PLANET URáN

Send

Urán, ktorý má meno od gréckeho boha oblohy, je plynárenský obr a siedma planéta od nášho Slnka. Je to tiež tretia najväčšia planéta v našej slnečnej sústave, umiestnená za Jupiterom a Saturnom. Rovnako ako jeho spoluobčania s plynom, má veľa mesiacov, kruhový systém a je primárne zložený z plynov, o ktorých sa predpokladá, že obklopujú pevné jadro.

Aj keď to možno vidieť voľným okom, uvedomenie si, že Urán je planéta, bolo relatívne nedávne. Aj keď existujú náznaky, že sa za posledné dva tisíce rokov objavili viackrát, až za 18. storočie sa uznalo za to, čo to bolo. Od tej doby sa začal objavovať celý mesiac, planétový systém a tajomná príroda planéty.

Objav a pomenovanie:

Rovnako ako päť klasických planét - Merkúr, Venuša, Mars, Jupiter a Saturn - aj Urán je možné vidieť bez pomoci ďalekohľadu. Ale kvôli svojej nejasnosti a pomalej obežnej dráhe starí astronómovia verili, že je to hviezda. Najskoršie známe pozorovanie vykonal Hipparchos, ktorý ho zaznamenal ako hviezdu vo svojom katalógu hviezd v roku 128 pred nl - pozorovania, ktoré boli neskôr zahrnuté do Ptolemyho Almagest.

Najskoršie definitívne pozorovanie Uránu sa uskutočnilo v roku 1690, keď ho anglický astronóm John Flamsteed - prvý astronóm Royal - pozoroval najmenej šesťkrát a zaregistroval ho ako hviezdu (34 Tauri). Francúzsky astronóm Pierre Lemonnier to tiež pozoroval najmenej dvanásťkrát medzi rokmi 1750 a 1769.

Bolo to však pozorovanie Urana zo strany Sira Williama Herschela 13. marca 1781, ktoré začalo proces jeho identifikácie ako planéty. V tom čase to nahlásil ako pozorovanie kométy, ale potom sa zapojil do série pozorovaní pomocou ďalekohľadu svojho vlastného návrhu na meranie svojej polohy vzhľadom na hviezdy. Keď o tom informoval Kráľovskú spoločnosť, tvrdil, že je to kométa, ale implicitne ju porovnal s planétou.

Niekoľko astronómov potom začalo skúmať možnosť, že Herschelova „kométa“ bola v skutočnosti planétou. Medzi ne patril ruský astronóm Anders Johan Lexell, ktorý ako prvý vypočítal svoju takmer kruhovú obežnú dráhu, čo ho nakoniec priviedlo k záveru, že je to planéta. Berlínsky astronóm Johann Elert Bode, člen „zjednotenej astronomickej spoločnosti“, s tým súhlasil po vykonaní podobných pozorovaní na svojej obežnej dráhe.

Čoskoro sa status Uranu ako planéty stal vedeckým konsenzom a do roku 1783 to sám Herschel priznal Kráľovskej spoločnosti. Ako uznanie tohto objavu dal anglický kráľ George III. Herschelovi ročnú štipendiu 200 GBP za podmienky, že sa presťahuje do Windsoru, aby sa kráľovská rodina mohla pozrieť cez jeho ďalekohľady.

Na počesť svojho nového patróna sa William Herschel rozhodol pomenovať jeho objavry Georgium Sidus („George's Star“ alebo „Georges Planet“). Mimo Británie nebolo toto meno populárne a čoskoro boli navrhnuté alternatívy. Medzi ne patril francúzsky astronóm Jerome Lalande, ktorý to navrhoval nazvať Hershel na počesť tohto objavu a švédsky astronóm Erik Prosperin navrhol meno Neptún.

Johann Elert Bode navrhol meno Urán, latinskú verziu gréckeho boha oblohy, Ouranos. Toto meno sa zdalo byť vhodné, keďže Saturn bol pomenovaný po mýtickom otcovi Jupitera, takže táto nová planéta by mala byť pomenovaná po mýtickom otcovi Saturnovi. Nakoniec sa Bodeho návrh stal najrozšírenejším a do roku 1850 sa stal univerzálnym.

Veľkosť, hmotnosť a obežná dráha uránu:

So stredným polomerom približne 25 360 km, objemom 6 833 × 10¹³ km³a hmotnosť 8,68 x 10²⁵ kg, Urán je približne 4-krát väčší ako Zem a 63-násobok svojho objemu. Ako plynový gigant však má jeho hustotu (1,27 g / cm3)³) je výrazne nižšia; preto je iba 14,5 hmotnejšia ako Zem. Jeho nízka hustota tiež znamená, že aj keď je tretím najväčším plynárenským gigantom, je najmenej masívny (zaostáva za Neptúnom o hmotnosti 2,6 Zeme).

Odchýlka Uránovej vzdialenosti od Slnka je tiež väčšia ako tá ktorákoľvek iná planéta (okrem trpasličích planét alebo plutoidov). V zásade sa vzdialenosť plynového gigantu od Slnka pohybuje od 18,28 AU (2 735,118,100 km) pri perihéliu do 20,09 AU (3 006 234 700 km) pri aphelióne. Pri priemernej vzdialenosti 3 miliárd km od Slnka trvá Urán približne 84 rokov (alebo 30 687 dní), aby dokončil jednu obežnú dráhu Slnka.

Obdobie rotácie interiéru Uránu je 17 hodín, 14 minút. Rovnako ako u všetkých veľkých planét aj horná atmosféra prežíva silný vietor v smere rotácie. V niektorých zemepisných šírkach, ako napríklad asi 60 stupňov južne, sa viditeľné vlastnosti atmosféry pohybujú oveľa rýchlejšie a úplná rotácia sa dosiahne už za 14 hodín.

Jedinečnou vlastnosťou Uránu je to, že sa otáča na svojej strane. Zatiaľ čo všetky planéty Slnečnej sústavy sú do istej miery naklonené na svojich osiach, Urán má najextrémnejší axiálny sklon 98 °. To vedie k radikálnym obdobiam, ktoré planéta prežíva, nehovoriac o neobvyklom cykle deň-noc na póloch. U rovníka Urán prežíva bežné dni a noci; ale na póloch každý zažije 42 pozemských rokov, po ktorých nasleduje 42 rokov v noci.

Zloženie uránu:

Štandardným modelom Uránovej štruktúry je to, že pozostáva z troch vrstiev: skalnaté jadro (kremičitan / železo-nikel) v strede, ľadový plášť v strede a vonkajší obal plynného vodíka a hélia. Podobne ako Jupiter a Saturn predstavuje vodík a hélium väčšinu atmosféry - približne 83% a 15% -, ale iba malú časť celkovej hmotnosti planéty (0,5 až 1,5 hmotnosti Zeme).

Tretím najhojnejším prvkom je metánový ľad (CH⁴), čo predstavuje 2,3% jeho zloženia a ktoré spôsobuje akvamarínové alebo azúrové sfarbenie planéty. Stopové množstvá rôznych uhľovodíkov sa nachádzajú aj v stratosfére Uránu, o ktorej sa predpokladá, že sa vyrába z fotolýzy vyvolanej metánom a ultrafialovým žiarením. Zahŕňajú etán (C₂H₆), acetylén (C₂H₂), metylacetylén (CH₃C₂H) a diacetylén (C₂HC₂H).

Spektroskopia navyše odhalila oxid uhoľnatý a oxid uhličitý vo vrchnej atmosfére Uránu, ako aj prítomnosť ľadových mrakov vodnej pary a ďalších prchavých látok, ako je amoniak a sírovodík. Z tohto dôvodu sa Urán a Neptún považujú za samostatnú triedu obrovských planét - známych ako „Ľadoví obri“ - pretože sa skladajú hlavne z ťažších prchavých látok.

Ľadový plášť nie je v skutočnosti zložený z ľadu v konvenčnom zmysle, ale z horúcej a hustej tekutiny pozostávajúcej z vody, amoniaku a iných prchavých látok. Táto tekutina, ktorá má vysokú elektrickú vodivosť, sa niekedy nazýva oceán voda - amoniak.

Jadro Uránu je relatívne malé, s hmotnosťou iba 0,55 hmotností Zeme a polomerom menším ako 20% celkovej veľkosti planéty. Plášť pozostáva z jeho objemu, s hmotnosťou okolo 13,4 Zeme, a horná atmosféra je relatívne nepodstatná, váži okolo 0,5 Zeme a siaha až po posledných 20% polomeru Uránu.

Hustota jadra Uránu sa odhaduje na 9 g / cm³, s tlakom v strede 8 miliónov barov (800 GPa) a teplotou asi 5 000 K (čo je porovnateľné s povrchom Slnka).

Atmosféra uránu:

Podobne ako na Zemi je atmosféra Uránu rozdelená do vrstiev v závislosti od teploty a tlaku. Rovnako ako ostatné plynové giganty, planéta nemá pevný povrch a vedci ju definujú ako oblasť, v ktorej atmosférický tlak presahuje jeden bar (tlak zistený na Zemi v hladine mora). Za atmosféru sa považuje aj všetko, čo je prístupné schopnosti diaľkového snímania - ktoré siaha až zhruba do 300 km pod hladinu 1 bar.

Pomocou týchto referenčných bodov je možné Uránovu atmosféru rozdeliť do troch vrstiev. Prvou je troposféra medzi nadmorskou výškou -300 km pod povrchom a 50 km nad ňou, kde sú tlaky v rozsahu od 100 do 0,1 baru (10 MPa až 10 kPa). Druhou vrstvou je stratosféra, ktorá siaha medzi 50 a 4000 km a má tlaky medzi 0,1 a 10^-10 bar (10 kPa až 10 uPa).

Troposféra je najhustejšia vrstva v atmosfére Uránu. Tu sa teplota pohybuje od 320 K (46,85 ° C / 116 ° F) na základni (-300 km) do 53 K (-220 ° C / -364 ° F) pri 50 km, pričom horná oblasť je najchladnejšia v slnečnej sústave. Región tropopauzy je zodpovedný za drvivú väčšinu Uranových tepelných infračervených emisií, čím určuje jeho efektívnu teplotu 59,1 ± 0,3 K.

V troposfére sú vrstvy mrakov - vodné oblaky pri najnižších tlakoch, nad ktorými sú oblaky hydrosulfidu amónneho. Ďalej prichádzajú oblaky amoniaku a sírovodíka. Nakoniec na vrchole ležali tenké metánové oblaky.

V stratosfére sú teploty v rozsahu od 53 K (-220 ° C / -364 ° F) na horných úrovniach do 800 až 850 K (527 - 577 ° C / 980 - 1070 ° F) na spodku termosféry, vďaka ohrevu spôsobenému slnečným žiarením. Stratosféra obsahuje etánový smog, ktorý môže prispievať k matnému vzhľadu planéty. Prítomný je tiež acetylén a metán a tieto hmly pomáhajú zahriať stratosféru.

Vonkajšia vrstva, termosféra a koróna, siahajú od 4 000 km do 50 000 km od povrchu. Táto oblasť má jednotnú teplotu 800 - 850 (577 ° C / 1 070 ° F), hoci vedci si nie sú istí dôvodom. Pretože vzdialenosť od Slnka k Uranu je tak veľká, množstvo tepla, ktoré z neho prichádza, nie je dostatočné na generovanie takýchto vysokých teplôt.

Rovnako ako Jupiter a Saturn, aj počasie Uranu sa podobá vzoru, v ktorom sú systémy rozdelené na pásma, ktoré sa otáčajú okolo planéty a ktoré sú poháňané vnútorným teplom, ktoré stúpa do hornej atmosféry. Výsledkom je, že vietor na Uráne môže dosiahnuť rýchlosť až 900 km / h (560 mph), čo vytvára obrovské búrky ako tie, ktoré si všimol Hubbleov vesmírny ďalekohľad v roku 2012. Podobne ako Jupiterova veľká červená škvrna bol tento „temný bod“ obrovským vír oblačnosti, ktorý meral 1 700 km až 3 000 kilometrov (1 100 míľ až 1 900 míľ).

Uránové mesiace:

Urán má 27 známych satelitov, ktoré sú rozdelené do kategórií väčších mesiacov, vnútorných mesiacov a nepravidelných mesiacov (podobne ako ostatné plynové giganty). Najväčšie mesiace Uránu sú rádovo Miranda, Ariel, Umbriel, Oberon a Titania. Tieto mesiace sa pohybujú v priemere a hmotnosti od 472 km do 6,7 × 10¹⁹ kg pre Mirandu na 1578 km a 3,5 × 10²¹ kg pre Titania. Každý z týchto mesiacov je obzvlášť tmavý, s nízkou väzbou a geometrickými albedmi. Ariel je najjasnejšia, zatiaľ čo Umbriel je najtmavšia.

Verí sa, že všetky veľké mesiace Uránu sa vytvorili v akrečnom disku, ktorý existoval okolo Uránu nejaký čas po jeho vytvorení, alebo boli výsledkom veľkého dopadu Uranu na začiatku jeho histórie. Každá z nich pozostáva z približne rovnakých množstiev hornín a ľadu, s výnimkou Mirandy, ktorá sa vyrába predovšetkým z ľadu.

Ľadová zložka môže obsahovať amoniak a oxid uhličitý, pričom sa predpokladá, že skalný materiál je zložený z uhlíkatého materiálu vrátane organických zlúčenín (podobných asteroidom a kométom). Ich zloženie sa považuje za diferencované, pričom ľadový plášť obklopuje skalnaté jadro.

V prípade Titania a Oberonu sa predpokladá, že na hranici jadra / plášťa môžu existovať tekuté vodné oceány. Ich povrchy sú tiež veľmi kráterové; ale v každom prípade endogénne obnovenie povrchovej úpravy viedlo k určitému stupňu obnovy ich vlastností. Zdá sa, že Ariel má najmladší povrch s najmenšími nárazovými krátermi, zatiaľ čo Umbriel sa javí ako najstarší a najviac kráter.

Hlavné mesiace uránu nemajú rozpoznateľnú atmosféru. Tiež kvôli svojej obežnej dráhe okolo Uránu zažívajú extrémne sezónne cykly. Pretože Urán obieha okolo Slnka takmer po jeho boku a veľké mesiace obiehajú okolo rovníkovej roviny Uránu, severné a južné pologule zažívajú predĺžené denné a nočné obdobie (42 rokov súčasne).

Od roku 2008 je známe, že Urán má 13 vnútorných mesiacov, ktorých obežné dráhy ležia vo vnútri Mirandy. Sú zoradené podľa vzdialenosti od planéty: Cordelia, Ophelia, Bianca, Cressida, Desdemona, Julie, Portia, Rosalind, Cupid, Belinda, Perdita, Puck a Mab. V súlade s pomenovaním väčších mesiacov Uránu sú všetky pomenované podľa postáv zo Shakespearovských hier.

Všetky vnútorné mesiace sú úzko spojené s Uránovým kruhovým systémom, čo pravdepodobne vyplývalo z fragmentácie jedného alebo niekoľkých malých vnútorných mesiacov. Puk, vzdialený 162 km, je najväčší z vnútorných mesiacov Uránu - a jediný, ktorý si ho zobrazil Voyager 2 do detailu - zatiaľ čo Puck a Mab sú dva najvzdialenejšie vnútorné satelity Uránu.

Všetky vnútorné mesiace sú tmavé objekty. Sú vyrobené z vodného ľadu kontaminovaného tmavým materiálom, ktorý je pravdepodobne organickým materiálom spracovaným Uránovým žiarením. Systém je tiež chaotický a zjavne nestabilný. Počítačové simulácie odhadujú, že v najbližších 100 miliónoch rokov môžu dôjsť ku kolíziám, najmä medzi Desdemonou a Cressidou alebo Juliou.

Od roku 2005 je tiež známe, že Urán má deväť nepravidelných mesiacov, ktoré ho obiehajú na oveľa väčšiu vzdialenosť ako Oberon. Všetky nepravidelné mesiace sú pravdepodobne zachytenými objektmi, ktoré Urán zachytil skoro po svojom vzniku. Sú zoradené podľa vzdialenosti od Uránu: Francisco, Caliban, Stephano, Trincutio, Sycorax, Margaret, Prospero, Setebos a Ferdinard (opäť pomenované podľa postáv v Shakespearovských hrách).

Rozmery nepravidelných Uránových mesiacov sa pohybujú od asi 150 km (Sycorax) do 18 km (Trinculo). S výnimkou Margaret, všetky kruhy Uránu na retrográdnych obežných dráhach (čo znamená, že obiehajú planétou opačným smerom ako je jej rotácia).

Prstencový systém uránu:

Rovnako ako Saturn a Jupiter má Urán kruhový systém. Tieto krúžky sa však skladajú z extrémne tmavých častíc, ktoré sa líšia veľkosťou od mikrometrov po zlomok metra - preto nie sú také rozoznateľné ako Saturn. V súčasnosti je známych trinásť rôznych kruhov, najjasnejším je epsilonový prsteň. A s výnimkou dvoch veľmi úzkych krúžkov majú tieto krúžky obvykle šírku niekoľko kilometrov.

Prstene sú pravdepodobne celkom mladé a neverí sa, že sa vytvorili s Uránom. Hmota v prstencoch mohla byť kedysi súčasťou mesiaca (alebo mesiacov), ktorý bol rozbitý vysokorýchlostnými nárazmi. Z mnohých úlomkov, ktoré sa vytvorili v dôsledku týchto nárazov, prežilo iba niekoľko častíc v stabilných zónach zodpovedajúcich umiestneniu prítomných kruhov.

Najskoršie známe pozorovania kruhového systému sa uskutočnili 10. marca 1977 Jamesom L. Elliotom, Edwardom W. Dunhamom a Jessica Mink pomocou observatória vo vzduchu Kuiper. Počas okultizácie hviezdy SAO 158687 (tiež známej ako HD 128598) rozoznali päť kruhov existujúcich v systéme okolo planéty a ďalšie štyri pozorovali neskôr.

Kruhy boli priamo zobrazené, keď Voyager 2 prešiel Uránom v roku 1986 a sonda dokázala zistiť ďalšie dva slabé prstene - počet pozorovaných prstencov sa tak zvýšil na 11. V decembri 2005 Hubbleov vesmírny teleskop detekoval pár predtým neznámych prstencov, čím sa ich celkový počet zvýšil na 13. Najväčší sa nachádza dvakrát tak ďaleko od Uránu ako predtým známe krúžky, a preto sa nazývajú „vonkajší“ kruhový systém.

V apríli 2006 vyobrazenia nových krúžkov z observatória Keck poskytli farby vonkajších krúžkov: vonkajšia strana je modrá a druhá červená. Naopak, vnútorné krúžky Uránu sú sivé. Jedna hypotéza týkajúca sa modrej farby vonkajšieho prstenca je, že je zložená z drobných častíc vodného ľadu z povrchu Mab, ktoré sú dostatočne malé na rozptýlenie modrého svetla.

Prieskum:

Urán bol navštívený iba jednou kozmickou loďou: NASA Voyager 2 kozmická sonda, ktorá preletela okolo planéty v roku 1986. 24. januára 1986 Voyager 2 prešiel do 81 500 km od povrchu planéty, čím poslal späť iba zblízka fotografie, ktoré boli kedy zachytené Urán. Voyager 2 potom pokračoval v úzkom kontakte s Neptúnom v roku 1989.

Možnosť odoslania Cassini kozmická loď zo Saturn do Uránu bola vyhodnotená počas fázy plánovania rozšírenia misie v roku 2009. To sa však nikdy nedosiahlo, pretože by to trvalo asi dvadsať rokov Cassini po odchode zo Saturn sa dostať do uránskeho systému.

Pokiaľ ide o budúce misie, bolo predložených niekoľko návrhov. Napríklad obežná dráha a sonda Urán bola odporúčaná v rámci Dekadálneho prieskumu planetárnej vedy 2013–2022 uverejneného v roku 2011. V tomto návrhu sa počítalo s tým, že sa uskutoční od roku 2020 do roku2323 a trinásťročná plavba do Uránu. V štúdii bol vyhodnotený a odporúčaný v štúdii nový Uranus Uranus Orbiter, Prípad orbitra uránu, Táto misia sa však považuje za nižšiu prioritu ako budúce misie na Mars a Joviansky systém.

Vedci z laboratória Mullard Space Science Laboratory vo Veľkej Británii navrhli spoločnú misiu NASA-ESA do Uránu, ktorá je známa ako Urán Pathfinder, Táto misia by zahŕňala začatie stredoškolskej misie do roku 2022 a podľa odhadov sa jej náklady odhadujú na 470 miliónov EUR (~ 525 miliónov USD).

Ďalšia misia na Urán, zvaná Herschelský orbitálny prieskum Uránskeho systému (HORUS), navrhol Applied Physics Laboratory na Johns Hopkins University. Navrhuje sa jadrová obežná dráha, ktorá má súpravu prístrojov vrátane zobrazovacej kamery, spektrometrov a magnetometra. Misia sa začne v apríli 2021 a do Uránu dorazí o 17 rokov neskôr.

V roku 2009 tím planetárnych vedcov z laboratória Jet Propulsion Laboratory agentúry NASA pokročil v navrhovaní solárnej energie na obežnej dráhe uránu. Najpriaznivejšie začiatočné okno pre takúto sondu by bolo v auguste 2018, s príchodom na Urán v septembri 2030. Vedecký balík môže obsahovať magnetometre, detektory častíc a prípadne aj zobrazovaciu kameru.

Stačí povedať, že Urán je ťažkým cieľom, pokiaľ ide o prieskum, a jeho vzdialenosť spôsobila, že ho bolo možné pozorovať a rozpoznať, čo bolo v minulosti problematické. A v budúcnosti, keď sa väčšina našej misie zameriava na skúmanie asteroidov na Marse, Európe a blízkom Zemi, perspektíva misie v tejto oblasti slnečnej sústavy sa nezdá byť veľmi pravdepodobná.

Rozpočtové prostredie sa však mení, rovnako ako vedecké priority. A so záujmom o výbuch Kuulského pásu v dôsledku objavenia mnohých transneptunských objektov v posledných rokoch je úplne možné, že vedci budú požadovať, aby bola namontovaná misia mimo slnečnej sústavy. Ak sa vyskytne nejaký prípad, je možné, že sa bude Urán pohybovať sondou, zhromažďovať informácie a obrázky, ktoré pomôžu lepšie pochopiť tento „ľadový obr“.

Máme veľa zaujímavých článkov o Urane tu v časopise Space Magazine. Dúfame, že v nasledujúcom zozname nájdete to, čo hľadáte: