Uranus (planeetta) ominaisuudet, koostumus, kiertorata, liike

Uranus Se on aurinkokunnan seitsemäs planeetta ja kuuluu ulkoplaneetojen ryhmälle. Saturnuksen kiertoradan ulkopuolella Uranus on tuskin näkyvissä paljaalla silmällä erittäin poikkeuksellisissa olosuhteissa, ja on tarpeen tietää, mistä etsiä.

Tästä syystä muinaiselle Uranukselle se oli käytännössä näkymätön, kunnes tähtitieteilijä William Herschel löysi sen vuonna 1781, teleskoopilla, jonka hän rakensi itsensä. Pieni vihertävä sininen piste ei ollut tarkalleen mitä tähtitieteilijä etsi. Herschel halusi havaita maan käännösliikkeen aiheuttama tähtitieteellinen rinnakkaisuus.

Kuvio 1. Planeetta Uranus, 14.5 kertaa massiivisempi kuin maa. Lähde: Pixabay.

Tätä varten minun piti löytää kaukainen (ja lähellä) tähti ja tarkkailla, kuinka ne nähtiin kahdesta eri paikasta. Mutta kevätyöllä vuonna 1781, Herschel huomasi pienen pisteen, joka näytti loistavan hiukan enemmän kuin muut.

Pian hän ja muut tähtitieteilijät vakuuttivat itsensä siitä, että se oli uusi planeetta ja Herschel tuli nopeasti kuuluisaksi tunnettujen maailmankaikkeuden koon laajentamisesta, nostaen planeettojen määrää.

Uusi planeetta ei saanut hänen nimeään heti, koska Herschel kieltäytyi käyttämästä kreikkalaista tai roomalaista jumalallisuutta ja sen sijaan hän kastoi hänet Georgium Siduksi tai ”Jorge Star” silloisen englantilaisen hallitsijan Jorge III: n kunniaksi.

Luonnollisesti tämä vaihtoehto ei ollut kuin jotkut Euroopan mantereella, mutta kysymys ratkaistiin, kun Saksan tähtitiede.

Vanhan kreikkalaisen ja roomalaisen mytologian mukaan Uranus oli Saturnuksen isä (Cronos), joka puolestaan ​​oli Jupiterin isä (Zeus). Tiedeyhteisö hyväksyi lopulta tämän nimen, paitsi Englannissa, jossa planeettaa jatkettiin "Jorge Star", ainakin vuoteen 1850 asti.

[TOC]

Uranuksen yleiset ominaisuudet

Uranus kuuluu aurinkokunnan ulkoisten planeettojen ryhmään, joka on kooltaan kolmas planeetta Saturnuksen ja Jupiterin jälkeen. Se on yhdessä Neptunuksen kanssa jää jättiläinen, koska sen koostumus ja monet sen ominaisuudet erottavat ne kahdesta muista Júpìter- ja Saturn -jättiläisistä.

Jupiterissa ja Saturnuksessa vety ja helium ovat vallitsevia, jäätelö jättiläiset, kuten Uranus. 

Tietysti Uranassa on myös vetyä ja heliumia, mutta pääasiassa ilmakehässä. Ja se sisältää myös jäätä, vaikka kaikki eivät ole vettä: on ammoniakkia, metaania ja muita yhdisteitä. 

Mutta joka tapauksessa Uranuksen ilmapiiri on yksi aurinkokunnan jäädytetyimmistä. Siellä olevat lämpötilat voivat saavuttaa -224 ºC.

Vaikka kuvat osoittavat kaukaisen ja salaperäisen sinisen albumin, on olemassa paljon yllättäviä ominaisuuksia. Yksi niistä on juuri sininen väri, joka johtuu ilmakehän metaanista, joka imee punaisen valon ja heijastaa sinistä.

Uranus näyttää siniseltä ilmakehän metaanikaasusta, joka imee punaisen valon ja heijastaa sinistä valoa

Lisäksi Uranuksella on:

-Oma magneettikenttä epäsymmetrisellä asennuksella. 

-Lukuisia kuukauksia.

-Himempi järjestelmä kuin Saturnus.

Mutta ehdottomasti, mikä houkuttelee eniten huomiota, on taaksepäin kääntyvä kääntäminen täysin kallistettu kierto -akseli, niin paljon, että Uranus -pylväät sijaitsevat siellä, missä muiden päiväntasaaja on, ikään kuin kääntyisi sivuttain.

Kuva 2. Uranuksen kierto -akselin kaltevuus. Lähde: NASA.

Muuten, toisin kuin kuvio 1 ehdottaa, Uranus ei ole rauhallinen tai yksitoikkoinen planeetta. Voyager, koetin, joka sai kuvat, oli oikeassa harvinaisessa rauhanomaisen ilmaston ajanjaksossa.

Seuraava kuva näyttää Uranus -akselin kallistumisen 98º: ssa globaalissa vertailussa kaikkien planeettojen välillä. Uranuksessa pylväät vastaanottavat eniten kaukaisen auringon lämpöä Ecuadorin sijasta.

Kuva 3. Aurinkokunnan planeettojen kierto -akselit. Lähde: NASA.

Yhteenveto planeetan tärkeimmistä fyysisistä ominaisuuksista

-Massa: 8.69 x 10²⁵ kg.

-Radio: 2.5362 x 10⁴   km

-Muoto: Huora.

-Keskimääräinen etäisyys aurinkoon: 2.87 x 10⁹ km

-Kiertoradan taipumus: 0.77º ekliptisen tason suhteen.

-Lämpötila: Välillä -220 --205.2 ºC suunnilleen.

-Painovoima: 8.69 m/s²

-Oma magneettikenttä: Joo.

-Ilmapiiri: Kyllä, vety ja helium

-Tiheys: 1290 kg/m³

-Satelliitit: 27 Nimityksellä tähän mennessä.

-Sormukset: Kyllä, noin 13 toistaiseksi löydetty.

Käännösliike

Uranus, kuten suuret planeetat, kääntyy majesteettisesti auringon ympäri, kiertoradan suorittamiseen kuluu noin 84 vuotta. 

Kuva 4. Uranus kiertorata (punaisella) auringon ympärillä. Lähde: Wikimedia Commons. Alkuperäinen simulaatio = Todd k. Easy Java Simulation = Francisco Esquembre/CC BY-S-S-S-S-S-S-kirjoittaja (https: // creativecommons.Org/lisenssit/by-SA/3.0)

Uranuksen kiertoradalla on huomattavasti elliptinen ja periaatteessa osoitti joitain eroja hänelle laskettujen kiertoradalla Newtonin ja Keplerin laeista, jonka suuri matemaatikko Pierre de Laplace vuonna 1783. 

Voit palvella sinua: Newtonin kolmas laki: sovellukset, kokeet ja harjoitukset

Jonkin aikaa myöhemmin, vuonna 1841, englantilainen tähtitiede. 

Vuonna 1846 Ranskan matemaatikko Urbain Le Verrier tarkensi tuntemattoman planeetan mahdollisen kiertoradan laskelmia ja antoi ne saksalaiselle tähtitieteilijälle Johann Gottfried Gallelle Berliinissä. Neptunus ilmestyi heti kaukoputkeensa ensimmäistä kertaa ranskalaisen tutkijan ilmoittamassa paikassa. 

Kuva 5. Vasemmalla Sir William Herschel (1738-1822) ja oikealla Urbain Le Verrierillä (1811-1877). Lähde: Wikimedia Commons.

Milloin ja miten tarkkailla Uranusta

Uranusta on vaikea tarkkailla paljaalla silmällä, koska se on erittäin kaukana maasta. Heti kun se on 6, kun se on kirkkaampi ja halkaisija 4 sekuntia kaaria (Jupiterilla on noin 47º, kun se näyttää paremmalta).

Erittäin selkeällä tummalla taivaalla, ilman keinotekoisia valoja ja tietäen etukäteen, mistä etsiä, on mahdollista nähdä se paljaalla silmällä. 

Tähtitieteen fanit voivat kuitenkin sijoittaa sen Internetistä löydettyjen taivaallisten kirjeiden avulla, jotka voivat olla jopa laadukkaita kiikareita. Silti se näyttää siniseltä pisteeltä ilman lisätietoja.

Kuva 6. Uranusta voidaan pitää pienenä sinisenä pisteenä kaukoputken ja taivaankirjeiden avulla. Lähde: Pexels.

Nähdäksesi Uranuksen viisi suurta kuukautta, vaaditaan suuri kaukoputki. Planeetan yksityiskohdat voidaan havaita kaukoputkella vähintään 200 mm. Pienemmät instrumentit paljastavat vain pienen vihertävän sinisen albumin, mutta on kuitenkin yrittämisen arvoinen, tietäen, että toistaiseksi piilottaa niin paljon ihmeitä.

Uranus soi

Vuonna 1977 Uranus ohitti tähden ja piilotti sen. Tuona aikana tähti vilkaisi muutaman kerran, ennen ja jälkeen piilottamisen ja sen jälkeen. Vilkkuminen aiheutti passin.

Kaikilla ulkoplaneetoilla on rengasjärjestelmä, vaikka yksikään ei ylitä Saturnuksen renkaiden kauneutta, mutta Uranus on erittäin mielenkiintoinen.

Voyager 2 -anturi löysi lisää renkaita ja sai erinomaisia ​​kuvia. Vuonna 2005 Hubble Space Telescope löysi myös vielä 2 ulkorenkaan. 

Uraanirenkaat säveltävä asia on tumma, se on mahdollisesti kiviä, joilla on korkea hiilipitoisuus ja vain uloimmat renkaat ovat rikkaita jauheita.

Renkaat pidetään kunnossa paimenen satelliitit Uranuksen, jonka painovoimavaikutus määrittää näiden muodon. Ne ovat myös erittäin ohuita, joten laidunneet satelliitit ovat melko pieniä kuukauksia.

Rings -järjestelmä on melko hauras ja vähän kestävä rakenne, ainakin tähtitieteellisten aikojen näkökulmasta.

Renkaat muodostavat hiukkaset törmäävät jatkuvasti, hankaaminen Uranuksen ilmakehällä murenee ne ja myös jatkuva aurinkosäteily heikentää niitä.

Siksi renkaiden pysyvyys riippuu siitä tosiasiasta, että uusi materiaali tulee heille satelliittien pirstoutumisesta asteroidien ja komeetojen vaikutusten suhteen. Kuten Saturnuksen renkaat, tähtitieteilijät uskovat olevansa viimeaikaisia ​​ja että heidän alkuperänsä on juuri näissä törmäyksissä.

Kuva 7. Uraanirenkaiden ja paimenen satelliittien välillä on hyvin läheinen suhde, tämä on yleistä rengasjärjestelmien planeetoissa. Lähde: Wikimedia Commons. Trassiorf / julkinen alue.

Kiertoliike

Kaikista Uranuksen ominaisuuksista tämä on upein, koska tällä planeetalla on taaksepäin kierto; toisin sanoen nopeasti rikkoutuneena vastakkaiseen suuntaan siihen, kuinka muut planeetat (paitsi Venus) tekevät sen, kun paluun saaminen vie hieman yli 17 tuntia. Tällainen nopeus on ristiriidassa Uranuksen maltillisuuden kanssa kiertoradalla.

Lisäksi kierto -akseli on niin kalteva, että näyttää siltä, ​​että planeetta kääntyy makuulla, kuten voidaan nähdä kuvan 2 animaatiossa. Planeetta -tutkijat uskovat, että kolosiaalinen vaikutus muutti planeetan kierto -akselia nykyiseen sijaintiinsa.

Voi palvella sinua: Goniometri: Historia, osat, toiminta, käyttö, tyypitKuva 8. Uranus -akselin taaksepäin kiertäminen ja kallistus johtuvat miljoonia vuosia sitten tapahtuneista valtavista vaikutuksista. Lähde: NASA.

Uranuksen asemat

Juuri tämän omituisen taipumuksen takia Uranuksen asemat ovat todella äärimmäisiä ja aiheuttavat suuria ilmasto -variaatioita.

Esimerkiksi yksipäivänseisauksen aikana yksi pylväistä osoittaa suoraan aurinkoon, kun taas toinen tekee sen kohti avaruutta. Valaistu sivumatkustaja huomauttaa, että aurinko ei nouse 21 vuoden ajan, kun taas vastakkainen napa on pimeässä.

Ja päinvastoin, päiväntasauksessa aurinko on planeetan Ecuadorin yli ja sitten se tulee ulos ja piiloutuu koko päivän, joka kestää noin 17 tuntia.

Voyager 2 -anturin ansiosta tiedetään, että tällä hetkellä Uranuksen eteläpallon pallonpuolisko on suunnattu kohti talvea, kun taas pohjoinen menee kesälle, joka tapahtuu vuonna 2028.

Kuva 9. Uranuksen kausivaihtelu hypoteettinen matkustaja. Lähde: Siemenet, M. Aurinkokunta.

Koska Uranus vie 84 vuotta kiertoradan matkustamiseen auringon ympäri ja ollessa niin kaukana maasta, ymmärretään, että monet planeetan ilmastomuutoksista ovat edelleen tuntemattomia. Suurin osa käytettävissä olevista tiedoista on peräisin edellä mainitulta Vuoden 1986 Voyager -operaatiosta ja Hubble Space -teleskoopin kautta tehdyistä havainnoista.

Sävellys

Uranus ei ole kaasumainen jättiläinen, vaan jää jättiläinen. Ominaisuuksille omistetussa osiossa nähtiin, että Uranuksen tiheys, vaikka se on pienempi kuin kallioisten planeettojen, kuten maan, on suurempi kuin Saturnus, mikä voi hyvin kellua vedessä.

Itse asiassa hyvä osa Jupiteria ja Saturnusta on melko nestemäistä kuin sooda, mutta Uranus ja Neptunus sisältävät paljon jäätä, ei vain vettä, myös muita yhdisteitä.

Ja koska Uranus -massa on alhaisempi, sisällä ei ole paineita, jotka aiheuttavat nestemäisen vedyn muodostumista, joten Jupiterin ja Saturnuksen ominaisuudet. Kun vetyä löytyy tässä tilassa, se käyttäytyy metallina, joka on peräisin näiden kahden planeetan voimakkaista magneettikentästä.

Uranuksella on myös oma magneettikenttä, josta kuvassa 12 on kaavio, vaikka uteliaana kenttäviivat eivät kulke sen keskuksen läpi, kuten maan tapauksessa, mutta ne näyttävät olevan peräisin toisesta kohdasta, joka on siirretty sieltä,.

Sitten, Uranuksen ilmakehässä on molekyylistä vetyä ja heliumia, jolla on pieni prosenttiosuus metaanista, joka on vastuussa sen sinisestä väristä, koska tämä yhdiste absorboi aallon aallonpituudet.

Planeetan runko sellaisenaan koostuu jäästä paitsi vedestä, myös ammoniakkia ja metaanista.

Tämä on aika tuoda esiin tärkeä yksityiskohta: Kun planeettatutkijat puhuvat "jäästä", he eivät viittaa jäädytetylle vedelle, jonka laitamme juomia niiden jäähdyttämiseksi.

Jäätelöplaneettojen "jää" on suurten paineiden ja korkeiden lämpötilojen alla, ainakin useita tuhansia asteita, joten siinä ei ole mitään yhteistä jääkaapien pelastettujen kanssa, paitsi koostumus.

Timantit Uranuksessa

Onko mahdollista tuottaa timantteja metaanista? Saksassa suoritetut laboratoriotutkimukset, Helmholtz Zentrum Dresden-Rossendorf -laboratoriossa, osoittavat, että kyllä, kunhan niillä on riittävät paine- ja lämpötila-olosuhteet.

Ja nämä olosuhteet ovat Uranuksen sisällä, joten tietokonesimulaatiot osoittavat, että metaani Cho₄ Se dissosioi muiden yhdisteiden muodostaen. 

Metaanimolekyyleissä läsnä oleva hiili on saostettu ja siitä tulee vain timantti. Kun ne liikkuvat kohti planeetan sisätilaa, kiteet irrottavat lämpöä kitkalla ja kertyvät planeetan ytimeen (katso seuraava osa).

Arvioidaan, että siten muodostuneet timantit voisivat nousta jopa 200 kg: een, vaikka se ei todennäköisesti vahvista sitä, ainakin lähitulevaisuudessa.

Sisäinen rakenne

Alla esitetyssä kaaviossa meillä on Uranuksen ja sen kerrosten rakenne, joiden koostumus mainittiin lyhyesti edellisessä osassa:

-Ylempi ilmapiiri.

-Välikerros, jossa on runsaasti molekyylisiä vety ja heliumia, ilmakehän paksuus on noin 7.500 km.

-ICE: hen perustuva vaippa (joka jo tiedämme olevan kuin yleinen jää maan päällä), paksuus 10.500 km.

-Raudasta, nikkeli- ja 7: stä valmistettu kivinen ydin,.500 km radio.

Voi palvella sinua: 31 fysiikan voimantyyppiä ja niiden ominaisuuksia

Ytimen "kivinen" materiaali ei ole kuin maan kivet, koska planeetan sydämessä paine ja lämpötila ovat liian korkeat niin, että ne "kivet" näyttävät tunnetuilta, mutta ainakin kemiallinen koostumus I I ei tarvitse olla erilainen.

Kuva 10. Uranuksen sisäinen rakenne. Lähde: Wikimedia Commons.

Uranus Natural -satelliitit

Uranus on toistaiseksi nimetty 27 satelliittia, jotka on nimitetty William Shakespearen ja Alexander Popeiksi, kiitos John Herschelille, William Herschelin pojalle, planeetan löytäjälle.

Teleskoopilla on viisi pääkuusta, jotka havaittiin tarkkailemalla, mutta yhdelläkään ei ole ilmakehää, vaikka tiedetään, että heillä on jäädytetty vesi. Kaikki he ovat melko pieniä, koska heidän yhdistetyt massansa eivät saavuta Tritonin keskelle, joka on yksi Neptunuksen kuusta, Uranus Twin Planet.

Niistä suurin on Titania, jonka halkaisija on 46% kuuta, jota seuraa Oberon. William Herschel löysi molemmat satelliitit vuonna 1787. Ariel ja Umbriel tunnetaan marraskuun vuosisadan puolivälissä, amatööri -tähtitieteilijä William Lassell, joka rakensi myös omat teleskoopit.

Gerard Kuiper löysi Miranda, Uranuksen viides pääkuuhi, jonka kuukalahkaisija oli vain 14% kuun halkaisijasta. Muuten, tämän merkittävän tähtitieteilijän nimellä Kuiperin vyö kastettiin myös aurinkokunnan rajoissa.

Kuva 11. Uranuksen viisi suurta kuukautta, itse planeetta ja pieni kuu kiekko. Vasemmalta oikeaan uraaniin sinisellä, kiekolla, Mirandalla, Arielilla, Umbrielilla, Titanialla Suurin ja Overthon. Lähde: Wikimedia Commons.

Mirandan pinta on erittäin kestävä mahdollisten vaikutusten ja epätavallisen geologisen toiminnan takia.

Muut satelliitit ovat pienempiä ja he tuntevat toisensa Voyager 2: n ja Hubble -avaruusteleskoopin ansiosta. Nämä kuut ovat hyvin tummia, ehkä lukuisten vaikutusten vuoksi, jotka höyrystyivät pintamateriaalin ja keskittyivät siihen. Myös voimakkaasti säteilylle, jolle ne altistuvat.

Kuvio 7 ilmestyy joidenkin heidän nimet ja niiden toiminta renkaiden järjestelmän ylläpitämiseksi.

Uranus-satelliittia liikuttavat vuoroveden joukot sekä Earth-Luna -järjestelmä. Tällä tavoin satelliittien kierto- ja käännösjaksot ovat samat ja osoittavat aina samat planeetta.

Magneettikenttä 

Uranuksella on magneettikenttä, jolla on noin 75 %: n intensiteetti maalla, Voyager 2 -anturin magnetometrian mukaan. Koska planeetan sisustus ei täytä tarvittavia olosuhteita metallisen vedyn tuottamiseksi, tutkijat uskovat, että kenttä tuottaa toinen kuljettajaneste.

Seuraavassa kuvassa on esitetty Jovian planeettojen magneettikentät. Kaikki kentät muistuttavat tietyssä määrin, joka tuottaa keskellä baarimagneettimagneettia, myös maapallon.

Mutta Uranuksen dipoli ei ole keskustassa eikä Neptunuksen dipoleissa, vaan syrjäytetty kohti etelänapaa ja kallistettu huomattavasti kierto -akselin suhteen, Uranuksen tapauksessa.

Kuva 12. Magneettikenttäjärjestelmä Jovian Planetylle. Uranus -kenttä siirtyy keskustasta ja akseli muodostaa merkityn kulman kierto -akselilla. Lähde: Siemenet, M. Aurinkokunta.

Jos Uranus tuottaa magneettikenttää, liikkeenesteen ansiosta on oltava dynaaminen vaikutus. Asiantuntijat uskovat, että se on vesistö, jonka metaani ja ammoniakki on liuennut, melko syvyys.

Uranuksen sisätilojen paineen ja lämpötilan myötä tämä neste olisi hyvä sähköjohdin. Tämä laatu yhdessä planeetan nopean kierto- ja lämmön siirron kanssa konvektiolla ovat tekijöitä, jotka kykenevät tuottamaan magneettikentän.

Uranukselle

Uranus on erittäin poissa maasta, joten alussa etsintä tapahtui vain kaukoputken kautta. Onneksi Voyager -anturi lähestyi tarpeeksi, jotta voidaan kerätä tietojen poistamista tästä tuntemattomasta planeetasta viime aikoihin asti.

Ajatteltiin, että Saturnuksen opiskelemaan käynnistetty Cassini -operaatio pääsi Uranukseen, mutta kun hänen polttoaineensa oli uupunut operaatiosta vastuussa, sai hänet katoamaan Saturnuksen sisällä vuonna 2017.

Koetin sisälsi radioaktiivisia elementtejä, jotka kaatumisesta Titania vastaan, joka on yksi Saturnuksen kuusta, olisi voinut saastuttaa tämän maailman, jossa ehkä on jonkinlainen primitiivinen elämä.

Hubble -avaruusteleskooppi tarjoaa myös tärkeää tietoa ja paljasti uusien renkaiden olemassaolon vuonna 2005.

Myöhemmin Voyager -operaatioon ehdotettiin joitain tehtäviä, joita ei voitu suorittaa, koska Marsin ja jopa Jupiterin tutkimista pidetään avaruusjärjestöjen ensisijaisena tavoitteena ympäri maailmaa.

Matkustaja

Tämä tehtävä koostui kahden koettimen käynnistämisestä: Voyager 1 ja Voyager 2. Periaatteessa he aikovat vain päästä Jupiteriin ja Saturnukseen, mutta vieraillessaan näillä planeetoilla koettimet jatkoivat jääplaneettoja.

Voyager 2 saapui Uranukseen vuonna 1986, ja monet tuota koskevista tiedoista, jotka ovat toistaiseksi tulleet siitä koettimesta. 

Tällä tavoin saatiin tietoa ilmakehän koostumuksesta ja kerrosten rakenteesta löydettyjä lisärenkaita, tutkittiin Uranuksen päärenkiä, löysi vielä 10 muuta kuukautta ja mittasi planeetan magneettikentän.

Hän lähetti myös monia korkealaatuisia kuvia, sekä planeetalta että heidän kuusipinnoilta, täynnä iskukraatteja.

Koetin meni Neptunukseen ja meni lopulta tähtienväliseen tilaan.

Viitteet

1. N+1. 200 kilogrammaa timantteja Uranuksessa ja Neptunessa. Haettu osoitteesta: NMAS1.org.
2. Powell, m. Paljaalla silmän planeetat yötaivaassa (ja kuinka tunnistaa ne). Toipunut: Nakedeyeplanetit.com.
3. Siemenet, m. 2011.Aurinkokunta. Seitsemäs painos. Cengage -oppiminen.
4. Wikipedia. Planeettarengas. Palautettu: on.Wikipedia.org.
5. Wikipedia. Anneaux d'Aranus. Toipunut: Cold.Wikipedia.org.
6. Wikipedia. Uranuksen etsintä. Haettu: vuonna.Wikipedia.org.
7. Wikipedia. Urano (planeetta). Palautettu: on.Wikipedia.org.