URAN (PLANETA): CHARAKTERISTIKA, SLOŽENÍ, OBĚŽNÁ DRÁHA, POHYB - ARTE - 2025

Uran je sedmá planeta ve sluneční soustavě a patří do skupiny vnějších planet. Za oběžnou dráhou Saturn je Uran za velmi vzácných podmínek sotva viditelný pouhým okem a musíte vědět, kam hledat.

Z tohoto důvodu byl Uran pro starce prakticky neviditelný, dokud jej neobjevil astronom William Herschel v roce 1781 s dalekohledem, který sám postavil. Malá modrá-zelená tečka nebyla přesně tím, co astronom hledal. Herschel chtěla detekovat hvězdnou paralaxu způsobenou translačním pohybem Země.

Obrázek 1. Planeta Uran, 14,5krát hmotnější než Země. Zdroj: Pixabay.

K tomu potřeboval najít vzdálenou hvězdu (a blízkou) a pozorovat, jak vypadají ze dvou různých míst. Ale jednu jarní noc v roce 1781 Herschel spatřil malé místo, které vypadalo, že zářilo o něco jasnější než ostatní.

Stručně řečeno, on a ostatní astronomové byli přesvědčeni, že se jedná o novou planetu, a Herschel se rychle proslavil rozšiřováním velikosti známého vesmíru a zvyšováním počtu planet.

Nová planeta hned nezískala své jméno, protože Herschel odmítl použít řecké nebo římské božstvo a místo toho ji pokřtil na počest tehdejšího anglického monarcha Jiřího III.

Tato možnost se přirozeně nelíbila některým na evropském kontinentu, ale otázka byla vyřešena, když německý astronom Johannes Elert Bode navrhl jméno Uran, bůh oblohy a manžel Gaea, matka Země.

Podle starověkých řeckých a římských mytologií byl Uran otcem Saturn (Cronus), který byl zase otcem Jupitera (Zeus). Vědecká obec toto jméno konečně přijala, s výjimkou Anglie, kde byla planeta nadále nazývána „George's star“, alespoň do roku 1850.

Obecné vlastnosti Uranu

Uran patří po skupině Saturn a Jupiter ke skupině vnějších planet sluneční soustavy. Je to, spolu s Neptunem, ledovým gigantem, protože se svým složením a mnoha jeho vlastnostmi odlišuje od ostatních dvou obrů Jupiter a Saturn.

Zatímco na Jupiteru a Saturnu převládá vodík a helium, ledové obry jako Uran obsahují těžší prvky, jako je kyslík, uhlík, dusík a síra.

Urán má samozřejmě také vodík a helium, ale hlavně ve své atmosféře. A také obsahuje led, i když ne všechny jsou vyrobeny z vody: existuje amoniak, metan a další sloučeniny.

V každém případě je však Uranova atmosféra jednou z nejchladnějších ve sluneční soustavě. Teploty zde mohou dosáhnout -224 ºC.

Přestože obrázky ukazují vzdálený a tajemný modrý disk, existuje mnoho dalších pozoruhodných funkcí. Jednou z nich je právě modrá barva, která je způsobena metanem v atmosféře, který absorbuje červené světlo a odráží modrou barvu.

Uran vypadá v atmosféře modře od plynného metanu, který absorbuje červené světlo a odráží modré světlo.

Kromě toho má Uran:

- Vlastní magnetické pole s asymetrickým uspořádáním.

- Četné měsíce.

-Kruhový systém jemnější než Saturn.

Nejzajímavější je ale rozhodně retrográdní rotace na zcela nakloněné ose rotace, natolik, že póly Uranu jsou umístěny tam, kde je rovník ostatních, jako by se otáčel do strany.

Obrázek 2. Sklon osy rotace Uranu. Zdroj: NASA.

Mimochodem, na rozdíl od toho, co naznačuje Obrázek 1, Uran není mírová nebo monotónní planeta. Voyager, sonda, která získala obrázky, se stala náhodou během vzácného období mírného počasí.

Následující obrázek ukazuje sklon osy Uran při 98 ° v globálním srovnání mezi všemi planetami. Na Uranu jsou to spíše tyčky, které přijímají nejvíce tepla ze vzdáleného Slunce než z rovníku.

Obrázek 3. Osy otáčení planet sluneční soustavy. Zdroj: NASA.

Shrnutí hlavních fyzikálních charakteristik planety

- Hmotnost: 8,69 x 10 ²⁵ kg.

-Radio: 2 536 x 104 ⁴ km

-Tvar: zploštělý.

- Nápojová vzdálenost ke slunci: 2,87 x 10 ⁹ km

- Sklon orbity: 0,77 ° vzhledem k rovině ekliptiky.

- Teplota: přibližně mezi -220 a -205,2 ° C.

-Gravita: 8,69 m / s ²

- Vlastní magnetické pole: Ano.

- Atmosféra: Ano, vodík a helium

-Density: 1290 kg / m ³

-Satellite: 27 s dosavadním označením.

-Rings: Ano, asi 13 dosud objevených.

Překladové hnutí

Uran, stejně jako velké planety, se majestátně točí kolem Slunce a dokončení jedné orbity trvá přibližně 84 let.

Obrázek 4. Orbit Uranu (červeně) kolem Slunce. Zdroj: Wikimedia Commons. Původní simulace = Todd K. Timberlake autor Easy Java Simulation = Francisco Esquembre / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Oběžná dráha Uranu je výrazně eliptická a zpočátku vykazovala určité nesrovnalosti s oběžnou dráhou vypočítanou podle zákonů Newtona a Keplera velkým matematikem Pierrem de Laplace v roce 1783.

O něco později, v roce 1841, anglický astronom John Couch Adams velmi správně navrhl, že tyto nesrovnalosti mohou být způsobeny poruchami způsobenými další dosud neviditelnou planetou.

V roce 1846 francouzský matematik Urbain Le Verrier zpřesnil výpočty možné oběžné dráhy neznámé planety a dal je německému astronomovi Johannovi Gottfriedovi Gallovi v Berlíně. Neptun se okamžitě objevil v jeho dalekohledu poprvé, na místě naznačeném francouzským vědcem.

Obrázek 5. Vlevo sir William Herschel (1738-1822) a vpravo Urbain Le Verrier (1811-1877). Zdroj: Wikimedia Commons.

Kdy a jak pozorovat Uran

Uran je obtížné vidět pouhým okem, protože je tak daleko od Země. Sotva má velikost 6, pokud je nejjasnější a průměr 4 obloukových sekund (Jupiter je asi 47 °, když je nejlépe vidět).

S velmi jasnou tmavou oblohou, bez umělých světel a s předstihem, kde hledat, ji můžete vidět pouhým okem.

Fanoušci astronomie ji však mohou najít pomocí nebeských map na internetu a pomocí nástroje, který může být dokonce i dalekohledem dobré kvality. Bude to stále vypadat jako modrá tečka bez mnoha detailů.

Obrázek 6. Uran může být viděn jako malá modrá tečka pomocí dalekohledu a nebeských map. Zdroj: Pexels.

Chcete-li vidět pět hlavních měsíců Uranu, vyžaduje velký dalekohled. Detaily planety bylo možné pozorovat dalekohledem o velikosti nejméně 200 mm. Menší nástroje odhalují jen malý zelenkavě modrý disk, ale stojí za to se ho pokusit vidět, protože věděl, že tam, tak daleko, skrývá tolik zázraků.

Kroužky Uranu

V roce 1977 Uran předal hvězdu a schoval ji. Během této doby hvězda několikrát zamrkala, před a po utajení. Blikání bylo způsobeno průchodem prstenů, a tak tři astronomové objevili, že Uran má v rovníku rovníku soustavu 9 prstenů.

Všechny vnější planety mají prstencový systém, ačkoli žádný z nich nepřekonává krásu Saturnových prstenů, přesto jsou uránské kruhy velmi zajímavé.

Sonda Voyager 2 našla ještě více prstenů a získala vynikající obrázky. V roce 2005 objevil Hubbleův kosmický dalekohled další 2 vnější kroužky.

Věc, která tvoří Uranovy kruhy, je tmavá, možná horniny s vysokým obsahem uhlíku a jen nejvzdálenější kruhy jsou bohaté na prach.

Kroužky jsou udržovány ve tvaru díky pastýřským satelitům Uranu, jejichž gravitační působení určuje jejich tvar. Jsou také velmi tenké, takže satelity, které je pasou, jsou docela malé měsíce.

Prstencový systém je spíše křehká a málo trvanlivá struktura, alespoň z hlediska astronomických časů.

Částice, které tvoří kroužky, se neustále srazí, tření s atmosférou Uranu je rozdrtí a také je znehodnocuje konstantní sluneční záření.

Vytrvalost prstenů proto závisí na tom, jak se k nim dostane nový materiál, který vychází z fragmentace satelitů dopady asteroidů a komet. Stejně jako u Saturnových prstenů se astronomové domnívají, že jsou poslední a že jejich původ je právě v těchto srážkách.

Obrázek 7. Mezi prsteny Uranu a pastýřskými satelity existuje velmi úzký vztah, to je běžné na planetách s prstencovými systémy. Zdroj: Wikimedia Commons. Trassiorf / Public Domain.

Rotační pohyb

Ze všech rysů Uranu je to nejúžasnější, protože tato planeta má retrográdní rotaci; to znamená, že se rychle otáčí v opačném směru, než jak to dělají ostatní planety (kromě Venuše), a provedení jedné revoluce trvá něco přes 17 hodin. Taková rychlost kontrastuje s mírou Uranu, když cestuje po své oběžné dráze.

Kromě toho je osa rotace natolik nakloněná, že se zdá, že se planeta otáčí naplocho, jak je vidět na animaci na obrázku 2. Planetární vědci se domnívají, že kolosální dopad posunul osu rotace planety do její současné polohy.

Obrázek 8. Retrográdní rotace a náklon osy Uranu jsou způsobeny kolosálním dopadem, ke kterému došlo před miliony let. Zdroj: NASA.

Roční období na Uranu

Právě díky tomuto zvláštnímu sklonu jsou roční období Uranu opravdu extrémní a způsobují velké klimatické změny.

Například během slunovratu jeden z pólů ukazuje přímo na Slunce, zatímco druhý ukazuje na vesmír. Cestovatel na osvětlené straně by pozoroval, že po dobu 21 let Slunce nevystoupí ani nezapadne, zatímco opačný pól se vrhne do tmy.

Naopak, na rovnodennosti je Slunce na rovníku planety a poté stoupá a zapadá celý den, což trvá přibližně 17 hodin.

Díky sondě Voyager 2 je známo, že Uranova jižní polokoule nyní míří do zimy, zatímco sever míří do léta, které se bude konat v roce 2028.

Obrázek 9. Sezónní variace na Uranu, kterou vidí hypotetický cestovatel. Zdroj: Seeds, M. Solar System.

Protože Uran trvá 84 let, než obíhá kolem Slunce a je tak daleko od Země, je zřejmé, že mnoho klimatických změn planety je stále neznámých. Většina dostupných údajů pochází z výše zmíněné mise Voyager z roku 1986 a pozorování provedených prostřednictvím kosmického dalekohledu Hubble.

Složení

Uran není plynový gigant, ale ledový gigant. V sekci věnované charakteristikám bylo vidět, že hustota Uranu, i když je nižší než hustota skalnatých planet, jako je Země, je větší než hustota Saturn, který by mohl dobře vznášet na vodě.

Ve skutečnosti je hodně z Jupiteru a Saturnu spíše tekuté než plynné, ale Uran a Neptun obsahují velké množství ledu, nejen vodu, ale i jiné sloučeniny.

A protože hmotnost Uranu je menší, nejsou v něm vytvářeny tlaky, které vedou ke vzniku kapalného vodíku, tak charakteristické pro Jupiter a Saturn. Když je vodík v tomto stavu, chová se jako kov, který způsobuje silné magnetické pole těchto dvou planet.

Uran má také své vlastní magnetické pole, jehož schéma na obrázku 12 je, i když kuriózní linie pole neprochází svým středem, jako v případě Země, ale zdá se, že pocházejí z jiného bodu odtud.

Takže v atmosféře Uranu je molekulární vodík a helium, s malým procentem metanu, který je zodpovědný za jeho modrou barvu, protože tato sloučenina absorbuje vlnové délky červené.

Tělo planety jako takové je tvořeno ledem, nejen vodou, ale také čpavkem a metanem.

Nyní je čas zdůraznit důležitý detail: když planetární vědci hovoří o „ledu“, nevztahují se na zmrzlou vodu, kterou jsme vložili do našich nápojů, aby je vychladli.

"Led" zmrazených obřích planet je pod velkým tlakem a vysokými teplotami, nejméně několik tisíc stupňů, takže nemá nic společného s tím, co je uloženo v chladničkách, kromě složení.

Diamanty na Uranu

Je možné vyrábět diamanty z metanu? Laboratorní studie provedené v Německu v laboratoři Helmholtz Zentrum Dresden-Rossendorf naznačují, že tomu tak je, pokud existují odpovídající tlakové a teplotní podmínky.

A existují tyto podmínky uvnitř Uran, takže počítačové simulace ukazují, že metan CH ₄ disociuje za vzniku jiných sloučenin.

Uhlík přítomný v molekulách metanu se vysráží a promění se v nic menšího než diamant. Když se krystaly pohybují směrem dovnitř planety, uvolňují teplo třením a akumulují se na jádru planety (viz další část).

Odhaduje se, že takto vytvořené diamanty by mohly dosáhnout až 200 kg, i když je nepravděpodobné, že by to alespoň v blízké budoucnosti potvrdily.

Vnitřní struktura

V níže uvedeném diagramu je struktura Uranu a jeho vrstev, jejichž složení bylo stručně uvedeno v předchozí části:

-Vhodná atmosféra.

- Střední vrstva bohatá na molekulární vodík a helium, celková tloušťka atmosféry je asi 7 500 km.

- Plášť na bázi ledu (který už víme, není jako obyčejný led na Zemi), o tloušťce 10 500 km.

- Skalnaté jádro ze železa, niklu a křemičitanů o poloměru 7 500 km.

„Skalní“ materiál v jádru není jako skály na Zemi, protože v srdci planety je tlak a teplota příliš vysoká na to, aby se tyto „skály“ podobaly těm, které známe, ale alespoň chemickému složení nemělo by to být jinak.

Obrázek 10. Vnitřní struktura Uranu. Zdroj: Wikimedia Commons.

Přírodní satelity Uranu

Uran má zatím 27 určených satelitů, pojmenovaných podle postav v dílech Williama Shakespeara a Alexandra Pope, díky Johnu Herschelovi, synovi Williama Herschela, objevitele planety.

Pozorováním dalekohledem bylo objeveno 5 hlavních měsíců, ale žádný z nich nemá atmosféru, i když je známo, že má zmrzlou vodu. Všichni jsou docela malí, protože jejich kombinované masy nedosahují poloviny hmotnosti Tritonu, jednoho z měsíců Neptunu, dvojče Uranů.

Největší z nich je Titania, jejíž průměr je 46% průměru Měsíce, následovaný Oberonem. Oba satelity objevil sám William Herschel v roce 1787. Ariel a Umbriel objevil v polovině 19. století William Lassell, amatérský astronom, který také stavěl své vlastní dalekohledy.

Miranda, pátý největší měsíc Uranu se 14% průměru měsíce, objevil ve 20. století Gerard Kuiper. Mimochodem, Kuiperův pás byl také pojmenován po tomto pozoruhodném astronomovi na okraji sluneční soustavy.

Obrázek 11. 5 hlavních měsíců Uranu, samotné planety a malého měsíce Puck. Zleva doprava Uran v modrém, Puck, Miranda, Ariel, Umbriel, Titania největší a Oberon. Zdroj: Wikimedia Commons.

Povrch Mirandy je extrémně členitý kvůli možným dopadům a neobvyklé geologické aktivitě.

Ostatní satelity jsou menší a jsou známy z Voyager 2 a Hubble Space Telescope. Tyto měsíce jsou velmi tmavé, pravděpodobně kvůli četným nárazům, které odpařily materiál na povrch a soustředily jej na něj. Také kvůli intenzivnímu záření, kterému jsou vystaveny.

Jména některých z nich a jejich působení na udržování kruhového systému jsou na obrázku 7.

Pohyb satelitů Uranu je řízen přílivovými silami, stejně jako systém Země-Měsíc. Tímto způsobem jsou rotační a translační periody satelitů stejné a vždy ukazují planetu stejnou tvář.

Magnetické pole

Uran má magnetické pole s přibližně 75% intenzitou Země, podle magnetometrie sondy Voyager 2. Protože vnitřek planety nesplňuje nezbytné podmínky pro výrobu kovového vodíku, vědci se domnívají, že existuje další vodivá tekutina, která generuje pole.

Následující obrázek představuje magnetická pole jovianských planet. Všechna pole se do jisté míry podobají těm, která jsou produkována tyčovým magnetem nebo magnetickým dipólem ve středu, také na Zemi.

Ale dipól v Uranu není ve středu a není ani Neptunův, ale spíše přemístěn směrem k jižnímu pólu a pozoruhodně nakloněn vzhledem k ose rotace, v případě Uranu.

Obrázek 12. Schéma magnetického pole pro jovianské planety. Pole Uranu je posunuto od středu a osa vytváří ostrý úhel s osou rotace. Zdroj: Seeds, M. Sluneční soustava.

Pokud Uran vytváří magnetické pole, musí být díky pohybující se tekutině dynamický efekt. Odborníci se domnívají, že je to útvar vody s rozpuštěným metanem a amoniakem, poměrně hluboký.

S tlakem a teplotou uvnitř Uranu by tato tekutina byla dobrým vodičem elektřiny. Tato kvalita, spolu s rychlou rotací planety a přenosem tepla konvekcí, jsou faktory schopné generovat magnetické pole.

Mise do Uranu

Uran je extrémně daleko od Země, takže zpočátku průzkum probíhal pouze dalekohledem. Naštěstí se sonda Voyager dost blízko na to, aby donedávna získala neocenitelné informace o této planetě neznámé.

Předpokládalo se, že mise Cassini, která byla zahájena za účelem studia Saturn, by mohla dorazit k Uranu, ale když mu došlo palivo, ti, kteří za misi došli, v Saturn v roce 2017 zmizeli.

Sonda obsahovala radioaktivní prvky, které by narazily do Titanu, jednoho ze Saturnových měsíců, mohly kontaminovat tento svět, který možná nese nějaký primitivní život.

Hubbleův vesmírný dalekohled také nabízí důležité informace a odhalil existenci nových prstenů v roce 2005.

Po mise Voyager byly navrženy některé mise, které nemohly být provedeny, protože průzkum Marsu a dokonce i Jupiteru jsou považovány za prioritu vesmírných agentur po celém světě.

Voyager

Tato mise spočívala ve vypuštění dvou sond: Voyager 1 a Voyager 2. V zásadě se chystali dostat pouze na Jupiter a Saturn, ale po návštěvě těchto planet pokračovaly sondy směrem k ledovým planetám.

Voyager 2 dosáhl Uranu v roce 1986 a většina údajů, které máme dosud, pochází z této sondy.

Tímto způsobem byly získány informace o složení atmosféry a struktuře vrstev, objeveny další kruhy, studovány hlavní měsíce Uranu, objeveny dalších 10 měsíců a změřeny magnetické pole planety.

Poslal také množství vysoce kvalitních obrazů, jak planety, tak povrchů jejích měsíců, plné nárazových kráterů.

Sonda pak zamířila k Neptunu a nakonec vstoupila do mezihvězdného prostoru.

Reference

1. N + 1. Na Urán a Neptun prší 200 kilogramů diamantů. Obnoveno z: nmas1.org.
2. Powell, M. Planety pouhého oka na noční obloze (a jak je identifikovat). Obnoveno z: nakedeyeplanets.com.
3. Seeds, M. 2011. Sluneční soustava. Sedmé vydání. Cengage Learning.
4. Wikipedia. Planetární prsten. Obnoveno z: es.wikipedia.org.
5. Wikipedia. Anneaux d'Uranus. Obnoveno z: fr.wikipedia.org.
6. Wikipedia. Průzkum Uranu. Obnoveno z: en.wikipedia.org.
7. Wikipedia. Uran (planeta). Obnoveno z: es.wikipedia.org.