PLANET URAN

Send

Uran, který má jméno od řeckého boha oblohy, je plynem obří a sedmá planeta našeho Slunce. Je to také třetí největší planeta naší sluneční soustavy, která se řadí za Jupiter a Saturn. Stejně jako jeho kolegové z plynových obrů, má mnoho měsíců, prstencový systém a je primárně složen z plynů, o nichž se předpokládá, že obklopují pevné jádro.

Ačkoli to lze vidět pouhým okem, uvědomění, že Uran je planeta, bylo relativně nedávné. Ačkoli existují náznaky, že byl v posledních dvou tisících letech spatřen několikrát, bylo uznáno, za co to bylo, až v 18. století. Od té doby začaly být známy celé měsíce planety, prstencový systém a tajemná příroda.

Objev a pojmenování:

Stejně jako pět klasických planet - Merkur, Venuše, Mars, Jupiter a Saturn - Uran lze vidět i bez pomoci dalekohledu. Ale kvůli své matnosti a pomalé oběžné dráze věřili starověcí astronomové jako hvězda. Nejdříve známé pozorování provedl Hipparchos, který jej zaznamenal jako hvězdu ve svém hvězdném katalogu ve 128 BCE - pozorování, která byla později zahrnuta do Ptolemyho Almagest.

K nejranějšímu definitivnímu pozorování Uranu došlo v roce 1690, kdy jej anglický astronom John Flamsteed - první astronom Královský - spatřil nejméně šestkrát a katalogizoval ho jako hvězdu (34 Tauri). Francouzský astronom Pierre Lemonnier to také pozoroval nejméně dvanáctkrát mezi lety 1750 a 1769.

Bylo to však pozorování Urana ze strany Sira Williama Herschela 13. března 1781, které však začalo proces jeho identifikace jako planety. V té době to hlásil jako pozorování komety, ale poté se zapojil do řady pozorování pomocí dalekohledu svého vlastního designu, aby změřil svou polohu vzhledem ke hvězdám. Když o tom informoval Královskou společnost, prohlásil, že jde o kometu, ale implicitně ji porovnal s planetou.

Několik astronomů poté začalo zkoumat možnost, že Herschelova „kometa“ byla ve skutečnosti planetou. Mezi ně patřil ruský astronom Anders Johan Lexell, který jako první vypočítal svou téměř kruhovou oběžnou dráhu, což ho nakonec vedlo k závěru, že je to planeta. Berlínský astronom Johann Elert Bode, člen „Sjednocené astronomické společnosti“, s tím souhlasil poté, co provedl podobné pozorování své oběžné dráhy.

Brzy se Uranův status planety stal vědeckým konsensem a v roce 1783 to sám Herschel uznal Královské společnosti. Jako uznání svého objevu dal anglický král George III. Herschelovi roční stipendium ve výši 200 liber za podmínky, že se přestěhoval do Windsoru, aby mohla královská rodina prohlédnout jeho dalekohledy.

Na počest svého nového patrona se William Herschel rozhodl pojmenovat své objevyry Georgium Sidus („George's Star“ nebo „Georges Planet“). Mimo Británii nebylo toto jméno populární a brzy byly navrženy alternativy. Mezi ně patřil francouzský astronom Jerome Lalande, který jej chtěl nazvat Hershel na počest svého objevu a švédský astronom Erik Prosperin navrhl jméno Neptun.

Johann Elert Bode navrhl jméno Uran, latinizovaná verze řeckého boha oblohy, Ouranos. Toto jméno se zdálo vhodné, protože Saturn byl pojmenován po mýtickém otci Jupitera, takže tato nová planeta by měla být pojmenována po mýtickém otci Saturnovi. Nakonec se Bodeův návrh stal nejrozšířenějším a stal se univerzálním v roce 1850.

Velikost, hmotnost a oběh Uranu:

Se středním poloměrem přibližně 25 360 km, objemem 6 833 × 10¹³ km³a hmotnost 8,68 × 10²⁵ kg, Uran je přibližně čtyřikrát větší než Země a 63krát větší než jeho objem. Nicméně, jako plynový gigant, jeho hustota (1,27 g / cm³) je výrazně nižší; proto, to je jen 14,5 tak masivní jako Země. Jeho nízká hustota také znamená, že zatímco je to třetí největší plynový gigant, je nejméně masivní (za Neptunem stojí 2,6 pozemských hmot).

Variace vzdálenosti Uranu od Slunce je také větší než u kterékoli jiné planety (bez trpasličích planet nebo plutoidů). V zásadě se vzdálenost plynného obra od Slunce liší od 18,28 AU (2 735,118,100 km) u perihelionu do 20,09 AU (3,006,224,700 km) u aphelionu. Při průměrné vzdálenosti 3 miliard km od Slunce trvá Uran zhruba 84 let (nebo 30 687 dní), aby dokončil jednu oběžnou dráhu Slunce.

Rotační doba vnitřku Uranu je 17 hodin, 14 minut. Stejně jako u všech obřích planet i její horní atmosféra zažívá silný vítr ve směru otáčení. V některých zeměpisných šířkách, jako je asi 60 stupňů na jih, se viditelné rysy atmosféry pohybují mnohem rychleji, což umožňuje plnou rotaci za pouhých 14 hodin.

Jedinečnou vlastností Uranu je to, že se otáčí po boku. Zatímco všechny planety Sluneční soustavy jsou do jisté míry nakloněny na svých osách, Uran má nejextrémnější axiální náklon 98 °. To vede k radikálnímu období, které planeta prožívá, nemluvě o neobvyklém cyklu den-noc na pólech. U rovníku Uran prožívá normální dny a noci; ale u stožárů každý zažije 42 pozemských let, po nichž následuje 42 let v noci.

Složení Uranu:

Standardní model Uranovy struktury je, že se skládá ze tří vrstev: skalnatého jádra (křemičitan / železo-nikl) ve středu, ledového pláště uprostřed a vnějšího obálky plynného vodíku a helia. Podobně jako Jupiter a Saturn představuje vodík a hélium většinu atmosféry - přibližně 83% a 15% -, ale jen malou část celkové hmotnosti planety (0,5 až 1,5 hmotnosti Země).

Třetím nejhojnějším prvkem je metanový led (CH⁴), což představuje 2,3% jeho složení a které způsobuje akvamarínové nebo azurové zbarvení planety. Stopová množství různých uhlovodíků se také nacházejí ve stratosféře Uranu, o které se předpokládá, že je produkována fotolýzou indukovanou metanem a ultrafialovým zářením. Zahrnují ethan (C₂H₆), acetylen (C₂H₂), methylacetylen (CH₃C₂H) a diacetylenu (C₂HC₂H).

Spektroskopie navíc odhalila oxid uhelnatý a oxid uhličitý ve vrchní atmosféře Uranu, stejně jako přítomnost ledových mraků vodní páry a dalších těkavých látek, jako je amoniak a sirovodík. Z tohoto důvodu jsou Uran a Neptun považovány za odlišnou třídu obří planety - známé jako „Ledoví obři“ - protože se skládají hlavně z těžších těkavých látek.

Ledový plášť není ve skutečnosti složen z ledu v konvenčním smyslu, ale z horké a husté tekutiny sestávající z vody, amoniaku a dalších těkavých látek. Tato tekutina, která má vysokou elektrickou vodivost, se někdy nazývá voda-amoniakový oceán.

Jádro Uranu je relativně malé, s hmotností pouze 0,55 hmotností Země a poloměrem, který je menší než 20% celkové velikosti planety. Plášť tvoří jeho objem s asi 13,4 hmotami Země a horní atmosféra je relativně nepodstatná, váží asi 0,5 Země a prodlužuje se o posledních 20% Uranova poloměru.

Hustota jádra Uranu se odhaduje na 9 g / cm³, s tlakem ve středu 8 milionů barů (800 GPa) a teplotou asi 5000 K (což je srovnatelné s povrchem Slunce).

Atmosféra uranu:

Stejně jako u Země je atmosféra Uranu rozdělena do vrstev v závislosti na teplotě a tlaku. Stejně jako ostatní plynové obry, planeta nemá pevný povrch a vědci definují povrch jako oblast, kde atmosférický tlak překračuje jeden bar (tlak na Zemi na hladině moře). Za atmosféru se považuje také vše, co je přístupné schopnosti dálkového průzkumu - které sahá až zhruba do 300 km pod hladinu 1 baru.

Použitím těchto referenčních bodů může být Uranova atmosféra rozdělena do tří vrstev. Prvním je troposféra, ve výškách -300 km pod povrchem a 50 km nad ní, kde jsou tlaky v rozsahu od 100 do 0,1 baru (10 MPa až 10 kPa). Druhou vrstvou je stratosféra, která dosahuje 50 až 4000 km a tlaky mezi 0,1 a 10^-10 sloupec (10 kPa až 10 uPa).

Troposféra je nejhustší vrstvou v Uranově atmosféře. Zde se teplota pohybuje od 320 K (46,85 ° C / 116 ° F) na základně (-300 km) do 53 K (-220 ° C / -364 ° F) při 50 km, přičemž horní oblast je nejchladnější ve sluneční soustavě. Oblast tropopauzy je zodpovědná za velkou většinu Uranových tepelných infračervených emisí, čímž určuje její efektivní teplotu 59,1 ± 0,3 K.

V troposféře jsou vrstvy mraků - vodní mraky při nejnižších tlacích, nad nimiž jsou mraky hydrosulfidu amonného. Dále přicházejí mraky amoniaku a sirovodíku. Nakonec tenké metanové mraky ležely na vrcholu.

Ve stratosféře se teploty pohybují od 53 K (-220 ° C / -364 ° F) na horní úrovni do 800 až 850 K (527 - 577 ° C / 980 - 1070 ° F) na bázi termosféry, díky ohřevu způsobenému slunečním zářením. Stratosféra obsahuje etanový smog, který může přispívat k matnému vzhledu planety. Rovněž jsou přítomny acetylen a metan a tato mlha pomáhá zahřívat stratosféru.

Vnější vrstva, termosféra a korona, sahají od 4 000 km do 50 000 km od povrchu. Tato oblast má jednotnou teplotu 800 - 850 (577 ° C / 1 070 ° F), ačkoli vědci si nejsou jisti důvodem. Protože vzdálenost od Slunce k Uranu je tak velká, množství tepla přicházejícího z něj není dostatečné k vytvoření takových vysokých teplot.

Stejně jako Jupiter a Saturn i Uranovo počasí sleduje podobný vzorec, kdy se systémy dělí na pásma, která rotují kolem planety a jsou poháněny vnitřním teplem stoupajícím do horní atmosféry. Výsledkem je, že vítr na Uranu může dosáhnout rychlosti až 900 km / h (560 mph), což vytváří obrovské bouře, jako je ta, kterou v roce 2012 spatřil Hubbleův kosmický dalekohled. cloudový vír, který měří 1700 kilometrů na 3 000 kilometrů (1 100 mil na 1 900 kilometrů).

Měsíce Uranu:

Uran má 27 známých družic, které jsou rozděleny do kategorií větších měsíců, vnitřních měsíců a nepravidelných měsíců (podobně jako u jiných plynových obrů). Největší měsíce Uranu jsou v pořadí podle velikosti Miranda, Ariel, Umbriel, Oberon a Titania. Tyto měsíce se pohybují v průměru a hmotnosti od 472 km a 6,7 × 10¹⁹ kg pro Mirandu na 1578 km a 3,5 × 10²¹ kg pro Titania. Každý z těchto měsíců je zvláště tmavý, s nízkou vazbou a geometrickými albedy. Ariel je nejjasnější, zatímco Umbriel je nejtemnější.

Předpokládá se, že všechny velké měsíce Uranu se vytvořily v akrečním disku, který existoval kolem Uranu po určitou dobu po jeho vytvoření, nebo byly výsledkem velkého dopadu Uranu na počátku jeho historie. Každý z nich se skládá ze zhruba stejného množství skály a ledu, s výjimkou Mirandy, která je vyrobena převážně z ledu.

Ledová složka může zahrnovat amoniak a oxid uhličitý, zatímco se předpokládá, že skalní materiál je složen z uhlíkatého materiálu, včetně organických sloučenin (podobných asteroidům a kometám). Jejich skladby jsou považovány za diferencované, s ledovým pláštěm obklopujícím skalnaté jádro.

V případě Titania a Oberonu se předpokládá, že na hranici jádra / pláště mohou existovat tekuté vodní oceány. Jejich povrchy jsou také silně kráterové; ale v každém případě endogenní resurfacing vedl ke stupni obnovy jejich rysů. Zdá se, že Ariel má nejmladší povrch s nejmenšími nárazovými krátery, zatímco Umbriel se zdá být nejstarší a nejkrutější.

Hlavní měsíce Uranu nemají rozeznatelnou atmosféru. Také kvůli jejich oběžné dráze kolem Uranu zažívají extrémní sezónní cykly. Protože Uran obíhá kolem Slunce téměř na své straně a velké měsíce obíhají kolem Uranovy rovníkové roviny, severní a jižní polokoule zažívají delší období dne a noci (42 let najednou).

Jak 2008, Uran je znán vlastnit 13 vnitřních měsíců jehož orbity leží uvnitř toho Miranda. Jsou v pořadí vzdálenosti od planety: Cordelie, Ophelia, Bianca, Cressida, Desdemona, Julie, Portia, Rosalind, Amor, Belinda, Perdita, Puck a Mab. V souladu s pojmenováním větších měsíců Uranu jsou všechny pojmenovány podle postav z Shakespearovských her.

Všechny vnitřní měsíce jsou úzce spojeny s Uranovým prstencovým systémem, který pravděpodobně vznikl fragmentací jednoho nebo několika malých vnitřních měsíců. Puk je vzdálen 162 km a je největším z vnitřních měsíců Uranu - a jediný, který si ho zobrazil Voyager 2 v detailu - zatímco Puck a Mab jsou dva nejvzdálenější vnitřní satelity Uranu.

Všechny vnitřní měsíce jsou tmavé předměty. Jsou vyrobeny z vodního ledu kontaminovaného tmavým materiálem, což jsou pravděpodobně organické materiály zpracovávané Uranovým zářením. Systém je také chaotický a zjevně nestabilní. Počítačové simulace odhadují, že během následujících 100 milionů let může dojít ke srážkám, zejména mezi Desdemonou a Cressidou nebo Julií.

Jak 2005, Uran je také známý mít devět nepravidelných měsíců, který obíhat to na vzdálenost hodně větší než to Oberon. Všechny nepravidelné měsíce jsou pravděpodobně zachycené předměty, které Uran zachytil brzy po svém vzniku. Jsou v pořadí vzdálenosti od Uranu: Francisco, Caliban, Stephano, Trincutio, Sycorax, Margaret, Prospero, Setebos a Ferdinard (opět pojmenované pro postavy v Shakespearovských hrách).

Uranovy nepravidelné měsíce se pohybují ve velikosti od asi 150 km (Sycorax) do 18 km (Trinculo). S výjimkou Margaret, všechny kruhy Uranu na retrográdních drahách (což znamená, že obíhají planetu v opačném směru, než je její rotace).

Uranův prstenový systém:

Stejně jako Saturn a Jupiter má Uran kruhový systém. Tyto prstence se však skládají z extrémně tmavých částic, které se liší velikostí od mikrometrů po zlomek metru - proto nejsou zdaleka tak rozeznatelné jako Saturnovy. V současné době je známo třináct různých prstenů, nejjasnější je epsilonový prsten. A s výjimkou dvou velmi úzkých prstenů tyto prstence obvykle měří několik kilometrů na šířku.

Prsteny jsou pravděpodobně docela mladé a nevěří se, že by se utvořily s Uranem. Hmota v prstencích mohla být jednou součástí měsíce (nebo měsíců), který byl otřesen vysokorychlostními dopady. Z četných úlomků, které se vytvořily v důsledku těchto nárazů, přežilo jen několik částic ve stabilních zónách odpovídajících umístění přítomných prstenců.

První známá pozorování kruhového systému se konala 10. března 1977 Jamesem Elliotem, Edwardem W. Dunhamem a Jessica Minkovou pomocí observatoře Kuiper Airborne Observatory. Během okultizace hvězdy SAO 158687 (známé také jako HD 128598) rozeznali pět prstenů existujících v systému kolem planety a pozorovali další čtyři později.

Když byly prsteny přímo zobrazeny Voyager 2 v roce 1986 prošel Uranem a sonda dokázala detekovat další dva slabé prsteny - počet pozorovaných prstenů se tak zvýšil na 11. V prosinci 2005 detekoval Hubbleův kosmický dalekohled dvojici dříve neznámých prstenů, což je celkem 13. Největší se nachází dvakrát tak daleko od Uranu než dříve známé kruhy, proto se jim říká „vnější“ kruhový systém.

V dubnu 2006 vynesly obrázky nových prstenů z observatoře Keck barvy vnějších prstenů: nejvzdálenější je modrá a druhá červená. Naproti tomu Uranovy vnitřní prsteny vypadají šedě. Jedna hypotéza týkající se modré barvy vnějšího prstence je, že je složena z drobných částic ledu z povrchu Mab, které jsou dostatečně malé, aby rozptýlily modré světlo.

Průzkum:

Uran byl navštíven pouze jednou kosmickou lodí: NASA Voyager 2 kosmická sonda, která letěla kolem planety v roce 1986. 24. ledna 1986 Voyager 2 projel do 81 500 km od povrchu planety a poslal zpět jediné blízké fotografie, které byly kdy pořízeny Uranu. Voyager 2 poté pokračoval v úzkém setkání s Neptunem v roce 1989.

Možnost odeslání Cassini kosmická loď ze Saturn do Uranu byla vyhodnocena během fáze plánování rozšíření mise v roce 2009. To se však nikdy neuskutečnilo, protože by to trvalo asi dvacet let Cassini po odletu ze Saturn se dostat do uranského systému.

Pokud jde o budoucí mise, bylo předloženo několik návrhů. Například orbita a sonda Uran byla doporučena průzkumem Decadal Planetary Science Decadal Survey 2013–2022 zveřejněným v roce 2011. Tento návrh počítal s zahájením provozu mezi lety 2020–2023 a 13letou plavbou do Uranu. Byl hodnocen nový urranový orbiter New Frontiers Uranus Orbiter, Případ pro Uran Orbiter. Tato mise je však považována za nižší prioritu než budoucí mise na Mars a Jovianský systém.

Vědci z Mullard Space Science Laboratory ve Velké Británii navrhli společnou misi NASA-ESA do Uranu známou jako Uran Pathfinder. Tato mise by zahrnovala zahájení středně velké mise do roku 2022 a odhady odhadují její náklady na 470 milionů EUR (~ 525 milionů USD USD).

Zavolala další mise do Uranu Herschel Orbitální průzkum Uranského systému (HORUS), byla navržena Laboratořem aplikované fyziky na Johns Hopkins University. Návrh se týká jaderné orbity, která nese sadu nástrojů, včetně zobrazovací kamery, spektrometrů a magnetometru. Mise byla zahájena v dubnu 2021 a do Uranu dorazila o 17 let později.

V roce 2009 tým planetárních vědců z laboratoře Jet Propulsion Laboratory NASA pokročilé možné návrhy pro orbiter Uran poháněný solární energií. Nejvýhodnější spouštěcí okno pro takovou sondu by bylo v srpnu 2018, s příjezdem do Uranu v září 2030. Vědecký balíček může zahrnovat magnetometry, detektory částic a případně zobrazovací kameru.

Postačí říci, že Urán je těžkým cílem, pokud jde o průzkum, a jeho vzdálenost způsobila, že jej pozoroval, když ho poznal, co bylo v minulosti problematické. A v budoucnu se většina naší mise zaměřená na zkoumání asteroidů na Marsu, v Evropě a na blízké Zemi nezdá příliš pravděpodobné, že by se jednalo o misi do této oblasti sluneční soustavy.

Rozpočtové prostředí se však mění, stejně jako vědecké priority. Se zájmem o explozi Kuiperova pásu díky objevu mnoha transneptunských objektů v posledních letech je zcela možné, že vědci budou požadovat, aby byla namontována mise do sluneční soustavy. Pokud k tomu dojde, bude možná možné, aby se sonda Uran otáčela na cestě ven, shromažďovala informace a obrázky, aby pomohla lépe pochopit tento „ledový obr“.

Máme mnoho zajímavých článků o Uranu zde ve Space Magazine. Doufáme, že v následujícím seznamu najdete to, co hledáte: