УРАН (ПЛАНЕТА): КАРАКТЕРИСТИКЕ, САСТАВ, ОРБИТА, КРЕТАЊЕ - АРТЕ - 2025

Уран је седма планета Сунчевог система и спада у групу спољних планета. Иза орбите Сатурна, Уран је једва видљив голим оком у врло ретким условима и морате знати где да тражите.

Из тог разлога, за старе је Уран био практично невидљив, све док га астроном Виллиам Херсцхел није открио 1781. године, телескопом који је сам саградио. Ситна плаво-зелена тачка није баш оно што је астроном тражио. Херсцхел је желио открити звјездану паралаксу узроковану Земљиним транслацијским кретањем.

Слика 1. Планета Уран, 14,5 пута масивнија од Земље. Извор: Пикабаи.

Да би то учинио, морао је да пронађе удаљену звезду (и оближњу) и посматра како изгледају са два различита места. Али једне пролећне ноћи 1781. године, Херсцхел је приметио мало место које као да је блистало мало јаче од осталих.

Убрзо су се он и остали астрономи уверили да је реч о новој планети, а Херсцхел је брзо постао познат по проширењу величине познатог универзума, повећавајући број планета.

Нова планета није добила име одмах, јер је Херсцхел одбио да користи грчко или римско божанство, а уместо тога назвао је Георгиум Сиду или „Звезда Георгија“ у част тадашњег енглеског монарха Георгија ИИИ.

Наравно, ова опција се није свидела некима на европском континенту, али питање је решено када је немачки астроном Јоханнес Елерт Боде предложио име Урана, бога неба и мужа Гаеа, мајку Земљу.

Према старогрчким и римским митологијама, Уран је био отац Сатурна (Цронус), који је заузврат био отац Јупитера (Зеус). Научна заједница је коначно прихватила ово име, осим у Енглеској, где се планета и даље звала „Џорџова звезда“, бар до 1850. године.

Опште карактеристике Урана

Уран припада групи спољних планета Сунчевог система, која је трећа по величини планета, након Сатурна и Јупитера. То је, заједно са Нептуном, ледени гигант, јер га његов састав и многе карактеристике разликују од остала два великана Јупитера и Сатурна.

Док водоник и хелијум преовлађују на Јупитеру и Сатурну, ледени дивови попут Урана садрже теже елементе попут кисеоника, угљеника, азота и сумпора.

Наравно, Уран такође има водоник и хелијум, али углавном у својој атмосфери. Такође садржи лед, иако нису сви направљени од воде: постоје амонијак, метан и друга једињења.

Али у сваком случају, Уранова атмосфера је једна од најхладнијих од свих у Сунчевом систему. Температуре могу достићи -224 ºЦ.

Иако слике показују удаљени и тајанствени плави диск, постоје и много више упечатљивих карактеристика. Једна од њих је управо плава боја, која настаје због метана у атмосфери, који упија црвену светлост и рефлектира плаву.

Уран се у својој атмосфери појављује плаво од метана који гаси црвену светлост и одбија плаву светлост.

Поред тога, Уран има:

-Власно магнетно поље са асиметричним распоредом.

Многобројни месеци.

- Систем прстенова тањи од оних Сатурна.

Али дефинитивно је оно што најупечатљивије јесте ретроградна ротација на потпуно нагнутој оси ротације, толико да су полови Урана смјештени тамо гдје је екватор осталих, као да се окрећу у страну.

Слика 2. Нагиб ротације оси Урана. Извор: НАСА.

Узгред, супротно ономе што Слика 1 сугерише, Уран није мирна или монотона планета. Воиагер, сонда која је добила слике, случајно је пролазила током ретког периода благог времена.

Следећа слика приказује нагиб осе Урана на 98 ° у глобалној поређењу свих планета. На Урану су полови који примају највише топлоте са далеког Сунца, а не од екватора.

Слика 3. Осовине ротације планета Сунчевог система. Извор: НАСА.

Резиме главних физичких карактеристика планете

-Масс: 8,69 к 10 ²⁵ кг.

-Радио : 2.5362 к 10 ⁴ км

-Облика: спљоштена.

-Средња удаљеност до Сунца: 2,87 к 10 ⁹ км

- Нагиб орбите : 0,77 ° у односу на равнину еклиптике.

-Температура: између -220 и -205.2 ºЦ.

-Гравитација: 8.69 м / с ²

-Садро магнетно поље: Да.

-Атмосфера: Да, водоник и хелијум

-Густина: 1290 кг / м ³

-Сателлитес: 27 са ознаком до данас.

-Прстенови: Да, око 13 до сада откривено.

Превод покрета

Уран се, попут великих планета, величанствено ротира око Сунца, потребно је око 84 године да испуни једну орбиту.

Слика 4. Орбита Урана (у црвеном) око Сунца. Извор: Викимедиа Цоммонс. Оригинална симулација = Тодд К. Тимберлаке аутор Еаси Јава Симулације = Францисцо Ескуембре / ЦЦ БИ-СА (хттпс://цреативецоммонс.орг/лиценсес/би-са/3.0)

Орбита Урана је примјетно елиптична и у почетку је показала неке разлике између орбите израчунате за њу из закона Невтона и Кеплера, велике математичара Пиерре де Лаплаце из 1783. године.

Нешто касније, 1841. године, енглески астроном Јохн Цоуцх Адамс врло је тачно сугерисао да би та одступања могла бити последица поремећаја изазваних другом још невидљивом планетом.

1846. француски математичар Урбаин Ле Верриер прецизирао је прорачуне могуће орбите непознате планете и дао их немачком астроному Јоханну Готтфриеду Галлеу у Берлину. Нептун се одмах појавио први пут у његовом телескопу, на месту које је назначио француски научник.

Слика 5. С леве стране Сир Виллиам Херсцхел (1738-1822) и са десне стране Урбаин Ле Верриер (1811-1877). Извор: Викимедиа Цоммонс.

Када и како посматрати Уран

Уран је тешко видети голим оком, јер је тако удаљен од Земље. Једва има магнитуду од 6 када је најсјајнија и пречник је 4 лучне секунде (Јупитер је око 47 ° када се најбоље види).

Са врло јасним тамним небом, без вештачких светала и знањем унапред где да погледате, то можете вероватно видети голим оком.

Међутим, љубитељи астрономије могу је пронаћи уз помоћ небеских карата које се налазе на интернету и инструмента, који може бити чак и квалитетан двоглед. И даље ће изгледати попут плаве тачке без пуно детаља.

Слика 6. Уран се може видети као мала плава тачка уз помоћ телескопа и небеских карата. Извор: Пекелс.

Да бисте видели 5 главних луна Урана, потребан је велики телескоп. Детаљи планете могу се посматрати телескопом од најмање 200 мм. Мањи инструменти откривају само малени зелено-плави диск, али вреди га покушати видети, знајући да тамо, тако далеко, крије толико чуда.

Уранови прстенови

1977. године Уран је прошао испред неке звезде и сакрио га. За то време, звезда је блистала неколико пута, пре и после прикривања. Треперење је изазвано проласком прстенова и на тај начин су три астронома открила да Уран има систем од 9 прстенова смештених у равнини екватора.

Све спољне планете имају систем прстенова, мада ниједна не надмашује лепоту Сатурнових прстенова, ипак су они од Урана веома занимљиви.

Сонда Воиагер 2 пронашла је још прстенова и добила одличне слике. 2005. године свемирски телескоп Хуббле открио је још 2 спољна прстена.

Материја која чини прстенове Урана је тамна, вероватно стене са високим садржајем угљеника и само су најудаљенији прстенови богати прашином.

Прстенови су задржани у облику захваљујући пастирским сателитима Урана, чије гравитационо деловање одређује њихов облик. Такође су врло танки, па су сателити који их пасе су сасвим мали месеци.

Систем прстена је прилично крхка и не баш издржљива структура, бар са становишта астрономских времена.

Честице које чине прстенове непрестано се сударају, трење са атмосфером Урана руши их и такође их погоршава константно сунчево зрачење.

Стога, постојаност прстенова зависи од новог материјала који до њих стиже, услед фрагментације сателита утицајима астероида и комета. Као и код Сатурнових прстенова, астрономи верују да су они новији и да је њихово порекло управо у овим сударима.

Слика 7. Постоји врло блиска веза између прстенова Урана и сателита пастира, ово је уобичајено на планетама са прстенастим системима. Извор: Викимедиа Цоммонс. Трассиорф / Публиц домаин.

Ротационо кретање

Међу свим карактеристикама Урана, ово је најневероватније, јер ова планета има ретроградну ротацију; то значи, окреће се брзо у супротном смеру од других планета (осим Венере), потребно је нешто више од 17 сати да направе једну револуцију. Таква брзина је у супротности с мером Урана док путује својом орбитом.

Даље, ос ротације је толико нагнута да се чини да се планета врти равно, као што је приказано на слици 2. Слика планетарних научника верује да је колосални утицај померио осовину ротације планете у њен тренутни положај.

Слика 8. Ретроградна ротација и нагиб осе Урана настају услед колосалног удара који се догодио пре више милиона година. Извор: НАСА.

Сезоне на Урану

Управо због ове осебујне склоности, годишња доба на Урану су заиста екстремна и дају велике климатске варијације.

На пример, током солстиција један од полова показује директно ка Сунцу, док други показује према свемиру. Путник на осветљеној страни приметио би да Сунце током 21 године не излази ни залази, док се супротни пол урања у мрак.

Супротно томе, на равнодневници је Сунце на планету екватору, а затим се излази и залази током дана, што траје отприлике 17 сати.

Захваљујући сонди Воиагер 2, познато је да се Уранова јужна хемисфера тренутно креће ка зими, док северна креће ка лету, које ће се догодити 2028. године.

Слика 9. Сезонске варијације на Урану које опази хипотетички путник. Извор: Семе, М. Соларни систем.

Пошто је Урану потребно 84 године да кружи око Сунца и налази се тако далеко од Земље, разуме се да су многе климатске разлике на планети још увек непознате. Већина доступних података долази из горе споменуте Воиагер-ове мисије из 1986. године и осматрања рађених кроз свемирски телескоп Хуббле.

Састав

Уран није гасни гигант, већ ледени гигант. У одељку посвећеном карактеристикама примећено је да је густина Урана, иако мања од густине стеновитих планета попут Земље, већа од Сатурна који би добро могао да плута на води.

Заправо, већи део Јупитера и Сатурна је течни, а не гасовит, али Уран и Нептун садрже велику количину леда, не само воде, већ и других једињења.

А пошто је маса Урана мања, притисци који доводе до стварања течног водоника, толико карактеристичног за Јупитера и Сатурна, не настају унутар њега. Када је водоник у овом стању, понаша се попут метала, који изазива снажна магнетна поља ове две планете.

Уран такође има своје магнетно поље о коме је приказан дијаграм на слици 12, мада је знатижељно да поља поља не пролазе кроз његово средиште, као у случају Земље, али изгледа да потичу из друге тачке која је измештена одатле.

Дакле, у Урановој атмосфери постоји молекулни водоник и хелијум, са малим процентом метана, који је одговоран за његову плаву боју, јер ово једињење апсорбује таласне дужине црвене боје.

Тело планете као такве сачињавају лед, не само вода, већ и амонијак и метан.

Ово је време да се истакне важан детаљ: када планетарни научници говоре о „леду“, они не помињу замрзнуту воду коју смо ставили у пића да бисмо их охладили.

"Лед" смрзнутих џиновских планета је под великим притиском и високим температурама, бар неколико хиљада степени, тако да нема ништа заједничко са оним што се чува у фрижидерима, осим композиције.

Дијаманти на Урану

Да ли је могуће произвести дијаманте из метана? Лабораторијске студије спроведене у Немачкој, у лабораторији Хелмхолтз Зентрум Дресден-Россендорф, показују да је тако, све док постоје одговарајући услови притиска и температуре.

И ти услови постоје унутар Урана, па компјутерске симулације показују да метан ЦХз ₄ одваја да формира друга једињења.

Угљен присутан у молекулама метана се таложи и претвара се у ништа мање од дијаманта. Како се крећу ка унутрашњости планете, кристали ослобађају топлоту трењем и накупљају се у језгри планете (види следећи одељак).

Процјењује се да би тако формирани дијаманти могли достићи тежину до 200 кг, иако је мало вјероватно да ће то потврдити, барем у блиској будућности.

Унутрашња структура

У доњем дијаграму имамо структуру Урана и његових слојева, чији је састав укратко споменут у претходном одељку:

-Господарска атмосфера.

-Средњи слој богат молекулским водоником и хелијумом, а укупна дебљина атмосфере је око 7.500 км.

- Ледени плашт (за који већ знамо да није попут уобичајеног леда на Земљи), дебљине је 10 500 км.

-Каменито језгро направљено од гвожђа, никла и силиката у радијусу од 7.500 км.

„Каменити“ материјал у језгри такође није попут стена на Земљи, јер су у срцу планете притисак и температура превисоки да би ове „стене“ личиле на оне какве познајемо, али барем хемијски састав не би требало да буде ишта другачије.

Слика 10. Унутрашња структура Урана. Извор: Викимедиа Цоммонс.

Природни сателити Урана

Уран је до сада имао 27 одређених сателита, названих по ликовима у делима Вилијама Шекспира и Александра Папе, захваљујући Џону Хершелу, сину Вилијама Херсхела, откривача планете.

Постоји 5 главних луна који су откривени посматрањем телескопа, али ниједан нема атмосферу, мада се зна да имају замрзнуту воду. Сви су прилично мали, јер њихова комбинована маса не досеже половину масе Тритона, једне од луна Нептуна, планете близанаца Урана.

Највећа од њих је Титанија чији је пречник 46% од Месеца, а следи Оберон. Виллиам Херсцхел је открио оба сателита 1787. године. Ариел и Умбриел открио је средином 19. века Виллиам Ласселл, астроном аматер који је такође изградио сопствене телескопе.

Миранду, пети највећи месец Урана, са само 14% месечевог пречника, открио је у 20. веку Герард Куипер. Узгред, уз име овог изванредног астронома, Куиперов појас такође је крштен у границама Сунчевог система.

Слика 11. Пет главних луна Урана, сама планета и мали месец Пацк. Лево-десно Уран у плавој боји, Пацк, Миранда, Ариел, Умбриел, Титаниа Највећа и Оберон. Извор: Викимедиа Цоммонс.

Површина Миранде је изузетно храпава због потенцијалних утицаја и необичне геолошке активности.

Остали сателити су мањи и познати су из Воиагер 2 и свемирског телескопа Хуббле. Ови луни су веома мрачни, можда због бројних удара који су испаравали материјал на површини и концентрисали га на њему. Такође због интензивног зрачења којем су изложени.

Називи неких од њих и њихова акција одржавања система прстена налазе се на слици 7.

Кретањем сателита Урана управљају плимне силе, као и систем Земља и Месец. На овај начин су периоди ротације и превођења сателита исти, а они увек показују исто лице према планети.

Магнетно поље

Уран има магнетно поље са приближно 75% интензитета Земље, према магнетометрији сонде Воиагер 2. Пошто унутрашњост планете не испуњава потребне услове за производњу металног водоника, научници верују да постоји још једна проводна течност која генерише поље.

Следећа слика представља магнетна поља планета Јовиа. Сва поља у одређеној мери личе на магнет бар или магнетни дипол у центру, такође и на Земљу.

Али дипола у Урану није у центру, а није ни Нептунов, већ је померен према јужном полу и изузетно је нагнут у односу на ос ротације, у случају Урана.

Слика 12. Схема магнетног поља за планете Јовиан. Поље Урана померено је од центра и ос прави оштар угао са оси ротације. Извор: Семе, М. Сунчев систем.

Ако Уран произведе магнетно поље, мора да постоји динамо ефекат захваљујући течности која се креће. Стручњаци верују да је то водено тело са раствореним метаном и амонијаком, прилично дубоко.

Са притиском и температуром унутар Урана, ова течност би била добар проводник електричне енергије. Овај квалитет, заједно са брзом ротацијом планете и преношењем топлоте конвекцијом, су фактори способни да стварају магнетно поље.

Мисије код Урана

Уран је изузетно удаљен од Земље, па је у почетку истраживање било само кроз телескоп. Срећом, сонда Воиагер се довољно приближила да прикупи драгоцене информације о овој планети до недавно непознате.

Мислило се да би Цассинијева мисија, која је покренута ради проучавања Сатурна, могла достићи Уран, али када му је понестало горива, одговорни за мисију натјерали су га да нестане унутар Сатурна 2017. године.

Сонда је садржавала радиоактивне елементе који би, уколико се пробије у Титан, једну од Сатурнових месеци, могли да контаминирају овај свет, који можда носи неку врсту примитивног живота.

Свемирски телескоп Хуббле такође нуди важне информације и открио је постојање нових прстенова у 2005. години.

Након мисије Воиагер, предложене су неке мисије које се нису могле извршити, јер се истраживање Марса, па чак и Јупитера, сматра приоритетом за свемирске агенције широм света.

Воиагер

Ова мисија се састојала од лансирања две сонде: Воиагер 1 и Воиагер 2. У принципу су само требало да дођу до Јупитера и Сатурна, али након што су посетили ове планете, сонде су наставиле да иду према леденим планетима.

Воиагер 2 је стигао до Урана 1986. године, а велики део података које имамо до сада долази из те сонде.

На овај начин добијене су информације о саставу атмосфере и структури слојева, откривени су додатни прстенови, проучавани су главни месеци Урана, открили су још 10 луна и мерили магнетно поље планете.

Такође је послао мноштво висококвалитетних слика, како планете, тако и површина њених месеци, пуних кратера за ударе.

Сонда је затим кренула према Нептуну и коначно ушла у међузвездани простор.

Референце

1. Н + 1. Дијаманти од 200 килограма падају на Уран и Нептун. Опоравак од: нмас1.орг.
2. Повелл, М. Планете голих очију на ноћном небу (и како их препознати). Опоравак од: нудееиепланетс.цом.
3. Семе, М. 2011. Соларни систем. Седмо издање. Ценгаге Леарнинг.
4. Википедиа. Планетарни прстен. Опоравак од: ес.википедиа.орг.
5. Википедиа. Аннеаук д'Уранус. Опоравак од: фр.википедиа.орг.
6. Википедиа. Истраживање Урана. Опоравак од: ен.википедиа.орг.
7. Википедиа. Уран (планета). Опоравак од: ес.википедиа.орг.