Uran

Uran widziany przez sondę Voyager 2
fot.Uran uchwycony przez Voyager 2 - pierwszą sondę goszczącą w tych rejonach.
(autor: NASA)

W odległości prawie 2,9 mld km krąży wokół Słońca Uran, obiegający je w ciągu 84 lat. Okres obrotu wynosi około blisko 17 godz., co stało się przyczyną powstania spłaszczenia planety. Średnica planet wynosi ponad 51 tys. km, a jej masa jest tylko 14,5 razy większa od ziemskiej. Uran jest zatem znacznie mniejszy od Jowisza czy Saturna, ale jego udowa fizyczna jest bardzo zbliżona do budowy tych dwóch planet, niż do budowy planet ziemiopodobnych. W atmosferze planety dominuje wodór, stwierdzono również pewien procent metanu. Oś obrotu Urana tworzy kąt zaledwie 8° z płaszczyzną jego orbity. Ściśle, nachylenie równika planety do orbity wynosi 98°, co oznacza, że Uran ma obrót wsteczny. Orbity wszystkich znanych księżyców Urana leżą w płaszczyźnie jego równika, są więc prawie prostopadłe do orbity Urana. Temperatura Urana wynosi około -210°C i praktycznie odpowiada równowadze miedzy ciepłem otrzymywanym ze Słońca i wypromieniowanym.

W dniu 24 stycznia 1986 r., a więc bez mała 205 lat po odkryciu Urana przez Williama Herschela, przeszła koło tej planety w odległości 81 tys. km sonda Voyager 2, wystrzelona z Ziemi w 1977 r. Warunki przejścia nie były korzystne ze względu na 98° nachylenie równika (i orbit księżyców) Urana do ekliptyki. Skróciło to znacznie czas sondażu. Otulony gęstym woalem mgły Uran nie wykazał ciekawszych szczegółów powierzchni, jedynie południowy obszar polarny, zwrócony obecnie ku Słońcu, jest nieco jaśniejszy i czerwieniejszy, niż obłoki bliższe równikowi. Poprzednio już odkryto spektroskopowo wodór i metan w atmosferze Urana. Bladowodnisty kolor planety wynika z absorpcji czerwieni przez metan. z obserwacji sondy IUE wynikała też obecność acetylenu (C2H2). Obrót obłoków odbywa się w okresie bliskim 16h,2 ale w różnych szerokościach występują różne wartości. Atmosfera zawiera, jak się okazuje, 12-15% helu. Są to zatem wartości podobne, jak w przypadku Słońca, Jowisza i Saturna. Zewnętrzne warstwy atmosfery są raczej gorące- temperatura od strony Słońca wynosi 750 K, a na odwrotnej stronie jest aż 1000 K, co świadczy o tym, że na tych wysokościach "stygnięcie nocne" jest zaniedbywalne. Temperatura spada w głąb i na poziomie ciśnienia 100 hPa wynosi 51 K (min), a następnie wzrasta. Równik jest praktycznie tak ciepły, jak i bieguny. Pewną niespodzianką jest odkrycie szerokich "kołnierzy" wokół obydwu biegunów. Temperatura tych obszarów jest niższa o kilka stopni-być może wypływają tu z dołu strumienie zimnego gazu.

Górne warstwy atmosfery Urana sięgają wysoko ponad chmury. Na poziomie ciśnienia 1600 hPa stwierdzono techniką radiową grubą warstwę chmur zawierającą przypuszczalnie kryształki lodu metanowego. natomiast pomiary polarymetryczne wykazują o około 40 km wyżej, tzn. na poziomie 100 hPa słabo zaznaczającą się mgiełkę, składającą się (być może) z kropelek któregoś z węglowodorów lub tylko kryształków tworzących się z acetylenu. Voyager 2 wykrył co prawda tylko śladowe ilości takich węglowodorów, ale wystarczą one do utworzenia gęstego woalu mgły, kryjącego zarówno ku Słońcu biegun, aż do szerokości około 35°. Na podstawie obserwacji obłoków (których zróżnicowane ruchy świadczą o istnieniu intensywnych prądów w atmosferze) wynikałoby, że okres obrotu planety powinien wynosi nieco ponad 16h, co zgadza się z wspomnianymi wyżej wynikami obserwacji naziemnych. o ile jednak obserwacje obłoków w górnych warstwach atmosfery wykazują okresy od 16 do 16,9 h, to na podstawie wahań efektów magnetycznych można wnioskować, że okres obrotu planety wynosi około 17h14m,4. Wynikałoby stąd, że wysokie obłoki unoszone są w kierunku obrotu planety huraganowymi wichrami.

Uran ma dość silne pole magnetyczne-około 50 razy silniejsze od ziemskiego, choć na "powierzchni" planety jest słabsze (na równiku 0,25 Oe) niż nasze. Oś magnetyczna jest nachylona do osi obrotu pod kątem 60°, a środek magnetyczny planety jest przesunięty około 8 tys. km od środka geometrycznego w stronę nieoświetlonego obecnie bieguna. Cechy pola magnetycznego Urana nasuwają wniosek, że planeta ma przewodzące wnętrze. Pole wydaje się zbyt silne, by powstawało w kamiennym jądrze o średnicy około 16 tys. km. Dynamo magnetyczne może znajdować się raczej wyżej, w gorącym-powoli wirującym-płaszczu wodnym, bogatym w rozmaite jony i chyba grubszym niż 9,5 tys. km. Magnetosfera sięga na 18 promieni planety ku Słońcu.

Około 1,5 tys. km ponad widoczną granicą atmosfery Urana, po stronie dziennej, widać świecenie w ultrafiolecie, spowodowane oddziaływaniem elektronów, uwolnionych przez fotodysocjację atomów wodoru, z pobliskimi molekułami wodoru. Oprócz tego świecenia występują też zorze polarne, widoczne wyraźnie po stronie nocnej.

Obok znanych od 1977 r., bardzo wąskich, dziewięciu pierścieni Urana, Voyager 2 wykrył słaby 10 pierścień. Pierścienie te nie zawierają znaczniejszych ilości pyłu i drobnych ziaren, jak to ma miejsce w przypadku pierścieni Saturna i Jowisza, lecz składają się głównie ze stosunkowo grubych brył-o przekroju rzędu metra.

Voyager 2 wykrył 10 nowych księżyców Urana o średnicach w przedziale od 15 do 170 km. Wszystkich naturalnych satelitów ma Uran 27. Wszystkie pierścienie Urana i większość jego księżyców leżą wewnątrz magnetosfery planety. Z fotografii pięciu dużych księżyców (Tytania, Oberon, Ariel, Umbriel, Miranda) można dostrzec zróżnicowane formy ich pokrytych lodem powierzchni, przy czym dominują kratery. Oprócz kraterów, widać również potężne pęknięcia i szczeliny na powierzchni Tytanii. Pomiary fotopolarymetryczne pozwalają przypuszczać, ze ta pokryta lodem powierzchnia jest mimo to porowata. Mniejszy Ariel jest pocięty siecią rozgałęzionych dolin o gładkich dnach, które w powiększeniu ukazują wąskie, wijące się rowki, przypominające wyglądem języki lodowców. Są próby ustalenia rodzaju lodu, który mógłby jeszcze płynąć w warunkach tam panujących (metan, amoniak, natomiast tlenek węgla mógłby być nawet w postaci pyłu).

Na Mirandzie, najmniejszym z pięciu dużych księżyców Urana widać obiekty nawet o rozmiarach 5,5 km. W środku daje się zauważyć obszar (nazywany przez badaczy "szewronem"-przypominający w istocie płat skóry) wyróżniający się spośród badanych terenów okolicznych fakturą i układem ciemnych i jasnych połaci gruntu. Na dole, blisko brzegu, znajduje się formacja (nazwana "byczym okiem"). Jej jasne i ciemne kontury są w rzeczywistości mocno przebarwionymi urwiskami. Te charakterystyczne obszary powstały dzięki temu samemu procesowi. najpierw powstaje formacja "szewron", następnie system rowów wokół niej, który w końcu ewoluuje w obszar taki, jak "bycze oko". Na dole skorupa załamuje się urwiskami o wysokości kilkunastu kilometrów. Nie można wykluczyć, że w swej młodości księżyc ten był rozbity na fragmenty przez wielką planetoidę, Jeśli pierwotnie wnętrze Mirandy zawierało warstwy skalne i lodowe, to niektóre odłamki pochodziły od jednej, a inne od drugiej składowej. Krążąc wokół Urana fragmenty te mogły się zespolić, a następnie przetworzyć powierzchnię globu (zasypany lód miał tendencję wznoszenia się ku powierzchni, a materiał skalny był skłonny do zapadania się). Formy "wielookie" mogą być śladami-bliznami takich wydarzeń.

Na podstawie zmierzonych mas i rozmiarów można wysunąć ogólny wniosek, że satelity Urana są gęstsze od lodowych księżyców Saturna.[2]

Powrót do góry

[3] Pierścienie Urana
Nazwa pierścieniaOdległość
(km)
Szerokość
(km)
1986 U2R38 0002 500
641 8401-3
542 2302-3
442 5802-3
Alpha44 7207-12
Beta45 6707-12
Eta47 1900-2
Gamma47 6301-4
Delta48 2903-9
1986 U1R50 0201-2
Epsilon51 14020-100

Powrót do góry

[3] Podstawowe dane
Odkrycie
Odkrywca William Herschel
Dataodkrycia 13 marca 1781
Charakterystyka orbity
Średnia odległość od Słońce 2 870 972 220 km (19,191 263 93 AU)
Długość orbity 18,029 Tm (120,515 AU)
Mimośród 0,04716771
Peryhelium 2 735 555 035 km (118,286 055 96 AU)
Aphelium 3 006 389 405 km (20,096 471 90 AU)
Okres orbitalny 30 708,16 dni (84,07 lata)
Okres synodyczny369,65 dni
Prędkość orbitalna min. 6,485 km/s
śred. 6,795 km/s
max. 7,128 km/s
Inklinacja 0,76986°
Satelity naturalne 27
Charakterystyka fizyczna
Średnica równikowa 51 118 km (4,007 średnice Ziemi)
Średnica biegunowa 49 946 km (3,929 średnice Ziemi)
Spłaszczenie 0,0229
Powierzchnia 8,084 × 109 km2 (15,849 powierzchni Ziemi)
Objętość6,834 × 1013 km3 (63,086 objętości Ziemi)
Masa 8,6832 × 1025kg (14,536 mas Ziemi)
Gęstość 1,318 g/cm3
Przyspieszenie grawitacyjne na równiku 8,69 m/s2 (0,886 g)
Prędkość ucieczki 21,29 km/s
Okres rotacji 17h 14min 24s (0,718333 dnia)
Prędkość obrotu na równiku 932 km/h (2,59 km/s)
Nachylenie osi 97,77°
Deklinacja 15,175°
Albedo 0,51
Temperatura powierzchni 59 K(min)
68 K(śred.)
bardzo duża (max)
Skład atmosfery
Ciśnienie atmosferyczne 120 kPa
Wodór ~ 83 %
Hel ~ 15 %
Metan ~ 1,99 %
Amoniak ~ 0,01 %
Etan ~ 0,00025 %
Acetylen ~ 0,00001 %
Tlenek węgla
Siarkowodór
śladowe

Powrót do góry


Źródła:

© Instytut Astronomii UZ