AZ URáNUSZ BOLYGó

Send

Az Uránus, amely nevét az ég görög Istentől kapta, egy gázipari óriás és a Napunk hetedik bolygója. Ez a naprendszer harmadik legnagyobb bolygója, a Jupiter és a Szaturnusz mögött. A többi gázipari óriáshoz hasonlóan sok holddal rendelkezik, egy gyűrűs rendszerrel, és elsősorban gázokból áll, amelyekről úgy gondolják, hogy körülvesznek egy szilárd magot.

Noha szabad szemmel látható, a felismerés, hogy Uránusz bolygó, viszonylag nemrégiben valósult meg. Noha vannak arra utaló jelek, hogy az elmúlt kétezer év során többször felfedezték, csak a 18. században ismerték el, mi volt. Azóta ismertté vált a bolygó holdjai, a gyűrűs rendszer és a rejtélyes természet teljes területe.

Felfedezés és elnevezés:

Az öt klasszikus bolygóhoz hasonlóan - a Merkúr, a Vénusz, a Mars, a Jupiter és a Szaturnusz - az Uránusz távcső nélkül is látható. Az ősi csillagászok azonban homályossága és lassú pályája miatt csillagnak gondolták. A legkorábbi ismert megfigyelést Hipparchos végezte, aki csillagként rögzítette csillagkatalógusában Kr. E. 128-ban - azokat a megfigyeléseket, amelyeket később bevitték Ptolemaioszba Almagest.

Az Uránusz legkorábbi meghatározására 1690-ben került sor, amikor John Flamsteed angol csillagász - az első királyi csillagász - legalább hatszor észrevette és csillagként katalogizálta (34 Tauri). A francia csillagász, Pierre Lemonnier 1750 és 1769 között legalább tizenkét alkalommal is megfigyelte.

Ugyanakkor Sir William Herschel 1781. március 13-i megfigyelése az Uránuszról indította el a bolygó azonosításának folyamatát. Abban az időben üstökös megfigyelésként jelentette be, majd megfigyelési sorozatba kezdett, saját tervezésű távcső segítségével, hogy megmérje a csillagokhoz viszonyított helyzetét. Amikor beszámolt róla a Királyi Társaságnak, azt állította, hogy üstökös, de hallgatólagosan összehasonlította egy bolygóval.

Később több csillagász elkezdte kutatni annak a lehetőségét, hogy Herschel „üstökös” valójában bolygó. Ezek között szerepelt Anders Johan Lexell orosz csillagász, aki először kiszámította szinte körkörös pályáját, és arra késztette, hogy végül is bolygó volt. Johann Elert Bode, a berlini csillagász, az „Egyesült Csillagászati Társaság” tagja egyetértett ezzel, miután pályájára hasonló megfigyeléseket tett.

Az Uránusz bolygóként való hamarosan tudományos konszenzusmá vált, és 1783-ra Herschel maga is elismerte ezt a királyi társaságnak. Felismeréseként III. Anglia király évi 200 font összegű ösztöndíjat adott Herschelnek azzal a feltétellel, hogy Windsorba költözik, hogy a királyi család átnézhesse távcsöveit.

Új védőszentje tiszteletére William Herschel úgy döntött, hogy megnevezte felfedezésétry Georgium Sidus („George's Star” vagy „Georges Planet”). Nagy-Britannián kívül ez a név nem volt népszerű, és hamarosan alternatívákat javasoltak. Ezek között volt Jerome Lalande francia csillagász, aki azt javasolta Hershel felfedezésének tiszteletére és Erik Prosperin svéd csillagász, aki Neptunust javasolta.

Johann Elert Bode az Uránus nevét javasolta, az ég görög istene, Ouranos latinizált változatát. Ez a név megfelelőnek tűnt, mivel a Szaturnust Jupiter mitikus atyjának nevezték el, tehát ezt az új bolygót a Saturn mitikus apja után kell elnevezni. Végül Bode javaslata lett a legszélesebb körben alkalmazott és 1850-ig egyetemesvé vált.

Uránusz mérete, tömege és pályája:

Körülbelül 25 360 km hosszú sugárral, 6,833 × 10 térfogatú¹³ km³és tömege 8,68 × 10²⁵ kg, az Uránusz körülbelül négyszerese a Föld méretének és 63-szorosa a térfogatának. Gáz óriásként azonban sűrűsége (1,27 g / cm2)³) jelentősen alacsonyabb; ennélfogva csak 14,5 olyan nagy, mint a Föld. Alacsony sűrűsége azt is jelenti, hogy bár a gáz óriások közül a harmadik legnagyobb, ez a legkevésbé masszív (2,6 földtömeggel elmaradva a Neptunustól).

Az Uránusz távolsága a Naptól nagyobb, mint bármely más bolygón (kivéve a törpe bolygót vagy a plutoidot). Alapvetően a gáz óriásnak a Naptól való távolsága a perihelionban lévő 18,28 AU-tól (2 735 118,800 km) és az aphelionnál 20,09 AU-ig (3 006 224 700 km) változik. A Naptól átlagosan 3 milliárd km távolságra az Uránusznak körülbelül 84 év (vagy 30 687 nap) szükséges ahhoz, hogy a Nap egyetlen pályája teljes legyen.

Az Uránusz belseje forgási ideje 17 óra, 14 perc. Mint minden óriásbolygó esetében, a felső légkörben is erős szél van a forgás irányában. Néhány szélességi fokon, például körülbelül 60 fokkal délre, a légkör látható tulajdonságai sokkal gyorsabban mozognak, és teljes forgáshoz jutnak, mindössze 14 órán belül.

Az Uránusz egyedülálló tulajdonsága, hogy oldalán forog. Míg a Naprendszer összes bolygója bizonyos mértékben a tengelyeire van hajlítva, az Uránusz tengelyirányának legszélsőségesebb 98 ° -os szöge van. Ez a radikális évszakokhoz vezet, amelyeket a bolygó tapasztal, nem is beszélve a szokatlan nappali-éjszakai ciklusról a pólusoknál. Az Egyenlítőn Uránusz normális napokat és éjszakákat tapasztal; de a pólusoknál mindegyikük a Föld napi 42 évét, majd azt követő 42 éves éjszakát élvezi.

Uránusz összetétele:

Az Uránus szerkezetének szokásos modellje az, hogy három rétegből áll: egy sziklás (szilikát / vas-nikkel) magról a közepén, jeges köpenyről a közepén, valamint a gáznemű hidrogén és hélium külső burkolójáról. Hasonlóan a Jupiterhez és a Szaturnuszhoz, a hidrogén és a hélium a légkör nagy részét - körülbelül 83% -át és 15% -át - teszi ki, de a bolygó teljes tömegének csak egy kis részét (0,5–1,5 Föld tömeg).

A harmadik legelterjedtebb elem a metánjég (CH⁴), amely összetételének 2,3% -át teszi ki, és amely a bolygó akvamarin vagy cián színezését jelenti. Az urán sztratoszférájában nyomokban találhatók különféle szénhidrogének is, amelyekről azt gondolják, hogy metánból és ultraibolya sugárzás által indukált fotolízisből származnak. Ide tartoznak az etán (C₂H₆), acetilén (C₂H₂), metil-acetilén (CH₃C₂H) és diacetilén (C₂HC₂H).

Ezenkívül a spektroszkópia felfedezte a szén-monoxidot és a széndioxidot az Uránusz felső atmoszférájában, valamint jeges vízgőz és más illékony anyagok, például ammónia és hidrogén-szulfid felhők jelenlétét. Emiatt az Uránt és Neptunust az óriási bolygó különálló osztályának - „Jég óriásoknak” nevezik - tekintjük, mivel ezek elsősorban nehezebb illékony anyagokból állnak.

A jégköpeny valójában nem a hagyományos értelemben vett jégből áll, hanem egy forró és sűrű folyadékból, amely vízből, ammóniából és más illékony anyagokból áll. Ezt a nagy elektromos vezetőképességű folyadékot víz-ammónia-óceánnak nevezik.

Az Urán magja viszonylag kicsi, csupán 0,55 tömegű Föld tömeggel és a sugár kisebb, mint a bolygó teljes méretének 20% -a. A köpeny nagy részét tartalmazza, körülbelül 13,4 Föld tömeggel, és a felső légkör viszonylag jelentéktelen, körülbelül 0,5 Föld tömegű és az Uránusz sugárának utolsó 20% -ára kiterjed.

Az Urán mag sűrűsége becslések szerint 9 g / cm³, nyomása közepén 8 millió bar (800 GPa) és körülbelül 5000 K hőmérséklet (ami összehasonlítható a Nap felületével).

Uránusz légköre:

Akárcsak a Földnél, az Uránusz légköre hőmérséklettől és nyomástól függően rétegekre oszlik. A többi gáz óriáshoz hasonlóan a bolygónak sem van szilárd felszíne, és a tudósok azt a régiót határozzák meg, ahol a légköri nyomás meghaladja az egy bar-ot (a Földön a tenger szintjén található nyomás). A légkörnek kell tekinteni bármit, amely elérhető a távérzékelési képesség számára - amely kb. 300 km-re az 1 bar szint alatt van.

Ezen referenciapontok felhasználásával az Uránusz légköre három rétegre osztható. Az első a troposzféra, a felszín alatti -300 km-es magasság és 50 km-re a tengerszint feletti magasságok között, ahol a nyomás 100 és 0,1 bar (10 MPa és 10 kPa) között van. A második réteg a sztratoszféra, melynek hossza 50 és 4000 km között van, és amelynek nyomása 0,1 és 10 között van^-10 bar (10 kPa – 10 µPa).

Az troposzféra az Uránusz légkörének legszorosabb rétege. Itt a hőmérséklet 320 K (46,85 ° C / 116 ° F) az alapnál (-300 km) és 53 K (-220 ° C / -364 ° F) között van 50 km-en, a felső tartomány a leghidegebb a Naprendszerben. A tropopause régió felelős az Uránusz hő-infravörös kibocsátásának túlnyomó többségéért, így meghatározva annak tényleges hőmérsékletét 59,1 ± 0,3 K.

A troposzféra belsejében felhőrétegek vannak - a legkisebb nyomású vízfelhők, fölöttük ammónium-hidroszulfid-felhők. Ezután az ammónia és a hidrogén-szulfid felhők jönnek. Végül vékony metán felhők feküdtek a tetején.

A sztratoszférában a hőmérséklet az 53 K (-220 ° C / -364 ° F) hőmérséklettől a felső szinten és 800 és 850 K (527 - 577 ° C / 980 - 1070 ° F) között van a termoszféra alapján, nagyrészt a napsugárzás által okozott melegítésnek köszönhetően. A sztratoszféra etán szmogot tartalmaz, amely hozzájárulhat a bolygó unalmas megjelenéséhez. Az acetilén és a metán szintén jelen vannak, és ezek a ködök elősegítik a sztratoszféra melegítését.

A legkülső réteg, a termoszféra és a korona, 4000 km-től akár 50 000 km-re fekszik a felülettől. Ennek a régiónak a hőmérséklete egységesen 800-850 (577 ° C / 1070 ° F), bár a tudósok nem tudják az okát. Mivel az Uránusz távolsága a Naptól olyan nagy, ezért az abból származó hőmennyiség nem elegendő ilyen magas hőmérséklet előállításához.

A Jupiterhez és a Szaturnuszhoz hasonlóan az Uránusz időjárása is hasonló mintát követ, ahol a rendszereket sávokra bontják, amelyek a bolygó körül forognak, és amelyeket a felső légkörbe emelkedő belső hő hajt. Ennek eredményeként az Uránusz szélje eléri a 900 km / h (560 mph) sebességet, és olyan hatalmas viharokat okozhat, mint amilyeneket a Hubble Űrtávcső 2012-ben észlelt. Hasonlóan a Jupiter Nagy Vörös Spotjához, ez a „Sötét Spot” óriás volt. felhő örvény, amely 1700 kilométert és 3000 kilométert (1100 mérföld és 1900 mérföld) mér meg.

Uránusz holdjai:

Az Uránusznak 27 ismert műholdja van, amelyeket nagyobb holdok, belső holdok és szabálytalan holdok kategóriáira osztanak (hasonlóan más gáz óriásokhoz). Az Uránusz legnagyobb holdjai méretük szerint Miranda, Ariel, Umbriel, Oberon és Titania. Ezeknek a holdaknak az átmérője és tömege 472 km és 6,7 × 10 között lehet¹⁹ kg Miranda esetén 1578 km-ig és 3,5 × 10-ig²¹ kg Titania esetében. Ezen holdok mindegyike különösen sötét, alacsony kötésű és geometriai albedókkal. Ariel a legfényesebb, míg Umbriel a sötétebb.

Úgy gondolják, hogy az Uránusz nagy holdjai az akkreditáló korongban kialakultak, amely az Uránusz körül egy ideje fennállt a kialakulása után, vagy az Uránusznak a történelem korai szakaszában bekövetkezett nagy hatása miatt. Mindegyik nagyjából azonos mennyiségű kőből és jégből áll, kivéve a Miranda-t, amely elsősorban jégből készül.

A jégkomponens tartalmazhat ammóniát és szén-dioxidot, míg a sziklás anyag feltételezhetően széntartalmú anyagból áll, beleértve a szerves vegyületeket (hasonlóan az aszteroidákhoz és üstökösökhöz). Kompozícióik úgy gondolják, hogy differenciáltak, és egy jeges köpenyt egy sziklás mag körül vesz körül.

Titania és Oberon esetében úgy gondolják, hogy folyékony víz óceánok létezhetnek a mag / köpeny határán. Felszíneik is erősen krétesek; de az endogén újrafestés mindegyik esetben jellemzőik megújulásához vezetett. Úgy tűnik, hogy Ariel a legfiatalabb felülettel rendelkezik a legkevesebb ütköző kráterrel, míg Umbriel a legrégebbi és a legtöbb kráter.

Az Uránusz fő holdjainak nincs érzékelhető légköre. Az Uránusz körüli pálya miatt extrém szezonális ciklusokat tapasztalnak meg. Mivel az Uránusz majdnem az oldalán kering a Nap körül, és a nagy holdok az Uránusz egyenlítői síkja körül keringnek, az északi és a déli féltekén hosszabb nappali és éjszakai időszakok tapasztalhatók (egyszerre 42 év).

2008-tól az Uránuszról ismert, hogy 13 belső holddal rendelkezik, amelynek keringési területe a Miranda belsejében található. Ezek a bolygótól való távolság szerint: Cordelia, Ophelia, Bianca, Cressida, Desdemona, Júlia, Portia, Rosalind, Ámor, Belinda, Perdita, Puck és Mab. Az Uránusz nagyobb holdjainak elnevezésével összhangban mindegyiket Shakespeare-i játék színészeinek nevezték el.

Minden belső hold szorosan kapcsolódik az Uránusz gyűrűrendszeréhez, amely valószínűleg egy vagy több kis belső hold töredezettségéből származik. A 162 km-re fekvő Puck az Uránusz belső holdjainak legnagyobb - és az egyetlen az, amelyet az Uranus vet fel Voyager 2 bármilyen részletben - míg Puck és Mab az Uránusz két legkülső belső műholdja.

Minden belső hold sötét tárgy. Ezek sötét anyaggal szennyezett vízjégből készülnek, amely valószínűleg az Uránusz sugárzása által feldolgozott szerves anyag. A rendszer kaotikus és látszólag instabil is. A számítógépes szimulációk becslése szerint ütközések fordulhatnak elő, különösen Desdemona és Cressida vagy Júlia között a következő 100 millió évben.

2005-től az Uránuszról ismert, hogy kilenc szabálytalan holddal is rendelkezik, amelyek nagyjából keringnek az Oberonétól távol eső távolságon. Az összes szabálytalan hold valószínűleg elfogott tárgy, amelyet az Urán csapdába esett a kialakulása után. Az Urántól való távolság szerint: Francisco, Caliban, Stephano, Trincutio, Sycorax, Margaret, Prospero, Setebos és Ferdinard (ismét a Shakespeare-i játék karakterének nevezték el).

Az Urán szabálytalan holdjainak hossza kb. 150 km (Sycorax) és 18 km (Trinculo). Margaret kivételével az összes Uránus kör hátrafelé kering (azaz azt jelenti, hogy a bolygót a gerincének ellenkező irányában keringik).

Uránusz gyűrűs rendszere:

Mint a Saturn és a Jupiter, az Uránusznak van egy gyűrűs rendszere. Ezek a gyűrűk azonban rendkívül sötét részecskékből állnak, amelyek mérete mikrométertől egy méter hányadig változik - tehát miért nem olyan közel észlelhetők, mint a Szaturnuszé. Jelenleg tizenhárom különálló gyűrű ismert, a legfényesebb az epsilon gyűrű. És két nagyon keskeny gyűrű kivételével ezek a gyűrűk általában néhány kilométer szélességet mérnek.

A gyűrűk valószínűleg elég fiatalok, és úgy gondolják, hogy az Uránussal nem alakultak ki. A gyűrűkben lévő anyag lehet egy hold (vagy hold) része, amelyet nagy sebességű ütések összetörtek. Az ezen ütközések eredményeként keletkező számos törmelékből csak néhány részecske maradt fenn a stabil zónákban, amelyek megfelelnek a jelenlegi gyűrűk helyzetének.

A gyűrűrendszer legkorábbi ismert megfigyeléseire 1977. március 10-én került sor James L. Elliot, Edward W. Dunham és Jessica Mink által, a Kuiper Airborne Observatory segítségével. A SAO 158687 csillag (más néven HD 128598 néven ismert) elfoglalása során öt gyűrűt fedeztek fel a bolygó körül körülvevő rendszerben, és később még négyet észleltek.

A gyűrűket közvetlenül képezték, amikor Voyager 2 1986-ban áthaladt az Uránuszon, és a szonda két további halk gyűrűt tudott kimutatni - a megfigyelt gyűrűk számát 11-re növelte. 2005 decemberében a Hubble űrteleszkóp korábban ismeretlen gyűrűk párját fedezte fel, így az összérték 13-ra nőtt. kétszer olyan távolságra helyezkedik el az Urántól, mint a korábban ismert gyűrűk, ezért hívják őket „külső” gyűrűrendszernek.

2006 áprilisában a Keck Observatory új gyűrűinek képei a külső gyűrűk színét adták: a legkülső kék és a másik piros. Ezzel szemben az Uránusz belső gyűrűi szürke színűek. Az egyik hipotézis a külső gyűrű kék színére vonatkozik, hogy az a Mab felületéből álló kis jégszemcsékből áll, amelyek elég kicsik a kék fény szórásához.

Felfedezés:

Az Uránt egyetlen űrhajó látogatta csak egyszer: a NASA Voyager 2 űrszonda, amely 1986-ban repült a bolygó felett. 1986. január 24-én Voyager 2 áthaladt a bolygó felszínétől 81 500 km-en belül, visszaadva az Uránuszról valaha készült egyetlen közeli képet. Voyager 2 majd 1989-ben folytatta a szoros találkozót a Neptunussal.

A lehetőség a Cassini A Szaturnustól az Uránuszig terjedő űrhajókat a misszió meghosszabbításának tervezési szakaszában, 2009-ben értékelték. Ez azonban soha nem jött létre, mivel kb. húsz év kellett volna ahhoz, hogy Cassini hogy eljusson az uráni rendszerbe, miután távozott a Szaturnuszból.

A jövőbeni missziók tekintetében több javaslatot tettek. Például az Uránusz keringőjét és szondáját a 2011-ben közzétett, a 2013–2022 közötti bolygótudományi évtizedes felmérés javasolta. Ez a javaslat a 2020–2023 közötti indítást és egy 13 éves hajózási utazást irányoz elő az Uránuszra. A New Frontiers Uranus Orbiter-et értékelték és ajánlották a tanulmányban, Az Uránusz-sugárzó eset. Ez a misszió azonban kevésbé prioritást élvez, mint a Marsra és a Jovi-rendszerre irányuló jövőbeli missziók.

Az Egyesült Királyságban található Mullard Űrtudományi Laboratórium tudósai közös NASA-ESA missziót javasoltak az Uránussal Uránusz Pathfinder. Ez a misszió magában foglalja egy közepes osztályú misszió elindítását 2022-ig, és a becslések szerint költsége 470 millió euró (~ 525 millió USD).

Újabb küldetés az Uránusz felé, az úgynevezett Az uráni rendszer Herschel pályájának keringése (Hórusz), a Johns Hopkins Egyetem Alkalmazott Fizikai Laboratóriuma készítette. A javaslat egy nukleáris meghajtású keringtetőre vonatkozik, amely eszközkészlettel rendelkezik, beleértve egy képalkotó kamerát, spektrométereket és egy magnetométert. A misszió 2021 áprilisában indul, és 17 évvel később érkezik Uránuszra.

2009-ben a NASA Jethajtómű-laboratóriumának bolygótudósok egy csoportja fejlesztette ki a napenergiával működő Uránus keringtetőjének lehetséges terveit. Az ilyen szonda legkedvezőbb indítási ablaka 2018 augusztusában lenne, 2030 szeptemberében érkezik az Uránuszra. A tudományos csomag magában foglalhatja a magnetométereket, a részecskedetektorokat és esetleg egy képalkotó kamerát.

Elegendő mondani, hogy az Uránusz nehéz célpont a feltáráshoz, és távolsága miatt megfigyelési folyamatában felismerték azt, ami miatt a múltban problémás volt. És a jövőben, mivel a küldetésünk nagy része a Mars, az Európa és a Föld közeli aszteroidák feltárására összpontosít, a Naprendszer ezen régiójába való misszió kilátásai nem tűnnek nagyon valószínűnek.

De a költségvetési környezet megváltozik, csakúgy, mint a tudományos prioritások. És az érdeklődés iránt, hogy a Kuiper-öv felrobbant, mivel számos utóbbi éve felfedezte a Transz-Neptuniai Objektumokat, teljesen lehetséges, hogy a tudósok megkövetelik a külsõ Naprendszer küldetésének felállítását. Ha és mikor fordul elő, előfordulhat, hogy az érzékelőt az Uránusz elforgatja, miközben információkat és képeket gyűjt, hogy elősegítse a „Ice Giant” megértését.

Sok érdekes cikk található az Uránussal kapcsolatban a Space Magazine-ban. Reméljük, hogy megtalálja, amit keres, az alábbi listában: