URANAS (PLANETA): CHARAKTERISTIKOS, SUDĖTIS, ORBITA, JUDĖJIMAS - ARTE - 2024

Uranas yra septintoji saulės sistemos planeta ir priklauso išorinių planetų grupei. Už Saturno orbitos Uranas vos retais atvejais vos matomas plika akimi, ir jūs turite žinoti, kur ieškoti.

Dėl šios priežasties senovei Uranas buvo praktiškai nematomas, kol astronomas Williamas Herschelis 1781 m. Jį atrado pats pastatytu teleskopu. Mažas mėlynai žalias taškas nebuvo būtent tas, ko ieškojo astronomas. Tai, ko Herschelis norėjo, buvo nustatyti žvaigždžių paralaksą, kurį sukėlė Žemės transliacinis judėjimas.

1 pav. Urano planeta, 14,5 karto masyvesnė už Žemę. Šaltinis: „Pixabay“.

Norėdami tai padaryti, jam reikėjo surasti tolimą žvaigždę (ir netoliese esančią) ir stebėti, kaip jos atrodo iš dviejų skirtingų vietų. Bet vieną pavasario naktį 1781 m. Herschelis pastebėjo mažą dėmelę, kuri, atrodo, švytėjo kiek šviesiau nei kiti.

Ilgai trukus jis ir kiti astronomai įsitikino, kad tai yra nauja planeta, ir Heršelis greitai išgarsėjo išplėsdamas žinomos visatos dydį, didindamas planetų skaičių.

Naujoji planeta negavo savo pavadinimo iškart, nes Herschelis atsisakė naudoti graikų ar romėnų dievybę ir vietoj to pavadino Georgiją Sidu arba „Jurgio žvaigžde“ tuometinio Anglijos monarcho George'o III garbei.

Natūralu, kad šis pasirinkimas kai kuriems Europos žemyne ​​nepatiko, tačiau klausimas buvo išspręstas, kai vokiečių astronomas Johanesas Elertas Bode pasiūlė Urano, dangaus dievo ir Gajos vyro, motinos Žemės, vardą.

Remiantis senovės graikų ir romėnų mitologijomis, Uranas buvo Saturno (Cronus), kuris savo ruožtu buvo Jupiterio (Dzeuso), tėvas. Mokslo bendruomenė galutinai priėmė šį pavadinimą, išskyrus Angliją, kur planeta ir toliau buvo vadinama „Jurgio žvaigžde“ bent jau iki 1850 m.

Bendrosios Urano savybės

Uranas priklauso Saulės sistemos išorinių planetų grupei, yra trečio dydžio planeta po Saturno ir Jupiterio. Tai kartu su „Neptūnu“ yra ledo milžinas, nes jo sudėtis ir daugelis savybių jį išskiria iš kitų dviejų milžinų - Jupiterio ir Saturno.

Nors Jupiteryje ir Saturne vyrauja vandenilis ir helis, ledo milžinuose, pavyzdžiui, Urane, yra sunkesnių elementų, tokių kaip deguonis, anglis, azotas ir siera.

Žinoma, Uranas taip pat turi vandenilio ir helio, bet daugiausia jo atmosferoje. Jame taip pat yra ledo, nors ne visi jie yra vanduo: yra amoniako, metano ir kitų junginių.

Bet kokiu atveju Urano atmosfera yra viena šalčiausių Saulės sistemoje. Temperatūra ten gali siekti –224 ºC.

Nors vaizdai parodo tolimą ir paslaptingą mėlyną diską, yra ir daug ryškesnių bruožų. Vienas iš jų yra būtent mėlyna spalva, kurią sukelia atmosferoje esantis metanas, kuris sugeria raudoną šviesą ir atspindi mėlyną.

Uranas atrodo mėlynas iš atmosferoje esančių metano dujų, kuris sugeria raudoną šviesą ir atspindi mėlyną šviesą.

Be to, Uranas turi:

-Savas magnetinis laukas su asimetrine išdėstymu.

- Daugybė mėnulių.

- Žiedų sistema yra labiau įtempta nei Saturno.

Bet neabejotinai įspūdingiausias yra sukimasis atgal į visiškai pasvirusią sukimosi ašį tiek, kad Urano poliai yra ten, kur yra kitų pusiaujas, tarsi jis pasisuktų į šoną.

2 pav. Urano sukimosi ašies pasvirimas. Šaltinis: NASA.

Beje, priešingai nei rodo 1 paveikslas, Uranas nėra taiki ar monotoniška planeta. Zondas „Voyager“, gavęs vaizdus, ​​praėjo retu švelnių orų laikotarpiu.

Šis paveikslas parodo Urano ašies pokrypį 98º kampu, palyginti su visomis planetomis. Urane daugiausia stulpai gauna šilumą iš tolimesnės Saulės, o ne pusiaujo.

3 paveikslas. Saulės sistemos planetų sukimosi ašys. Šaltinis: NASA.

Pagrindinių fizinių planetos savybių santrauka

-Mass: 8,69 x 10 ²⁵ kg.

-Radijas : 2,5362 x 10 ⁴ km

- Forma: išlyginta.

-Vidutinis atstumas iki saulės: 2,87 x 10 ⁹ km

- Orbitos pokrypis: 0,77 º ekliptikos plokštumos atžvilgiu.

- Temperatūra: maždaug nuo –220 iki –205,2 ºC.

-Svoris: 8,69 m / s ²

- Nuosavas magnetinis laukas: Taip.

-Atmosfera: Taip, vandenilis ir helis

-Tankis: 1290 kg / m ³

-Satellitai: 27, pažymėti iki šiol.

Žiedai: Taip, kol kas apie 13 jų buvo rasta.

Vertimo sąjūdis

Uranas, kaip ir didžiosios planetos, didingai sukasi aplink Saulę, o vienai orbitai įveikti reikia maždaug 84 metų.

4 pav. Urano orbita (raudona spalva) aplink Saulę. Šaltinis: „Wikimedia Commons“. Originalus modeliavimas = Toddas K. Timberlake'as, programos „Easy Java Simulation“ autorius = Francisco Esquembre / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Urano orbita yra pastebimai elipsinė ir iš pradžių parodė tam tikrus neatitikimus su orbita, kuri jai buvo apskaičiuota pagal Niutono ir Keplerio įstatymus, didžiojo matematiko Pierre'o de Laplaso 1783 m.

Kiek vėliau, 1841 m., Anglų astronomas Johnas Couchas Adamsas labai teisingai pasiūlė, kad šie neatitikimai gali kilti dėl sutrikimų, kuriuos sukelia kita vis dar nematoma planeta.

1846 m. ​​Prancūzų matematikas Urbainas Le Verrieris patikslino nežinomos planetos galimos orbitos skaičiavimus ir pateikė juos vokiečių astronomu Johannui Gottfriedui Galle Berlyne. Neptūnas iškart pasirodė savo teleskopu pirmą kartą prancūzų mokslininko nurodytoje vietoje.

5 pav. Kairėje seras Williamas Herschelis (1738-1822) ir dešinėje Urbain Le Verrier (1811-1877). Šaltinis: „Wikimedia Commons“.

Kada ir kaip stebėti Uraną

Uraną sunku pamatyti plika akimi, nes jis yra taip nutolęs nuo Žemės. Jis vos neturi 6 ryškumo, kai yra ryškiausias, o skersmuo yra 4 lanko sekundės (Jupiteris yra apie 47º, kai geriausiai matosi).

Turint labai skaidrų tamsų dangų, be dirbtinio apšvietimo ir iš anksto žinant, kur ieškoti, galima pamatyti plika akimi.

Tačiau astronomijos gerbėjai gali tai rasti naudodamiesi dangaus žemėlapiais, kuriuos galima rasti internete, ir prietaisu, kuris gali būti net geros kokybės žiūronas. Jis vis tiek atrodys kaip mėlynas taškas be daug detalių.

6 pav. Uraną galima laikyti mažu mėlynu tašku teleskopo ir dangaus diagramų pagalba. Šaltinis: Pexels.

Norint pamatyti 5 pagrindinius Urano mėnulius, reikia didelio teleskopo. Planetos detalės galėjo būti stebimos mažiausiai 200 mm teleskopu. Mažesni instrumentai atskleidžia tik mažą žalsvai mėlyną diską, tačiau verta jį pamėginti pamatyti žinant, kad ten, taip toli, jis slepia tiek daug stebuklų.

Urano žiedai

1977 m. Uranas praėjo priešais žvaigždę ir paslėpė. Per tą laiką žvaigždė keletą kartų mirksėjo, prieš ir po paslėpimo. Mirksėjimą sukėlė žiedų praėjimas ir tokiu būdu trys astronomai atrado, kad Uranas turėjo 9 žiedų sistemą, esančią pusiaujo plokštumoje.

Visose išorinėse planetose yra žiedų sistema, nors nė viena neprilygsta Saturno žiedų grožiui, vis dėlto Urano žiedai yra labai įdomūs.

„Voyager 2“ zondas rado dar daugiau žiedų ir išgavo puikius vaizdus. 2005 m. Hablo kosminis teleskopas taip pat atrado dar 2 išorinius žiedus.

Urano žiedus sudarančios medžiagos yra tamsios, galbūt uolienos, turinčios daug anglies, ir tik tolimiausiuose žieduose gausu dulkių.

Žiedai išlaikomi savo forma dėka piemens palydovų Urano, kurių gravitacinis veiksmas lemia jų formą. Jie taip pat yra labai ploni, todėl juos ganantys palydovai yra gana maži mėnuliai.

Žiedų sistema yra gana trapi ir nelabai patvari struktūra, bent jau astronomijos laikais.

Žiedelius sudarančios dalelės nuolat susiduria, trintis su Urano atmosfera jas gniuždo, o nuolatinė saulės spinduliuotė jas blogina.

Todėl žiedų išlikimas priklauso nuo to, ar juos pasieks nauja medžiaga, susidariusi dėl palydovų suskaidymo dėl smūgio su asteroidais ir kometomis. Kaip ir Saturno žiedai, astronomai mano, kad jie yra neseni ir kad jų kilmė yra būtent šiuose susidūrimuose.

7 pav. Tarp Urano žiedų ir piemens palydovų yra labai glaudus ryšys, tai būdinga planetoms su žiedų sistemomis. Šaltinis: „Wikimedia Commons“. „Trassiorf“ / viešoji nuosavybė.

Sukimosi judesys

Tarp visų Urano bruožų tai yra nuostabiausia, nes ši planeta sukasi atgal; tai yra, jis greitai sukasi priešinga kryptimi, nei daro kitos planetos (išskyrus Venerą), o vienai revoliucijai atlikti reikia šiek tiek daugiau nei 17 valandų. Toks greitis prieštarauja Urano matui, kai jis skrieja savo orbita.

Be to, sukimosi ašis yra tokia pakreipta, kad atrodo, kad planeta sukasi plokščiai, kaip parodyta 2 paveikslo animacijoje. Planetų mokslininkai mano, kad kolosalus smūgis pakeitė planetos sukimosi ašį į dabartinę padėtį.

8 pav. Urano ašies pasukimas atgal ir pasvirimas atsiranda dėl milžiniškos įtakos, kuri įvyko prieš milijonus metų. Šaltinis: NASA.

Urano metų laikai

Dėl šio savito polinkio Urano sezonai yra tikrai ekstremalūs ir sukelia didelius klimato pokyčius.

Pavyzdžiui, saulėgrįžos metu vienas iš polių nukreiptas tiesiai į Saulę, o kitas - į kosmosą. Apšviestoje pusėje esantis keliautojas pastebi, kad 21 metus Saulė nei kyla, nei leidžiasi, o priešingas stulpas yra pasinėręs į tamsą.

Priešingai, lygiadienį Saulė yra planetos pusiaujuje, o tada ji kyla ir leidžiasi visą dieną, trunkanti maždaug 17 valandų.

„Voyager 2“ zondo dėka yra žinoma, kad Urano pietinis pusrutulis šiuo metu krypsta žiemos link, o šiaurė krypsta link vasaros, kuri vyks 2028 m.

9 pav. Hipotetinio keliautojo matytas Urano sezoninis kitimas. Šaltinis: Sėklos, M. Saulės sistema.

Kadangi Uranui prireikia 84 metų, kad jis skristų aplink Saulę ir būdamas taip toli nuo Žemės, suprantama, kad daugelis planetos klimato pokyčių vis dar nežinomi. Didžioji dalis turimų duomenų yra iš minėtos 1986 m. „Voyager“ misijos ir stebėjimų, atliktų per Hablo kosminį teleskopą.

Sudėtis

Uranas nėra dujų milžinas, o ledo milžinas. Charakteristikoms skirtame skyriuje buvo matyti, kad Urano tankis, nors ir mažesnis nei tokių uolėtų planetų, kaip Žemė, yra didesnis nei Saturno, kuris galėtų gerai plūduriuoti vandenyje.

Tiesą sakant, didžioji dalis Jupiterio ir Saturno yra skysti, o ne dujiniai, tačiau Urane ir Neptūne yra daug ledo, ne tik vandens, bet ir kitų junginių.

O kadangi Urano masė yra mažesnė, jo viduje nėra tokio slėgio, dėl kurio gali susidaryti skystas vandenilis, toks būdingas Jupiteriui ir Saturnui. Kai vandenilis yra tokioje būsenoje, jis elgiasi kaip metalas, kuris sukelia stiprius šių dviejų planetų magnetinius laukus.

Uranas taip pat turi savo magnetinį lauką, kurio diagrama parodyta 12 paveiksle, nors, kaip keista, lauko linijos nejuda pro jo centrą, kaip Žemės atveju, bet atrodo, kad kilusios kitame taške, iš kurio pasitraukė.

Taigi Urano atmosferoje yra molekulinis vandenilis ir helis, turintys nedidelį procentą metano, atsakingo už jo mėlyną spalvą, nes šis junginys sugeria raudonos bangos ilgį.

Planetos kūną sudaro ne tik vanduo, bet ir ledas, bet ir amoniakas bei metanas.

Laikas pabrėžti svarbią detalę: kai planetų mokslininkai kalba apie „ledus“, jie nekalba apie sušalusį vandenį, kurį mes įpilame į savo gėrimus, kad juos atšaldytume.

Užšalusių milžiniškų planetų „ledas“ yra veikiamas didelio slėgio ir aukštos temperatūros, bent kelių tūkstančių laipsnių, todėl jis neturi nieko bendra su tuo, kas laikomas šaldytuvuose, išskyrus sudėtį.

Deimantai ant Urano

Ar įmanoma iš metano gaminti deimantus? Laboratoriniai tyrimai, atlikti Vokietijoje, „Helmholtz Zentrum Dresden-Rossendorf“ laboratorijoje, rodo, kad tai yra tol, kol yra tinkamos slėgio ir temperatūros sąlygos.

Ir šios sąlygos egzistuoja viduje Urano, todėl kompiuterių modeliavimas rodo, kad metanas CH ₄ disocijuoja, kad sudarytų kitų junginių.

Metano molekulėse esanti anglis nusėda ir virsta ne mažiau kaip deimantu. Judant planetos vidaus link, kristalai išskiria trinties šilumą ir kaupiasi planetos šerdyje (žr. Kitą skyrių).

Manoma, kad tokiu būdu suformuoti deimantai gali sverti iki 200 kg, nors mažai tikėtina, kad tai patvirtins, bent jau artimiausiu metu.

Vidinė struktūra

Žemiau pateiktoje diagramoje turime Urano struktūrą ir jo sluoksnius, kurių sudėtis buvo trumpai paminėta ankstesniame skyriuje:

-Aukščiausia atmosfera.

- Vidurinis sluoksnis, kuriame gausu molekulinio vandenilio ir helio, iš viso atmosferos storis yra apie 7500 km.

- 10 500 km storio ledo pagrindu sukurta mantija (kuri, kaip mes jau žinome, nėra panaši į įprastą ledą žemėje).

-Akmeninė šerdis, pagaminta iš geležies, nikelio ir silikatų, kurios spindulys yra 7500 km.

„Uolėta“ medžiaga šerdyje taip pat nėra panaši į uolienas Žemėje, nes planetos širdyje slėgis ir temperatūra yra per aukšti, kad šios „uolienos“ būtų panašios į tas, kurias mes žinome, tačiau bent jau cheminė sudėtis ji neturėtų būti kitokia.

10 pav. Urano vidinė struktūra. Šaltinis: „Wikimedia Commons“.

Natūralūs Urano palydovai

Iki šiol Uranas turi 27 paskirtus palydovus, pavadintus Viljamo Šekspyro ir Aleksandro popiežiaus kūrinių veikėjais, dėka planetos atradėjo Williamo Herschelio sūnaus Johno Herschelio.

Yra 5 pagrindiniai mėnuliai, kurie buvo aptikti stebint teleskopą, tačiau nė viename iš jų nėra atmosferos, nors žinoma, kad jie turėjo užšalusį vandenį. Visi jie yra gana maži, nes jų jungiamosios masės nesiekia nė pusės Tritono, vieno iš Neptūno, mėnulio, Urano, planetos mėnulių.

Didžiausias iš jų yra Titanija, kurios skersmuo yra 46% Mėnulio skersmens, o po jos seka Oberonas. Abu palydovus 1787 m. Atrado pats Williamas Herschelis. Arielis ir Umbrielis tapo žinomi XIX amžiaus viduryje iš Williamo Lassellio, astronomo mėgėjo, kuris taip pat pastatė savo teleskopus.

Mirandą, penktą pagal dydį Urano mėnulį, kurio mėnulio skersmuo sudaro tik 14%, XX amžiuje atrado Gerardas Kuiperis. Beje, šio žymaus astronomo vardu Kuiperio diržas taip pat buvo pakrikštytas Saulės sistemos ribose.

11 paveikslas. 5 pagrindiniai Urano mėnuliai, pati planeta ir mažasis Mėnulio Puckas. Iš kairės į dešinę mėlynas Uranas, Puck, Miranda, Ariel, Umbriel, Titania ir Oberonas. Šaltinis: „Wikimedia Commons“.

Mirandos paviršius yra ypač tvirtas dėl galimo poveikio ir neįprastos geologinės veiklos.

Kiti palydovai yra mažesni ir yra žinomi iš „Voyager 2“ ir Hablo kosminio teleskopo. Šie mėnuliai yra labai tamsūs, galbūt dėl ​​daugybės smūgių, kurie išgarino medžiagą ant paviršiaus ir sutelkė ją ant jo. Taip pat dėl ​​intensyvios radiacijos, kuriai jie yra veikiami.

Kai kurių jų pavadinimai ir jų veiksmai prižiūrint žiedo sistemą pateikti 7 paveiksle.

Urano palydovų judėjimą kontroliuoja potvynio jėgos, kaip ir Žemės-Mėnulio sistema. Tokiu būdu palydovų sukimosi ir vertimo laikotarpiai yra vienodi ir jie visada rodo tą patį planetos veidą.

Magnetinis laukas

Pagal zondo „Voyager 2“ magnetometrą Uranas turi magnetinį lauką, kurio apytiksliai 75% yra Žemės intensyvumas. Kadangi planetos vidus neatitinka būtinų sąlygų metaliniam vandeniliui gaminti, mokslininkai mano, kad yra dar vienas laidus skystis, kuris sukuria lauką.

Šis paveikslėlis rodo Jovijos planetų magnetinius laukus. Visi laukai tam tikru mastu primena tą, kurį sukuria juostos magnetas ar magnetinis dipolis, taip pat ir Žemės centre.

Bet Urano dipolis nėra centre ir nėra Neptūno, o pasislinkęs į pietų ašigalius ir Urano atveju yra žymiai pasviręs sukimosi ašies atžvilgiu.

12 pav. Jovijos planetų magnetinio lauko schema. Urano laukas pasislenka nuo centro, o ašis sukimosi ašimi sudaro aštrų kampą. Šaltinis: Sėklos, M. Saulės sistema.

Jei Uranas sukuria magnetinį lauką, judančio skysčio dėka turi būti dinamo efektas. Ekspertai mano, kad tai gana gilus vandens telkinys su ištirpintu metanu ir amoniaku.

Esant slėgiui ir temperatūrai Urano viduje, šis skystis būtų geras elektros laidininkas. Ši kokybė kartu su greitu planetos sukimu ir šilumos perdavimu konvekcija yra veiksniai, galintys generuoti magnetinį lauką.

Misijos į Uraną

Uranas yra labai toli nuo Žemės, todėl iš pradžių žvalgymas buvo atliekamas tik per teleskopą. Laimei, „Voyager“ zondas buvo pakankamai arti, kad surinktų neįkainojamą informaciją apie šią planetą, iki šiol nežinomą.

Manyta, kad „Cassini“ misija, kuri buvo pradėta tyrinėti Saturno, gali pasiekti Uraną, tačiau, kai baigėsi jo kuras, atsakingi už misiją asmenys 2017 m. Išnyko Saturno viduje.

Zonde buvo radioaktyviųjų elementų, kurie, užstrigę Titane, viename iš Saturno mėnulių, galėjo užteršti šį pasaulį, kuriame galbūt yra kažkoks primityvus gyvenimas.

Hablo kosminis teleskopas taip pat pateikia svarbios informacijos ir atskleidė naujų žiedų buvimą 2005 m.

Po „Voyager“ misijos buvo pasiūlyta keletas misijų, kurių nebuvo galima vykdyti, nes viso pasaulio kosminių agentūrų prioritetu laikomi Marso ir net Jupiterio tyrinėjimai.

Voyager

Šią misiją sudarė dviejų zondų: „Voyager 1“ ir „Voyager 2.“ paleidimas. Iš esmės jie ketino pasiekti tik Jupiterį ir Saturną, tačiau po apsilankymo šiose planetose zondai toliau ėjo į apledėjusias planetas.

„Voyager 2“ pasiekė Uraną 1986 m., O daug duomenų, kuriuos iki šiol turime, yra iš šio zondo.

Tokiu būdu buvo gauta informacija apie atmosferos ir sluoksnių struktūrą, aptikti papildomi žiedai, ištirti pagrindiniai Urano mėnuliai, aptikta dar 10 mėnulių ir išmatuotas planetos magnetinis laukas.

Jis taip pat atsiuntė daugybę aukštos kokybės vaizdų - tiek planetos, tiek jos mėnulio paviršių, pilnų smūginių kraterių.

Tada zondas pasuko link Neptūno ir galiausiai pateko į tarpžvaigždinę erdvę.

Nuorodos

1. N + 1. Apie Uraną ir Neptūną liejasi 200 kilogramų deimantų. Atkurta iš: nmas1.org.
2. Powell, M. Plika akimi esančios planetos naktiniame danguje (ir kaip jas atpažinti). Atkurta iš: nakedeyeplanets.com.
3. Sėklos, M. 2011. Saulės sistema. Septintas leidimas. „Cengage“ mokymasis.
4. Vikipedija. Planetinis žiedas. Atkurta iš: es.wikipedia.org.
5. Vikipedija. Anneaux d'Uranus. Atkurta iš: fr.wikipedia.org.
6. Vikipedija. Urano tyrinėjimas. Atkurta iš: en.wikipedia.org.
7. Vikipedija. Uranas (planeta). Atkurta iš: es.wikipedia.org.