag az áttekintést a Voyager-2 , nem teszi lehetővé az biztos az ügyben.
Az Uránusz belső hője sokkal alacsonyabbnak tűnik, mint a többi óriásbolygóé, beleértve a Neptunust is, és mégis tömegesen hasonló összetételű. Valóban, ha a Neptunusz 2,61-szer több energiát sugároz az űrben, mint amennyit a Naptól kap, akkor az Uranus alig sugároz felesleges hőt: az Urán által a spektrum távoli infravörös részén kisugárzott teljes teljesítmény 1,06 ± 0,08-szorosa a légkörében elnyelt napenergiának . Ez a két jeges bolygó közötti belső hő különbség magyarázza a nagyobb éghajlati aktivitást és a gyorsabb szelet a Neptunuszon. Valójában az Urán hőárama csak 0,042 ± 0,047 W / m² , ami alacsonyabb, mint a Föld belső hőárama, amely körülbelül 0,075 W / m 2 . Az Uránusz tropopauzájában regisztrált legalacsonyabb hőmérséklet 49 K (- 224 ° C ), így az Uránus a Naprendszer leghidegebb bolygója.
A Neptunussal való különbség magyarázatának egyik hipotézise az, hogy az Uránt egy ütközés érte volna ; ennek eredményeként az ősi hőjének nagy részét kiszorította, és végül alacsonyabb belső hőmérsékletet ért el. Ezt a hatáshipotézist használják arra is, hogy megpróbálják megmagyarázni a bolygó sajátos axiális dőlését. Egy másik hipotézis szerint az Urán felső rétegeiben van valamilyen akadály, amely megakadályozza a mag hőjének a felszínre jutását. Például a konvekció különböző összetételű rétegek között játszódhat le, ami gátolhatja a vertikális hővezetést, vagy kettős diffúz konvekció megjelenését okozhatja, ami korlátozó tényező lehet.
Nehéz azonban egyszerre megmagyarázni az Uránusz belső melegének hiányát, miközben megfigyelhető annak látszólagos hasonlósága a Neptunussal. Az is lehetséges, hogy a két fagyott óriás légköri aktivitása inkább a napsugárzástól függ, mint a belsejükből kiszabaduló hőmennyiségtől.
Habár az Uránon belül nincs meghatározott szilárd felület, az Urán gáznemű burkolatának legkülső részét atmoszférának nevezik . A urániai légkör lehet osztani három rétegből áll: a troposzférában , közötti -300 és 50 km , a nyomás 100-tól 0,1 bar, akkor a sztratoszféra, a 50 4000 km , és nyomás tartományig 0,1-10 -10 bar, akkor a termoszférában , kiterjesztve 4000 km 50000 km a felszínre - közel két bolygó sugara a felületről 1 bar.
FogalmazásUránusz " hangulat , mint hogy a Neptunusz , amely eltér megtalálható a két gáz óriás , a Jupiter és a Szaturnusz. Habár főleg hidrogénből és héliumból áll , valóban nagyobb az illékony anyagok , mint a víz , az ammónia és a metán aránya . Ezenkívül az utóbbi kiemelkedő abszorpciós sávokkal rendelkezik a látható és a közeli infravörös tartományban (IR), ez okozza a bolygó akvamarin vagy cián színét . Különböző szénhidrogének nyomai találhatók az Urán sztratoszférájában, amelyek a nap ultraibolya sugárzása által kiváltott fotolízissel előállíthatók metánból . Közülük és a metánon kívül különösen etánt , acetilént , metil- acetilént és diacetilént találunk . A spektroszkópia is feltárta nyomait vízgőz , hogy a szén-monoxid és a szén-dioxid a felső atmoszférában, amely csak származhat külső forrásból, mint például üstökösök .
TroposzféraA troposzféra a légkör legalacsonyabb és legsűrűbb része, amelyet a hőmérséklet és a magasság közötti csökkenés jellemez. A hőmérséklet csökken körülbelül 320 K (47 ° C ) a -300 km (bázis a troposzférában) a 53 K (-220 ° C) 50 km-re . A hőmérséklet a troposzféra hűvösebb felső régiójában (a tropopauza ) a bolygó szélességétől függően 49 és 57 K között változik. A tropopauza régió felelős a legtöbb Uránusz termikus infravörös kibocsátást , ezáltal meghatározzuk a hatékony hőmérséklete a 59,1 K (-214 ° C) .
A troposzféra a légkör dinamikus része, erős szelet, erős felhőket és évszakos változásokat mutat .
SztratoszféraAz uráni légkör középső rétege a sztratoszféra , ahol a hőmérséklet általában emelkedik a tropopauza 53 K- os magasságától 800 és 850 K (527 és 577 ° C ) között a termoszféra tövében. A sztratoszféra felmelegedését a nap UV és IR sugarainak metánnal és más szénhidrogénekkel történő abszorpciója okozza . A hőt a forró termoszférából is vezetik. Szénhidrogének foglalnak egy viszonylag keskeny réteget magasságokban közötti 100 és 300 km- megfelel egy nyomás tartományban 1000 és 10 Pa és közötti hőmérsékleten 75 és 170 K (-198 és -103 ° C-on ). Etán és acetilén hajlamosak, hogy lecsapódik a hűvösebb alsó része a sztratoszféra és a troposzférában (alább 10 mbar ) képező réteg köd , amely lehet részben felelős a megjelenését. Unalom Uránusz. A köd fölötti urán sztratoszférában a szénhidrogének koncentrációja lényegesen alacsonyabb, mint más óriásbolygók sztratoszféráiban .
TermoszféraAz urán légkör legkülső rétege a termoszféra, amelynek egyenletes hőmérséklete 800 és 850 K (527 és 577 ° C ) körül van. Az ilyen magas szint fenntartásához szükséges hőforrások nincsenek teljesen megmagyarázva, mivel sem a nap ultraibolya sugárzása, sem az aurorális aktivitás nem tudja biztosítani a hőmérséklet eléréséhez szükséges energiát - ez a tevékenység sokkal alacsonyabb, mint a Jupiter vagy a Szaturnuszé. A 0,1 mbar feletti sztratoszférában a szénhidrogének hiánya miatti alacsony hűtési hatékonyság azonban hozzájárulhat.
A molekuláris hidrogén mellett a termoszféra sok szabad hidrogénatomot tartalmaz . Alacsony tömegük és magas hőmérsékletük 50 000 km- ig terjedő koronát vagy két uránsugarat hoz létre a felszínétől. Ez a kiterjesztett korona az Uránusz egyedülálló tulajdonsága. Hatásai nyomot idéznek elő az Uránusz körül keringő kis részecskéken, ami általános porcsökkenést okoz az Uránusz gyűrűiből . Az Uranus termoszférája a sztratoszféra felső részével megfelel az ionoszférájának , 2000 és 10 000 km között terjed . Az Uránusz ionoszférája sűrűbb, mint a Szaturnusz vagy a Neptunuszé, ami a sztratoszférában található alacsony szénhidrogén-koncentráció következménye lehet. Az ionoszférát főként a nap UV sugárzása tartja fenn, sűrűsége pedig a nap aktivitásától függ .
Az ultraibolya és látható hullámhosszakon az Urán atmoszférája unalmasnak tűnik a többi óriásbolygóhoz képest. Amikor a Voyager 2 1986-ban átrepült az Urán felett, a szonda összesen tíz jellegzetes felhőt figyelt meg az egész bolygón. Az egyik magyarázat erre a tulajdonsághiányra az, hogy az Uránusz belső hője lényegesen alacsonyabb, mint más óriásbolygóké, köztük a Neptunuszé, amely egyébként hasonlít rá. Az Urán tropopauzájában regisztrált legalacsonyabb hőmérséklet 49 K (-224 ° C) , így az Uránus a Naprendszer leghidegebb bolygója.
Csíkszerkezet1986-ban a Voyager 2 felfedezte, hogy az Urán látható déli féltekéje két régióra osztható: fényes sarki sapkára és sötét egyenlítői sávra. Határuk körülbelül -45 ° szélességen helyezkedik el. A -45 és -50 ° közötti szélességi tartományon áthaladó keskeny sáv látható felületének legfényesebb jellemzője: délen "gallérnak" ( gallérnak ) nevezik . Feltételezzük, hogy a sapka és a gallér metánfelhők sűrű régiói, amelyek 1,3 és 2 bar közötti nyomástartományban helyezkednek el . A nagyméretű csíkos szerkezet mellett a Voyager 2 tíz apró, fényes felhőt figyel meg, amelyek többsége a gallértól északra több fokkal fekszik. Minden más szempontból az Urán dinamikusan elhalt bolygónak tűnik ezen a repülésen.
Emellett a Voyager 2 az Uránus déli nyárának magasságába érkezik, ezért nem tudja megfigyelni az északi féltekét. A XXI . Század elején , amikor az északi sarkvidék megjelenik, a Hubble űrtávcső és a Keck távcső az északi féltekén kezdetben sem gallért, sem sarki sapkát nem figyel: az Urán olyan aszimmetrikusnak tűnt, a déli pólus közelében fényesnek és egyenletesen sötétnek a déli gallértól északra fekvő régió. Azonban 2007-re, amikor az Urán elérte napéjegyenlőségét , a déli gallér majdnem eltűnt, és egy enyhe északi gallér jelent meg a 45 ° szélesség körül .
FelhőkAz 1990-es években a megfigyelt fényes felhőfunkciók száma drámaian megnőtt, részben az új nagy felbontású képalkotási technikáknak köszönhetően. A legtöbb az északi féltekén található, amikor láthatóvá vált. Az egyes féltekéken a felhők között különbségek vannak: az északi felhők kisebbek, élesebbek és világosabbak. Úgy tűnik, hogy nagyobb magasságban vannak.
A felhők élettartama több nagyságrendet ölel fel; ha néhány apró felhő néhány órán át él, úgy tűnt, hogy a Voyager 2 húsz évvel későbbi átrepülése óta legalább egy felhő fennmaradt délen . A legfrissebb megfigyelések arra is utalnak, hogy az Uránusz feletti felhők bizonyos szempontból hasonlóak a Neptunusz felhőihez. Például a Neptunuszban megszokott sötét foltok 2006-ban még soha nem voltak láthatók az Uránon, amikor elfogták az első ilyen fajtát - az úgynevezett Uránusz sötét foltot. Feltételezések szerint az Urán hasonlóbbá válna a Neptunuszhoz, amikor napéjegyenlőségei közelében lesz.
Monitoring felhő jellemzők segít meghatározni zonális szelek fúj a felső troposzférában az Uránusz. Az Egyenlítőnél a szél retrográd, ami azt jelenti, hogy a bolygó forgásának ellentétes irányába fújnak. Sebességük -360 és -180 km / h között mozog . A szél sebessége növekszik az Egyenlítőtől való távolságtól, eléri a nulla értéket ± 20 ° szélesség közelében, ahol a troposzféra minimális hőmérséklete van. A sarkokhoz közelebb a szelek progresszív irányban mozognak. A szélsebesség továbbra is csúcsra növekszik ± 60 ° szélesség körül 238 m / s ( 856 km / h ) sebességgel, majd a pólusoknál nullára esik.
Szezonális variációkRövid időtartamra március-tól 2004. május, nagy felhők jelennek meg az urán légkörben, ami hasonló megjelenést kölcsönöz a Neptunuszéhoz. A megfigyelések között 229 m / s ( 824 km / h ) szélsebesség és egy tartós zivatar volt, amelyet " július 4-i tűzijátéknak " neveztek el . 2006-ban az első sötét foltot figyelték meg. Nem teljesen ismert, hogy miért következett be ez a hirtelen fellendülés, de úgy tűnik, hogy az Urán tengelyirányú dőlése rendkívüli szezonális eltéréseket okoz éghajlatában.
Nehéz meghatározni ennek a szezonális eltérésnek a természetét, mert az Urán légkörére vonatkozó pontos adatok kevesebb, mint 84 éve, vagy egy teljes urán éve léteztek. Az Urán fél évének (1950-től származó) fotometriája a fényerő szabályos változását mutatja két spektrális sávban , a maximális napfordulókban és a napéjegyenlőség minimumaiban. Egy hasonló periodikus változása, a maximumot a napforduló, megjegyezzük az intézkedések mikrohullámú mély troposzférában kezdődött az 1960-as A hőmérséklet mérés Sztratoszférikus 1970 is mutatják, közel maximális értékek Solstice 1986 Feltételezzük, hogy a legtöbb a változékonyság miatt a megtekintési geometria változásai.
Néhány jel utal arra, hogy a fizikai szezonális változások bekövetkeznek az Uránon. Valójában, ha ismeretes, hogy fényes déli sarki régiója és tompa északi pólusa van, ami nem lenne összeegyeztethető a fent leírt szezonális változási modellel, a bolygó ennek ellenére 1946 körül az északi félteke előző napfordulója során nagy fényerejű volt. Az északi pólus nem mindig volt ilyen sötét, és a látható pólus így egy kicsit a napforduló előtt megvilágosodhat, és a napéjegyenlőség után sötétedhet. A látható és mikrohullámú adatok részletes elemzéséből kiderül, hogy a fényerő periodikus változásai nem teljesen szimmetrikusak a napfordulók körül, ami szintén az albedo meridián mintázatának változását jelzi . Az 1990-es években, amikor az Uránus távolodik a napfordulójától, a Hubble és a földi teleszkópok feltárják, hogy a déli sarki sapka érezhetően sötétedik (kivéve a déli gallért, amely továbbra is világos marad), majd az északi félteke a 2000-es évek elején kezdődik, hogy növekvő aktivitást tapasztaljon, mint például a felhőalakzatok és az akár 238 m / s-os erősebb szél , ami felveti azt a várakozást, hogy ez a félteke várhatóan hamarosan kitisztul. Ez valójában 2007-ben történt, amikor a bolygó átment az napéjegyenlőségen: enyhe északi sarki gallér emelkedett, és a déli gallér szinte láthatatlanná vált, bár a zónás szélprofil kissé aszimmetrikus maradt, az északi szél kissé lassabb volt, mint a déli szél.
Mielőtt az áttekintést a Voyager-2 , nincs mérés a magnetoszféra Uránusz végeztek, és annak jellege annyira ismeretlen. 1986 előtt a csillagászok azt feltételezték, hogy az Uránusz mágneses tere igazodik a napszélhez , mivel ekkor az az ekliptika síkjában lévő pólusokhoz fog igazodni .
A Voyager 2 megfigyelései azonban azt mutatják, hogy az Urán mágneses tere egyrészt azért különleges, mert nem a bolygó geometriai középpontjából származik, hanem közel 8000 km- re ellensúlyozza tőle. Ci (a bolygó sugárának egyharmada), másodszor azért, mert 59 ° -ot hajlik a forgástengelyhez képest. Ez a szokatlan geometria erősen aszimmetrikus magnetoszféra kiváltását eredményezi, a mágneses tér erőssége a déli pólus felszínén akár 0,1 gauss (10 µT ) is lehet, míg az északi pólusnál elérheti az 1, 1 gauss értéket (110 µT ). Az átlagos mágneses tér a felszínen 0,23 gauss (23 µT ).
2017-ben, vizsgálatok Voyager-2 adatok azt javasolta, hogy ezt az aszimmetriát okoz Uránusz magnetoszférát hogy mágneses újracsatlakozást a napszél egyszer urániai nap, megnyitva a bolygó részecskéket a Nap Ehhez képest a Föld mágneses tere körülbelül ugyanolyan erős bármelyik pólusnál, és "mágneses egyenlítője" nagyjából párhuzamos a földrajzi egyenlítőjével. Az Urán mágneses momentum pólusa körülbelül 50-szerese a Földének.
A Neptunusznak hasonlóan megdőlt és kiegyensúlyozatlan mágneses tere van, ami arra utal, hogy ez a jégóriások közös jellemzője lehet . Az egyik feltételezés az, hogy ellentétben a mágneses mezők a földi és gázóriás bolygók , amelyek révén keletkezett saját magok , a mágneses mezők jég óriások hozna létre mozgását vezetékek viszonylag sekély mélységben, például az óceánban. Víz- ammónia. A mágneses szféra adott helyzetének másik lehetséges magyarázata, hogy az Uránon belüli folyékony gyémánt óceánok befolyásolják a mágneses teret.
Annak ellenére, hogy furcsa igazítás, a urániai magnetoszféra van, sok szempontból hasonló a más bolygókon: van egy sokk ív körülbelül 23 bolygó sugara előtte egy 18 urániai-ray magnetopause , egy jól fejlett magnetoceue és övek sugárzás. Összességében az Uránusz magnetoszférájának szerkezete hasonló a Szaturnuszéval. Az Uranus magnetoszféra farka egyébként oldalirányú elfordulása miatt hosszú dugóhúzó alakú, amely több millió mérföldnyire húzódik mögötte.
Az Uranus magnetoszférája töltött részecskéket tartalmaz, főleg protonokkal és elektronokkal, valamint kis mennyiségű H 2 + -ionnal, de nehezebb ionokat nem észleltek. Ezen részecskék közül sok a termoszférából származna. A részecskepopulációt erősen befolyásolják az uráni holdak, amelyek végigsöpörnek a magnetoszférában, és nagy réseket hagynak maguk után. Ezeknek a részecskéknek a fluxusa elég nagy ahhoz, hogy felszínük térbeli erózióját okozza egy csillagászatilag gyors, 100 000 éves időtartam alatt. Ez okozhatja az Urán műholdak és gyűrűk egyenletesen sötét színét.
Az Urán viszonylag fejlett poláris aurorákat mutat , amelyek fényes ívként jelennek meg a két mágneses pólus körül. A Jupiterrel ellentétben az Uránusz aurora jelentéktelennek tűnik a bolygó termoszféra energiamérlege szempontjából .
Ban ben 2020 március, A NASA csillagászai egy nagy légköri mágneses buborék, más néven plazmoid észleléséről számolnak be . Ez állítólag bocsátott teret az Uránusz bolygó során repülés alatt a bolygó 1986-ban, ez a felfedezés megtörtént volna, miután újraértékelése régi adatrögzítést a Voyager-2 hely szonda .
Az Uránnak a Nap körüli forradalmi időszaka körülbelül 84 Földév (30 685 Földnap), a Naprendszer bolygói közül a második legnagyobb a Neptunusz után . A napfluxus intenzitása az Uránon kb1400 annak, amit a Föld kapott.
A félig főtengelye az Uránusz 19,218 csillagászati egység , azaz körülbelül 2871 millió kilométer. Az orbitális excentricitása (0,046381) azt jelenti, hogy az aphelionnál a Naptól való távolsága és a perihelion távolsága 1,8 AU - a legnagyobb a Naprendszer bolygói közül.
1821-ben Alexis Bouvard csillagászati táblázatokat tett közzé az Uránusz pályájáról. Idővel azonban eltérések kezdenek megjelenni a tervezett és megfigyelt pályák és a francia csillagász között, megjegyezve ezeket a megmagyarázhatatlan gravitációs zavarokat , arra a sejtésre, hogy egy távolabbi nyolcadik bolygó lehet az oka. John Couch Adams 1843-ban és 1846- ban a francia Urbain Le Verrier brit csillagászok egymástól függetlenül kiszámítják e hipotetikus bolygó előre jelzett helyzetét. Ez utóbbi számításainak köszönhetően végül először figyelhető meg a 1846. szeptember 23Johann Gottfried Galle porosz csillagász , egy fokkal a megjósolt pozíciótól.
Az Urán belső rétegeinek forgási ideje 17 óra és 14 perc. Azonban, mint minden óriási bolygó , az Urán felső légköre is nagyon erős szelet tapasztal a forgás irányában. A szél az Uránusz felszínén 700 vagy 800 km / h sebességet érhet el + 60 ° szélesség felé, és ennek eredményeként légkörének látható részei sokkal gyorsabban mozognak, és teljes körű fordulatot tesznek lehetővé körülbelül 14 óra alatt.
Egyenlítői sugara 25 559 km , poláris sugara 24 973 km , utóbbi kisebb a bolygó forgása által okozott lapítás miatt.
A Naprendszer összes többi bolygójával ellentétben az Urán tengelyének nagyon erős dőlését mutatja az ekliptika normál - merőleges - irányába . Így 97,77 ° -os tengelyirányú dőlésszöggel - összehasonlítva a Föld tengelyének dőlésszöge körülbelül 23 ° - ez a tengely szinte párhuzamos a pályasíkkal. A bolygó úgymond pályáján "gurul" , és felváltva mutatja be északi pólusát a Nap felé , majd a déli pólust .
Ez olyan szezonális változásokat hoz létre, amelyek teljesen eltérnek más bolygókétól. A napforduló közelében az egyik pólus folyamatosan a Nappal , a másik pedig kifelé néz. Ezért minden oszlop körülbelül 42 év folyamatos napsütést kap, amelyet annyi év sötétség követ. Csak az Egyenlítő körüli keskeny sáv tapasztalja meg a gyors nappali-éjszakai ciklust, de nagyon alacsony a nap a láthatáron. Az Uránusz pályájának másik oldalán a pólusok iránya a Nap felé fordított. Ennek a tengelyorientációnak az az eredménye, hogy egy Urán év alatt átlagosan az Urán poláris régiói több napenergiát kapnak, mint az Egyenlítői régiók. Az Urán azonban melegebb az Egyenlítőjén, mint a pólusain; ennek az ellentmondó eredménynek a mechanizmusa nem ismert, de annak oka lehet az éghajlat által történő hőeloszlás folyamata.
A napéjegyenlőség közelében a Nap az Uránus egyenlítőjével néz szembe, egy ideig a nappali-éjszakai ciklusok periódusát adja hozzá, amely közel áll a legtöbb bolygó legtöbbjéhez. Az Uránusz elérte legújabb napéjegyenlőségét 2007. december 7.
Év | Északi félteke | Déli félteke |
---|---|---|
1901, 1985 | Téli napforduló | nyári napforduló |
1923, 2007 | Tavaszi napéjegyenlőség | Őszi napéjegyenlőség |
1946, 2030 | nyári napforduló | Téli napforduló |
1966, 2050 | Őszi napéjegyenlőség | Tavaszi napéjegyenlőség |
Számos hipotézis magyarázhatja a bolygó forgástengelyének ezt a sajátos konfigurációját. Egyikük egy olyan műhold jelenlétét írja le, amely egy rezonanciajelenség hatására fokozatosan az Urán dőlését okozta, mielőtt kilökődött volna a pályájáról. Egy másik tézis azt állítja, hogy a dőlés legalább két ütközéses ütközésnek tudható be, amelyek az Uránusz műholdak kialakulása előtt történtek volna. E tézis alátámasztására in2018Több mint ötven hatása szimulációk végezni szuperszámítógépek kötni egy nagy ütközés között egy fiatal protoplanet és az Uránusz szinten az Északi-sark és sebességgel 20 km / s . A szikla és a jég protobolygó megdöntötte volna az Uránt, mielőtt szétesett és jégréteget képezett volna a paláston. Ez az ütközés a bolygó belső hőjének egy részét felszabadította volna, megmagyarázva, hogy ez a leghidegebb a Naprendszerben.
Amikor a Voyager 2 repült át a bolygó a 1986 , Uránusz déli pólus orientált majdnem közvetlenül felé a Nap Azt mondhatjuk, hogy az Urán dőlése valamivel nagyobb, mint 90 °, vagy hogy tengelyének dőlése valamivel kisebb, mint 90 °, és hogy ezután retrográd irányban önmagára fordul . Ha ezt a pólust "délnek" jelöljük, akkor a Nemzetközi Csillagászati Unió által jelenleg elfogadott meghatározást használjuk , nevezetesen azt, hogy egy bolygó vagy műhold északi pólusa az a pólus, amely a Rendszer változatlan síkja fölé mutat. bolygó fordul. Így az Uránusz hajlama 90 ° -nál nagyobb, ezért retrográd forgása van , mint a Vénusznak .
A jégóriások , az Uránusz és a Neptunusz kialakulását nehéz precízen modellezni. A jelenlegi modell szerint a sűrűsége anyag külső régióiban a Naprendszer túl alacsony ahhoz, hogy figyelembe kialakulásának ilyen nagy testek a hagyományosan elfogadott eljárás a nucleus növekedés is ismert , mint a szív akkréciós modell. . Így különböző hipotéziseket terjesztenek elő megjelenésük magyarázatára.
Az első hipotézis az, hogy a jégóriásokat nem a mag akkréciója, hanem az eredeti protoplanetáris lemez instabilitása hozta létre, amelynek légkörét egy OB-asszociáció sugárzása fújta a közelben.
Egy másik hipotézis az, hogy közelebb alakultak a Naphoz, ahol az anyag sűrűsége nagyobb volt, majd egy bolygóvándorlást hajtottak végre jelenlegi pályájukra, miután a gáznemű protoplanetáris lemez visszahúzódott. A kialakulás utáni migrációnak ezt a hipotézisét most előnyben részesítik, mivel képes jobban megmagyarázni a transz-Neptuniai régióban megfigyelt kis tárgyak populációinak elfoglaltságát. A hipotézis részleteinek legelterjedtebb magyarázata a Nizzai Modell néven ismert , amely feltárja az Uránusz és a többi óriásbolygó vándorlásának a Kuiper-öv szerkezetére gyakorolt hatását.
Az Uránusznak 27 ismert természeti műholdja van . Összetett tömegük - csakúgy, mint a gyűrűké, ami elhanyagolható - a bolygó tömegének kevesebb, mint 0,02% -át teszi ki. E műholdak nevét Shakespeare és Alexander Pope műveiben szereplő karakterek közül választják ki .
William Herschel fedezte fel az első két holdja, Titánia és Oberon , a 1787 - hat évvel felfedezése után a bolygón. 65 évvel később fia, John Herschel nevezi el őket . Ezenkívül William Herschel úgy gondolja, hogy a következő években még négy embert fedezett fel, de a meglévő holdakkal való megfelelésüket nem igazolták. Ezeknek a megfigyeléseknek akkor nagy jelentősége van, mert lehetővé teszik különösen a bolygó tömegének és térfogatának becslését.
William Lassell hivatalosan bejelenti Ariel és Umbriel felfedezését 1851-ben , ami William Dawes- szal közös munka eredménye . Közel egy évszázaddal később ( 1948-ban ) Gerard Kuiper felfedezte Mirandát . A fennmaradó húsz holdat 1985 után fedezték fel , némelyiket a Voyager 2 repülés közben , mások pedig teleszkópokkal a földön.
Az Uránusz műholdai három csoportra oszthatók: tizenhárom belső műhold, öt fő műhold és kilenc szabálytalan műhold.
A belső műholdak kicsi, sötét testek, amelyek jellemzőkkel és eredettel rendelkeznek a bolygó gyűrűivel . Pályájuk a Miranda pályáján belül helyezkedik el, és szorosan kapcsolódnak az Uránusz gyűrűihez. Néhány hold valószínűleg töredezettséggel okozott néhány gyűrűt. A Puck az Uránusz legnagyobb beltéri műholdja, amelynek átmérője 162 km , és az egyetlen, amelyről a Voyager 2 fotói részleteket mutatnak. A többi belső műhold közül a Cordelia , Ophelia , Bianca , Cressida , Desdemona , Juliette , Portia , Rosalinde , Cupido , Belinda , Perdita és Mab bolygótól való távolság szerinti sorrendben számolhatunk .
Az öt fő műhold - Miranda, Ariel, Umbriel, Titania és Oberon - tömege elegendő ahhoz, hogy hidrosztatikus egyensúlyban legyen . Az Umbriel kivételével mind a belső aktivitás jeleit mutatja a felszínen, például kanyonképződés vagy vulkanizmus. Uránusz legnagyobb holdja, Titánia , a nyolcadik legnagyobb a Naprendszerben , amelynek átmérője 1578 km , vagy egy kicsit kevesebb, mint a fele a Hold egy tömeges hússzor kevesebb. Az öt fő műhold együttes tömege kevesebb, mint a fele önmagában a Tritonnak (a Neptunusz legnagyobb természetes műholdjának ). Ezek viszonylag alacsony geometriai albedos , kezdve a 0,21 Umbriel 0,39 Arielt - amelyek egyébként a legrégebbi és legfiatalabb felülete a fő műhold által. Jég és kőzet konglomerátumai, amelyek körülbelül 50% jégből (ammónia és szén-dioxid) és 50% kőzetből állnak, hasonlóan a Szaturnusz jeges műholdjaihoz . Csak a Miranda tűnik jórészt jégnek, és 20 km mély kanyonok , fennsíkok és a Naprendszerre jellemző felületi jellemzők kaotikus változatai vannak. Miranda múltbeli geológiai tevékenységét vélhetően az árapály-felmelegedés vezérelte abban az időben, amikor pályája excentrikusabb volt, mint most, valószínűleg az ősi, 3: 1 arányú Umbriel orbitális rezonancia miatt.
Az Uránusz szabálytalan műholdainak elliptikus és meredek lejtésű (többnyire retrográd ) pályája van , és nagy távolságra keringenek a bolygótól. Pályájuk meghaladja Oberont, az Urántól legtávolabbi nagy holdat. Valószínűleg mindannyian az Urán elfogta őket, hamarosan megalakulása után. Átmérőjük között van 18 km-re a Trinculo és 150 km-re a Sycorax . Margit az egyetlen szabálytalan Urán műhold, amelyről ismert, hogy fokozatosan kering. Ugyancsak a Naprendszer egyik műholdja a legkiválóbb pályájú, 0,661-gyel, bár a Nereid , a Neptunusz hold, magasabb átlagos excentricitással rendelkezik, 0,751-tel. A többi szabálytalan műhold: Francisco , Caliban , Stephano , Prospero , Setebos és Ferdinand .
Az Uránnak tizenhárom ismert bolygógyűrűje van , az Uránusz gyűrűrendszere kevésbé összetett, mint a Szaturnuszé , de bonyolultabb, mint a Jupiter vagy a Neptunuszé .
William Herschel leírja a gyűrűk esetleges jelenlétét az Uránusz körül 1787-ben és 1789-ben. Ezt a megfigyelést általában kétségesnek tekintik, mivel a gyűrűk sötétek és vékonyak, és a következő két évszázadban d 'más megfigyelő sem figyelt fel rá. Herschel mégis pontosan leírja az epsilon gyűrű méretét, a Föld felé eső szöget, a vörös színét és a látszólagos változásokat, amikor az Urán a Nap körül kering. A gyűrűrendszert kifejezetten felfedezték 1977. március 10által James L. Elliot , Edward W. Dunham és Jessica Mink a Kuiper Airborne Observatory . A felfedezés véletlen, ahogy tervezte, hogy az Uránusz " occultation a csillag ÁSZ 158687 tanulni a légkörbe . Megfigyeléseik elemzése során felfedezik, hogy a csillag az Uránus mögötti eltűnése előtt és után ötször eltűnt, ami arra a következtetésre jutott, hogy az Uránusz körül gyűrűs rendszer létezik. Ekkor ez a bolygógyűrűk második rendszere, amelyet a Szaturnusz után fedeztek fel. Két másik gyűrű fedezték fel Voyager-2 közötti 1985 és 1986 közvetlen megfigyeléssel.
Vezetéknév | Távolság (km) | Szélesség (km) |
---|---|---|
ζ | 39,600 | 3,500 |
6. | 41 840 | 1-3 |
5. | 42,230 | 2–3 |
4 | 42,580 | 2–3 |
α | 44,720 | 7–12 |
β | 45 670 | 7–12 |
η | 47 190 | 0-tól 2-ig |
γ | 47 630 | 1-től 4-ig |
δ | 48,290 | 3-tól 9-ig |
λ | 50,024 | 2–3 |
ε | 51 140 | 20–100 |
v | 67,300 | 3800 |
μ | 97,700 | 17,800 |
2005 decemberében a Hubble űrtávcső pár korábban ismeretlen gyűrűt észlelt. A legnagyobb az Urántól kétszer olyan messze található, mint a korábban ismert gyűrűk. Ezek az új gyűrűk annyira távol vannak az Urántól, hogy "külső" gyűrűrendszernek hívják őket . A Hubble két kis műholdat is észlel , amelyek közül az egyik, a Mab , megosztja pályáját az újonnan felfedezett legkülső gyűrűvel. 2006 áprilisában a Keck Obszervatórium új gyűrűinek képei felfedik a színeiket: a legkülső kék, a másik piros. Az egyik hipotézis a külső gyűrű kék színével kapcsolatban az, hogy a Mab felszínéről származó apró vízjég részecskékből áll , amelyek elég kicsiek ahhoz, hogy a kék fényt szétszórják.
Az Uránusz központjától való távolságuk a ζ gyűrű 39 600 km- től a µ gyűrű 98 000 km- ig terjed . Míg az első tíz gyűrűk Uránusz vékonyak és körkörös, a tizenegyedik, a ε gyűrű , fényesebb, excentrikus és szélesebb, kezdve a 20 km a legközelebbi pont a bolygó, hogy 98 km-re a további. Két „pásztorlány” hold határolja , biztosítva stabilitását, Cordelia és Desdemona . Az utolsó két gyűrű nagyon messze van egymástól, a μ gyűrű kétszer olyan messze van, mint az ε gyűrű. A fő gyűrűk között valószínűleg halvány porszalagok és hiányos ívek vannak. Ezek a gyűrűk nagyon sötétek: az őket alkotó részecskék Bond albedója nem haladja meg a 2% -ot, ami alig láthatóvá teszi őket. Valószínűleg jégből és szerves elemekből állnak, amelyeket a magnetoszféra sugárzása megfeketít . A Naprendszer korát tekintve az Uránusz gyűrűi meglehetősen fiatalok lennének: létezésük időtartama nem haladhatja meg a 600 millió évet, ezért nem az Uránussal alakultak ki. A gyűrűket alkotó anyag valószínűleg egy hold - vagy holdak - része volt, amelyet nagy sebességű ütközések széttörtek volna. Ezen sokkok következtében keletkezett sok törmelék közül csak néhány részecske maradt fenn, stabil zónákban, amelyek megfelelnek az áram gyűrűinek helyének.
Az urán- trójai aszteroida egy aszteroida, amely a Nap- Uránusz rendszer két stabil Lagrange-pontja (L 4 vagy L 5 ) körül helyezkedik el , vagyis 60 ° -kal előre vagy mögé helyezkedik el az Uránusz pályáján. A Kisbolygók Központja (CPM) csak egy Urán trójai programot azonosít: 2011 QF 99 , amely az L 4 pont körül helyezkedik el . A 2014-es YX 49- et az Uranus második trójai programként javasolják, de a CPM még mindig nem hagyta jóvá.
Ezenkívül más tárgyak is az Uránusz társbetevői, anélkül, hogy trójai állatoknak minősülnének. Így, (83.982) Krantór egy kisebb bolygó egy lópatkó alakú pálya VIS szemben Uránusz. Más lehetséges példákat is felfedeztek, például (472651) 2015 DB 216 vagy 2010 EU 65 .
Tanulmányok azt mutatják, hogy lehetséges, hogy az Urán vagy a Neptunusz elméleti kvázi szatellitje a Naprendszer élettartama alatt ilyen maradjon , bizonyos excentricitás és hajlás körülményei között . Ilyen tárgyakat azonban még nem fedeztek fel.
Az urán átlagos látszólagos nagysága +5,68, szórása 0,17, míg a szélsőségek +5,38 és +6,03. Ez a fényességtartomány közel van a szabad szemmel a +6-nál elhelyezkedő határhoz, így tökéletesen sötét égbolt mellett - a sötétséghez szokott szemekkel - világos, és nagyon halvány csillagnak tekinthető, főleg, ha van ellenzék . Ezt a változékonyságot nagyrészt azzal magyarázzák, hogy az Urán mennyi bolygói szélességét egyszerre világítja meg a Nap és látja a Földről. A látszólagos mérete között van 3,3 és 4,1 ívmásodperc , attól függően, hogy a távolság a Föld változik 3,16-2,58 milliárd kilométert, és ez így könnyen megkülönböztethető távcső . A teleszkóp, amelynek objektív közötti átmérőjű 15 és 23 cm-es , Uránusz tűnik, mint egy sápadt cián lemezt a center-él sötétedő . Egy nagyobb objektívű távcsővel lehetővé válik a felhők, valamint néhány nagyobb műhold, például a Titania és az Oberon megkülönböztetése .
1997 óta kilenc szabálytalan külső műholdat azonosítottak földi távcsövekkel. Még két belső holdja, Ámor és Mab fedezték a Hubble Space Telescope a 2003 . A Margaret műhold a legfrissebb felfedezése a felfedezésével 2003. október. A Hubble űrtávcső lehetővé teszi az Uránról a Földről a megfelelő képek készítését is, bár ezek relatív felbontása alacsonyabb, mint a Voyager 2 képei . 2003 és 2005 között az így elvégzett megfigyeléseknek köszönhetően új pár gyűrűt fedeztek fel, amelyet később külső gyűrűrendszernek neveztek el, ami az Uránusz-gyűrűk számát 13-ra növelte.
2007- ig az Uránus megközelítette napéjegyenlőségét és felhős tevékenysége ott alakult ki. Ennek a tevékenységnek a nagy része csak a Hubble Űrtávcsővel vagy az adaptív optikával ellátott nagy teleszkópokkal látható .
A bolygót csak egyetlen űrszonda kereste fel és tanulmányozta közelről : a Voyager 2 ( NASA ) 1986-ban, amely tehát a bolygón ismert legtöbb információ forrása. A Voyager küldetés fő célja a Jupiter és a Szaturnusz rendszereinek tanulmányozása, az Uránusz feletti repülés csak azért lehetséges, mert korábban tökéletesen mentek.
Az 1977-ben indított Voyager 2 legközelebb az Uránt érintette 1986. január 2481,500 km- re a bolygó felhőinek tetejétől, mielőtt folytatná útját a Neptunusz felé. A szonda az Uránusz atmoszférájának szerkezetét és kémiai összetételét vizsgálja, beleértve annak egyedi éghajlatát is, amelyet a tengelyirányú 97,77 ° -os dőlés okoz. Elkészíti öt legnagyobb holdjának első részletes felmérését, és 10 újat fedez fel. Megvizsgálja a rendszer által ismert kilenc gyűrűt , még kettőt felfedez, és megállapítja, hogy megjelenésük viszonylag új keletű. Végül tanulmányozza mágneses terét, szabálytalan szerkezetét, dőlését és egyedi dugóhúzó mágnesességét, amelyet a tájolása okoz.
A Voyager 1 nem tudta meglátogatni az Uránt, mivel a Szaturnusz holdjának, a Titánnak a vizsgálatátprioritásnak tekintették. Ez a pálya aztán kihozta a szondát az ekliptika síkjából, ezzel befejezve a planetológia küldetését.
A Cassini-Huygens keringőnek a Szaturnuszból az Uránuszba történő elküldésének lehetőségét egy misszió bővítési tervezési szakaszában, 2009-ben értékelték, de végül elutasították a szaturnuszi légkörben való megsemmisítése mellett . Mert körülbelül húsz év kellett volna a Uráni rendszer a Szaturnusz elhagyása után. Ezenkívül a New Horizons 2 - amely később megszűnt - az urán rendszer szoros repülését is elvégezhette volna.
Az Uránusz-keringő és szonda nevű keringőt javasolja a Planetary Science Decadal Survey 2013-2022 a 2011-ben közzétett New Frontiers program részeként . Ez a javaslat 2020-2023-ban történő indítását és 13 éves körutazást irányzott elő az Uránusz felé. A szonda inspirálódhatott az úttörő Venus Multiprobe-ból, és leereszkedhet az urán légkörbe.
Az Európai Űrügynökség értékeli a „középosztály” küldetés nevű Uránusz Pathfinder . Más küldetéseket, például az OCEANUS , ODINUS vagy MUSE tanulmányoznak.
Az urán kémiai elemet 1789-ben fedezte fel Martin Heinrich Klaproth német vegyész , akit az Uránról neveztek el, amelyet éppen nyolc évvel korábban fedeztek fel. Ezután Eugène-Melchior Péligot francia vegyész izolálta 1841-ben, és ez maradt a legnehezebb elem 1940-ig, amikor felfedezték az első transzurán elemet : a Neptuniumot , amelyet a Neptunusz bolygóról kaptak .
Az Operation Uranus a neve, hogy a katonai művelet sikeres, a második világháború által Vörös Hadsereg , hogy Sztálingrád . A Szaturnusz művelethez vezet . Ugyanez a háború ismeri majd meg a Neptunusz műveletet , kódnevet kapott a szövetséges csapatok normandiai partraszállásához . 1944. június.
„Uránusz, a mágus” a 6 th mozgás a nagy zenekari munka Les planetes , tagjai és írta Gustav Holst között 1914 és 1916 Ezen túlmenően, a holdak az Uránusz Oberon , Miranda és Titania szerepel a dal Csillagászat Domine által Pink Floyd .
John Keats: Az első pillantás Chapman Homerjára című versében mindkettő " Akkor éreztem, hogy tetszik az égbolt némi megfigyelője / Amikor egy új bolygó úszik az ő kenjébe " ( franciául : "Tehát megfigyelőnek éreztem magam / amikor egy új bolygó úszik a láthatáron ”), utalás arra, hogy William Herschel felfedezte az Uránt .
Felfedezése óta az Urán számos tudományos-fantasztikus műben jelent meg . Például ez a jelenet az epizód A Daleks' Master Plan of Doctor Who vagy bizonyos szinten a sorozat a videojátékok Mass Effect , és a téma a fi regény Uránusz re Ben Bova .
Azonban nem csak a fantasztikus fantasztikát inspirálta. Így, Uránusz egy újszerű által Marcel Ayme megjelent 1948 és alkalmazkodik a képernyő által Claude Berri a 1990 . A regény címe egy karakter, Watrin professzor által elmondott anekdotából származik: egy bombázás megölte feleségét egy este1944. augusztus miközben egy csillagászati műben olvasta az Uránusznak és a bolygó nevének szentelt fejezetet, emlékezteti erre az emlékre.
A népi kultúra a angol nyelven , sok szójátékok származnak a közös kiejtése a név Uránusz a kifejezés „a végbélnyílás” (in French : „Ön / anus”), és különösen használják a címsort a cikkek nyomja leíró a bolygó, és hogy a XIX . század vége óta . Ez a szójáték ennek megfelelően befolyásolta a bolygó ajánlott kiejtését a félreértések elkerülése érdekében .
Ezt használták szépirodalmi művekben is, például a Futurama című animációs sorozatban, ahol a bolygót átnevezték, hogy "végleg véget vessen ennek a hülye poénnak" az "Urectum" -ban .
Az Uránusznak két csillagászati szimbóluma van . Az első javaslatot, a ♅-t Jérôme Lalande javasolja 1784-ben. William Herschelnek , a bolygó felfedezőjének írt levelében Lalande ezt „földgömbnek nevezzük, amelyet a neved első betűje felülmúl” . Egy későbbi javaslat, a a, a Mars és a Nap szimbólumainak hibridje, mert az Urán az eget képviseli a görög mitológiában, amelyet a Nap és a Mars együttes erői által vélhetően domináltak. A modern időkben még mindig a bolygó csillagászati szimbólumaként használják, bár használatát a Nemzetközi Csillagászati Unió nem javasolja a kezdeti "U" javára .