Urano

Urano

Imagen tomada por la nave espacial Voyager 2 Urano, como se ve por Voyager 2
Descubrimiento
Descubierto por	William Herschel
Fecha del descubrimiento	13 de marzo de 1781
Designaciones
Adjetivo	Urano
Características orbitales
Época J2000
Afelio	3004419704 km 20.08330526 AU
Perihelio	2748938461 kilometros 18.37551863 AU
Semieje mayor	2876679082 kilometros 19.22941195 AU
Excentricidad	0.044405586
Período orbital	30,799.095 días 84.323326 año
Período sinódico	369,66 días
Velocidad media orbital	6,81 kilometros / s
La media de anomalía	142.955717 °
Inclinación	0.772556 ° 6.48 ° a Sun ecuador 's
Longitud del nodo ascendente	73.989821 °
Argumento del perihelio	96.541318 °
Satélites	27
Características físicas
Ecuatorial radio	25 559 ± 4 kilometros 4.007 Tierras
Radio polar	24 973 ± 20 kilometros 3.929 Tierras
Achatamiento	0,0229 ± 0,0008
Área de superficie	8,1156 × 10 9 km² 15.91 Tierras
Volumen	6,833 × 10 13 km³ 63.086 Tierras
Masa	8,6810 ± 13 × 10 25 kg 14.536 Tierras GM = 5793939 ± 13 km³ / s²
Media densidad	1,27 g / cm³
Gravedad superficial Ecuatorial	8,69 m / s² 0,886 g
La velocidad de escape	21,3 kilometros / s
Periodo de rotación sideral	-0,71833 Días 17 h 14 min 24 s
Velocidad de rotación Ecuatorial	2,59 kilometros / s 9.320 kmh
La inclinación del eje	97.77 °
Polo Norte ascensión recta	17 h 9 min 15 s 257.311 °
Polo Norte declinación	-15.175 °
Albedo	0.300 ( bonos) 0.51 ( geom.)
Superficie temp. min significar max 1 nivel de la barra 76 K 0,1 bar ( tropopausa) 49 K 53 K 57 K
La magnitud aparente	5,9-5,32
Diámetro angular	3.3 "-4.1"
Ambiente
Altura de escala	27,7 kilometros
Composición	(Por debajo de 1,3 bar) 83 ± 3% El hidrógeno (H 2) 15 ± 3% Helio 2,3% Metano 0,009% (0,007 a 0,015%) Deuteruro hidrógeno (HD) Ices: Amoníaco agua hidrosulfuro de amonio (NH 4 SH) metano (CH 4)

Urano ([jʊərənəs] o [jʊreɪnəs]) es el séptimo planeta desde el Sol y el tercero más grande del planeta y el cuarto más masivo en el sistema solar . Lleva el nombre de la antigua deidad griega del cielo ( Urano, [[Wikipedia: οὐρανός | Οὐρανός]]), el padre de Kronos ( Saturno) y abuelo de Zeus ( Júpiter ). Urano fue el primer planeta descubierto después de 1700. Aunque es visible al ojo desnudo como los cinco planetas clásicos, nunca fue reconocido como planeta por los observadores antiguos debido a su semioscuridad y órbita lenta. Señor William Herschel anunció su descubrimiento el 13 de marzo de 1781 , ampliando los límites conocidos del sistema solar por primera vez en la historia moderna. Este también fue el primer descubrimiento de un planeta hecho usando un telescopio .

Urano es similar en composición a Neptuno , y ambos tienen diferentes composiciones de los de los grandes gigantes gaseosos Júpiter y Saturno . Como tal, los astrónomos a veces los colocan en una categoría aparte, el " gigantes de hielo ". La atmósfera de Urano, mientras que es similar a Júpiter y Saturno en que está compuesto principalmente de hidrógeno y helio , contiene una mayor proporción de "hielos", tales como agua , amoníaco y metano , junto con los restos habituales de hidrocarburos. Es la atmósfera planetaria más fría del Sistema Solar, con una temperatura mínima de 49 K (-224 ° C ). Cuenta con un complejo, en capas de nubes estructura, con el pensamiento de agua para compensar las nubes inferiores, y el metano se cree que forma la capa superior de nubes. En contraste el interior de Urano está compuesta principalmente por hielos y rocas.

Como los otros planetas gigantes, Urano tiene un sistema de anillos, un magnetosfera, y numerosos lunas. El sistema de Urano tiene una configuración única entre los planetas debido a que su eje de rotación está inclinado hacia un lado, casi en el plano de su revolución alrededor del Sol; sus polos norte y sur se encuentran en la mayoría de los otros planetas tienen sus ecuadores. Visto desde la Tierra, los anillos de Urano a veces puede parecer que la vuelta al planeta como un tiro con arco y sus lunas giran alrededor de ella como las manecillas de un reloj, aunque en 2007 y 2008 que los anillos parecen canto. En 1986, las imágenes de Voyager 2 mostraron Urano como planeta virtualmente sin rasgos distintivos en luz visible sin las bandas de nubes o tormentas asociadas con los otros gigantes. Sin embargo, los observadores terrestres han visto señales de temporada el cambio y el aumento del tiempo de actividad en los últimos años a medida que Urano se acercó a su equinoccio. Los vientos velocidades en Urano pueden llegar a 250 metros por segundo.

Descubrimiento

Urano había sido observado en muchas ocasiones antes de su descubrimiento como planeta, pero era generalmente confundido con una estrella. El primer avistamiento registrado fue en 1690 cuando John Flamsteed observó el planeta al menos seis veces, catalogándolo como 34 Tauri. El astrónomo francés, Pierre Lemonnier, observó Urano al menos doce veces entre 1750 y 1769, incluyendo en cuatro noches consecutivas.

Señor William Herschel observó el planeta en 13 de marzo de 1781 , mientras que en el jardín de su casa a las 19 de la nueva calle Rey en la ciudad de Bath , Somerset (hoy Herschel Museum of Astronomy), pero en un principio se informó (en 26 de abril 1781 ) como un " cometa ". Herschel "comprometido en una serie de observaciones sobre la paralaje de las estrellas fijas", utilizando un telescopio de su propio diseño.

Él escribió en su diario "En el cuartil cerca ζ Tauri ... bien [a] estrella Nebulous o tal vez un cometa". En 17 de marzo, señaló, "me puse a buscar la cometa o Nebulous Star y encontré que es un cometa, ya que ha cambiado de lugar". Cuando presentó su descubrimiento a la Real Sociedad, siguió afirmando que había encontrado un cometa, mientras que también implícitamente comparándolo con un planeta:

Herschel notificó a la Astrónomo Real, Nevil Maskelyne, de su descubrimiento y recibió esta respuesta flummoxed de él en 23 abril:.. "No sé cómo llamarlo Es tan probable que sea un planeta normal se mueve en una órbita casi circular al sol como un cometa se mueve en una elipse muy excéntrica todavía no he visto ninguna coma o cola a ella ".

Aunque Herschel continuó describiendo con cautela su nuevo objeto como un cometa, otros astrónomos ya habían comenzado a sospechar lo contrario. Astrónomo ruso Anders Johan Lexell calcula su distancia como 18 veces la distancia del Sol a la Tierra, y no cometa todavía no se había observado con una perihelio de hasta cuatro veces la distancia Tierra-Sol. Berlín astrónomo Johann Elert Bode describe el descubrimiento de Herschel como "una estrella en movimiento que pueda ser considerado un objeto similar a un planeta desconocido hasta entonces en circulación más allá de la órbita de Saturno". Bode concluyó que su órbita casi circular era más como un planeta de un cometa.

El objeto fue pronto aceptado universalmente como un nuevo planeta. Por 1783, el mismo Herschel reconoció este hecho al presidente de la Real Sociedad Joseph Banks: "Por la observación de los astrónomos más eminentes de Europa, parece que la nueva estrella, que tuve el honor de señalar a ellos marzo 1781, es un planeta Primaria de nuestro Sistema Solar." En reconocimiento a su logro, el rey Jorge III dio Herschel un estipendio anual de 200 libras con la condición de que él pasar a Windsor por lo que la familia real podría tener la oportunidad de mirar a través de sus telescopios.

Naming

Maskelyne preguntó Herschel "hacer el mundo astronómico del faver [sic] para dar un nombre a su planeta, que es enteramente su propia, y que estamos tan obligados a usted para el descubrimiento de". En respuesta a la solicitud de Maskelyne, Herschel decidió nombrar el objeto Georgium Sidus (Estrella de George), o la "georgiana Planet" en honor de su nuevo patrón, el rey Jorge III. Explicó esta decisión en una carta a Joseph Banks:

William Herschel, descubridor de Urano

Nombre propuesto de Herschel no era popular fuera de Gran Bretaña, y las alternativas fueron pronto propuso. Astrónomo Jérôme Lalande propuso el planeta se llamará Herschel en honor a su descubridor. Bode, sin embargo, optó por Urano, la versión latina del dios griego del cielo, Urano. Bode argumentó que al igual que Saturno era el padre de Júpiter, el nuevo planeta debe su nombre al padre de Saturno. La sugerencia de Bode era el más utilizado, y se convirtió en universal en 1850, cuando HM Nautical Almanac Office, el reducto final, pasó de usar Georgium Sidus a Urano.

Nomenclatura

La pronunciación preferida del nombre de Urano entre los astrónomos es [jʊərənəs], con la primera sílaba acentuada y una corta un (UR ano); esto es más clásicamente correcto que las alternativas [jʊɹeɪ.nəs], con acento en la segunda sílaba y un "mucho" (ur a NUS), que se utiliza a menudo en el mundo de habla Inglés.

Urano es el único planeta cuyo nombre se deriva de una figura de la mitología griega en lugar de la mitología romana . (El equivalente romano habría sido Caelus.) El adjetivo de Urano es "Urano". El elemento uranio , descubierto en 1789, fue nombrado en su honor por su descubridor, Martin Klaproth.

Su símbolo astronómico es . Es un híbrido de los símbolos de Marte y el Sol , porque Urano era el cielo en la mitología griega, que se cree que está dominado por los poderes combinados del Sol y Marte. Su símbolo astrológico es , Sugerida por Lalande en 1784. En una carta a Herschel, Lalande lo describió como "globo de la ONU surmonté par la première lettre de votre nom" ("un globo coronado por la primera letra de tu nombre"). En los chinos , Japonés, Coreano, y Idiomas vietnamitas, el nombre del planeta se traduce literalmente como la estrella del cielo rey (天王星).

Órbita y rotación

HST imagen de Urano muestra bandas de nubes, anillos y lunas

Urano gira alrededor del Sol una vez cada 84 años terrestres. Su distancia media al Sol es de aproximadamente 3 mil millones de km (aproximadamente 20 AU). La intensidad de la luz solar en Urano es aproximadamente 1/400 de la Tierra. Sus elementos orbitales se calcularon por primera vez en 1783 por Pierre-Simon Laplace . Con el tiempo, las discrepancias comenzaron a aparecer entre las órbitas predichas y observadas, y en 1841, John Couch Adams propuso por primera vez que las diferencias podrían deberse al tirón gravitatorio de un planeta invisible. En 1845, Urbain Le Verrier comenzó su propia investigación independiente sobre la órbita de Urano. En 23 de septiembre de 1846 , Johann Gottfried Galle encuentra un nuevo planeta, más tarde llamado Neptuno , casi a la posición predicha por Le Verrier.

El período de rotación del interior de Urano es de 17 horas, 14 minutos. Sin embargo, como en todos los planetas gigantes, vientos su atmósfera superior experiencias muy fuertes en el sentido de giro. En efecto, en algunas latitudes, como cerca de dos tercios del camino desde el ecuador hasta el polo sur, las características visibles de la atmósfera se mueven mucho más rápido, haciendo una rotación completa en tan sólo 14 horas.

La inclinación del eje

Eje de Urano de rotación se encuentra en su lado con respecto al plano del sistema solar, con una inclinación del eje de 98 grados. Esto hace que su cambio de las estaciones completamente a diferencia de las de los otros planetas principales. Otros planetas pueden ser visualizados a girar hilar inclinada como tops con respecto al plano del sistema solar, mientras que Urano gira más como una rodadura inclinada pelota. Cerca del momento de Urano solsticios, uno de los polos se enfrenta al Sol continuamente mientras que el otro polo se enfrenta a distancia. Sólo una estrecha franja alrededor del ecuador experimenta un ciclo día-noche rápido, pero con el Sol muy bajo sobre el horizonte como en las regiones polares de la Tierra. En el otro lado de la órbita de Urano la orientación de los polos hacia el Sol se invierte. Cada polo recibe alrededor de 42 años de luz solar continua, seguido por 42 años de oscuridad. Cerca del momento de la equinoccios, el Sol se enfrenta el ecuador de Urano dando un período de ciclos día-noche similares a los observados en la mayoría de los otros planetas. Urano alcanzó su más reciente equinoccio en 07 de diciembre 2007 .

Un resultado de esta orientación del eje es que, en promedio durante el año, las regiones polares de Urano reciben una mayor entrada de energía del Sol que sus regiones ecuatoriales. Sin embargo, Urano es más caliente en su ecuador que en sus polos. El mecanismo subyacente que causa esto es desconocida. La razón de la inclinación del eje inusual Urano Tampoco se sabe con certeza, pero la especulación habitual es que durante la formación del Sistema Solar, un tamaño de la Tierra protoplaneta colisionó con Urano, haciendo que la orientación sesgada. Polo sur de Urano se apuntaba casi directamente al Sol en el momento de Sobrevuelo Voyager 2 's en 1986. En el etiquetado de este polo como "sur" utiliza la definición respaldado actualmente por la Unión Astronómica Internacional, a saber, que el polo norte de un planeta o satélite será el polo que apunta por encima del plano invariable del sistema solar, independientemente de la dirección del planeta está girando. Sin embargo, una convención diferente se utiliza a veces, donde polos norte y sur de un cuerpo se definen de acuerdo a la regla de la mano derecha en relación a la dirección de rotación. En cuanto a este último sistema de coordenadas que era Urano polo norte que estaba en la luz del sol en 1986. El astrónomo Patrick Moore, al comentar sobre el tema, lo resumió diciendo: "Haga su elección!"

Visibilidad

De 1995 a 2006, de Urano magnitud aparente fluctuó entre 5,6 y 5,9, colocándolo justo dentro del límite de visibilidad a simple vista en 6.5. Su diámetro angular es de entre 3,4 y 3,7 segundos de arco, en comparación con 16 a 20 segundos de arco de Saturno y 32 hasta 45 segundos de arco de Júpiter . En oposición, Urano es visible a simple vista en la oscuridad, un- cielos con luz, y se convierte en un blanco fácil incluso en condiciones urbanas con prismáticos. En grandes telescopios de aficionados con un diámetro objetivo de entre 15 y 23 cm, el planeta aparece como un disco cian pálido con distinta oscurecimiento del limbo. Con un gran telescopio de 25 cm o más amplia, los patrones de nubes, así como algunos de los satélites más grandes, tales como Titania y Oberon, puede ser visible.

Características físicas

Estructura interna

Comparación del tamaño de la Tierra y Urano

Masa de Urano es aproximadamente 14,5 veces la de la Tierra, por lo que es el menos masivo de los planetas gigantes, mientras que su densidad de 1,27 g / cm³ la convierte en la segunda menos denso planeta, después de Saturno. Aunque tiene un diámetro ligeramente más grande que Neptuno, es menos masivo (aproximadamente cuatro veces la Tierra). Estos valores indican que está hecho principalmente de diversos helados, tales como agua , amoniaco , y el metano . La masa total de hielo en el interior de Urano no se conoce con precisión, como diversas figuras surgen dependiendo del modelo elegido; sin embargo, debe estar entre 9,3 y 13,5 masas terrestres. de hidrógeno y helio constituyen sólo una pequeña parte del total, con entre 0,5 y 1,5 masas terrestres. El resto de la masa (0,5 a 3,7 veces la masa terrestre) se explica por material rocoso .

El modelo estándar de la estructura de Urano es que se compone de tres capas: una rocosa núcleo en el centro, un helado manto en el medio y una gaseosa externa de hidrógeno / helio sobre. El núcleo es relativamente pequeño, con una masa de sólo 0,55 veces la masa terrestre y un radio de menos de 20 por ciento de Urano; el manto comprende la mayor parte del planeta, con alrededor de 13,4 veces la masa terrestre, mientras que la atmósfera superior es relativamente insustancial, que pesa aproximadamente 0,5 veces la masa terrestre y que se extiende por el último 20 por ciento de radio de Urano. Núcleo de Urano densidad es de alrededor de 9 g / cm³, con una presión en el centro de 8 millones bares (800 GPa) y una temperatura de aproximadamente 5.000 K . El manto de hielo no es de hecho, compuesta de hielo en el sentido convencional, sino de un fluido caliente y denso que consiste en agua, amoniaco y otra compuestos volátiles. Este líquido, que tiene una alta conductividad eléctrica, a veces se denomina amoníaco agua del océano. Las composiciones a granel de Urano y Neptuno son muy diferentes de los de Júpiter y Saturno , con desequilibrante de hielo sobre los gases, por lo tanto, justificar su clasificación por separado como gigantes de hielo.

Mientras que el modelo considerado anteriormente es más o menos estándar, no es único; otros modelos también satisfacen observaciones. Por ejemplo, si las cantidades sustanciales de hidrógeno y material rocoso se mezclan en el manto de hielo, la masa total de hielos en el interior será más bajo, y, correspondientemente, la masa total de las rocas y de hidrógeno será mayor. Actualmente los datos disponibles no nos permiten determinar qué modelo es el correcto. La fluido de estructura interior de Urano significa que no tiene sólida superficie. La atmósfera gaseosa transiciones gradualmente en las capas líquidas internas. Sin embargo, para el bien de la conveniencia de una esferoide achatado de la revolución, donde la presión es igual a 1 bar (100 kPa), se designa de forma condicional como "superficial". Tiene ecuatorial y radios polar de 25.559 ± 4 y 24 973 ± 20 km, respectivamente. Esta superficie se utiliza en este artículo como un punto de cero altitudes.

Calor interno

Urano calor interno aparece marcadamente menor que la de los otros planetas gigantes; en términos astronómicos, tiene una baja flujo térmico. ¿Por qué Urano temperatura interna es tan baja todavía no se entiende. Neptuno , que es Urano cerca doble en tamaño y composición, irradia 2,61 veces más energía en el espacio, ya que recibe del Sol Urano, por el contrario, casi no irradia el exceso de calor en absoluto. La potencia total radiada por Urano en la infrarrojo lejano (es decir, calor ) parte del espectro es 1,06 ± 0,08 veces la energía solar absorbida en su atmósfera. De hecho, Urano flujo de calor es sólo 0,042 ± 0,047 W / m², que es menor que el flujo de calor interno de la Tierra de aproximadamente 0,075 W / m². La temperatura más baja registrada en la tropopausa de Urano es de 49 K (-224 ° C), por lo que Urano el planeta más frío del Sistema Solar.

Las hipótesis de esta discrepancia incluyen que cuando Urano fue "derribado" por el impactador supermasivo que causó su inclinación axial extrema, el evento también provocó que se expulse la mayor parte de su calor primordial, dejándolo con una temperatura central empobrecido. Otra hipótesis es que existe alguna forma de barrera en las capas superiores de Urano que impide que el calor del núcleo llegue a la superficie. Por ejemplo, convección puede tener lugar en un conjunto de capas de composición diferente, lo que puede inhibir la alza transporte de calor.

Ambiente

Aunque no hay un bien definido superficie sólida dentro de Urano interior, la parte más externa de Urano envoltura gaseosa que sea accesible para la teledetección se llama su atmósfera. Capacidad de Teledetección se extiende hasta unos 300 km por debajo del 1 bar (100 kPa) nivel, con una presión correspondiente alrededor de 100 bar (10 MPa) y la temperatura de 320 K . La tenue corona de la atmósfera se extiende notablemente en dos radios planetarios de la superficie nominal a una presión de 1 bar. La atmósfera de Urano se puede dividir en tres capas: la troposfera, entre altitudes de -300 y 50 kilometros y presiones desde 100 hasta 0,1 bar; (10 MPa a 10 kPa) el estratosfera, altitudes entre 50 y 4000 km y presiones de entre 0,1 y 10 ^-10 barra tensora (10 kPa a 10 microPa), y el termosfera / corona que se extiende desde 4000 kilometros hasta un máximo de 50.000 km de la superficie. No hay mesosfera.

Composición

La composición de la atmósfera de Urano es diferente de la composición de Urano como un todo, ya que consiste principalmente de hidrógeno molecular y helio . La fracción molar de helio, es decir, el número de helio átomos por molécula de gas, es de 0,15 ± 0,03 en la troposfera superior, que corresponde a una fracción de masa 0,26 ± 0,05. Este valor está muy cerca de la fracción de masa de helio protosolar de 0,275 ± 0,01, lo que indica que el helio no se ha asentado en el centro del planeta, ya que tiene en los gigantes gaseosos. El tercer componente más abundante de la de Urano ambiente es el metano (CH _4). El metano posee destacado bandas de absorción en el visible y infrarrojo cercano (IR) haciendo Urano aguamarina o cian en color. Moléculas de metano representan el 2,3% de la atmósfera por la fracción molar por debajo de la capa de nubes de metano en el nivel de presión de 1,3 bar (130 kPa); esto representa aproximadamente 20 a 30 veces la abundancia de carbono encontrado en el dom. La proporción de mezcla es mucho menor en la atmósfera superior debido a su extremadamente baja temperatura, lo que disminuye el nivel de saturación y causa exceso de metano para congelar a cabo. Las abundancias de los compuestos menos volátiles, tales como amoniaco , agua y sulfuro de hidrógeno en la atmósfera profunda son poco conocidos. Sin embargo, son probablemente también superior a los valores solares. Además de metano, cantidades traza de varios hidrocarburos se encuentran en la estratosfera de Urano, que se cree que se produce a partir de metano por inducida por la fotólisis solar ultravioleta (UV). Ellos incluyen etano (C ₂ H _6), acetileno (C ₂ H _2), (CH ₃ C ₂ H) metilacetileno, diacetileno (C ₂ HC ₂ H). Espectroscopia también ha descubierto rastros de vapor de agua, monóxido de carbono y dióxido de carbono en la atmósfera superior, que sólo pueden proceder de una fuente externa, como que cae el polvo y los cometas .

Troposfera

Perfil de temperatura de la troposfera de Urano y la baja estratosfera. Cloud y capas de niebla también se indican.

La troposfera es la parte más baja y más densa de la atmósfera y se caracteriza por una disminución de la temperatura con la altitud. La temperatura cae desde aproximadamente 320 K en la base de la troposfera nominal a -300 kilometros a 53 K a 50 Km. Las temperaturas en la región superior más fría de la troposfera (la tropopausa) en realidad varían en el intervalo entre 49 y 57 K en función de la latitud planetario. La región tropopausa es responsable de la gran mayoría de la térmica del planeta las emisiones de infrarrojos lejanos, determinando así su temperatura efectiva de 59,1 ± 0,3 K.

Se cree que la troposfera poseer una estructura de nubes muy compleja; nubes de agua se planteó la hipótesis de que se encuentran en el rango de presión de 50 a 100 bar (5 a 10 MPa), nubes hidrosulfuro de amonio en el rango de 20 a 40 bar (2 a 4 MPa), amoniaco o nubes de sulfuro de hidrógeno a entre 3 y 10 bar (0,3 a 1 MPa) y finalmente detectadas directamente delgadas de metano nubes en 1 a 2 bar (0,1 a 0,2 MPa). La troposfera es una parte muy dinámica de la atmósfera, exhibiendo fuertes vientos, relámpagos y los cambios estacionales, que se discutirán más adelante.

Atmósfera alta

La capa media de la atmósfera de Urano es la estratosfera, donde generalmente la temperatura aumenta con la altitud de 53 K en el tropopausa a entre 800 y 850 K en la base de la termosfera. El calentamiento de la estratosfera es causada por la absorción de la energía solar UV y La radiación IR por el metano y otra hidrocarburos, que se forman en esta parte de la atmósfera como resultado de metano fotólisis. El calor también se lleva a cabo a partir de la termosfera caliente. Los hidrocarburos ocupan una capa relativamente estrecha a una altura de entre 100 y 280 kilometros correspondientes a un rango de presión de 10 a 0.1 m bar (1000 a 10 kPa) y temperaturas de entre 75 y 170 K. Los hidrocarburos más abundantes son el metano, acetileno y etano con relaciones de mezcla de alrededor de 10 ^-7 relación al hidrógeno . La proporción de mezcla de monóxido de carbono es similar a estas altitudes. Los hidrocarburos más pesados y dióxido de carbono tienen relaciones de mezcla de tres órdenes de magnitud inferior. La razón de abundancia de agua es de alrededor de 7 × 10 ^-9. El etano y acetileno tienden a condensarse en la parte inferior más fría de la estratosfera y la tropopausa (por debajo del nivel 10 mbar) formando capas de neblina, que pueden ser en parte responsable de la apariencia anodino de Urano. Sin embargo, la concentración de hidrocarburos en la estratosfera de Urano por encima de la bruma, que es significativamente menor que en los estratósferas de los otros planetas gigantes .

La capa más externa de la atmósfera de Urano es la termosfera y corona, que tiene una temperatura uniforme alrededor de 800 a 850 K. El calor fuentes necesarias para sostener un valor tan alto no se entienden, ya que ni solar UV lejano y UV extrema radiación ni actividad auroral puede proporcionar la energía necesaria. La débil eficiencia de enfriamiento debido a la falta de hidrocarburos en la estratosfera por encima de 0,1 mbar nivel de presión puede contribuir también. Además de hidrógeno molecular , la termosfera-corona contiene una gran proporción de la libre átomos de hidrógeno. Su pequeña masa junto con las altas temperaturas que explican por qué la corona se extiende hasta 50.000 km o dos radios de Urano del planeta. Esta corona extendida es una característica única de Urano. Sus efectos incluyen un arrastre en pequeñas partículas en órbita de Urano, provocando un agotamiento general de polvo en los anillos de Urano. La termosfera de Urano, junto con la parte superior de la estratosfera, corresponde a la ionosfera de Urano. Las observaciones muestran que la ionosfera ocupa altitudes de 2.000 a 10.000 kilómetros. La ionosfera de Urano es más densa que la de cualquiera de Saturno o Neptuno, que pudiera derivarse de la baja concentración de hidrocarburos en la estratosfera. La ionosfera se mantiene principalmente por la radiación UV solar y su densidad depende de la la actividad solar. Actividad auroral es insignificante en comparación con Júpiter y Saturno.

Anillos planetarios

Anillos interiores de Urano. El anillo exterior brillante es el anillo ε, otros ocho anillos están presentes.

Sistema de anillos de Urano

Urano tiene un complicado sistema de anillos planetarios, que fue el segundo sistema de este tipo en ser descubierto en el Sistema Solar después Saturno. Los anillos formados por partículas muy oscuros, que varían en tamaño de micrómetros a una fracción de metro. Trece anillos distintos se conocen actualmente, el más brillante es el anillo ε. Todos los anillos de Urano (excepto dos) son extremadamente estrecha que suelen ser unos pocos kilómetros de ancho. Los anillos son probablemente muy joven; las consideraciones de dinámica indican que no forman con Urano. El asunto de los anillos una vez pudo haber sido parte de una luna (o lunas) que fue destrozada por los impactos de alta velocidad. De numerosos restos que forman como resultado de dichos impactos sólo sobrevivieron pocas partículas en un número limitado de zonas estables correspondientes a presentar anillos.

William Herschel afirmó haber visto los anillos de Urano en 1789, sin embargo esto es dudoso que en los dos siglos siguientes sin anillos fueron observados por otros observadores. Aún así, se ha afirmado por algunos que Herschel dio realmente descripciones precisas de del anillo de tamaño en relación con Urano, sus cambios como Urano viajaron alrededor del Sol, y su color. El sistema de anillos fue definitivamente descubrió en 10 de marzo de 1977 por James L. Elliot, Edward W. Dunham, y Douglas J. Mink usando el Kuiper Airborne Observatorio. El descubrimiento fue fortuito; que planeaban utilizar el ocultación de la estrella SAO 158687 por Urano para estudiar el planeta de atmósfera. Sin embargo, cuando se analizaron sus observaciones, encontraron que la estrella había desaparecido de la vista brevemente cinco veces tanto antes como después de que desapareciera detrás del planeta. Llegaron a la conclusión de que debe haber un sistema de anillos alrededor del planeta. Más tarde se detectaron cuatro anillos adicionales. Los anillos fueron imágenes directamente cuando Voyager 2 pasó a Urano en 1986. Voyager 2 también descubrió dos anillos débiles adicionales con lo que el número total de once.

En diciembre de 2005, el telescopio espacial Hubble detectó un par de anillos previamente desconocidas. El más grande se encuentra al doble de la distancia del planeta de los anillos previamente conocidos. Estos nuevos anillos están tan lejos del planeta que están siendo llamados el sistema de anillos "de afuera". Hubble también vio dos pequeños satélites, uno de los cuales, Mab, comparte su órbita con el anillo recién descubierto más externa. Los nuevos anillos de traer el número total de anillos de Urano a 13. En abril de 2006, las imágenes de los nuevos anillos con la Observatorio Keck dio los colores de los anillos exteriores: la más externa es de color azul y otra roja. Una de las hipótesis sobre el color azul del anillo exterior es que se compone de diminutas partículas de hielo de agua desde la superficie de Mab que son lo suficientemente pequeños para dispersar la luz azul. En contraste, los anillos interiores del planeta aparecen en gris.

Campo magnético

El campo magnético de Urano, como se ve por el Voyager 2 en 1986. S y N son del sur y el norte magnético polos.

Antes de la llegada de Voyager 2, no hay mediciones de la de Urano magnetosfera había sido tomada, por lo que su naturaleza sigue siendo un misterio. Antes de 1986, los astrónomos esperaban que el campo magnético de Urano a estar en línea con la viento solar, ya que luego alinee con los polos del planeta que se encuentran en el eclíptica.

Observaciones del Voyager 's revelaron que el campo magnético es peculiar, tanto porque no se origina desde el centro geométrico del planeta, y porque está inclinada en 59 ° con respecto al eje de rotación. De hecho, el dipolo magnético se desplaza desde el centro del planeta hacia el polo sur de rotación por tanto como un tercio del radio planetario. Este inusuales resultados de geometría en una magnetosfera altamente asimétrica, donde la intensidad del campo magnético en la superficie en el hemisferio sur puede ser tan bajo como 0.1 gauss (10 mT), mientras que en el hemisferio norte, que puede ser hasta de 1,1 gauss (110 mT). El campo de la media en la superficie es de 0,23 gauss (23 mT). En comparación, el campo magnético de la Tierra es más o menos tan fuerte en cualquiera de los polos, y su "ecuador magnético" es aproximadamente paralela a su ecuador físico. El momento dipolar de Urano es de 50 veces la de la Tierra. Neptuno tiene un campo magnético de manera similar desplazados y inclinada, lo que sugiere que esto puede ser una característica común de los gigantes de hielo. Una hipótesis es que, a diferencia de los campos magnéticos de los planetas gigantes terrestres y de gas, que se generan dentro de sus núcleos, los campos magnéticos de los gigantes de hielo "son generados por el movimiento a profundidades relativamente poco profundas, por ejemplo, en el amoniaco-agua del océano.

A pesar de su alineación curioso, en los demás aspectos de la magnetosfera de Urano es como los de otros planetas: tiene un arco de choque situada a unos 23 radios de Urano por delante de él, un magnetopausa a 18 radios de Urano, un completamente desarrollado magnética y cinturones de radiación. En general, la estructura de la magnetosfera de Urano es diferente de la de Júpiter 's y más similar a la de Saturno. Urano senderos magnetocola detrás del planeta en el espacio para millones de kilómetros y se tuerce por la rotación de lado del planeta en un largo tirabuzón.

Magnetosfera de Urano contiene partículas cargadas: protones y electrones con una pequeña cantidad de H ₂ ⁺ iones . No iones más pesados se han detectado. Muchas de estas partículas probablemente derivan de la corona atmosférica caliente. Las energías de los iones y de electrones puede ser tan alta como 4 y 1.2 megaelectronvolts, respectivamente. La densidad de energía baja (por debajo de 1 kiloelectronvolt) iones en la magnetosfera interior es de unos 2 cm ^-3. La población de partículas está fuertemente afectado por los satélites de Urano que barren a través de la magnetosfera dejando huecos notables. La partícula flujo es lo suficientemente alta como para causar oscurecimiento o erosión espacial de las superficies de la Luna en un astronómicamente rápida escala de tiempo de 100.000 años. Esto puede ser la causa de la coloración uniformemente oscuro de las lunas y anillos. Urano ha relativamente bien desarrollado auroras, que son vistos como arcos brillantes alrededor de los dos polos magnéticos. Sin embargo, a diferencia de la de Júpiter, las auroras de Urano parecen ser insignificantes para el balance energético del planeta termosfera.

Clima

Hemisferio sur de Urano en color natural aproximada (izquierda) y en longitudes de onda más altas (derecha), mostrando sus tenues bandas de nubes y "capucha" atmosférica como se ve por el Voyager 2

En longitudes de onda ultravioletas y visibles, la atmósfera de Urano es muy soso en comparación con los otros gigantes de gas, incluso a Neptuno, que se asemeja a lo contrario de cerca. Cuando Voyager 2 sobrevoló Urano en 1986, se observó un total de diez características de las nubes a través de todo el planeta. Una razón de esta escasez de características es que Urano calor interno aparece notablemente inferior a la de los otros planetas gigantes. La temperatura más baja registrada en la tropopausa de Urano es de 49 K, por lo que Urano el planeta más frío del Sistema Solar, más frío que el de Neptuno .

Congregadas estructura, los vientos y las nubes

Vientos zonales en Urano. Las áreas sombreadas muestran el collar del sur y su futuro homólogo del norte. La curva roja es un ajuste simétrico a los datos.

En 1986 Voyager 2 encontró que el hemisferio sur visible de Urano se puede subdividir en dos regiones: una capa polar brillante y bandas ecuatoriales oscuras (ver figura de la derecha). Su límite se encuentra a unos -45 grados de latitud . Una banda estrecha a caballo entre el rango latitudinal -45 a -50 grados es la característica más brillante grande en la superficie visible del planeta. Se llama un "cuello" del sur. La tapa y el collar se cree que son una región densa de metano nubes situadas dentro de la gama de presión de 1,3 a 2 bar (véase más arriba). Desafortunadamente Voyager 2 llegó durante la temporada de verano austral del planeta y no pudo observar el hemisferio norte. Sin embargo, a principios del siglo XXI, cuando la región polar norte apareció a la vista, el Telescopio Espacial Hubble (HST) y telescopio Keck observó ni un collar ni un casquete polar en el hemisferio norte. Así Urano parece ser asimétrica: brillante cerca del polo sur y la oscuridad de manera uniforme en la región norte del collar del sur. Además de la estructura a gran escala en bandas, la Voyager 2 observó diez pequeñas nubes brillantes, la mayoría mentira varios grados hacia el norte desde el collar. En todos los demás aspectos de Urano parecía un planeta dinámicamente muertos en 1986.

Sin embargo, en la década de 1990, el número de las características de las nubes brillantes observados creció considerablemente en parte porque estuvieron disponibles nuevas técnicas de imagen de alta resolución. La mayoría de ellos se encuentra en el hemisferio norte, ya que comenzó a hacerse visible. Una explicación que a principios de nubes brillantes son más fáciles de identificar en la parte oscura del planeta, mientras que en el hemisferio sur las brillantes máscaras cuello les-ha demostrado ser incorrecta: el número real de elementos de hecho ha aumentado considerablemente. Sin embargo, hay diferencias entre las nubes de cada hemisferio. Las nubes del norte son más pequeños, más nítida y brillante. Ellos parecen estar en mayor altitud. La vida útil de las nubes se extiende por varios órdenes de magnitud. Algunas pequeñas nubes viven por hora, mientras que al menos una nube sur puede haber persistido desde Voyager sobrevuelo. Observación reciente también descubrió que las características de la nube de Urano tienen mucho en común con los de Neptuno. Por ejemplo, las manchas oscuras comunes en Neptuno nunca habían sido observados en Urano antes de 2006, cuando el primero de estas características fue fotografiada. La especulación es que Urano es cada vez más similar a Neptuno durante su estación equinoccial.

El primer punto oscuro observado en Urano. Imagen obtenida por ACS enHSTen 2006.

El seguimiento de las numerosas características de las nubes permitió determinación de vientos zonales que soplan en la parte superior troposfera de Urano. En el ecuador vientos son retrógrada, lo que significa que soplan en la dirección contraria a la rotación planetaria. Sus velocidades son -100 a -50 m / s. La velocidad del viento aumenta con la distancia desde el ecuador, alcanzando valores cero cerca de ± 20 ° de latitud, donde se encuentra la temperatura mínima de la troposfera. Más cerca de los polos, los vientos cambie a una dirección progrado, que fluye con la rotación del planeta. Velocidades del viento continúan aumentando máximos llegar a ± 60 ° de latitud, antes de caer a cero en los polos. Velocidades del viento a -40 ° latitud rango 150-200 m / s. Desde el cuello oscurece todas las nubes por debajo de ese paralelo, velocidades entre él y el polo sur son imposibles de medir. En cambio, en las velocidades máximas del hemisferio norte de hasta 240 m / s se observan cerca de 50 grados de latitud.

Variación estacional

Urano en 2005. Anillos, cuello sur y una nube de luz en el hemisferio norte son visibles.

Durante un corto período de marzo a mayo de 2004, una serie de grandes nubes apareció en la atmósfera de Urano, dándole un Neptuno apariencia -como. Observaciones incluidas las velocidades del viento récord de 229 m / s (824 km / h) y una tormenta persistente a que se refiere como "Cuatro de julio fuegos artificiales". En 23 de agosto de 2006 , los investigadores del Instituto de Ciencias del Espacio (Boulder, CO) y el Universidad de Wisconsin observó una mancha oscura en la superficie de Urano, dando a los astrónomos una visión más clara la actividad atmosférica del planeta. ¿Por qué este repentino aumento en la actividad debe estar ocurriendo no se conoce totalmente, pero parece que extremos de Urano resultados de inclinación axial en extremos estacionales variaciones en su clima. La determinación de la naturaleza de esta variación estacional es difícil debido a los buenos datos sobre la atmósfera de Urano ha existido por menos de 84 años, o un año completo de Urano. Un número de descubrimientos sin embargo se han hecho. Fotometría en el transcurso de un año medio de Urano (a partir de la década de 1950) ha mostrado variación regular en el brillo en dos bandas espectrales, con máximos que ocurren en los solsticios y mínimos se producen en la equinoccios. A periódica similares variación, con máximos en los solsticios, se ha observado en las mediciones de microondas de la troposfera profunda comenzado en la década de 1960. mediciones de temperatura estratosféricas a partir de 1970 también mostró valores máximos cerca de 1.986 solsticio. La mayoría de esta variabilidad se cree que ocurre debido a cambios en la visualización de la geometría .

Sin embargo, hay algunas razones para creer que los cambios estacionales físicos están sucediendo en Urano. Si bien se sabe que el planeta tiene una región polar sur brillante, el polo norte es bastante tenue, que es incompatible con el modelo del cambio de temporada se describe anteriormente. Durante su solsticio norte anterior en 1944, Urano muestra elevados niveles de brillo, lo que sugiere que el polo norte no siempre era tan tenue. Esta información implica que el polo visible ilumina algún tiempo antes del solsticio y oscurece tras el equinoccio. análisis detallado de la visible y información microondas reveló que los cambios periódicos de brillo no son completamente simétricas alrededor de los solsticios, que también indica un cambio en las meridionales albedo patrones. Finalmente, en la década de 1990, como Urano se alejó de su solsticio, Hubble y telescopios basados ​​en tierra revelaron que el casquete polar sur oscureció notablemente (salvo el cuello del sur, que se mantuvo brillante), mientras que el hemisferio norte demuestra el aumento de la actividad, tales como formaciones de nubes y vientos fuertes, reforzando las expectativas de que se debe aclarar pronto.

El mecanismo de los cambios físicos todavía no está claro. Cerca de las de verano e invierno solsticios, hemisferios de Urano se encuentran alternativamente ya sea en su totalidad el resplandor de los rayos del sol o frente el espacio profundo. El brillo del hemisferio iluminado se cree que el resultado de la engrosamiento local de las de metano nubes y neblina capas situadas en el troposfera. El collar brillante a -45 ° de latitud también está conectado con nubes de metano. Otros cambios en la región polar sur pueden explicarse por los cambios en las capas de nubes bajas. La variación de la microonda emisión del planeta es probablemente causado por un cambio en la profundidad de la troposfera la circulación, debido a las nubes polares gruesos y niebla pueden inhibir la convección. Ahora que la primavera y el otoño equinoccios están llegando en Urano, las dinámicas están cambiando y la convección pueden ocurrir de nuevo.

Formación

Muchos argumentan que las diferencias entre los gigantes de hielo y los gigantes de gas se extienden a su formación. El Sistema Solar se cree que han formado a partir de una bola giratoria gigante de gas y polvo conocida como la nebulosa presolar. Como se condensa, se formó en un disco con un colapso de Sun lentamente en el medio. Gran parte del gas de la nebulosa, principalmente de hidrógeno y helio, formado el Sol, mientras que los granos de polvo recogidas entre sí para formar los primeros protoplanetas. Como los planetas crecieron, algunos de ellos con el tiempo acretado suficiente materia por su gravedad para aferrarse a gas sobrante de la nebulosa. La mayor cantidad de gas que tenían en, cuanto mayor se convirtieron; cuanto mayor se convirtieron, más gas que tenían en hasta que se alcanzó un punto crítico, y su tamaño comenzaron a aumentar de forma exponencial. Los gigantes de hielo, con sólo unas pocas masas terrestres de gas nebular, nunca alcanzaron ese punto crítico. Las teorías actuales de formación del sistema solar tienen dificultad que representa la presencia de Urano y Neptuno tan lejos de Júpiter y Saturno. Ellos son demasiado grandes para han formado a partir de la cantidad de material que se espera a esa distancia. Por el contrario, algunos científicos esperan que ambos formaron más cerca del Sol, pero fueron dispersados ​​hacia fuera por Júpiter. Sin embargo, las simulaciones más recientes, que tengan en cuenta la migración planetaria, parecen ser capaces de formar Urano y Neptuno cerca de sus ubicaciones actuales.

Lunas

Las principales lunas de Urano comparados, en sus tamaños relativos correctos (montaje dela Voyager 2 fotografías)

Urano tiene 27 conocidos satélites naturales. Los nombres de estos satélites son elegidos entre los personajes de las obras de Shakespeare y Alexander Pope. Los cinco satélites principales son Miranda, Ariel, Umbriel, Titania y Oberon. El sistema de satélites de Urano es el menos masivo entre los gigantes de gas; de hecho, la masa combinada de los cinco satélites principales sería menos de la mitad que la de Triton solo. El mayor de los satélites, Titania, tiene un radio de tan sólo 788,9 kilometros, o menos de la mitad de la Luna , pero un poco más de Rea, la segunda luna más grande de Saturno , haciendo Titania la octava luna más grande del Sistema Solar . Las lunas tienen relativamente bajos albedos ; que van desde 0,20 a 0,35 por Umbriel , Ariel (luz verde). Las lunas son conglomerados de hielo-roca compuestos por más o menos el cincuenta por ciento de hielo y el cincuenta por ciento de la roca. El hielo puede incluir amoniaco y dióxido de carbono .

Entre los satélites, Ariel parece tener la superficie más joven con el menor número de cráteres de impacto, mientras que Umbriel parece de más edad. Miranda posee cañones de falla 20 kilometros de profundidad, capas adosadas y una variación caótica en las edades de la superficie y características. Se cree que más allá actividad geológica de Miranda que han sido impulsados ​​por calentamiento de marea en un momento en su órbita era más excéntrica que en la actualidad, probablemente como resultado de un antiguo presente 3: 1 . resonancia orbital con Umbriel procesos extensionales asociadas con surgencia diapiros probablemente el origen de 'racetrack' como la de la luna coronas. Del mismo modo, se cree que Ariel a una vez se han celebrado en un 4: 1 resonancia con Titania.

Una imagen de Urano tomada porel Voyager 2cuando se dirigía a Neptuno

Exploración

En 1986, la NASA 's Voyager 2 visitó Urano. Esta visita es el único intento de investigar el planeta desde una distancia corta y no hay otras visitas están actualmente previsto. Lanzada en 1977, la Voyager 2 hizo su máxima aproximación a Urano el 24 de enero de 1986 , que no superen 81.500 kilometros de cimas de las nubes del planeta, antes de continuar su viaje hacia Neptuno . Voyager 2 estructura estudiada y la composición química de la atmósfera, descubierto 10 nuevas lunas y estudiado el clima único del planeta, causado por su inclinación axial de 97,77 °; y examinó su sistema de anillos. Estudió también el campo magnético, su estructura irregular, su inclinación y su sacacorchos única cola magnética provocada por la orientación hacia los lados de Urano. Hizo las primeras investigaciones detalladas de sus cinco lunas más grandes, y estudió los nueve anillos conocidos del sistema, el descubrimiento de dos nuevos.