Uran

fot. NASA

Uran jest siódmą według oddalenia od Słońca, planetą Układu Słonecznego.

Okres obiegu wokół Słońca 84,02 lat ziemskich, półoś wielka orbity około 2870 mln km, czas pełnego obrotu 17 h 15 min, promień równikowy około 26200 km, masa 14,5 mas Ziemi.

Uran ma prawdopodobnie małe skaliste jądro otoczone lodami, a nad nim płynną warstwę przechodzącą w sposób ciągły w gęstą, nieprzezroczystą atmosferę. W jej skład wchodzą głównie wodór (85%) i hel (14%); wieją w niej silne wiatry.

Planetę otacza 11 wąziutkich pierścieni, z okruchów materii.Uran ma 17 księżyców (1997). Został odkryty w 1781r. przez F.W. Herschela.

 

Uran

Uran jest siódmą planetą, biorąc pod uwagę oddalenie od Słońca. Chociaż świeci na granicy widzialności gołym okiem (jego jasność zmienia się od 5,4 do 6,0 wielkości gwiazdowych), dopiero William Herschel (1738-1822) w 1781 r. stwierdził, że obiekt, zaznaczany wcześniej kilkakrotnie na mapach nieba jak zwykła gwiazda, jest w rzeczywistości planetą. Odkrywca nazwał ją Georgium Sidus (Gwiazda Jerzego) na część króla angielskiego, Jerzego III, a nazwy Uran - Uranos to w mitologii greckiej bóg nieba, małżonek bogini Ziemi Gai, ojciec tytanów i cyklopów - zaczęto używać dopiero od połowy XIX w. Uran krąży wokół Słońca w odległości 19,2 j.a. po prawie kołowej orbicie (o mimośrodzie 0,05), położonej niemal dokładnie w płaszczyźnie ekliptyki. Okres obiegu wynosi 84 lat, a średnia prędkość orbitalna planety jest równa 6,8 km/s.

>>> Południowa półkula Urana w naturalnym zabarwieniu. Fot. JPL/NASA.   >>> Ta sama południowa półkula Urana co na poprzednim zdjęciu, ale w nienaturalnych barwach. Pomarańczowy owal wskazuje obszar okołobiegunowy. Fot. JPL/NASA.

Do najciekawszych osobliwości Urana należy usytuowanie osi jego obrotu niemal w płaszczyźnie orbity (obserwator z Ziemi widzi więc na przemian otoczenie północnego i południowego bieguna planety). Ponieważ nachylenie płaszczyzny równika Urana do płaszczyzny jego orbity wynosi 98^o, planeta - podobnie jak Wenus - wiruje wokół własnej osi ruchem wstecznym. Okres obrotu wynosi 17,2 godziny. Tak szybka rotacja jest przyczyną stosunkowo dużego spłaszczenia globu planety: jej promień równikowy, mający długość 25 560 km, jest prawie 600 km dłuższy od promienia biegunowego.

Wprawdzie Urana zaliczamy do planet olbrzymów, jego masa jest prawie 22 razy mniejsza od masy Jowisza i ponad 4,5 razy większa od masy Ziemi. Średnia gęstość materii, z której zbudowana jest planeta, wynosi 1,2 g/cm³. Najbardziej prawdopodobny model budowy wewnętrznej Urana przewiduje, że skaliste jądro planety, skupiające 24% masy, jest otoczone przez grubą warstwę lodu wodnego, amoniaku i metanu, stanowiącą 65% masy planety. Pozostałe 11% masy przypada na płynno-gazowe warstwy powierzchniowe, przechodzące w sposób ciągły w rozległą atmosferę. Atmosfera Urana składa się głównie z wodoru (84%) i helu (15%), a w niższych warstwach - również z amoniaku i metanu, skupiających się często w obłoki. Warto zauważyć, że ilość helu w atmosferze Urana jest większa od ilości tego pierwiastka na Słońcu, Jowiszu i Saturnie.

Uran - jako jedyna spośród planet olbrzymów - nie ma znaczącego wewnętrznego źródła energii: wypromieniowuje tylko 1,14 razy więcej energii niż otrzymuje od Słońca. Ilość energii słonecznej padającej w jednostce czasu na jednostkę powierzchni Urana stanowi zaledwie 0,3% ilości dostarczanej Ziemi. Minimalną temperaturę 52 kelwinów ma warstwa atmosfery o ciśnieniu 100 hektopaskali (hPa), natomiast średnia temperatura na Uranie wynosi około 60 kelwinów. Ze względu na dużą bezwładność termiczną temperatura górnych warstw atmosfery Urana, zarówno po stronie oświetlonej przez Słońce, jak i nie oświetlonej, utrzymuje się mniej więcej na takim samym poziomie.

Uran ma trzy razy silniejsze pole magnetyczne niż Ziemia, ale jego źródło nie jest znane. Bardzo duże odchylenie osi magnetycznej od osi obrotu (prawie 59^o) oraz nietypowość położenia osi rotacji planety, a także wpływ krążących wokół niej satelitów, powodują, że kształt magnetosfery Urana oraz procesy w niej zachodzące mają szczególnie skomplikowany charakter. Długość ogona magnetosfery jest oceniana na 10 mln km. Pasy radiacyjne wokół planety są zdominowane przez jony wodorowe.

>>> Miranda. Powierzchnia pokryta kraterami uderzeniowymi oraz długimi szczelinami i bruzdami. Fot. JPL/NASA.   >>> Księżyce Urana: Ofelia (1986U8) i Kordelia (1986U7) oraz pierścienie planety. Fot. JPL/NASA.

Dotychczas odkryto 15 satelitów Urana. Dwa największe (Tytania i Oberon) dostrzegł jeszcze Herschel w 1787 r., kolejne dwa (Ariel i Umbriel) odkrył William Lassell (1799-1880) w 1851 r., następny (Miranda) - Gerard P. Kuiper (1905-1973) w 1948 r. i wreszcie w 1986 roku dzięki sondzie Voyager 2 odkryto 10 pozostałych księżyców (w kolejności oddalenia od planety są to: Kordelia, Ofelia, Bianka, Kresyda, Desdemona, Julia, Porcja, Rozalinda, Belinda i Puk). Księżyce Urana nazwano imionami bohaterów dramatów Szekspira. Wszystkie naturalne satelity obiegają planetę po prawie kołowych orbitach położonych w płaszczyźnie jej równika w kierunku przeciwnym niż odbywa się ruch Urana wokół Słońca. Okresy ich obiegów zawierają się w granicach od 0,333 doby (Kordelia) do 13,5 doby (Oberon).

Księżyce odkryte przez Voyagera są stosunkowo niewielkimi bryłami (największy z nich, Puk, ma średnicę równą około 150 km), krążącymi wokół Urana w odległościach od 50 tys. do 86 tys. km (1,9 - 3,4 promienia planety). Odległość od środka planety następnego księżyca, Mirandy, wynosi 130 tys. km, a jego promień jest równy 236 km. Jest to jeden z najciekawszych naturalnych satelitów Urana, gdyż ukształtowanie jego powierzchni, pokrytej licznymi kraterami uderzeniowymi, długimi szczelinami i bruzdami, które przypominają ślady po silnym zderzeniu, świadczy o znacznej aktywności geologicznej w przeszłości. Podejrzewa się, że i obecnie Miranda ma jakieś wewnętrzne źródło ciepła, gdyż wysyła więcej energii niż pada na jej powierzchnię. Kolejne dwa księżyce - Ariel i Umbriel, odległe od środka planety, odpowiednio, o 191 tys. i 266 tys. km - mają prawie jednakowe rozmiary (ich promienie są równe około 580 km), a ich powierzchnie są także gęsto usiane kraterami uderzeniowymi. Ocenia się, że powierzchnia Ariela jest geologicznie najmłodsza ze wszystkich satelitów Urana, a Umbriela - najstarsza. Najbardziej charakterystycznym tworem na powierzchni Umbriela jest krater o średnicy około 100 km z wyraźną jasną plamą w centrum. Największy księżyc Urana, Tytania, obiega macierzystą planetę w odległości 436 tys. km, a promień jego globu wynosi 790 km. I wreszcie najdalszy księżyc, Oberon, jest odległy od środka Urana o 583 tys. km, a jego promień niemal dorównuje Tytanii, gdyż wynosi 760 km. Powierzchnie tych największych księżyców urozmaicone są nie tylko licznymi kraterami uderzeniowymi, lecz także różnymi strukturami liniowymi. Góry na powierzchni Oberona osiągają wysokość 6 km.

Średnia gęstość pięciu największych satelitów Urana zawiera się w granicach od 1,15 g/cm³ (Miranda) do 1,70 g/cm³ (Tytania). Przypuszcza się, że księżyce te są zbudowane w 50% z lodu wodnego, w 30% z krzemianów i w 20% z materii złożonej głównie ze związków węgla i azotu.

Księżyce Urana (Wg "Atlas Układu Słonecznego NASA", Prószyński i S-ka, Warszawa 1999)

Księżyc	Odkrywca	Średnia odległość od Urana (tys. km)	Okres orbitalny (dni)	Średnica (km)	Masa (1020 kg)	Gęstość (g/cm3)
Kordelia	Voyager (1986)	49,7	0,34	26	-	-
Ofelia	Voyager (1986)	53,8	0,38	30	-	-
Bianka	Voyager (1986)	59,2	0,43	42	-	-
Kresyda	Voyager (1986)	61,8	0,46	62	-	-
Desdemona	Voyager (1986)	62,7	0,47	54	-	-
Julia	Voyager (1986)	64,4	0,50	84	-	-
Porcja	Voyager (1986)	66,1	0,51	108	-	-
Rozalinda	Voyager (1986)	69,9	0,56	54	-	-
Belinda	Voyager (1986)	75,3	0,62	66	-	-
Puk	Voyager (1985)	86,0	0,76	154	-	-
Miranda	G. P. Kuiper (1948)	129,3	1,41	480	0,2	1,3
Ariel	W. Lassell (1851)	191	2,52	1158	16	1,6
Umbriel	W. Lassell (1851)	266	4,14	1172	9,3	1,4
Tytania	W. Herschel (1787)	436	8,71	1580	28	1,6
Oberon	W. Herschel (1787)	583	13,5	1524	29	1,5

>>> Pierścienie Urana. Jasny, najbardziej zewnętrzny pierścień to epsilon (). Fot. JPL/NASA.   >>> Porównanie struktury pierścieni Saturna i Urana. (Obie planety mają na rysunku identyczną wielkość; w rzeczywistości promień Saturna jest 2,3 razy większy od promienia Urana).

10 marca 1977 r. podczas obserwacji zakrycia gwiazdy przez Urana stwierdzono obecność pierścieni wokół planety. Obecnie wiadomo, że jest to wiele wąskich "pierścionków", położonych w płaszczyźnie równikowej Urana, w odległości od środka planety wynoszącej 1,49-1,95 jej promienia. Jedenaście najlepiej widocznych pierścieni składa się głównie z brył materii o rozmiarach 0,1-1 m, ale dzięki badaniom sondy Voyager 2, która w 1986 r. przeleciała w pobliżu Urana, stwierdzono istnienie również słabych pierścieni pyłowych. Ich grubość ocenia się na 10-100 m.

Krzysztof Ziołkowski