Uran | |
Uran viděný sondou Voyager 2 v roce 1986. | |
Orbitální charakteristiky | |
---|---|
Poloviční hlavní osa | 2.870.700.000 km (19,189 v ) |
Aphelia | 3 006 300 000 km (20 096 in ) |
Přísluní | 2.735.000.000 km (18,282 3 v ) |
Oběžný obvod | 18 027 000 000 km (120 502 in ) |
Excentricita | 0,04726 |
Období revoluce | 30 698 d (≈ 84,05 a ) |
Synodické období | 369 597 d |
Průměrná orbitální rychlost | 6,796 7 km / s |
Maximální orbitální rychlost | 7,129 87 km / s |
Minimální orbitální rychlost | 6 486 4 km / s |
Sklon na ekliptice | 0,773 ° |
Vzestupný uzel | 74,02 ° |
Argument perihelion | 96,9 ° |
Známé satelity | 27 |
Známé prsteny | 13 |
Fyzikální vlastnosti | |
Rovníkový poloměr | 25 559 ± 4 km (4007 zemí) |
Polární poloměr | 24 973 ± 20 km (3929 zemí) |
Objemový střední poloměr |
25 362 ± 7 km (3 981 zemí) |
Zploštění | 0,02293 |
Rovníkový obvod | 159 354,1 km (3.9809 Zemí) |
Plocha | 8,083 1 × 10 9 km 2 (15 847 zemí) |
Objem | 6,833 44 × 10 13 km 3 (63,085 země) |
Hmotnost | 8 681 0 × 10 25 kg (14 536 zemí) |
Celková hustota | 1270 kg / m 3 |
Povrchová gravitace | 8,87 m / s 2 (0,904 g) |
Rychlost uvolnění | 21,3 km / s |
Období střídání ( hvězdný den ) |
−0 718 d (17,23 992 h ( retrográdní )) |
Rychlost otáčení (na rovníku ) |
9 320 km / h |
Náklon osy | 97,8 ° |
Pravý výstup na severní pól | 77,43 ° |
Deklinace severního pólu | 15,10 ° |
Vizuální geometrické albedo | 0,51 |
Bond Albedo | 0,300 |
Sluneční záření | 3,71 W / m 2 (0,003 země) |
Rovnovážná teplota černého tělesa |
57 K ( -216 ° C ) |
Teplota povrchu | |
• Teplota při 10 k Pa | 53 K ( -220 ° C ) |
• Teplota při 100 k Pa | 76 K ( -197 ° C ) |
Charakteristika atmosféry | |
Hustota při 100 k Pa |
0,42 kg / m 3 |
Výška stupnice | 27,7 km |
Průměrná molární hmotnost | 2,64 g / mol |
Vodík H 2 | 83% |
Helium He | 15% |
Metan C.H 4 | 2,3% |
Amoniak NH 3 | 0,01% |
Ethan C 2 H 6 | 2,5 ppm |
Acetylen C 2 H 2 | 100 ppb |
Oxid uhelnatý CO | stopy |
Sirovodík H 2 S | stopy |
Dějiny | |
Objevil | William Herschel |
Objeveno na | 13. března 1781 |
Uran je sedmá planeta na sluneční soustavy v pořadí podle vzdálenosti od Slunce . Obíhá kolem něj ve vzdálenosti asi 19,2 astronomických jednotek ( 2,87 miliardy kilometrů), s obdobím revoluce 84,05 pozemských let . Je to čtvrtá nejhmotnější planeta sluneční soustavy a třetí největší.
Je to první planeta objevená v moderní době s dalekohledem a nejsou známy od starověku . Ačkoli je viditelný pouhým okem, jeho planetární charakter pak není identifikován kvůli jeho velmi nízkému jasu a jeho zjevnému pohybu na obloze velmi pomalému. William Herschel ho poprvé pozoroval dál13. března 1781a potvrzení, že se jedná o planetu a ne o kometu, je vytvořeno během následujících měsíců.
Stejně jako Jupiter a Saturn je i uranová atmosféra složena převážně z vodíku a hélia se stopami uhlovodíků . Stejně jako Neptun však obsahuje vyšší podíl „ledu“ ve fyzickém smyslu , tj. Těkavých látek, jako je voda , amoniak a metan , zatímco vnitřek planety se skládá převážně z ledu a hornin, proto se jmenuje. “ ledové obry “ . Kromě toho je metan hlavní odpovědnou za akvamarínový odstín planety. Jeho planetární atmosféra je nejchladnější ve sluneční soustavě, s minimální teplotou 49 K (-224 ° C ) v tropopauze a vykazuje zakalenou vrstvenou strukturu .
Stejně jako ostatní obří planety má Uran systém prstenců a mnoho přírodních satelitů : víme o 13 úzkých prstencích a 27 měsících. Ve sluneční soustavě je jedinečný v tom smyslu, že jeho osa otáčení je prakticky ve své rovině otáčení kolem Slunce - což vyvolává dojem, že se „otáčí“ na své oběžné dráze, alespoň v určitém okamžiku své revoluce - a Severní a jižní pól se proto nacházejí tam, kde většina ostatních planet má svůj rovník . Planeta je díky tomuto sklonu osy vybavena magnetosférou ve tvaru vývrtky .
Vzdálenost planety od Země, která jí dává velmi malou zdánlivou velikost , je její studium obtížné s dalekohledy umístěnými na Zemi . Uran je navštíven pouze jednou během mise Voyager 2 , která provádí přehled o24. ledna 1986. Snímky z vesmírné sondy pak ukazují téměř bezvýraznou planetu ve viditelném světle , bez pásů mraků nebo bouří spojených s jinými obřími planetami. Příchod Hubblova kosmického dalekohledu a velkých pozemních dalekohledů s adaptivní optikou poté umožňuje další podrobná pozorování, která odhalí sezónní změny , zvýšenou aktivitu počasí a větry kolem 250 m / s, jak se blíží Uran. Rovnodennosti v roce 2007.
Její název pochází z Ouranos , řecký bůh z oblohy ( Uran v římském bájesloví ), otcem Cronos ( Saturn ) a dědeček Zeus ( Jupiter ).
Na rozdíl od jiných planet s oběžnými drahami blíže ke Slunci - Merkur , Venuše , Mars , Jupiter a Saturn - nebyl Uran od starověku objeven . Vzhledem ke své vzdálenosti od Slunce, je pozorováno na mnoha příležitostech, ale je považována za jednu hvězdu na XVIII -tého století díky své velmi nízké jasnosti - jeho zdánlivá velikost je na hranici viditelnosti do oka nahý - a jeho zdánlivá velmi pomalý pohyb na zemské obloze.
Prvním známým pozorováním by mohlo být pozorování Hipparcha, který v roce 128 př. AD , mohl ji zaregistrovat jako stálou hvězdu do svého katalogu hvězd . Ostatně přehnaně asterism citován v Almagest o Claudia Ptolemaia , nástupu do práce Hipparchus, lze vyřešit pouze přítomností Uran v té době. Navíc, Uran v128. dubnaav. AD byl ve velmi příznivých pozorovacích podmínkách: blízko svého perihelionu s velikostí 5,4 a 33 ° od zenitu .
Nejstarší prokázaný záznam pochází z roku 1690, kdy ho John Flamsteed pozoroval nejméně šestkrát a katalogizoval jako hvězdu pod názvem 34 Tauri . Francouzský astronom Pierre Charles Le Monnier pozoroval Uran mezi lety 1750 a 1769 nejméně dvanáctkrát , včetně čtyř po sobě jdoucích nocí, které John Bevis mohl pozorovat také Uran v roce 1738 , vodítka shodná s pozorováním, ale bez definitivního důkazu.
William Herschel je anglický hudebník, který se věnuje amatérské astronomii . Nemá finanční prostředky na nákup dalekohledu , sám vyleští zrcadlo a postaví si vlastní. Objevuje planetu13. března 1781během systematického hledání hvězd jeho dalekohledem ze zahrady jejího domu na ulici New King 19 v Bath v Somersetu v Anglii (nyní Herschel Museum of Astronomy ).
Přesněji řečeno, Herschel provedl katalogizaci hvězd podle jejich velikosti . Na hranici mezi souhvězdími Blíženců a Býka si Herschel všimne malé skvrny uprostřed stálic : postupně mění svůj okulár a postupně zvětšuje. Tím se pokaždé zvětšuje velikost objektu, zatímco hvězdy kolem něj, daleko od sebe, se nemění ve velikosti a zůstávají jednoduché světlé tečky. Takže to nemůže být hvězda, a tak si do deníku zapíše13. března : "V kvartilu poblíž ζ Tauri (...) se nachází zvědavý objekt, buď mlhovina, nebo snad kometa" . Poznamenal pozici hvězdy té doby, o několik dní později, pokračoval v jeho postřeh: „Sledovala jsem kometu nebo mlhovinu a zjistil, že se jedná o kometu, protože se změnilo místo“ .
Pak se rozhodne upozornit vědeckou komunitu svém objevu a odešle dopis s podrobnostmi o pozorování komety do ředitel Oxford observatoře , Thomas Hornsby . Informoval také astronoma Royal Nevila Maskelyna z Greenwichské observatoře . Dostává od ní zmatenou odpověď23.dubna 1781 : „Nevím, jak to nazvat. Je pravděpodobné, že to bude normální planeta pohybující se na téměř kruhové oběžné dráze vzhledem ke Slunci jako kometa pohybující se ve velmi excentrické elipsě. Ještě jsem neviděl ani vlas, ani ocas “ . Ten, kdo se nemůže rozhodnout, šíří zprávy dalším vědcům a radí Herschelovi, aby napsal do Královské společnosti . The26.dubna 1781, když William Herschel představuje svůj objev Královské společnosti , nadále tvrdí, že našel kometu, ale také ji implicitně porovnává s planetou.
Ačkoli Herschel nadále opatrně nazývá tento nový objekt kometou, ostatní astronomové již začínají tušit jeho skutečnou podstatu. Finský-švédský astronom Anders Lexell , pracující v Rusku , je první, kdo vypočítal oběžnou dráhu nového objektu pomocí modelu planety. Jeho téměř kruhová oběžná dráha odpovídající použitému modelu ho vede k závěru, že jde spíše o planetu než o kometu, protože odhaduje její vzdálenost na osmnáctinásobek vzdálenosti Země-Slunce a že žádná kometa s perihéliem větším než čtyřnásobek Země - Vzdálenost slunce nebyla nikdy pozorována. Berlin astronom Johann Elert Bode popisuje Herschel objev jako „pohybující se hvězdy, která může být viděn jako dosud neznámé planetě podobný objekt obíhající mimo Saturna oběžné dráze . “ Bode také dochází k závěru, že jeho téměř kruhová oběžná dráha připomíná více než kometu oběžnou dráhu planety. Francouzský astronom Charles Messier také poznamenává, že svým vzhledem disku vypadá spíše jako Jupiter než osmnáct dalších komet, které pozoroval dříve.
Objekt je tak rychle jednomyslně přijat jako planeta. V roce 1783 , Herschel sám připustil, že se to předsedovi Royal Society , Joseph Banks : „Z pozorování z nejvýznamnějších astronomů v Evropě, zdá se, že nová hvězda jsem měl tu čest oznámit jim v březnu 1781, je primární planeta naší sluneční soustavy “ . King of England Jiřího III odměňuje Herschel za objev udělením mu roční rentu z £ 200 (nebo £ 24,000 v roce 2021), pod podmínkou, že se stěhuje do Windsoru , aby se královská rodina můžete prohlédnout jeho dalekohledy. Tento důchod umožňuje Herschelovi přestat pracovat jako hudebník a plně se věnovat své vášni pro astronomii . Poté měl syna Johna Herschela (také astronoma), který se stal ředitelem Královské astronomické společnosti v roce 1820, a poté zemřel v roce 1822 ve věku téměř 84 let - což odpovídá období revoluce Uranu, což je náhoda, kterou zaznamenal Ellis D Horník.
Výsledkem je, že tento objev poprvé v historii rozšiřuje známé limity sluneční soustavy - kde limit dříve označil Saturn - a činí z Uranu první planetu takto klasifikovanou pomocí dalekohledu .
Název Uran se týká řecké božstvo z nebe Uran ( starověký Řek : Οὐρανός , Uran v mytologii Roman ), otce Cronus ( Saturn ) a dědeček Zeus ( Jupiter ). Adjektivní forma Uranu je „Vodnář“ ale adjektivum „Vodnář “ je také někdy používán jako v ouranocross asteroidu .
Konsensu ohledně jeho názvu se dosáhne až téměř 70 let po objevení planety. Během původních diskusí, které následovaly po objevu, Nevil Maskelyne nabídl Herschel pojmenovat planetu, a toto právo se k němu vrátilo jako objevitel. V reakci na Maskelynovu žádost se Herschel rozhodla pojmenovat objekt Georgium Sidus ( „Georgeova hvězda“ nebo „Georgian Planet“ ), na počest jejího nového patrona, krále Jiřího III. Toto rozhodnutí vysvětluje v dopise Josephovi Banksovi , v němž uvádí, že ve starověku byly planety pojmenovány podle jmen hlavních božstev a že v současné době by bylo podle jeho názoru stěží přípustné použít stejnou metodu pro pojmenování tohoto nového nebeského tělesa tělo. Důležité je také to vědět, když bylo objeveno: „Jméno Georgia Siduse se mi představuje jako označení umožňující poskytnout informace o zemi a čase, kdy a kdy byl objev proveden. “ .
Název navržený Herschelem však není populární mimo Velkou Británii a rychle se nabízejí alternativy. Francouzský astronom Jérôme Lalande například navrhuje, aby byla planeta pojmenována Herschel na počest jejího objevitele. Švédský astronom Erik Prosperin navrhl jméno Neptun , které poté podpořili další astronomové, protože by také připomínalo vítězství flotily královského námořnictva během americké války za nezávislost ; podobné návrhy jako Neptun George III nebo Neptun Velká Británie jsou rovněž předloženy.
Již v roce 1781 navrhl Johann Bode Uran , latinizovanou verzi řeckého boha oblohy, Ouranose . Bode tvrdí, že jméno by mělo následovat mytologii, aby nevyniklo tak odlišně od jiných planet, a že Uran je vhodným jménem jako otec první generace Titánů . Rovněž si všímá elegance jména v tom smyslu, že stejně jako byl Saturn otcem Jupitera , měla by být nová planeta pojmenována po otci Saturna. V roce 1789 Martin Klaproth , krajan a později Bodeův kolega z Královské švédské akademie věd , pojmenoval chemický prvek, který právě objevil uran, aby podpořil tuto volbu jména. Nakonec se Bodeho návrh stal nejrozšířenějším a byl uznán jako univerzální v roce 1850, kdy HM Nautical Almanac Office , poslední, který vždy používal Georgium Sidus , opustil jméno navržené Herschelem pro Uran .
Uran má řadu překladů do jiných jazyků. Například v čínštině , japonštině , korejštině a vietnamštině je jeho název doslovně přeložen jako „hvězda krále oblohy“ (天王星). V havajštině se jmenuje Hele ' ekala , půjčka pro Herschel objevená.
V XIX th století a XX -tého století , je velmi obtížné správně dodržovat Uran povrch vzhledem ke své vzdálenosti od Země. V roce 1937 vědci stanovili spektroskopií a fotometrií v 10 hodin rotaci planety, která se tehdy již považovala za retrográdní .
V roce 1948 , Gerard Kuiper objevil Miranda , nejmenší a poslední z pěti velkých kulovitých satelitů - známý jako major - Uranu, na McDonald Observatory .
The 10. března 1977, prstence Uranu objevili náhodou astronomové James L. Elliot , Edward W. Dunham a Douglas J. Mink na palubě Kuiperovy vzdušné observatoře . Astronomové chtějí ke studiu atmosféry planety použít Uranovu zákryt hvězdy SAO 158687 . Analýza jejich pozorování však ukazuje, že hvězda byla krátce maskována pětkrát, před a po zákrytu Uranem; dospěli tři astronomové k závěru v přítomnosti systému úzkých planetárních prstenů . Ve svých článcích označují pět zákrytů pozorovaných prvními pěti písmeny řecké abecedy : α, β, γ, δ a ε; tato označení se poté znovu používají k pojmenování prstenů. Krátce poté Elliot, Dunham a Mink objevili další čtyři prstence: jeden se nachází mezi kruhy β a γ a další tři jsou uvnitř kruhu α. První se jmenuje η a ostatní 4, 5 a 6 podle systému číslování zákrytů přijatého při psaní jiného článku. Systém prstenců Uranu je druhý nalezený v sluneční soustavě , po tom Saturn známé od XVII -tého století .
AstrologieTrvalo nějakou dobu, než astrologický svět integroval Uran do své symboliky (a opět je podle tradiční astrologie důležitých pouze prvních sedm hvězd viditelných pouhým okem). Prototypní formulace astrologických významů hvězdy tedy pochází z 33 let od jejího objevu: v The Urania v roce 1814, J. Corfield. Jak nám připomíná specialista na historii astrologie Jacques Halbronn , tento nečekaný objev rozbil planetární důstojnosti zděděné po Claudovi Ptolemaiovi . Systém ovládnutí planet nad znameními je v astrologii ústřední. Po Jean-Baptiste Morin de Villefranche astrologové založili svůj systém interpretace na „artikulaci astrologických domů pomocí mistrovství“ . Ptolemaios udělil dvě mistrovství pro Merkur, Venuše, Mars, Jupiter, Saturn a jediné mistrovství pro Měsíc a Slunce, to znamená celkem dvanáct mistrovství v astrologických znameních, tolik jako znamení. To odpovídalo tradičnímu počtu sedmi (odtud název Astrologické sedmé) hvězd viditelných pouhým okem, včetně dvou svítidel Slunce a Měsíce. S objevem Uranu se toto chytré zařízení zhroutilo: ať už byl Uran oceněn dvěma mistrovstvími nebo pouze jedním, vznikl by duplikát. Někteří argumentovali tím, že Uran byl neviditelný a neměl trůn , což byla významná výjimka z teorie.
S hmotností 8 681 × 10 25 kg je Uran mezilehlým tělesem mezi Zemí a velkými plynovými obry jako Jupiter nebo Saturn . Ve skutečnosti má uranská hmota hodnotu 14,5krát větší než pevnina, ale122th of the Jovian mass .
Podle konvence je tvar planety definován modelem rotačního elipsoidu, kde je „povrch“ definován jako místo, kde je atmosférický tlak roven 1 baru (100 000 Pa ) a je používán jako referenční bod. pro nadmořské výšky. Jeho rovníkový poloměr je 25 559 km a jeho polární poloměr je 24 973 km , přičemž druhý je menší kvůli zploštění způsobenému rotací planety. Jeho gravitace při 1 baru je 8,87 m / s 2 neboli 90% povrchové gravitace na Zemi.
Vzhledem k tomu, že Uran je o něco méně masivní než Neptun (druhý má hmotnost 1 024 × 10 26 kg ), je o něco větší díky gravitační kompresi (49 528 km v průměru pro Neptun proti 51 118 km pro Uran), s poloměrem asi čtyři krát poloměr Země .
Na druhou stranu Neptun a Uran jsou často považováni za podtřídu obřích planet , nazývaných „ ledové obry “ , kvůli jejich menší velikosti a vyšší koncentraci těkavých látek ve srovnání s Jupiterem a Saturnem. Při hledání exoplanet se Uran někdy používá jako metonymie k popisu objevených těl podobné hmotnosti; název „Neptunes“ však zůstává běžnější, například horký nebo studený Neptunes .
Hustota Uranu je 1,27 g / cm 3 , což Uran druhá nejméně husté planetě, po Saturn. Tato hodnota naznačuje, že se skládá hlavně z různých ledů, jako je voda , amoniak a metan , podobně jako Neptun. Celková hmotnost ledu uvnitř Uranu není přesně známa, protože hodnoty se liší v závislosti na zvoleném modelu. Tato hodnota by však měla být mezi 9,3 a 13,5 pevnin . Vodík a hélium je uveden v zase malou část celkového množství, se pohybuje mezi 0,5 a 1,5 zemská v podobných poměrech nacházejícím se na slunci . Zbytek neglazované hmoty (0,5 až 3,7 pevnin) představuje kamenný materiál .
Standardní model struktury Uranu je rozdělen do tří vrstev: kamenité jádro ( křemičitan , železo a nikl ) ve středu, ledový plášť ve středu a pak vnější plášť z vodíku a plynného hélia. Jádro je relativně malé, má hmotnost pouze 0,55 hmoty Země a poloměr menší než 20% planety, přibližně o velikosti Země. Plášť zahrnuje většinu své hmoty na 60% poloměru a horní atmosféra zbývajících 20% na 0,5 zemské hmoty. Při hustotě jádra Uranu kolem 4,42 g / cm 3 by byl tlak ve středu kolem 5,8 Mbar ( 580 GPa ) - o něco méně než dvojnásobek ve středu Země - a teplota řádově velikost 5 000 K (4 727 ° C) .
Jak je v planetologii obvyklé , plášť je označován jako ledový, i když je to horká, hustá tekutina složená z vody, amoniaku a dalších těkavých látek . Tato tekutina s vysokou elektrickou vodivostí se někdy nazývá „oceán voda-amoniak“ . V roce 1981 vedly teoretické studie a experimenty prováděné pomocí laserové komprese Marvina Rossa z národní laboratoře Lawrencea Livermora k návrhu , aby byla tato vrstva zcela ionizována a aby tam byl methan pyrolyzován na uhlík ve formě kovu nebo diamantu . Metan rozkládá na uhlíku a uhlovodíků v důsledku velmi vysokých tlaků panujících tam a teploty. Poté srážení uhlíku uvolní energii - gravitační potenciální energii přeměněnou na teplo - což způsobí konvekční proudy, které uvolňují uhlovodíky do atmosféry. Tento model by vysvětlil přítomnost různých uhlovodíků v atmosféře Uranu.
V roce 2017 přišly nové experimenty simulující podmínky, o nichž se předpokládá, že budou vládnout přibližně 10 000 km pod povrchem Uranu a Neptunu, aby tento model upevnily produkcí diamantů nanometrické velikosti. Tyto podmínky vysoké teploty a tlaku nelze na Zemi udržet déle než nanosekundu , ale v atmosférách Neptunu nebo Uranu by nano-diamanty měly čas růst, aby poskytly déšť diamantů. Předpokládá se také, že tento typ diamantových sprch se vyskytuje na Jupiteru a Saturnu. Vrchol pláště by také mohl být oceán tekutého uhlíku, kde plují pevné „diamanty“ . Některé studie podporují hypotézu, že plášť se skládá z vrstvy iontové vody, ve které se molekuly vody rozpadají na vodíkové a kyslíkové ionty a hlouběji na superiontovou vodu , ve které kyslík krystalizuje, ale vodíkové ionty volně plují v kyslíkové síti. Jiné studie však mají tendenci prokazovat, že přítomnost uhlíku (ve formě metanu) by neumožňovala tvorbu superiontové vody (a přesněji kyslíkových krystalů).
Ačkoli výše uvažovaný model je přiměřeně standardní, není ojedinělý a uvažují se i jiné modely. Mohlo by se například stát, že v ledovém štítu je smícháno značné množství vodíku a horniny, což způsobí, že celková hmotnost ledu bude větší než realita. V současnosti dostupné údaje, téměř výhradně z přehledu o Voyager 2 , neumožňuje jistotu v dané oblasti.
Vnitřní tepelný Uranu zdá být mnohem nižší než u ostatních obřích planet, včetně Neptune, a přesto má měrnou podobné složení. Ve skutečnosti, v případě, Neptune ozařuje 2,61 krát více energie v prostoru, než přijímá od Slunce, Uran sotva vyzařuje přebytečného tepla: celkový výkon vyzařovaný Uran ve vzdálené infračervené části tohoto spektra je 1,06 ± 0,08 krát větší než sluneční energie absorbovaná v jeho atmosféře . Tento rozdíl ve vnitřním teple mezi dvěma ledovými planetami vysvětluje větší klimatickou aktivitu a rychlejší větry přítomné na Neptunu. Ve skutečnosti je tepelný tok Uranu pouze 0,042 ± 0,047 W / m² , což je méně než vnitřní tepelný tok Země, který je asi 0,075 W / m 2 . Nejnižší teplota zaznamenaná v tropopauze Uranu je 49 K (- 224 ° C ), což z Uranu dělá nejchladnější planetu sluneční soustavy.
Jednou z hypotéz vysvětlujících tuto mezeru s Neptunem je, že Uran by byl zasažen nárazovým tělesem ; ve výsledku by vyloučila většinu svého prvotního tepla a nakonec by skončila s nižší teplotou jádra. Tato hypotéza dopadu je také hypotézou použitou při některých pokusech o vysvětlení konkrétního axiálního náklonu planety. Další hypotézou je, že v horních vrstvách Uranu existuje určitá forma bariéry, která by bránila tomu, aby se teplo z jádra dostalo na povrch. Například, konvekce může probíhat v sadě vrstev různého složení, které by mohly bránit vertikálnímu tepelnému vedení nebo způsobit dvojitou difúzní konvekci, která by mohla být omezujícím faktorem.
Je však obtížné současně vysvětlit nedostatek vnitřního tepla Uranu při sledování jeho zjevné podobnosti s Neptunem. Je také možné, že atmosférické aktivity na dvou zmrzlých obrech jsou více závislé na slunečním záření než na množství tepla unikajícího z jejich vnitřku.
Ačkoli uvnitř Uranu není definován žádný pevný povrch, nejvzdálenější část plynného obalu Uranu se nazývá jeho atmosféra . Uranskou atmosféru lze rozdělit do tří vrstev: troposféra mezi -300 a 50 km s tlaky od 100 do 0,1 baru, pak stratosféra od 50 do 4 000 km a tlaky od 0,1 do 10–10 barů, pak termosféra , rozprostírající se od 4 000 km do 50 000 km od povrchu - téměř dva planetární poloměry od povrchu při 1 baru.
SloženíUran ' atmosféra , jako že Neptuna , se liší od těch na dvou plynných obrů , Jupiter a Saturn. Ačkoli je složen převážně z vodíku a helia , má skutečně větší podíl těkavých látek, jako je voda , amoniak a methan . Ten druhý má navíc výrazné absorpční pásy ve viditelné a blízké infračervené oblasti (IR) a je příčinou akvamarínové nebo azurové barvy planety. Ve stratosféře Uranu se nacházejí stopy různých uhlovodíků , které by mohly být vyrobeny z metanu fotolýzou vyvolanou slunečním ultrafialovým zářením . Mezi nimi a kromě metanu najdeme zejména etan , acetylen , methylacetylen a diacetylen . Spektroskopie také odhalila stopy vodní páry na oxid uhelnatý a oxid uhličitý v horních vrstvách atmosféry, která může pocházet pouze z externích zdrojů, jako komety .
TroposféraTroposféra je nejnižší a nejhustší část atmosféry, která se vyznačuje poklesem teploty s nadmořskou výškou. Teplota klesne z přibližně 320 K (47 ° C ) při -300 km (základna troposféry) na 53 K (-220 ° C) při 50 km . Teploty v chladnější horní oblasti troposféry ( tropopauza ) se pohybují od 49 do 57 K v závislosti na zeměpisné šířce. Region tropopauza je odpovědný za velké většiny tepelných Uranu daleko infračervené emisí , a tím stanovení její účinné teploty z 59,1 K (-214 ° C) .
Troposféra je dynamickou součástí atmosféry, která vykazuje silný vítr, jasné mraky a sezónní změny .
StratosféraStřední vrstvou uranské atmosféry je stratosféra , kde teplota obvykle stoupá s nadmořskou výškou od 53 K v tropopauze po mezi 800 a 850 K (527 až 577 ° C ) na základně termosféry. Oteplování stratosféry je způsobeno absorpcí slunečního UV a IR záření metanem a jinými uhlovodíky . Teplo je také vedeno z horké termosféry. Uhlovodíky zabírají relativně úzkou vrstvu v nadmořských výškách 100 až 300 km, což odpovídá tlakovému rozsahu 1 000 až 10 Pa a při teplotách mezi 75 a 170 K (-198 a -103 ° C ). Ethan a acetylen mají tendenci kondenzovat v chladnější spodní části stratosféry a v tropopauze (pod 10 mbar ), tvořící vrstvy oparu , které mohou být částečně zodpovědné za vzhled. Matnost Uranu. Koncentrace uhlovodíků v uranské stratosféře nad mlhou je výrazně nižší než ve stratosférách jiných obřích planet .
TermosféraNejvzdálenější vrstvou uranské atmosféry je termosféra, která má jednotnou teplotu kolem 800 a 850 K (527 a 577 ° C ). Zdroje tepla nezbytné k udržení takové vysoké úrovně nejsou zcela vysvětleny, protože ani sluneční ultrafialové záření, ani polární aktivita nemohou poskytnout energii potřebnou k dosažení těchto teplot - tato aktivita je mnohem nižší než u Jupitera nebo Saturnu. Nízká účinnost chlazení kvůli nedostatku uhlovodíků ve stratosféře nad 0,1 mbar by však mohla přispět.
Kromě molekulárního vodíku obsahuje termosféra mnoho volných atomů vodíku . Jejich nízké hmotnosti a vysoké teploty vytvářejí korunu, která se rozprostírá až na 50 000 km neboli dva uranské paprsky od jejího povrchu. Tato prodloužená koruna je jedinečnou vlastností Uranu. Jeho účinky vyvolávají stopu na malých částicích obíhajících kolem Uranu, což způsobuje všeobecné vyčerpání prachu z prstenců Uranu . Uranova termosféra s horní částí stratosféry odpovídá jeho ionosféře , která sahá od 2 000 do 10 000 km . Ionosféra Uranu je hustší než Saturn nebo Neptun, což může být důsledkem nízké koncentrace uhlovodíků ve stratosféře. Ionosféra je udržována hlavně slunečním UV zářením a její hustota závisí na sluneční aktivitě .
Na ultrafialových a viditelných vlnových délkách se Uranova atmosféra jeví nudná ve srovnání s jinými obřími planetami. Když Voyager 2 letěl nad Uranem v roce 1986, sonda pozorovala malý celkový počet deseti charakteristických mraků po celé planetě. Jedno vysvětlení nabízené pro tento nedostatek charakteristik je, že vnitřní teplo Uranu je výrazně nižší než u jiných obřích planet, včetně Neptunu, který se mu jinak podobá. Nejnižší teplota zaznamenaná v tropopauze Uranu je 49 K (-224 ° C) , což z Uranu dělá nejchladnější planetu sluneční soustavy.
Struktura pásuV roce 1986 objevil Voyager 2 , že viditelnou jižní polokouli Uranu lze rozdělit na dvě oblasti: jasnou polární čepici a tmavé rovníkové pásy. Jejich hranice se nachází asi v zeměpisné šířce asi -45 °. Úzký pás, který se rozprostírá v zeměpisné šířce od -45 do -50 °, je nejjasnějším prvkem na jeho viditelném povrchu: nazývá se „límec“ ( límec ) na jihu. Předpokládá se, že čepice a límec jsou husté oblasti metanových mraků umístěných v tlakovém rozmezí 1,3 až 2 bar. Kromě rozsáhlé pruhované struktury pozoruje Voyager 2 deset malých jasných mraků, z nichž většina leží několik stupňů severně od límce. Ve všech ostatních ohledech vypadá Uran na tomto průletu jako dynamicky mrtvá planeta.
Také Voyager 2 dorazí na vrcholu Urana jižního léta, a proto nelze sledovat na severní polokouli. Na začátku XXI th století , kdy severní objeví polární oblast je kosmický teleskop HST a dalekohledem Keck bude zpočátku pozorovat ani obojek ani polární čepičku na severní polokouli: Uran zdálo tak asymetrické, jasný poblíž jižního pólu a rovnoměrně tmy v oblast severně od jižního límce. Avšak do roku 2007, kdy Uran dosáhl rovnodennosti , jižní límec téměř zmizel a mírný severní límec se objevil kolem 45 ° zeměpisné šířky .
MrakyV 90. letech se počet pozorovaných jasných mraků dramaticky zvýšil, zčásti díky novým zobrazovacím technikám s vysokým rozlišením. Většina se nachází na severní polokouli, jak začala být viditelná. Mezi mraky na každé polokouli existují rozdíly: severní mraky jsou menší, ostřejší a jasnější. Také se zdá, že jsou ve vyšší nadmořské výšce.
Životnost mraků zahrnuje několik řádů; pokud několik malých mraků žije několik hodin, zdálo se, že alespoň jeden mrak na jihu přetrvával od přeletu Voyageru 2 o dvacet let později. Novější pozorování také naznačují, že mraky nad Uranem jsou svým způsobem podobné těm Neptunovým. Například tmavé skvrny běžné pro Neptun nebyly na Uranu nikdy vidět až do roku 2006, kdy byla zajata první svého druhu - zvaná Uranova temná skvrna. Spekuluje se, že Uran by se stal více podobný Neptunu, když by se blížil k jeho rovnodennostem.
Monitorování charakteristik mraků pomáhá určit zonální větry vane v horní troposféře Uranu. Na rovníku jsou větry retrográdní, což znamená, že vanou v opačném směru planetární rotace. Jejich rychlosti se pohybují od -360 do -180 km / h . Rychlost větru se zvyšuje se vzdáleností od rovníku a dosahuje nulových hodnot v blízkosti ± 20 ° zeměpisné šířky, kde je minimální teplota troposféry. Blíže k pólům se větry pohybují v postupném směru. Rychlost větru stále stoupá a dosahuje vrcholu rychlostí 238 m / s ( 856 km / h ) kolem ± 60 ° zeměpisné šířky, než u pólů klesne na nulu.
Sezónní variaceNa krátké období od března do Květen 2004, v uranské atmosféře se objevují velké mraky, které jí dodávají podobný vzhled jako Neptun. Pozorování zahrnovala rychlosti větru 229 m / s ( 824 km / h ) a přetrvávající bouřce daboval „ 4.července ohňostroj . “ V roce 2006 byla pozorována první tmavá skvrna. Není zcela známo, proč k tomuto náhlému nárůstu aktivity došlo, ale zdá se, že axiální náklon Uranu způsobuje extrémní sezónní výkyvy v jeho podnebí.
Je obtížné určit povahu této sezónní variace, protože přesné údaje o atmosféře Uranu existují méně než 84 let nebo celý uranský rok. Fotometrie při Uran půl roku (z roku 1950) vykazuje pravidelný změnu jasu ve dvou spektrálních pásem , maxim vyskytující slunovratů a minim při rovnodennosti. Podobná periodická variace s maximy u slunovratů je zaznamenána u měření mikrovlnnou hlubokou troposférou zahájených v 60. letech . Měření teploty Stratosféry z roku 1970 také ukazují téměř maximální hodnoty slunovratu 1986. Předpokládá se, že většina této variability nastává v důsledku změny v geometrii pohledu.
Existují určité náznaky fyzických sezónních změn, ke kterým na Uranu dochází. Ve skutečnosti, pokud je známo, že má jasnou jižní polární oblast a matný severní pól, což by bylo neslučitelné s výše popsaným modelem sezónních změn, planeta přesto během svého předchozího slunovratu na severní polokouli kolem roku 1946 vykazovala vysokou úroveň svítivosti. Severní pól by nebyl vždy tak temný a viditelný pól by tak mohl nějakou dobu před slunovratem zesvětlit a po rovnodennosti ztmavnout. Podrobná analýza viditelných a mikrovlnných dat odhaluje, že periodické změny jasu nejsou kolem slunovratů zcela symetrické, což také naznačuje posun vzorců albedo meridiánů . V 90. letech, kdy se Uran vzdaluje od svého slunovratu, Hubbleovy a pozemské dalekohledy odhalily, že jižní polární čepice znatelně ztmavne (kromě jižního límce, který zůstává jasný), pak severní polokoule začíná v časném 2000s vidět rostoucí aktivitu, jako jsou oblačné útvary a silnější větry až 238 m / s , což zvyšuje očekávání, že se očekává, že tato polokoule brzy vyjasní. To se skutečně stalo v roce 2007, kdy planeta prošla rovnodenností: mírný severní polární límec se zvedl a jižní límec se stal téměř neviditelným, i když profil zónového větru zůstal mírně asymetrický, přičemž severní větry byly o něco pomalejší než ty na jihu.
Před přehledu o Voyager 2 , žádná měření v magnetosféře Uranu byly provedeny, a jejich charakter byl tak neznámý. Před rokem 1986 astronomové předpokládali, že magnetické pole Uranu bylo vyrovnáno se slunečním větrem , protože by pak bylo vyrovnáno s póly, které jsou v rovině ekliptiky .
Pozorování Voyageru 2 však ukazují, že magnetické pole Uranu je zvláštní, jednak proto, že nepochází z geometrického středu planety, ale je od něj kompenzováno téměř 8 000 km . Ci (jedna třetina poloměru planety), a za druhé proto, že se naklání o 59 ° vzhledem k ose otáčení. Tato neobvyklá geometrie má za následek indukci silně asymetrické magnetosféry, síla magnetického pole na povrchu jižního pólu může být až 0,1 gauss (10 µT ), zatímco na severním pólu může dosáhnout 1, 1 gauss (110 µT ). Průměrné magnetické pole na povrchu je 0,23 gauss (23 µT ).
V roce 2017 studie dat z Voyageru 2 naznačovaly, že tato asymetrie způsobí, že magnetosféra Uranu provede magnetické opětovné spojení se slunečním větrem jednou za uranský den a otevře planetu částicím ze Slunce. Ve srovnání je magnetické pole Země přibližně stejně silné na každém pólu a její „magnetický rovník“ je zhruba rovnoběžný s jejím geografickým rovníkem. Magnetický moment pól Uranu je asi 50 krát, že na Zemi.
Neptun také vlastní podobně nakloněné a nevyvážené magnetické pole, což naznačuje, že by to mohla být společná charakteristika ledových obrů . Jedna hypotéza je, že na rozdíl od magnetických polí telurických a plynných obřích planet , které jsou generovány v jejich jádrech , magnetická pole ledových obrů by byla generována pohyby vodičů v relativně mělkých hloubkách, například v oceánu. amoniak. Dalším možným vysvětlením konkrétního vyrovnání magnetosféry je, že oceány tekutého diamantu uvnitř Uranu by ovlivňovaly magnetické pole.
Navzdory svému neobvyklému uspořádání je uranská magnetosféra v mnoha ohledech podobná jako u jiných planet: má rázový oblouk s přibližně 23 planetárními poloměry před sebou, magnetopauzu s 18 uranovými paprsky, dobře vyvinutý magnetoceu a pásy záření. Celkově je struktura uranové magnetosféry podobná struktuře Saturnu. Ocas magnetosféry Uranu je jinak zkroucen díky své boční rotaci do dlouhého tvaru vývrtky táhnoucího se miliony mil za ním.
Uranova magnetosféra obsahuje nabité částice, hlavně s protony a elektrony a malým množstvím iontů H 2 + , ale těžší ionty nebyly detekovány. Mnoho z těchto částic pochází z termosféry. Populace částic je silně ovlivněna tím, že uranské měsíce procházejí magnetosférou a zanechávají velké mezery. Tok těchto částic je dostatečně vysoký, aby způsobil prostorovou erozi jejich povrchů v astronomicky rychlém časovém horizontu 100 000 let. To by mohlo být příčinou rovnoměrně tmavého zabarvení satelitů a prstenců Uranu.
Uran vykazuje relativně vyvinuté polární polární záře , které se objevují jako světelné oblouky kolem dvou magnetických pólů. Na rozdíl od Jupitera se polární záře Uranu zdají být pro energetickou bilanci planetární termosféry nevýznamné .
v březen 2020„Astronomové NASA hlásí detekci velké atmosférické magnetické bubliny, známé také jako plazmoid . Byla údajně vypuštěna do vesmíru planetou Uran během svého letu nad planetou v roce 1986, k tomuto objevu došlo po přehodnocení starých dat zaznamenaných kosmickou sondou Voyager 2 .
Období revoluce Uranu kolem Slunce je asi 84 pozemských let (30,685 dní Země), druhé největší planety ve sluneční soustavě po Neptunu . Intenzita slunečního toku na Uranu je přibližně1400 toho, co obdržela Země.
Návěsu hlavní osa Uranu je 19.218 astronomických jednotek , nebo přibližně 2871 milionů kilometrů. Jeho oběžná excentricita 0,046381 znamená, že rozdíl mezi jeho vzdáleností od Slunce v aphelionu a perihelionu je 1,8 AU - největší ze všech planet ve sluneční soustavě.
V roce 1821 publikoval Alexis Bouvard astronomické tabulky oběžné dráhy Uranu. Postupem času se však mezi plánovanou a pozorovanou dráhou a francouzským astronomem začnou objevovat nesrovnalosti, přičemž si všímá těchto nevysvětlených gravitačních poruch a domnívá se, že by mohla být příčinou vzdálená osmá planeta. Britští astronomové John Couch Adams v roce 1843 a francouzský Urbain Le Verrier v roce 1846 nezávisle vypočítávají předpokládanou polohu této hypotetické planety. Díky výpočtům posledně jmenovaného je konečně poprvé pozorován23. září 1846pruský astronom Johann Gottfried Galle , jeden stupeň od předpokládané polohy.
Doba otáčení vnitřních vrstev Uran je 17 hodin a 14 minut. Stejně jako všechny obří planety i horní atmosféra Uranu zažívá velmi silný vítr ve směru otáčení. Vítr na povrchu Uranu může dosáhnout rychlosti řádově 700 nebo 800 km / h směrem k + 60 ° zeměpisné šířky a v důsledku toho se viditelné části jeho atmosféry pohybují mnohem rychleji a dokončí úplnou rotaci asi za 14 hodin.
Jeho rovníkový poloměr je 25 559 km a jeho polární poloměr je 24 973 km , přičemž druhý je menší kvůli zploštění způsobenému rotací planety.
Na rozdíl od všech ostatních planet ve sluneční soustavě vykazuje Uran velmi silný sklon své osy vzhledem k normále - kolmé - ekliptiky . Při osovém sklonu 97,77 ° je tedy sklon pozemské osy přibližně 23 ° - tato osa je téměř rovnoběžná s orbitální rovinou. Planeta se takřka „valí“ na své oběžné dráze a střídavě představuje svůj severní pól ke Slunci , poté jižní pól .
Tím vznikají sezónní změny, které jsou zcela odlišné od změn na jiných planetách. V blízkosti slunovratu je jeden pól obrácen ke Slunci nepřetržitě a druhý směrem ven. Každý pól tedy získá zhruba 42 let nepřetržitého slunečního svitu, po kterém následuje tolik let temnoty. Pouze úzké pásmo kolem rovníku prožívá rychlý cyklus den-noc, ale slunce je velmi nízko na obzoru. Na druhé straně oběžné dráhy Uranu je orientace pólů směrem ke Slunci obrácena. Výsledkem této orientace osy je, že v průměru za uranský rok dostávají polární oblasti Uranu více sluneční energie než jeho rovníkové oblasti. Uran je přesto na svém rovníku teplejší než na svých pólech; mechanismus za tímto neintuitivním výsledkem není znám, ale může být způsoben procesem distribuce tepla v podnebí.
V blízkosti rovnodennosti stojí Slunce před Uranovým rovníkem, což mu na určitou dobu poskytlo období denních a nočních cyklů blízkých cyklům pozorovaným na většině ostatních planet. Uran dosáhl své poslední rovnodennosti dne7. prosince 2007.
Rok | Severní polokoule | Jižní polokoule |
---|---|---|
1901, 1985 | Zimní slunovrat | letní slunovrat |
1923, 2007 | Jarní rovnodennost | Podzimní rovnodennost |
1946, 2030 | letní slunovrat | Zimní slunovrat |
1966, 2050 | Podzimní rovnodennost | Jarní rovnodennost |
Několik hypotéz může vysvětlit tuto konkrétní konfiguraci osy rotace planety. Jeden z nich popisuje přítomnost satelitu, který postupně způsobil naklonění Uranu pomocí rezonančního jevu, než byl vyhozen z jeho oběžné dráhy. Další práce tvrdí, že náklon by byl způsoben nejméně dvěma nárazy s nárazovými tělesy, ke kterým by došlo před vytvořením satelitů Uranu. Na podporu této práce, v2018, více než padesát simulací nárazů provedených superpočítači končí velkou kolizí mezi mladou protoplanetou a Uranem, na úrovni severního pólu a rychlostí 20 km / s . Skalní a ledová protoplaneta by Uran naklonila, než se rozpadne a vytvoří na plášti vrstvu ledu. Tato srážka by uvolnila část vnitřního tepla planety, což by vysvětlovalo, že je nejchladnější ve sluneční soustavě.
Když Voyager 2 letěl v roce 1986 přes planetu , Uranův jižní pól byl orientován téměř přímo na Slunce. Můžeme říci, že Uran má sklon o něco větší než 90 °, nebo že jeho osa má sklon o něco menší než 90 ° a že se pak sám otočí v retrográdním směru . Označení tohoto pólu jako „jih“ používá definici, kterou v současné době schvaluje Mezinárodní astronomická unie , a sice, že severní pól planety nebo satelitu je pól, který směřuje nad neměnnou rovinu systému. Sluneční, bez ohledu na směr, kterým je planeta se otočí. Podle konvence má tedy Uran sklon větší než 90 °, a proto má retrográdní rotaci , jako je Venuše .
Tvorba ledových obrů , Uranu a Neptunu , se ukazuje obtížně modelovatelná s přesností. Současné modely ukazují, že hustota hmoty ve vnějších oblastech Sluneční soustavy , je příliš nízká, aby v úvahu pro vytvoření takovýchto velkých těles z tradičně schváleným způsobem z jádra narůstání , také známý jako model srdce akrece. . K objasnění jejich vzhledu jsou tedy předloženy různé hypotézy.
První hypotéza spočívá v tom, že ledoví obři nebyli tvořeni narůstáním jader, ale nestabilitami v původním protoplanetárním disku, který poté viděl jejich atmosféru vyfukovanou zářením z OB asociace .
Další hypotézou je, že se formovali blíže ke Slunci, kde byla hustota hmoty vyšší, a poté, co plynný protoplanetární disk ustoupil, provedli planetární migraci na své současné oběžné dráhy. Tato hypotéza migrace po formování je nyní upřednostňována kvůli její schopnosti lépe vysvětlit obsazení populací malých objektů pozorovaných v transneptunské oblasti. Nejčastěji přijímaný proud vysvětlení podrobností této hypotézy je známý jako Nice Model , který zkoumá vliv migrace Uranu a dalších obřích planet na strukturu Kuiperova pásu.
Uran má 27 známých přírodních satelitů . Jejich kombinovaná hmotnost - stejně jako hmotnost prstenů, která je zanedbatelná - představuje méně než 0,02% hmotnosti planety. Názvy těchto satelitů jsou vybrány z postav v dílech Shakespeara a Alexandra Popea .
William Herschel objevil první dva měsíce, Titanii a Oberona , v roce 1787 - šest let po objevení planety. Pojmenovali je tak o 65 let později jeho syn John Herschel . William Herschel si navíc myslí, že v následujících letech objevil další čtyři, ale jejich korespondence se stávajícími měsíci není ověřena. Tato pozorování mají pak velký význam, protože umožňují zejména odhadnout hmotnost a objem planety.
William Lassell oficiálně oznamuje objev Ariel a Umbriel v roce 1851 , což je výsledek společné práce s Williamem Dawesem . Téměř o sto let později (v roce 1948 ) objevil Gerard Kuiper Mirandu . Zbývajících dvacet měsíců je objeveno po roce 1985 , některé během průletu Voyager 2 a jiné s dalekohledy na zemi.
Satelity Uranu jsou rozděleny do tří skupin: třináct vnitřních satelitů, pět hlavních satelitů a devět nepravidelných satelitů.
Vnitřní satelity jsou malá, temná tělesa, která sdílejí vlastnosti a původ s prstenci planety . Jejich oběžná dráha je umístěna uvnitř Mirandy a jsou pevně spojeny s prstenci Uranu , některé měsíce pravděpodobně způsobily fragmentaci některé prstence. Puck je největší vnitřní satelit Uranu o průměru 162 km a jediný, u kterého fotografie pořízené Voyagerem 2 ukazují podrobnosti. Z dalších interiérových satelitů můžeme počítat v pořadí podle vzdálenosti od planety Cordelie , Ophelia , Bianca , Cressida , Desdemona , Juliette , Portia , Rosalinde , Cupid , Belinda , Perdita a Mab .
Pět hlavních satelitů - Miranda, Ariel, Umbriel, Titania a Oberon - má dostatečnou hmotnost, aby bylo v hydrostatické rovnováze . Všichni kromě Umbriel vykazují na povrchu známky vnitřní aktivity, jako je formování kaňonu nebo vulkanismus. Největší satelit Uranu, Titania , je osmým největším ve sluneční soustavě , s průměrem 1578 km , což je o něco méně než polovina Měsíce s hmotností dvacetkrát menší. Kombinovaná hmotnost pěti hlavních satelitů je méně než polovina hmotnosti samotného Tritonu (největší Neptunův přirozený satelit ). Mají relativně nízká geometrická albeda , která se pohybují od 0,21 pro Umbriel do 0,39 pro Ariel - která mají jinak nejstarší a nejmladší povrch hlavních satelitů. Jsou to konglomeráty ledu a hornin složené z asi 50% ledu (amoniak a oxid uhličitý) a 50% horniny, podobně jako ledové satelity Saturnu . Pouze Miranda se jeví jako převážně ledová a má 20 km hluboké kaňony , náhorní plošiny a chaotické variace ve svých povrchových vlastnostech jedinečných pro sluneční soustavu. Předpokládá se, že minulá geologická aktivita Mirandy byla způsobena přílivovým oteplováním v době, kdy byla její oběžná dráha výstřednější než nyní, možná kvůli starověké orbitální rezonanci 3: 1 s Umbrielem.
Nepravidelné satelity Uranu mají eliptické a strmě nakloněné (většinou retrográdní ) oběžné dráhy a obíhají na velké vzdálenosti od planety. Jejich oběžná dráha je nad oběžnou dráhou Oberonu, nejvzdálenějšího velkého měsíce od Uranu. Pravděpodobně byli všichni zajati Uranem brzy po jeho zformování. Jejich průměr je mezi 18 km pro Trinculo a 150 km pro Sycorax . Margaret je jediný nepravidelný satelit Uranu, o kterém je známo, že má postupující oběžnou dráhu. To je také jedním z sluneční soustavy satelitů s největší excentrické dráze s 0,661, i když Nereid , je měsíc Neptun , má vyšší průměrnou výstřednost s 0,751. Dalšími nepravidelnými satelity jsou Francisco , Caliban , Stephano , Prospero , Setebos a Ferdinand .
Uran má systém třinácti známých planetárních prstenů , prstencový systém Uranu je méně složitý než Saturn , ale komplikovanější než systém Jupitera nebo Neptuna .
William Herschel popisuje možnou přítomnost prstenců kolem Uranu v letech 1787 a 1789. Toto pozorování je obecně považováno za pochybné, protože prstence jsou tmavé a tenké a v následujících dvou stoletích žádný jiný pozorovatel nezaznamenal. Přesto Herschel přesně popisuje velikost prstence epsilon, jeho úhel k Zemi, jeho červenou barvu a jeho zjevné změny, když Uran obíhá kolem Slunce. Kruhový systém je výslovně objeven na10. března 1977by James L. Elliot , Edward W. Dunham a Jessica Mink pomocí Kuiper Airborne Observatory . Tento objev je náhodný, protože plánovali použít Uranovu zákryt hvězdy SAO 158687 ke studiu její atmosféry . Při analýze svých pozorování zjistili, že hvězda krátce zmizela pětkrát před a po jejím zmizení za Uranem, což je vedlo k závěru o existenci prstencového systému kolem Uranu. Je to pak druhý systém planetárních prstenů objevený po systému Saturnu. Dva další prstence objevil Voyager 2 v letech 1985 až 1986 přímým pozorováním.
Příjmení | Vzdálenost (km) | Šířka (km) |
---|---|---|
ζ | 39 600 | 3 500 |
6 | 41840 | 1 až 3 |
5 | 42 230 | 2 až 3 |
4 | 42 580 | 2 až 3 |
α | 44 720 | 7 až 12 |
β | 45 670 | 7 až 12 |
η | 47190 | 0 až 2 |
y | 47 630 | 1 až 4 |
δ | 48 290 | 3 až 9 |
λ | 50 024 | 2 až 3 |
ε | 51 140 | 20 až 100 |
ν | 67 300 | 3 800 |
μ | 97 700 | 17 800 |
V prosinci 2005 Hubbleův vesmírný dalekohled detekoval pár dříve neznámých prstenů. Ten větší se nachází dvakrát tak daleko od Uranu než dříve známé prstence. Tyto nové prsteny jsou od Uranu tak vzdálené, že se jim říká „vnější“ prstencový systém . Hubble také pozoruje dva malé satelity, z nichž jeden, Mab , sdílí svou oběžnou dráhu s nově objeveným nejvzdálenějším prstencem. V dubnu 2006 odhalují snímky nových prstenů observatoří Keck jejich barvy: nejvzdálenější je modrá a druhá červená. Jednou z hypotéz týkajících se modré barvy vnějšího prstence je, že je tvořen malými částicemi vodního ledu z povrchu Mab, které jsou dostatečně malé, aby rozptýlily modré světlo.
Jejich vzdálenosti od středu Uranu se pohybují od 39 600 km pro prstenec to do asi 98 000 km pro prstenec µ . Zatímco prvních deset prstenců Uranu je tenkých a kruhových, jedenáctý, prsten ε , je jasnější, výstřední a širší a pohybuje se od 20 km v nejbližším bodě planety po 98 km v dalším. Je lemován dvěma „pastýřskými“ měsíci , zajišťujícími jeho stabilitu, Cordelií a Desdemonou . Poslední dva kroužky jsou od sebe mnohem dále, prstenec μ je dvakrát tak daleko jako prsten ε. Mezi hlavními kroužky jsou pravděpodobně slabé prachové pásy a neúplné oblouky. Tyto prstence jsou velmi tmavé: vazebné albedo částic, které je tvoří, nepřesahuje 2%, což je činí téměř neviditelnými. Pravděpodobně jsou složeny z ledu a organických prvků zčernalých zářením z magnetosféry . Pokud jde o věk sluneční soustavy , prstence Uranu by byly docela mladé: jejich trvání existence by nepřesáhlo 600 milionů let, a proto nebyly vytvořeny s Uranem. Materiál tvořící prstence byl pravděpodobně jednou součástí měsíce - nebo měsíců - který by byl rozbit vysokorychlostními dopady. Z mnoha trosek vytvořených v důsledku těchto šoků přežilo jen několik částic ve stabilních zónách odpovídajících umístění současných prstenců.
Uran Trojan asteroid je asteroid nachází v okolí jedné ze dvou stabilních Lagrangeových bodů (L 4 nebo L 5 ) na slunečním Uran systému , to znamená, že se nachází 60 ° před nebo za v orbitě Uran. Centrum menších planet (CPM) identifikuje pouze jednoho trojského koně Uranus: 2011 QF 99 , který se nachází kolem bodu L 4 . 2014 YX 49 je navržen jako druhý trojan Uranu, ale stále není schválen CPM.
Také další objekty jsou kororory Uranu, aniž by byly klasifikovány jako trojské koně. Crantor je tedy (83982) menší planeta s oběžnou dráhou podkovy vůči Uranu. Byly také objeveny další příklady potenciálních korektorů, jako je (472651) 2015 DB 216 nebo 2010 EU 65 .
Studie ukazují, že by bylo možné, aby teoretický kvazi-satelit Uranu nebo Neptunu zůstal po celou dobu sluneční soustavy , za určitých podmínek excentricity a sklonu . Takové objekty však dosud nebyly objeveny.
Průměrná zdánlivá velikost Urana je 5,68 se standardní odchylkou 0,17, zatímco extrémy +5.38 a +6.03. Tento rozsah svítivosti, který se blíží hranici pouhého oka umístěné na +6, je tedy možné s dokonale tmavou oblohou - s očima zvyklým na tmu - a jasně ji vidět jako velmi matnou hvězdu, zvláště když je v opozici . Tato variabilita je do značné míry vysvětlena tím, kolik planetární šířky Uranu je současně osvětleno Sluncem a viděno ze Země. Jeho zdánlivá velikost je mezi 3,3 a 4,1 obloukovými sekundami , v závislosti na tom, zda se jeho vzdálenost od Země pohybuje od 3,16 do 2,58 miliardy kilometrů, a je tak snadno rozlišitelná pomocí dalekohledu . U dalekohledu s objektivem o průměru mezi 15 a 23 cm se Uran jeví jako bledě azurový disk se ztmavením na středové hraně . S dalekohledem majícím větší objektiv je možné rozlišit jeho mraky a také některé z jeho větších satelitů, jako jsou Titania a Oberon .
Od roku 1997 bylo pomocí pozemních dalekohledů identifikováno devět nepravidelných vnějších satelitů. Dvě další vnitřní měsíce, Cupid a Mab byly objeveny pomocí Hubbleova kosmického dalekohledu v roce 2003 . Družice Margaret je nejnovější objevený objevem publikovaným vŘíjen 2003. Hubble Space Telescope také umožňuje, aby se slušné fotografie Uranu ze Země, i když jsou v nižším rozlišení než relativní snímků z Voyageru 2 . V letech 2003 až 2005 byl díky takto provedeným pozorováním objeven nový pár prstenů, později nazývaný systém vnějších prstenů, který zvýšil počet prstenců Uranu na 13.
Do roku 2007 se Uran přiblížil ke své rovnodennosti a vyvinula se zde oblačná aktivita. Většinu této aktivity lze pozorovat pouze pomocí Hubblova kosmického dalekohledu nebo velkých dalekohledů s adaptivní optikou .
Planetu navštívila a zblízka studovala pouze jediná vesmírná sonda : Voyager 2 ( NASA ) v roce 1986, která je tedy zdrojem většiny informací známých na planetě. Hlavním cílem mise Voyager, kterým je studium systémů Jupitera a Saturna, je let nad Uranem možný pouze díky tomu, že již dříve dokonale prošly.
Voyager 2, který byl spuštěn v roce 1977, se k Uranu nejvíce přiblížil24. ledna 1986, 81 500 km od vrcholu mraků planety, než pokračuje ve své cestě k Neptunu. Sonda studuje strukturu a chemické složení atmosféry Uranu, včetně jeho jedinečného podnebí, způsobeného jeho axiálním sklonem 97,77 °. Provádí první podrobné průzkumy svých pěti největších měsíců a objevuje 10 nových. Zkoumá devět prstenců známých systému , objevuje další dva a zjišťuje, že jejich vzhled je relativně nedávný. Nakonec studuje jeho magnetické pole, nepravidelnou strukturu, náklon a jedinečný magnetismus vývrtky způsobený jeho orientací.
Voyager 1 nemohl navštívit Uran, protože vyšetřování Saturnova měsíce, Titanu , bylo považováno za prioritu. Tato trajektorie poté vynesla sondu z roviny ekliptiky a ukončila její misi planetologie .
Možnost vyslat oběžnou dráhu Cassini-Huygens ze Saturnu na Uran byla hodnocena během fáze plánování expanze mise v roce 2009, ale nakonec byla odmítnuta ve prospěch jeho zničení v saturnské atmosféře. Protože by trvalo asi dvacet let, než dorazila k Uranský systém po opuštění Saturnu. Navíc New Horizons 2 - který byl později přerušen - mohl také provést těsný průlet uranského systému.
Orbiter s názvem Uranus orbiter and probe is odporúča Planetary Science Decadal Survey 2013-2022 jako součást programu New Frontiers publikovaného v roce 2011. Tento návrh předpokládal spuštění v letech 2020-2023 a 13letou plavbu k Uranu. Sonda by mohla být inspirována Pioneer Venus Multiprobe a sestoupit do uranské atmosféry.
Evropská kosmická agentura je vyhodnocení „střední třídy“ misi s názvem Uran Pathfinder . Další mise jako OCEANUS , ODINUS nebo MUSE jsou studovány.
Chemický prvek uran objevil v roce 1789 německý chemik Martin Heinrich Klaproth , pojmenovaný po Uranu, který byl právě objeven před osmi lety. Poté byl izolován francouzským chemikem Eugène-Melchior Péligotem v roce 1841 a zůstal nejtěžším prvkem známým až do roku 1940, kdy byl objeven první transuranický prvek : neptunium , pojmenované po planetě Neptun .
Operation Uran je jméno dané vojenské operace úspěšná z druhé světové války ze strany Rudé armády , aby se Stalingrad . Vede k operaci Saturn . Stejná válka bude znát poté operaci Neptun , kódové jméno dané vylodění spojeneckých vojsk v Normandii .Červen 1944.
„Uran, kouzelník“ je 6 th pohyb velké orchestrální dílo Les Planètes složený a napsal Gustav Holst v letech 1914 a 1916. Kromě toho měsíce uranu Oberon , Miranda a Titania jsou zmíněny v písni Astronomy Domine strany Pink Floyd .
V básni Johna Keatse při prvním pohledu do Chapmanova Homera , jak směrem k „ Pak jsem cítil, že se mi líbí Nějaký pozorovatel oblohy / Když nová planeta plave do Jeho kena “ ( francouzsky : „Takže jsem se cítil jako pozorovatel na obloze / Když nová planeta plave na svém horizontu “), jsou odkazem na objev Uranu Williamem Herschelem .
Od svého objevu se Uran objevil v mnoha pracích sci-fi . Například to byla scéna epizody The Daleks 'Master Plan of Doctor Who nebo určité úrovně v sérii videoher Mass Effect a předmět románu beletrie Uran od Bena Bovy .
Neinspirovala však jen sci-fi. Tak, Uran je román od Marcel Aymé publikoval v roce 1948 a upraven pro obrazovku podle Claude Berri v roce 1990 . Název románu pochází z anekdoty, kterou vyprávěla postava, profesor Watrin: bombardování zabilo jeho manželku jeden večer vSrpna 1944 zatímco četl v díle astronomie, kapitola věnovaná Uranu a jménu planety mu připomíná tuto vzpomínku.
V populární kultuře v anglickém jazyce je mnoho slovních hříček odvozeno od běžné výslovnosti jména Uran s výrazem „your anus“ (ve francouzštině : „your / your anus“) a používá se zejména jako nadpis v tisku článků popisujících planeta, a že od konce XIX th století . Tato slovní hříčka tedy ovlivnila doporučenou výslovnost planety, aby se zabránilo disambiguation .
Toto bylo také použito v beletristických dílech, například v animovaném seriálu Futurama, kde byla planeta přejmenována na „Ukončit tento hloupý vtip jednou provždy“ v „Urectum“ .
Uran má dva astronomické symboly . První navrhovaný, ♅, navrhuje Jérôme Lalande v roce 1784. V dopise Williamu Herschelovi , objeviteli planety, ho Lalande popisuje jako „zeměkouli převyšující první písmeno vašeho jména“ . Pozdější návrh, ⛢, je hybridem symbolů Marsu a Slunce, protože Uran představuje v řecké mytologii oblohu, o níž se věřilo, že v ní dominují kombinované síly Slunce a Marsu. V moderní době se stále používá jako astronomický symbol planety, i když se jeho používání nedoporučuje ve prospěch počátečního „U“ od Mezinárodní astronomické unie .