Uranus (Planet) Eigenschaften, Zusammensetzung, Umlaufbahn, Bewegung

Uranus Es ist der siebte Planet des Sonnensystems und gehört zur Gruppe der äußeren Planeten. Jenseits des Saturn -Umlaufs ist Uranus unter sehr außergewöhnlichen Bedingungen kaum sichtbar für das bloß.

Aus diesem Grund war er für den alten Uranus praktisch unsichtbar, bis Astronomer William Herschel es 1781 mit einem Teleskop entdeckte, das er selbst baute. Der winzige grünlichblaue Punkt war nicht genau das, wonach der Astronom suchte. Was Herschel wollte, war, die durch die Landübersetzungsbewegung verursachte Sternparallage zu erkennen.

Abbildung 1. Der Planet Uranus, 14.5 -mal massiver als die Erde. Quelle: Pixabay.

Dazu musste ich einen entfernten (und nahe gelegenen) Stern lokalisieren und beobachten, wie sie von zwei verschiedenen Orten gesehen wurden. Aber eine Frühlingsnacht im Jahr 1781 entdeckte Herschel einen kleinen Punkt, der ein wenig mehr zu glänzen schien als die anderen.

Bald überzeugten er und die anderen Astronomen sich davon überzeugt, dass es sich um einen neuen Planeten handelte und Herschel schnell dafür berühmt wurde, die Größe des bekannten Universums zu erweitern und die Anzahl der Planeten zu erhöhen.

Der neue Planet bekam seinen Namen nicht sofort, weil Herschel es lehnte, eine griechische oder römische Göttlichkeit zu benutzen, und er taufte ihn stattdessen als Georgium Sidu oder „Jorge Star“ zu Ehren des damaligen englischen Monarchen Jorge III.

Natürlich war diese Option nicht wie einige auf dem europäischen Kontinent, aber die Frage wurde geklärt, als der deutsche Astronom.

Nach den alten griechischen und römischen Mythologien war Uranus Saturns Vater (Cronos), der wiederum Jupiters Vater (Zeus) war. Die wissenschaftliche Gemeinschaft akzeptierte diesen Namen schließlich, außer in England, wo der Planet weiterhin als "Jorge Star" bezeichnet wurde, zumindest bis 1850.

[TOC]

Uranus Allgemeine Eigenschaften

Uranus gehört zur Gruppe externer Planeten des Sonnensystems, der nach Saturn und Jupiter der dritte Planet ist. Es handelt.

Während in Jupiter und Saturn, Wasserstoff und Helium vorherrschen, enthalten Eisriesen wie Uranus schwerere Elemente wie Sauerstoff, Kohlenstoff, Stickstoff und Schwefel. 

Natürlich hat Uranus auch Wasserstoff und Helium, aber hauptsächlich in seiner Atmosphäre. Und es enthält auch Eis, obwohl nicht alle Wasser sind: Es gibt Ammoniak, Methan und andere Verbindungen. 

Aber auf jeden Fall ist Uranus 'Atmosphäre eine der am meisten gefrorenen im Sonnensystem. Die Temperaturen dort können -224 ºC erreichen.

Obwohl die Bilder ein feines und mysteriöses blaues Album zeigen, gibt es viele weitere überraschende Eigenschaften. Einer von ihnen ist genau die blaue Farbe, die auf das Methan der Atmosphäre zurückzuführen ist, das rotes Licht absorbiert und Blau reflektiert.

Uranus sieht durch das Methangas seiner Atmosphäre blau aus, das rotes Licht absorbiert und blaues Licht reflektiert

Außerdem hat Uranus:

-Eigenes Magnetfeld mit asymmetrischer Disposition. 

-Zahlreiche Monde.

-Ein düsteres System als Saturns.

Aber definitiv, was die größte Aufmerksamkeit auf sich zieht, ist die retrograde Wendung einer vollständig geneigten Rotationsachse, so dass sich Uranus -Pole dort befinden.

Figur 2. Uranus -Rotationsachse Neigung. Quelle: NASA.

Im Gegensatz zu dem, was Abbildung 1 vorschlägt, ist Uranus kein friedlicher oder eintöner Planet. Die Voyager, die Sonde, die die Bilder erhielt, war für eine seltene Zeit des friedlichen Klimas richtig.

Die folgende Abbildung zeigt die Neigung der Uranusachse in 98 ° in einem globalen Vergleich zwischen allen Planeten. In Uranus sind es die Stangen, die die meiste Wärme der entfernten Sonne anstelle von Ecuador erhalten.

Figur 3. Die Rotationsachsen der Planeten des Sonnensystems. Quelle: NASA.

Zusammenfassung der wichtigsten physikalischen Eigenschaften des Planeten

-Masse: 8.69 x 10²⁵ kg.

-Radio: 2.5362 x 10⁴   km

-Form: Hure.

-Durchschnittlicher Entfernung zur Sonne: 2.87 x 10⁹ km

-Neigung der Umlaufbahn: 0.77º in Bezug auf die Ekliptikebene.

-Temperatur: Zwischen -220 und -205.2 ºC ungefähr.

-Schwere: 8.69 m/s²

-Eigenes Magnetfeld: Ja.

-Atmosphäre: Ja, von Wasserstoff und Helium

-Dichte: 1290 kg/m³

-Satelliten: 27 mit bisher Bezeichnung.

-Ringe: Ja, bisher etwa 13 entdeckt.

Übersetzungsbewegung

Uranus dreht sich wie die großen Planeten majestätisch um die Sonne ab und dauert ungefähr 84 Jahre, um eine Umlaufbahn zu absolvieren. 

Figur 4. Uranus Orbit (in rot) um die Sonne. Quelle: Wikimedia Commons. Originalsimulation = Todd K. Timberlake-Autor von Easy Java Simulation = Francisco Esquembre/CC BY-S (https: // createRecommons.Org/lizenzen/by-sa/3.0)

Die Umlaufbahn von Uranus ist merklich elliptisch und zeigte im Prinzip einige Unstimmigkeiten mit der für ihn aus den Gesetzen von Newton und Kepler berechneten Umlaufbahn durch den großen Mathematiker Pierre de Laplace im Jahr 1783. 

Sie können Ihnen dienen: Newtons drittes Gesetz: Bewerbungen, Experimente und Übungen

Einige Zeit später, 1841, englischer Astronom. 

1846 verfeinerte der französische Mathematiker Urbain Le Verrier die Berechnungen der möglichen Umlaufbahn des unbekannten Planeten und übergab sie an den deutschen Astronomen Johann Gottfried Galle in Berlin. Neptun erschien sofort zum ersten Mal auf seinem Teleskop, an dem vom französischen Wissenschaftler angegebenen Ort. 

Abbildung 5. Links Sir William Herschel (1738-1822) und auf der rechten Urbain Le Verrier (1811-1877). Quelle: Wikimedia Commons.

Wann und wie man Uranus beobachtet

Uranus ist schwer mit dem bloßen Auge zu beobachten, weil es extrem von der Erde entfernt ist. Sobald es eine Größe von 6 darstellt, wenn es heller ist und ein Durchmesser von 4 Sekunden Arc (Jupiter hat ungefähr 47º, hat es besser).

Mit sehr klarem dunklem Himmel, ohne künstliche Lichter und wissen im Voraus zu wissen, wo man nachsehen soll, ist es möglich, ihn mit bloßem Auge zu sehen. 

Astronomie -Fans können es jedoch mit Hilfe der himmlischen Buchstaben im Internet und einem Instrument platzieren, das sogar ein Fernglas von guter Qualität sein kann. Trotzdem sieht es wie ein blauer Punkt ohne weitere Details aus.

Abbildung 6. Uranus kann als kleiner blauer Punkt mit Hilfe des Teleskop- und Himmelsbuchstabens angesehen werden. Quelle: Pexels.

Um die 5 Hauptmonde von Uranus zu sehen, ist ein großes Teleskop erforderlich. Die Details des Planeten konnten mit einem Teleskop von mindestens 200 mm beobachtet werden. Kleinere Instrumente enthüllen nur ein winziges grünlichblaues Album, aber es lohnt.

Uranus klingelt

1977 passierte Uranus einen Stern und versteckte ihn. Während dieser Zeit blinzelte der Stern einige Male vor und nach der Verschleierung. Das Flackern wurde durch den Pass verursacht.

Alle äußeren Planeten haben ein Ringssystem, obwohl keiner die Schönheit der Saturnringe übersteigt, aber die von Uranus sind sehr interessant.

Die Voyager 2 -Sonde fand mehr Ringe und erhielt ausgezeichnete Bilder. Im Jahr 2005 entdeckte das Hubble -Weltraumteleskop auch weitere 2 Außenringe. 

Die Angelegenheit, die die Uranusringe zusammensetzt.

Die Ringe sind dank der in Form gehalten Satelliten der Hirten von Uranus, dessen Gravitationswirkung die Form derer bestimmt. Sie sind auch sehr dünn, deshalb sind die Satelliten, die Weided.

Das Ringssystem ist eine ziemlich zerbrechliche und wenig dauerhafte Struktur, zumindest aus Sicht der astronomischen Zeiten.

Die Partikel, aus denen sich die Ringe zusammensetzt.

Daher hängt die Persistenz der Ringe davon ab, dass neues Material von der Fragmentierung der Satelliten für die Auswirkungen auf Asteroiden und Kometen kommt. Wie bei Saturns Ringen glauben Astronomen, dass sie neu sind und dass ihr Ursprung genau in diesen Kollisionen liegt.

Abbildung 7. Es besteht eine sehr enge Beziehung zwischen Uranusringen und Hirtensatelliten. Dies ist bei Planeten mit Ringensystemen üblich. Quelle: Wikimedia Commons. Trassiorf / Public Domain.

Rotationsbewegung

Unter allen Merkmalen von Uranus ist dies das erstaunlichste, da dieser Planet eine retrograde Rotation hat. Das heißt. Eine solche Geschwindigkeit steht im Gegensatz zu Uranus 'Mäßigung beim Reisen seiner Umlaufbahn.

Darüber hinaus ist die Rotationsachse so geneigt, dass der Planet im Liegen nachliegt, wie in der Animation von Abbildung 2 zu sehen ist. Planetenwissenschaftler glauben, dass eine kolossale Wirkung die Rotationsachse des Planeten in seine aktuelle Position verändert hat.

Kann Ihnen dienen: Goniometer: Geschichte, Teile, Betrieb, Verwendungen, TypenAbbildung 8. Die retrograde Rotation und Neigung der Uranusachse ist auf einen kolossalen Einfluss zurückzuführen, der vor Millionen von Jahren aufgetreten ist. Quelle: NASA.

Die Stationen in Uranus

Aufgrund dieser besonderen Neigung sind die Stationen in Uranus wirklich extrem und führen zu großen klimatischen Variationen.

Zum Beispiel zeigt einer der Polen während einer Sonnenwende direkt auf die Sonne, während der andere es in Richtung Weltraum tut. Ein beleuchteter Nebenreisender würde beobachten, dass die Sonne 21 Jahre lang nicht steigt oder anzieht, während der entgegengesetzte Pol im Dunkeln verstrickt ist.

Und im Gegenteil, in einer Äquinox ist die Sonne über dem Ecuador des Planeten und dann kommt sie heraus und versteckt sich den ganzen Tag über, was ungefähr 17 Stunden dauert.

Dank der Voyager 2 -Sonde ist bekannt, dass die südliche Hemisphäre von Uranus derzeit auf den Winter gerichtet ist, während der Norden in den Sommer geht, der 2028 stattfinden wird.

Abbildung 9. Saisonale Variation des Uranus, die durch einen hypothetischen Reisenden gesehen werden. Quelle: Samen, m. Sonnensystem.

Da Uranus 84 Jahre dauert, um seine Umlaufbahn um die Sonne herum zu fahren und so weit von der Erde entfernt zu sein, wird davon ausgegangen, dass viele der klimatischen Variationen des Planeten noch unbekannt sind. Die meisten verfügbaren Daten stammen aus der oben genannten Voyager -Mission von 1986 und den Beobachtungen, die durch das Hubble -Weltraumteleskop gemacht wurden.

Komposition

Uranus ist kein gasöser Riese, sondern ein Eisriese. In dem Abschnitt, der den Eigenschaften gewidmet ist, wurde festgestellt, dass Uranus 'Dichte, obwohl sie weniger als die von felsigen Planeten wie Erde ist, größer ist als der von Saturn, der gut im Wasser schweben könnte.

Tatsächlich ist ein guter Teil von Jupiter und Saturn eher flüssig als Soda, aber Uranus und Neptun enthalten viel Eis, nicht nur Wasser, sondern auch von anderen Verbindungen.

Und da die Uranusmasse niedriger ist, gibt es keinen Druck, der die Bildung von flüssigem Wasserstoff entsteht, sodass die Eigenschaften von Jupiter und Saturn. Wenn Wasserstoff in diesem Zustand gefunden wird, verhält sie sich wie ein Metall, das die intensiven Magnetfelder dieser beiden Planeten entsteht.

Uranus hat auch ein eigenes Magnetfeld, von dem es in Abbildung 12 ein Schema gibt.

Dann gibt es in der Atmosphäre von Uranus molekulare Wasserstoff und Helium mit einem kleinen Prozentsatz an Methan, was für ihre blaue Farbe verantwortlich ist, da diese Verbindung die Wellenlängen der Welle von absorbiert.

Der Körper des Planeten als solcher besteht aus Eis, nicht nur aus Wasser, sondern auch aus Ammoniak und Methan.

Dies ist die Zeit, um ein wichtiges Detail hervorzuheben: Wenn planetarische Wissenschaftler von "Eis" sprechen, beziehen sie sich nicht auf das gefrorene Wasser, das wir in Getränke geben, um sie abzukühlen.

Das "Eis" der Eisplaneten steht unter großen Drücken und hohen Temperaturen, mindestens mehrere tausend Grad, daher hat es nichts mit dem, was in Kühlschränken gerettet wird, außer der Komposition.

Diamanten in Uranus

Ist es möglich, Diamanten aus Methan zu produzieren?? Laborstudien in Deutschland im Helmholtz Zentrum Dresden-Rosendorf Laboratory zeigen, dass ja, solange sie angemessene Druck- und Temperaturbedingungen haben.

Und diese Bedingungen existieren innerhalb von Uranus, daher zeigen Computersimulationen, dass Methan Cho₄ Es dissoziiert, dass andere Verbindungen bilden. 

Der in den Methanmolekülen vorhandene Kohlenstoff wird ausgefällt und wird nicht weniger als Diamant. Wenn sie sich zum Inneren des Planeten bewegen, löst sich die Kristalle Wärme durch Reibung ab und akkumulieren am Kern des Planeten (siehe folgender Abschnitt).

Es wird geschätzt, dass die so gebildeten Diamanten bis zu 200 kg erreichen könnten.

Interne Struktur

In der unten gezeigten Abbildung haben wir die Struktur von Uranus und seinen Schichten, deren Zusammensetzung im vorherigen Abschnitt kurz erwähnt wurde:

-Obere Atmosphäre.

-Die Zwischenschicht, die reich an molekularem Wasserstoff und Helium ist, beträgt insgesamt die Dicke der Atmosphäre ungefähr 7.500 km.

-Der auf Eis basierende Mantel (von dem wir bereits wissen, dass es nicht wie das gemeinsame Eis auf der Erde ist) mit einer Dicke von 10.500 km.

-Ein felsiger Kern aus Eisen, Nickel und Silikaten von 7.500 km Radio.

Kann Ihnen dienen: Die 31 Arten von Kraft in der Physik und deren Eigenschaften

Das "felsige" Material des Kerns ist nicht wie die Gesteine ​​der Erde, denn im Herzen des Planeten sind Druck und Temperatur zu hoch, so dass diese "Felsen" wie die, die wir kennen, aber zumindest die chemische Zusammensetzung i müsste nicht anders sein.

Abbildung 10. Uranus interne Struktur. Quelle: Wikimedia Commons.

Uranus natürliche Satelliten

Uranus hat bisher 27 Satelliten ausgewiesen und als die Figuren von William Shakespeare und Alexander Pope ernannt, dank John Herschel, William Herschels Sohn, Entdecker des Planeten.

Es gibt 5 Hauptmonde, die durch Beobachtung durch Teleskop entdeckt wurden, aber keine hat eine Atmosphäre, obwohl bekannt ist, dass sie gefrorenes Wasser haben. Alle von ihnen sind ziemlich klein, weil ihre kombinierten Massen nicht die Mitte von Triton erreichen, einer von Neptunes Monden, dem Uranus Twin Planet.

Der größte von ihnen ist Titania, dessen Durchmesser 46% der des Mondes beträgt, gefolgt von Oberon. Beide Satelliten wurden 1787 von William Herschel entdeckt. Ariel und Umbriel waren im Mid -Nineteenth -Jahrhundert von William Lassell, einem Amateur -Astronom, der auch seine eigenen Teleskope baute.

Miranda, der fünfte Hauptmond von Uranus, mit nur 14% des Monddurchmessers, wurde im 20. Jahrhundert von Gerard Kuiper entdeckt. Mit dem Namen dieses bemerkenswerten Astronomers wurde Kuiper's Gürtel übrigens auch in den Sonnensystemgrenzen getauft.

Abbildung 11. Die 5 Hauptmonde von Uranus, der Planet selbst und der kleine Mondpuck. Von links nach rechts Uranus in Blau, Puck, Miranda, Ariel, Umbriel, Titania der größte und Overthon. Quelle: Wikimedia Commons.

Die Oberfläche von Miranda ist aufgrund möglicher Auswirkungen und einer ungewöhnlichen geologischen Aktivität extrem robust.

Die anderen Satelliten sind kleiner und kennen sich dank Voyager 2 und dem Hubble -Weltraumteleskop. Diese Monde sind sehr dunkel, möglicherweise aufgrund zahlreicher Auswirkungen, die das Oberflächenmaterial verdampften und darauf konzentrierten. Auch für die intensive Strahlung, der sie ausgesetzt sind.

Abbildung 7 sieht die Namen einiger von ihnen und ihre Aktion zur Aufrechterhaltung des Ringssystems aus.

Die Uranus-Satellitenbewegung wird von Gezeitskräften sowie dem Erd-Luna-System bestimmt. Auf diese Weise sind die Rotations- und Übersetzungszeiten der Satelliten gleich und zeigen dem Planeten immer das gleiche Gesicht.

Das Magnetfeld 

Uranus hat ein Magnetfeld mit ungefähr 75 % igen Intensität des Landes gemäß der Magnetometrie der Voyager 2 -Sonde. Da das Innere des Planeten nicht die notwendigen Bedingungen zur Herstellung metallischer Wasserstoff erfüllt, glauben Wissenschaftler, dass es eine andere Treiberflüssigkeit gibt, die das Feld erzeugt.

In der folgenden Abbildung sind die Magnetfelder der jovischen Planeten dargestellt. Alle Felder ähneln bis zu einem gewissen Grad, der einen Balkenmagnetmagnet in der Mitte erzeugt, auch dem der Erde.

Aber der Dipol in Uranus befindet sich weder im Zentrum noch der von Neptun, sondern in Richtung Südpol und in Bezug auf die Rotationsachse im Fall von Uranus bemerkenswert geneigt.

Abbildung 12. Magnetfeldschema für jovische Planeten. Das Uranusfeld wird aus der Mitte verschoben und die Achse bildet einen markierten Winkel mit der Rotationsachse. Quelle: Samen, m. Das Sonnensystem.

Wenn Uranus Magnetfeld erzeugt, muss es dank einer Bewegungsflüssigkeit einen Dynamo -Effekt geben. Experten glauben, dass es sich um ein Gewässer mit Methan und Ammoniak aufgelöst ist, ziemlich Tiefe.

Mit dem Druck und der Temperatur des Uranus -Innenraums wäre diese Flüssigkeit ein guter Stromleiter. Diese Qualität ist zusammen mit der schnellen Drehung des Planeten und der Übertragung von Wärme durch Konvektion Faktoren, die ein Magnetfeld erzeugen können.

Missionen an Uranus

Uranus ist extrem von der Erde weg, so dass die Erkundung zu Beginn nur durch das Teleskop war. Glücklicherweise näherte sich die Voyager -Sonde ausreichend, um die Behinderung von Informationen über diesen unbekannten Planeten bis vor kurzem zu sammeln.

Es wurde angenommen, dass die Cassini -Mission, die zum Studium von Saturn gestartet worden war, Uranus erreichen könnte, aber als sein Treibstoff die für die Mission verantwortlichen Treibstoff erschöpft war.

Die Sonde enthielt radioaktives Element.

Das Hubble -Weltraumteleskop bietet auch wichtige Informationen und enthüllte die Existenz neuer Ringe im Jahr 2005.

Anschließend wurden einige Missionen, die nicht durchgeführt werden konnten, vorgeschlagen, da die Erkundung von Mars und sogar Jupiters Priorität für Weltraumagenturen auf der ganzen Welt als Priorität angesehen wird.

Voyager

Diese Mission bestand aus dem Start von zwei Sonden: Voyager 1 und Voyager 2. Im Prinzip würden sie nur Jupiter und Saturn erreichen, aber nachdem sie diese Planeten besucht haben.

Der Voyager 2 kam 1986 in Uranus an, und viele der bisherigen Daten kommen aus dieser Sonde. 

Auf diese Weise wurden Informationen über die Zusammensetzung der Atmosphäre und die Struktur der Schichten erreicht.

Er schickte auch viele hochwertige Bilder, sowohl vom Planeten als auch vom Oberflächen ihrer Monde, voller Aufprallkrater.

Die Sonde ging nach Neptun und ging schließlich in den Interstellarer Raum.

Verweise

1. N+1. 200 Kilogramm Diamanten auf Uranus und Neptun. Abgerufen von: nmas1.Org.
2. Powell, m. Die bloßen Augenplaneten am Nachthimmel (und wie man sie identifiziert). Geborgen von: nakedEyeplanets.com.
3. Samen, m. 2011.Das Sonnensystem. Siebte Ausgabe. Cengage Lernen.
4. Wikipedia. Planetenring. Geborgen von: ist.Wikipedia.Org.
5. Wikipedia. Anneaux d'Aranus. Erholt von: kalt.Wikipedia.Org.
6. Wikipedia. Erforschung von Uranus. Abgerufen von: in.Wikipedia.Org.
7. Wikipedia. Urano (Planet). Geborgen von: ist.Wikipedia.Org.