Uranus (planeet) kenmerken, samenstelling, baan, beweging

Uranus Het is de zevende planeet van het zonnestelsel en behoort tot de groep uiterlijke planeten. Voorbij de baan van Saturnus is Uranus nauwelijks zichtbaar voor het blote oog onder zeer uitzonderlijke omstandigheden en het is noodzakelijk om te weten waar te zoeken.

Om deze reden was het voor de oude uranus praktisch onzichtbaar, totdat astronoom William Herschel het in 1781 ontdekte, met een telescoop die hij zelf heeft gebouwd. Het kleine groenachtige blauwe punt was niet precies wat de astronoom zocht. Wat Herschel wilde, was om het stellaire parallage te detecteren dat werd veroorzaakt door de landvertaalbeweging.

Figuur 1. De planeet Uranus, 14.5 keer massiever dan de aarde. Bron: Pixabay.

Om dit te doen, moest ik een verre (en nabijgelegen) ster vinden en observeren hoe ze uit twee verschillende plaatsen werden gezien. Maar een lenteavond in 1781 zag Herschel een klein punt dat iets meer leek te schijnen dan de anderen.

Al snel overtuigden hij en de andere astronomen ervan dat het een nieuwe planeet was en Herschel werd al snel beroemd vanwege het uitbreiden van de grootte van het bekende universum, waardoor het aantal planeten werd verhoogd.

De nieuwe planeet kreeg zijn naam niet onmiddellijk, omdat Herschel weigerde een Griekse of Romeinse goddelijkheid te gebruiken en in plaats daarvan doopte hij hem als Georgium Sidu of "Jorge Star" ter ere van de toenmalige Engelse monarch Jorge III.

Natuurlijk was deze optie niet zoals sommigen op het Europese continent, maar de vraag werd geregeld toen de Duitse astronom.

Volgens de oude Griekse en Romeinse mythologieën was Uranus de vader van Saturnus (Cronos), die op zijn beurt de vader van Jupiter was (Zeus). De wetenschappelijke gemeenschap accepteerde deze naam eindelijk, behalve in Engeland, waar de planeet "Jorge Star" bleef genoemd, tenminste tot 1850.

[TOC]

Uranus algemene kenmerken

Uranus behoort tot de groep externe planeten van het zonnestelsel, als de derde planeet in grootte, na Saturnus en Jupiter. Het is, samen met Neptunus, een ijsreus, omdat de compositie en veel van zijn kenmerken hen onderscheiden van de andere twee Júpìter en Saturn Giants.

Terwijl in Jupiter en Saturnus, waterstof en helium overheersen, bevatten ijsreuzen zoals uranus zwaardere elementen zoals zuurstof, koolstof, stikstof en zwavel. 

Natuurlijk heeft Uranus ook waterstof en helium, maar vooral in zijn atmosfeer. En het bevat ook ijs, hoewel niet iedereen water is: er zijn ammoniak, methaan en andere verbindingen. 

Maar in elk geval is de atmosfeer van Uranus een van de meest bevroren van allemaal in het zonnestelsel. De temperaturen daar kunnen -224 ºC bereiken.

Hoewel de afbeeldingen een verre en mysterieus blauw album tonen, zijn er nog veel meer verrassende kenmerken. Een van hen is precies de blauwe kleur, die te wijten is aan het methaan van de atmosfeer, die rood licht absorbeert en blauw reflecteert.

Uranus ziet er blauw uit door het methaangas van zijn atmosfeer, die rood licht absorbeert en blauw licht reflecteert

Bovendien heeft Uranus:

-Eigen magnetisch veld met asymmetrische dispositie. 

-Talloze manen.

-Een meer zwak systeem dan die van Saturnus.

Maar zeker wat de meeste aandacht trekt, is de retrograde draai een volledig hellende rotatieas, zozeer zelfs dat uranuspalen zich bevinden waar de evenaar van anderen is, alsof ze zijwaarts draait.

Figuur 2. Uranus rotatieas helling. Bron: NASA.

Trouwens, in tegenstelling tot figuur 1, is Uranus geen vredige of eentonige planeet. De Voyager, de sonde die de beelden verkreeg, was goed voor een zeldzame periode van vredig klimaat.

De volgende figuur toont de helling van de Uranus -as in 98º in een globale vergelijking tussen alle planeten. In Uranus zijn het de polen die de meeste hitte van de verre zon ontvangen, in plaats van Ecuador.

figuur 3. De rotatie -assen van de planeten van het zonnestelsel. Bron: NASA.

Samenvatting van de belangrijkste fysieke kenmerken van de planeet

-Massa: 8.69 x 10²⁵ kg.

-Radio: 2.5362 x 10⁴   km

-Vorm: Hoer.

-Gemiddelde afstand tot de zon: 2.87 x 10⁹ km

-Helling van de baan: 0.77º met betrekking tot het ecliptische vlak.

-Temperatuur: Tussen -220 en -205.2 ºC ongeveer.

-Zwaartekracht: 8.69 m/s²

-Eigen magnetisch veld: Ja.

-Atmosfeer: Ja, van waterstof en helium

-Dikte: 1290 kg/m³

-Satellieten: 27 met aanwijzing tot nu toe.

-Ringen: Ja, ongeveer 13 tot nu toe ontdekt.

Vertaalbeweging

Uranus draait, net als de grote planeten, majestueus rond de zon en duurt ongeveer 84 jaar om een ​​baan te voltooien. 

Figuur 4. Uranus Orbit (in rood) rond de zon. Bron: Wikimedia Commons. Originele simulatie = Todd K. Timberlake Auteur van Easy Java Simulation = Francisco Esquembre/CC BY-S (https: // CreativeCommons.Org/licenties/by-sa/3.0)

De baan van Uranus is aanzienlijk elliptisch en toonde in principe enkele discrepanties met de baan die voor hem is berekend uit de wetten van Newton en Kepler, door de grote wiskundige Pierre de Laplace in 1783. 

U kunt u van dienst zijn: de derde wet van Newton: aanvragen, experimenten en oefeningen

Enige tijd later, in 1841, Engelse astronom. 

In 1846 verfijnde de Franse wiskundige Urbain Le Verrier de berekeningen van de mogelijke baan van de onbekende planeet en overhandigde ze aan de Duitse astronoom Johann Gottfried Galle in Berlijn. Neptunus verscheen onmiddellijk voor het eerst op zijn telescoop, op de plaats aangegeven door de Franse wetenschapper. 

Figuur 5. Aan de linkerkant Sir William Herschel (1738-1822) en rechts Urbain le Verrier (1811-1877). Bron: Wikimedia Commons.

Wanneer en hoe u uranus kunt observeren

Uranus is moeilijk te observeren met het blote oog omdat het extreem ver van de aarde is. Zodra het een grootte van 6 presenteert, wanneer het helderder is en een diameter van 4 seconden boog (Jupiter heeft ongeveer 47º wanneer het er beter uitziet).

Met een zeer heldere donkere luchten, zonder kunstlichten en van tevoren weten waar te kijken, is het mogelijk om het met het blote oog te zien. 

Astronomische fans kunnen het echter plaatsen met behulp van de hemelse letters die op internet worden gevonden en een instrument, dat zelfs een verrekijker van goede kwaliteit kan zijn. Toch zal het eruit zien als een blauw punt zonder verdere details.

Figuur 6. Uranus kan worden gezien als een klein blauw punt met behulp van de telescoop en hemelse letters. Bron: Pexels.

Om de 5 belangrijkste manen van Uranus te zien, is een grote telescoop vereist. De details van de planeet kunnen worden waargenomen met een telescoop minstens 200 mm. Kleinere instrumenten onthullen slechts een klein groenachtig blauw album, maar het is het proberen waard, wetende dat er tot nu toe zoveel wonderen verbergt.

Uranus klinkt

In 1977 passeerde Uranus een ster en verborg deze. Gedurende die tijd knipperde de ster een paar keer, voor en na verhulling. De flikkering werd veroorzaakt door de pas.

Alle uiterlijke planeten hebben een ringensysteem, hoewel geen enkele de schoonheid van de ringen van Saturnus overschrijdt, maar die van Uranus zijn erg interessant.

De Voyager 2 -sonde vond meer ringen en verkreeg uitstekende beelden. In 2005 ontdekte de Hubble Space Telescope ook nog eens 2 buitenringen. 

De kwestie die de uranusringen componeert, is donker, het zijn mogelijk rotsen met een hoog koolstofgehalte en alleen de buitenste ringen zijn rijk poeder.

De ringen worden in vorm gehouden dankzij de Shepherd Satellites van Uranus, wiens zwaartekrachtactie de vorm van die bepaalt. Ze zijn ook erg dun, daarom zijn de satellieten die begraasd zijn vrij kleine manen.

Het ringssysteem is een vrij fragiele en weinig blijvende structuur, althans vanuit het oogpunt van astronomische tijden.

De deeltjes waaruit de ringen vormen, botsen continu, het wrijven met de atmosfeer van Uranus brokkelt ze af en ook de constante zonnestraling verslechtert ze.

Daarom hangt de persistentie van de ringen af ​​van het feit dat er nieuw materiaal naar hen toe komt, van de fragmentatie van de satellieten voor de effecten met asteroïden en kometen. Net als bij de ringen van Saturnus, geloven astronomen dat ze recent zijn en dat hun oorsprong precies in deze botsingen is.

Figuur 7. Er is een zeer nauwe relatie tussen uranusringen en herdersatellieten, dit is gebruikelijk in planeten met ringensystemen. Bron: Wikimedia Commons. Trassiorf / public domein.

Roterende beweging

Onder alle kenmerken van Uranus is dit de meest verbazingwekkende, omdat deze planeet retrograde rotatie heeft; dat wil zeggen, snel gebroken in de tegenovergestelde richting van hoe de andere planeten (behalve Venus) het doen, die iets meer dan 17 uur duren om terug te keren. Dergelijke snelheid staat in contrast met de matiging van Uranus wanneer hij op zijn baan reist.

Bovendien is de rotatieas zo geneigd dat het lijkt erop dat de planeet ligt liggend, zoals te zien is in de animatie van figuur 2. Planetaire wetenschappers geloven dat een kolossale impact de rotatieas van de planeet heeft veranderd in zijn huidige positie.

Kan u van dienst zijn: Goniometer: geschiedenis, onderdelen, bediening, gebruik, typenFiguur 8. De retrograde rotatie en helling van de Uranus -as zijn te wijten aan een kolossale impact die miljoenen jaren geleden optrad. Bron: NASA.

De stations in Uranus

Het is vanwege deze bijzondere neiging dat de stations in Uranus echt extreem zijn en aanleiding geven tot grote klimatologische variaties.

Bijvoorbeeld, tijdens een zonnewende wijst een van de polen rechtstreeks naar de zon, terwijl de andere het in de richting van de ruimte doet. Een verlichte zijreiziger zou zien dat de zon 21 jaar lang niet opkomt of opzet, terwijl de tegenoverliggende paal in het donker is verstrikt.

En integendeel, in een equinox is de zon over de ecuador van de planeet en dan komt hij naar buiten en verbergt zich de hele dag door, die ongeveer 17 uur duurt.

Dankzij de Voyager 2 -sonde is het bekend dat momenteel het zuidelijk halfrond van Uranus naar de winter is gericht, terwijl het noorden naar de zomer gaat, die zal plaatsvinden in 2028.

Figuur 9. Seizoensgebonden variatie in uranus gezien door een hypothetische reiziger. Bron: zaden, m. Zonnestelsel.

Aangezien Uranus 84 jaar duurt om zijn baan rond de zon te reizen en zo ver van de aarde te zijn, is het duidelijk dat veel van de klimatologische variaties van de planeet nog onbekend zijn. De meeste beschikbare gegevens zijn afkomstig van de bovengenoemde Voyager -missie van 1986 en de observaties gemaakt door de Hubble Space Telescope.

Samenstelling

Uranus is geen gasvormige reus, maar een ijsgigant. In de sectie gewijd aan de kenmerken, werd gezien dat de dichtheid van Uranus, hoewel het minder is dan die van rotsachtige planeten zoals de aarde, groter is dan die van Saturnus, die goed in het water zou kunnen drijven.

Eigenlijk is een groot deel van Jupiter en Saturnus eerder vloeibaar dan frisdrank, maar Uranus en Neptunus bevatten veel ijs, niet alleen van water, maar van andere verbindingen.

En omdat de uranusmassa lager is, zijn er binnenin geen druk die aanleiding geeft tot de vorming van vloeibare waterstof, dus de kenmerken van Jupiter en Saturnus. Wanneer waterstof in deze toestand wordt gevonden, gedraagt ​​het zich als een metaal, dat de intense magnetische velden van deze twee planeten oorsprong maakt.

Uranus heeft ook zijn eigen magnetische veld, waarvan er een schema is in figuur 12, hoewel de veldlijnen nieuwsgierig niet door het midden passeren, zoals in het geval van de aarde, maar ze lijken te ontstaan ​​op een ander punt dat van daaruit wordt verplaatst.

Dan is er in de atmosfeer van uranus moleculaire waterstof en helium, met een klein percentage methaan, dat verantwoordelijk is voor zijn blauwe kleur, omdat deze verbinding de golflengten van de golf van de golf van absorbeert.

Het lichaam van de planeet als zodanig bestaat uit ijs, niet alleen uit water, maar van ammoniak en methaan.

Dit is het moment om een ​​belangrijk detail te benadrukken: wanneer planetaire wetenschappers spreken van "ijs", verwijzen ze niet naar het bevroren water dat we in drankjes stoppen om ze te koelen.

Het "ijs" van de ijsplaneten staat onder grote druk en hoge temperaturen, ten minste enkele duizenden graden, dus het heeft niets gemeen met wat wordt gered in koelkasten, behalve de compositie.

Diamanten in Uranus

Is het mogelijk om diamanten uit methaan te produceren? Laboratoriumstudies uitgevoerd in Duitsland, in het Helmholtz Zentrum Dresden-Rossendorf-laboratorium, geven aan dat ja, zolang ze voldoende druk en temperatuur hebben.

En deze voorwaarden bestaan ​​in Uranus, dus computersimulaties laten zien dat methaan cho₄ Het dissocieert het vormen van andere verbindingen. 

De koolstof aanwezig in de methaanmoleculen wordt neergeslagen en wordt niets minder dan diamant. Terwijl ze naar het interieur van de planeet gaan, maken de kristallen warmte los door wrijving en accumuleren zich op de kern van de planeet (zie de volgende sectie).

Naar schatting kunnen de aldus gevormde diamanten tot 200 kg bereiken, hoewel het onwaarschijnlijk is dat het zal bevestigen, althans in de nabije toekomst.

Interne structuur

In het onderstaande diagram hebben we de structuur van Uranus en zijn lagen, waarvan de compositie in de vorige sectie kort werd vermeld:

-Bovenste sfeer.

-De tussenliggende laag rijk aan moleculaire waterstof en helium, in totaal is de dikte van de atmosfeer ongeveer 7.500 km.

-De mantel op basis van ijs (waarvan we al weten dat het niet is zoals het gewone ijs op aarde), met een dikte van 10.500 km.

-Een rotsachtige kern gemaakt van ijzer, nikkel en silicaten van 7.500 km radio.

Kan u van dienst zijn: de 31 soorten kracht in de natuurkunde en hun kenmerken

Het "rotsachtige" materiaal van de kern is niet zoals de rotsen van de aarde, omdat in het hart van de planeet de druk en temperatuur te hoog zijn, zodat die "rotsen" eruit zien als die die we kennen, maar tenminste de chemische samenstelling ik Zou niet anders hoeven te zijn.

Figuur 10. Uranus interne structuur. Bron: Wikimedia Commons.

Uranus natuurlijke satellieten

Uranus heeft tot nu toe 27 satellieten aangeduid, benoemd als de personages van William Shakespeare en Alexander Pope, dankzij John Herschel, de zoon van William Herschel, ontdekker van de planeet.

Er zijn 5 hoofdmanen die door observatie per telescoop zijn ontdekt, maar niemand heeft een atmosfeer, hoewel het bekend is dat ze bevroren water hebben. Ze zijn allemaal vrij klein, omdat hun gecombineerde massa's niet het midden van Tritons bereiken, een van de manen van Neptunus, de Uranus Twin Planet.

De grootste van hen is Titania, wiens diameter 46% is van de maan, gevolgd door Oberon. Beide satellieten werden ontdekt door William Herschel in 1787. Ariel en Umbriel stond in het midden van de Nineteenth Century bekend door William Lassell, een amateur -astronoom die ook zijn eigen telescopen bouwde.

Miranda, de vijfde grote maan van Uranus, met slechts 14% van de maandiameter, werd in de twintigste eeuw ontdekt door Gerard Kuiper. Trouwens, met de naam van deze opmerkelijke astronoom, werd de riem van Kuiper ook gedoopt in het zonnestelsel.

Figuur 11. De 5 grote manen van Uranus, de planeet zelf en de kleine maan puck. Van links naar rechts Uranus in blauw, Puck, Miranda, Ariel, Umbriel, Titania de grootste en Overthon. Bron: Wikimedia Commons.

Miranda's oppervlak is extreem robuust vanwege mogelijke effecten en een ongebruikelijke geologische activiteit.

De andere satellieten zijn kleiner en ze kennen elkaar dankzij Voyager 2 en de Hubble Space Telescope. Deze manen zijn erg donker, misschien vanwege tal van effecten die het oppervlaktemateriaal hebben verdampt en erop concentreerden. Ook voor de intense straling waaraan ze worden onderworpen.

Figuur 7 verschijnen de namen van sommige van hen en hun actie om het ringssysteem te behouden.

De Uranus-satellietbeweging wordt beheerst door getijdenkrachten, evenals het Earth-Luna-systeem. Op deze manier zijn de periodes van rotatie en vertaling van de satellieten hetzelfde en tonen ze altijd hetzelfde gezicht naar de planeet.

Het magnetische veld 

Uranus heeft een magnetisch veld met ongeveer 75 % intensiteit van het land, volgens de magnetometrie van de Voyager 2 -sonde. Aangezien het interieur van de planeet niet voldoet aan de noodzakelijke omstandigheden om metallische waterstof te produceren, geloven wetenschappers dat er een ander bestuurdervloeistof is dat het veld genereert.

In de volgende figuur zijn de magnetische velden van de Joviaanse planeten weergegeven. Alle velden lijken tot op zekere hoogte op die een bar magnetische magneet in het midden produceren, ook die van de aarde.

Maar de dipool in Uranus is niet in het midden, noch die van Neptunus, maar ontheemd naar de Zuidpool en opmerkelijk geneigd met betrekking tot de rotatieas, in het geval van Uranus.

Figuur 12. Magnetisch veldschema voor Joviaanse planeten. Het uranusveld wordt uit het midden verplaatst en de as vormt een gemarkeerde hoek met de rotatieas. Bron: zaden, m. Het zonnestelsel.

Als uranus een magnetisch veld produceert, moet er een dynamo -effect zijn dankzij een bewegingsvloeistof. Experts geloven dat het een waterlichaam is met methaan en ammoniak opgelost, behoorlijk diepte.

Met de druk en temperatuur van het uranus -interieur zou deze vloeistof een goede elektriciteitsgeleider zijn. Deze kwaliteit, samen met de snelle rotatie van de planeet en de overdracht van warmte door convectie, zijn factoren die een magnetisch veld kunnen genereren.

Missies voor Uranus

Uranus is extreem weg van de aarde, dus in het begin was de verkenning alleen door de telescoop. Gelukkig benaderde de Voyager -sonde voldoende om uit te schakelen informatie over deze onbekende planeet tot voor kort.

Er werd gedacht dat de Cassini -missie, die was gelanceerd om Saturnus te studeren, Uranus kon bereiken, maar toen zijn brandstof uitgeput was, deden de verantwoordelijke voor de missie haar in Saturnus in 2017 verdwenen.

De sonde bevatte radioactieve elementen, die van crashen tegen Titan, een van de manen van Saturnus, deze wereld hadden kunnen vervuilen, die misschien een soort primitief leven herbergt.

De Hubble Space Telescope biedt ook belangrijke informatie en onthulde het bestaan ​​van nieuwe ringen in 2005.

Vervolgens werden voor de Voyager -missie voorgesteld, enkele missies die niet konden worden uitgevoerd, omdat de verkenning van Mars en zelfs Jupiter's als prioriteit worden beschouwd voor ruimtebureaus over de hele wereld.

Reiziger

Deze missie bestond uit het lanceren van twee sondes: Voyager 1 en Voyager 2. In principe zouden ze alleen Jupiter en Saturnus bereiken, maar na een bezoek aan deze planeten gingen de sondes door naar de ijsplaneten.

De Voyager 2 arriveerde in 1986 in Uranus, en veel van de gegevens die tot nu toe uit die sonde komen. 

Op deze manier werd informatie bereikt over de samenstelling van de atmosfeer en de structuur van de lagen ontdekte extra ringen, bestudeerde de belangrijkste manen van Uranus, ontdekten 10 meer manen en gemeten het magnetische veld van de planeet.

Hij stuurde ook veel beelden van hoge kwaliteit, zowel van de planeet als de oppervlakken van hun manen, vol met impactkraters.

De sonde ging naar Neptunus en ging uiteindelijk naar de interstellaire ruimte.

Referenties

1. N+1. 200 kilogram diamanten op Uranus en Neptunus. Opgehaald uit: NMAS1.borg.
2. Powell, m. De blote oogplaneten aan de nachtelijke hemel (en hoe ze te identificeren). Hersteld van: nakeyeplanets.com.
3. Zaden, m. 2011.Het zonnestelsel. Zevende editie. Cengage leren.
4. Wikipedia. Planetaire ring. Hersteld van: is.Wikipedia.borg.
5. Wikipedia. Anneaux d'Aranus. Hersteld van: koud.Wikipedia.borg.
6. Wikipedia. Verkenning van Uranus. Opgehaald uit: in.Wikipedia.borg.
7. Wikipedia. Urano (planeet). Hersteld van: is.Wikipedia.borg.