Urano

Urano

Imagem obtida pela sonda Voyager 2 Urano, como visto por Voyager 2
Descoberta
Descoberto por	William Herschel
Data da descoberta	13 de março de 1781
Designações
Adjetivo	Urano
Características orbitais
Época J2000
Afélio	3004419704 km 20.08330526 AU
Periélio	2748938461 quilômetros 18.37551863 UA
Semi-eixo maior	2876679082 quilômetros 19.22941195 UA
Excentricidade	0,044405586
Período orbital	30,799.095 dias 84.323326 yr
Período sinódico	369,66 dias
Velocidade média orbital	6,81 km / s
A média de anomalia	142.955717 °
Inclinação	0.772556 ° 6,48 ° a Sun equador
Longitude do nó ascendente	73.989821 °
Argumento do periélio	96.541318 °
Satélites	27
Características físicas
Equatorial raio	25.559 ± 4 km 4,007 Terras
Raio polar	24.973 ± 20 km 3,929 Terras
Achatamento	0,0229 ± 0,0008
Superfície	8,1156 × 10 9 km² 15,91 Terras
Volume	6,833 × 10 13 km³ 63,086 Terras
Massa	8,6810 ± 13 x 10 25 kg 14,536 Terras GM = 5.793.939 ± 13 km³ / s²
Média densidade	1,27 g / cm³
Equatorial gravidade superficial	8,69 m / s² 0,886 g
Velocidade de escape	21,3 km / s
Período de rotação sideral	-,71833 Dia 17 H 14 24 min s
Velocidade de rotação Equatorial	2,59 km / s 9.320 kmh
Inclinação axial	97,77 °
Polo Norte ascensão direita	17 h 9 min 15 s 257,311 °
Polo Norte declinação	-15,175 °
Albedo	0.300 ( Bond) 0,51 ( geom.)
Superfície temporário. min significar max 1 nível de bar 76 K 0,1 bar ( tropopausa) 49 K 53 K 57 K
Magnitude aparente	5,9-5,32
Diâmetro angular	3.3 "-4.1"
Atmosfera
Altura da escala	27,7 km
Composição	(Abaixo de 1,3 bar) 83 ± 3% Hidrogénio (H2) 15 ± 3% Hélio 2,3% Metano 0,009% (0,007-0,015%) Deuteride hidrogênio (HD) Ices: Amônia água hydrosulfide de amónio (NH4 SH) metano (CH 4)

Urano ([jʊərənəs] ou [jʊreɪnəs]) é o sétimo planeta a partir do Sol eo terceiro maior e mais maciço quarta-planeta do sistema solar . É nomeado após a antiga divindade grega do céu ( Urano, [[wiktionary: οὐρανός | Οὐρανός]]), o pai de Kronos ( Saturn) e do avô de Zeus ( Júpiter ). Urano foi o primeiro planeta descoberto depois de 1700. Embora seja visível a olho nu como os cinco planetas clássicos, nunca foi reconhecido como um planeta por observadores antigos devido a seus dimness e órbita lenta. Senhor William Herschel anunciou sua descoberta em 13 de março de 1781 , expandindo os limites conhecidos do sistema solar pela primeira vez na história moderna. Esta foi também a primeira descoberta de um planeta feito usando um telescópio .

Urano é semelhante em composição a Netuno , e ambos têm composições diferentes das dos maiores gigantes gasosos Júpiter e Saturno . Como tal, os astrónomos, por vezes, colocá-los em uma categoria separada, a " gigantes de gelo ". A atmosfera de Urano, enquanto semelhante a Júpiter e Saturno em ser composto principalmente de hidrogênio e hélio , contém uma maior proporção de "gelos", tais como água , amônia e metano , junto com os traços habituais de hidrocarbonetos. É a atmosfera planetária a mais fria no sistema solar, com uma temperatura mínima de 49 K (-224 ° C ). Tem uma camada complexa nuvem estrutura, com água pensado para compensar as nuvens mais baixas, e metano pensado para tornar-se a camada superior de nuvens. Em contraste, o interior de Urano é composto principalmente de rochas e gelos.

Como os outros planetas gigantes, Uranus tem um sistema de anel, um magnetosfera, e numerosas luas. O sistema de Uranian tem uma configuração original entre os planetas porque sua eixo de rotação é inclinado para o lado, quase no plano de sua revolução em torno do Sol; seus pólos norte e sul mentira onde a maioria dos outros planetas têm seus equadores. Visto a partir da Terra, os anéis de Urano pode às vezes aparecem para circundar o planeta como um Tiro com arco e suas luas giram em torno dele, como os ponteiros de um relógio, apesar de em 2007 e 2008 os anéis parecem beira-on. Em 1986, a partir de imagens Voyager 2 mostraram Uranus como um planeta virtualmente featureless na luz visível sem as faixas de nuvens ou tempestades associadas com os outros gigantes. No entanto, os observadores terrestres têm visto sinais de sazonal mudança eo aumento do tempo atividade nos últimos anos como Uranus aproximou seu equinócio. Os vento velocidades em Urano pode chegar a 250 metros por segundo.

Descoberta

Urano tinha sido observado em várias ocasiões antes da sua descoberta como um planeta, mas era geralmente confundido com uma estrela. O primeiro avistamento foi registrado em 1690, quando John Flamsteed observado o planeta pelo menos seis vezes, catalogando-o como 34 Tauri. O astrônomo francês, Pierre Lemonnier, observou Urano, pelo menos, doze vezes entre 1750 e 1769, incluindo em quatro noites consecutivas.

Senhor William Herschel observou o planeta 13 de março 1781 , enquanto no jardim de sua casa em 19 de New King Street na cidade de Bath , Somerset (hoje Herschel Museum of Astronomy), mas inicialmente relatado (em 26 abril 1781 ) como um " cometa ". Herschel "envolvido em uma série de observações sobre a paralaxe das estrelas fixas", usando um telescópio de seu próprio projeto.

Ele registrou em seu diário "No quartil perto ζ Tauri ... quer [a] estrela nebulosa ou talvez um cometa". Em 17 de março, observou ele, "Eu olhei para o Comet ou Nebulosa Estrela e descobriu que ele é um cometa, pois mudou o seu lugar". Quando apresentou sua descoberta ao Royal Society, ele continuou a afirmar que ele havia encontrado um cometa, enquanto também implicitamente comparando-a com um planeta:

Herschel notificou a Astrônomo Real, Nevil Maskelyne, de sua descoberta e recebeu esta resposta flummoxed dele em 23 de abril:.. "Eu não sei como chamá-la É como provável que seja um planeta normal movendo em uma órbita quase circular ao sol como um cometa movendo-se em uma elipse muito excêntrico Eu ainda não vi nenhum coma ou cauda para ele ".

Enquanto Herschel continuou a descrever cautelosamente seu novo objeto como um cometa, outros astrônomos já haviam começado a suspeitar o contrário. Astrônomo russo Anders Johan Lexell estimada sua distância como 18 vezes a distância do Sol a partir da Terra, e não cometa tinha ainda sido observado com um periélio de até quatro vezes a distância Terra-Sol. Berlim astrônomo Johann Elert Bode descreveu a descoberta de Herschel como "uma estrela em movimento que pode ser considerado um planeta-como objeto até então desconhecida circulando além da órbita de Saturno". Bode concluiu que sua órbita quase circular foi mais como um planeta do que um cometa.

O objeto foi logo universalmente aceito como um novo planeta. Por 1783, o próprio Herschel reconheceu este fato ao presidente da Royal Society Joseph Banks: "Pela observação dos astrônomos mais eminentes na Europa parece que a nova estrela, que tive a honra de apontar-lhes março 1781, é um planeta primário do nosso Sistema Solar." Em reconhecimento de sua realização, o rei George III deu Herschel um salário anual de £ 200 com a condição de que ele se mover para Windsor assim a família real poderia ter uma chance de olhar através de seus telescópios.

Nomeando

Maskelyne perguntou Herschel para "fazer o mundo astronômico o Faver [sic] para dar um nome ao seu planeta, que é inteiramente seu próprio país, e que estamos muito obrigado a você para a descoberta de". Em resposta ao pedido de Maskelyne, Herschel decidiu nomear o objeto Georgium Sidus (Estrela de George), ou o "Georgian Planet" em homenagem ao seu novo patrono, o rei George III. Ele explicou esta decisão em uma carta a Joseph Banks:

William Herschel, descobridor de Uranus

Nome proposto do Herschel não era popular fora da Grã-Bretanha, e as alternativas foram logo proposto. Astrônomo Jérôme Lalande propôs o planeta ser nomeado Herschel em homenagem ao seu descobridor. Bode, no entanto, optou por Urano, a versão latinizada do deus grego do céu, Urano. Bode argumentou que, assim como Saturno era o pai de Júpiter, o novo planeta deve ser nomeado após o pai de Saturno. A sugestão de Bode foi o mais utilizado, e tornou-se universal em 1850, quando HM Nautical Almanac Office, a validação final, mudou de usar Georgium Sidus a Urano.

Nomenclatura

A pronúncia preferida do nome Urano entre os astrônomos é [jʊərənəs], com a primeira sílaba tônica e uma breve um (UR ânus); isso é mais correto do que os classicamente [jʊɹeɪ.nəs] alternados, com o stress na segunda sílaba e uma "longa a" (UR um NUS), que é muitas vezes usado no mundo de fala Inglês.

Urano é o único planeta cujo nome é derivado de uma figura da mitologia grega , em vez de mitologia romana . (O equivalente romano teria sido Caelus.) O adjetivo de Urano é "Urano". O elemento urânio , descoberto em 1789, foi nomeado em sua honra por seu descobridor, Martin Klaproth.

Sua símbolo astronômico é . É um híbrido dos símbolos de Marte eo Sol porque Urano era o Céu na mitologia grega, que foi pensado para ser dominado pelos poderes combinados do Sol e Marte. Sua símbolo astrológico é , Sugerido por Lalande em 1784. Em uma carta a Herschel, Lalande descreveu como "un mundo surmonté par la première lettre de votre nom" ("um globo encimado pela primeira letra do seu nome"). Nos chinês , Japonesa, Coreano, e Línguas vietnamita, o nome do planeta é traduzido literalmente como a estrela céu rei (天王星).

Órbita e rotação

HST imagem de Urano que mostra faixas de nuvens, anéis e luas

Urano gira em torno do Sol uma vez a cada 84 anos terrestres. A sua distância média do Sol é aproximadamente 3 bilhão de km (cerca de 20 AU). A intensidade da luz solar em Urano é de cerca de 1/400 da Terra. Os seus elementos orbitais foram calculados pela primeira vez em 1783 por Pierre-Simon Laplace . Com o tempo, começaram a aparecer discrepâncias entre as órbitas previstos e observados, e em 1841, John Couch Adams propôs pela primeira vez que as diferenças podem ser devido à atração gravitacional de um planeta invisível. Em 1845, Urbain Le Verrier começou sua própria investigação independente sobre a órbita de Urano. Em 23 de setembro de 1846 , Johann Gottfried Galle localizado um planeta novo, mais tarde chamado de Netuno , quase na posição prevista por Le Verrier.

O período de rotação do interior de Urano é de 17 horas, 14 minutos. No entanto, como em todos os planetas gigantes, ventos suas experiências atmosfera superior muito forte no sentido da rotação. Com efeito, em algumas latitudes, como cerca de dois terços do caminho do equador ao pólo sul, características visíveis da atmosfera mover muito mais rápido, fazendo uma rotação completa em menos de 14 horas.

Inclinação axial

Eixo de rotação Urano 'encontra-se no seu lado em relação ao plano do sistema de energia solar, com uma inclinação axial de 98 graus. Isso faz com que a troca de estações completamente diferentes daqueles dos outros planetas maiores. Outros planetas podem ser visualizados para rodar como fiação inclinado partes superiores em relação ao plano do sistema solar, enquanto Urano gira mais como um rolamento inclinado bola. Perto do tempo de Urano solstícios, um pólo enfrenta o Sun continuamente enquanto o outro pólo enfrenta distância. Apenas uma faixa estreita em torno do equador experimenta um ciclo dia-noite rápida, mas com o Sol muito baixo no horizonte como nas regiões polares da Terra. No outro lado da órbita de Urano a orientação dos pólos para o sol é invertida. Cada pólo fica em torno de 42 anos de luz solar contínua, seguido por 42 anos de escuridão. Perto do tempo do equinócios, o Sol enfrenta o equador de Urano dando um período de ciclos de dia e noite semelhantes aos observados na maioria dos outros planetas. Urano atingiu o seu mais recente no equinócio 7 de dezembro de 2007 .

Um resultado dessa orientação do eixo é que, em média, durante o ano, as regiões polares de Urano recebem uma entrada maior de energia a partir do Sol do que suas regiões equatoriais. No entanto, Urano é mais quente no seu equador do que nos pólos. O mecanismo subjacente que faz com que este é desconhecida. A razão para incomum inclinação axial Urano também não se sabe com certeza, mas a especulação usual é que durante a formação do Sistema Solar, uma Terra dimensionada protoplanet colidiu com Urano, fazendo com que a orientação enviesada. Pólo sul de Urano estava apontado quase que diretamente para o Sol no momento da Sobrevôo Voyager 2 's em 1986. A rotulagem desse pólo como "sul" usa a definição actualmente aprovado pelo União Astronômica Internacional, a saber, que o pólo norte de um planeta ou satélite será o pólo que aponta acima do plano invariável do sistema solar, independentemente da direção do planeta está girando. No entanto, uma convenção diferente é por vezes utilizado, onde pólos norte e sul de um corpo são definidos de acordo com o regra da mão direita em relação à direcção de rotação. Em termos de este último sistema de coordenadas que foi Urano pólo norte que foi sob a luz solar em 1986. Astrônomo Patrick Moore, comentando sobre o assunto, resumiu dizendo: "Faça a sua escolha!"

Visibilidade

De 1995 a 2006, de Urano magnitude aparente oscilou entre 5,6 e 5,9, colocando-o apenas dentro do limite do visibilidade olho nu em 6,5. Seu diâmetro angular é entre 3,4 e 3,7 segundos de arco, em comparação com 16 a 20 segundos de arco para Saturn e 32-45 segundos de arco para Júpiter . Na oposição, Urano é visível a olho nu no escuro, in- céus poluídos luz, e torna-se um alvo fácil, mesmo em condições urbanas com binóculos. Em telescópios amadores maiores, com um diâmetro objetivo de entre 15 e 23 centímetros, o planeta aparece como um disco ciano pálido com distinta escurecimento do limbo. Com um grande telescópio de 25 cm ou mais amplo, os padrões de nuvens, bem como alguns dos satélites maiores, tal como Titania e Oberon, podem ser visíveis.

Características físicas

Estrutura interna

A comparação do tamanho da Terra e Urano

Massa de Urano é cerca de 14,5 vezes a da Terra, tornando-o menos massivo dos planetas gigantes, enquanto a sua densidade de 1,27 g / cm³ a torna a segunda menos densa do planeta, depois de Saturno. Apesar de ter um diâmetro ligeiramente maior do que Neptuno (cerca de quatro vezes da Terra), é de menor massa. Estes valores indicam que ela é feita principalmente de vária ices, tais como água , amoníaco e metano . A massa total de gelo no interior de Urano não é conhecida com precisão, como figuras diferentes emergem, dependendo do modelo escolhido; no entanto, ele deve estar entre 9.3 e 13.5 massas terrestres. hidrogênio e hélio constituem apenas uma pequena parte do total, com entre 0,5 e 1,5 massas terrestres. O restante da massa (0,5-3,7 massas terrestres) é explicada por material rochoso .

O modelo padrão da estrutura de Urano é que ele consiste em três camadas: a rochoso núcleo no centro, um gelado manto no meio e um gasoso exterior hidrogénio / hélio envelope. O núcleo é relativamente pequena, com uma massa de apenas 0,55 massas terrestres e um raio inferior a 20 por cento de Urano; o manto compreende a maior parte do planeta, com cerca de 13,4 massas terrestres, enquanto a atmosfera superior é relativamente insubstancial, pesando cerca de 0,5 massas terrestres e estendendo-se para o último 20 por cento do raio de Urano. Núcleo de Urano densidade é de cerca de 9 g / cm³, com um pressão no centro de 8.000.000 (800 bares GPa) e uma temperatura de cerca de 5000 K . O manto de gelo não é de facto constituída por gelo, no sentido convencional, mas de um fluido quente e denso que consiste em água, amoníaco e outros voláteis. Esse fluido, que tem uma alta condutividade elétrica, é às vezes chamado de um oceano de água-amônia. As composições em massa de Urano e Netuno são muito diferentes dos de Júpiter e Saturno , com dominante de gelo sobre gases, daí justificar a sua classificação como separado gigantes de gelo.

Enquanto o modelo proposto acima é mais ou menos normal, não é exclusivo; outros modelos também satisfazer observações. Por exemplo, se quantidades substanciais de hidrogénio e material rochoso são misturados no manto de gelo, a massa total de gelados no interior será menor, e, correspondentemente, a massa total de rochas e hidrogénio será maior. Atualmente, os dados disponíveis não permitem determinar qual o modelo está correto. O estrutura interior fluido de Urano significa que ele não tem sólida superfície. A atmosfera gasosa transições gradualmente nas camadas internas líquidos. No entanto, para uma questão de conveniência uma esferóide oblato da revolução, onde a pressão é igual a 1 bar (100 kPa), é designada condicionalmente como uma "superfície". Tem equatorial e raios polar de 25.559 ± 4 e 24.973 ± 20 km, respectivamente. Esta superfície será utilizada ao longo deste artigo como um ponto zero para altitudes.

Calor interno

Urano calor interno aparece nitidamente mais baixo do que a dos outros planetas gigantes; em termos astronômicos, tem um baixo fluxo térmico. Por que Urano temperatura interna é tão baixo ainda não é compreendido. Netuno , que é de Urano gêmeo próximo em tamanho e composição, irradia 2,61 vezes mais energia para o espaço, uma vez que recebe do Sol Urano, pelo contrário, irradia quase todo o calor em excesso em tudo. A potência total irradiada por Urano na infravermelho distante (ou seja, calor ) parte do espectro é 1,06 ± 0,08 vezes a energia solar absorvida na sua atmosfera. Na verdade, Urano fluxo de calor é de apenas 0,042 ± 0,047 W / m², que é menor do que o fluxo de calor interno da Terra de cerca de 0,075 W / m². A menor temperatura registrada na tropopausa Urano é de 49 K (-224 ° C), fazendo com que o planeta Urano mais frio do Sistema Solar.

Hipóteses para esta discrepância incluem que quando Urano foi "derrubado" por o pêndulo supermassivo que causou sua extrema inclinação axial, o evento também causou a expulsão de mais do seu calor primordial, deixando-a com uma temperatura central esgotado. Outra hipótese é a de que alguma forma de barreira existe nas camadas superiores Urano que impede que o calor do núcleo de atingir a superfície. Por exemplo, convecção pode ocorrer em um conjunto de termos de composição diferentes camadas, o que pode inibir a ascendente transporte de calor.

Atmosfera

Embora não haja nenhum bem definido superfície sólida dentro de Urano interior, a parte mais externa de Urano envelope gasoso que é acessível a detecção remota é chamada de atmosfera. Capacidade de sensoriamento remoto se estende até cerca de 300 km abaixo do 1 bar (100 kPa) nível, com uma pressão correspondente a cerca de 100 bar (10 MPa) e temperatura de 320 K . A tênue corona da atmosfera se estende notavelmente mais de dois raios planetários a partir da superfície nominal à pressão de 1 bar. A atmosfera urânio pode ser dividido em três camadas: a troposfera, entre altitudes de -300 e 50 km e pressões 100-,1 bar; (10 MPa a 10 kPa) a estratosfera, abrangendo altitudes entre 50 e 4000 km e pressões de entre 0,1 e 10 ^-10 bar (10 kPa a 10 TPa), ea termosfera / corona que se estende desde 4000 quilômetros para tão alto quanto 50.000 km da superfície. Não há mesosfera.

Composição

A composição da atmosfera urânio é diferente da composição de Urano como um todo, já que é constituído principalmente de hidrogénio molecular e hélio . A fracção molar de hélio, ou seja, o número de hélio átomos por molécula de gás, é de 0,15 ± 0,03 na troposfera superior, o que corresponde a uma fracção de massa de 0,26 ± 0,05. Este valor é muito próximo da fração de massa de hélio protosolar de 0,275 ± 0,01, indicando que o hélio não se estabeleceu no centro do planeta, pois tem nos gigantes gasosos. O terceiro componente mais abundante do urânio atmosfera é o metano (CH _4). O metano possui proeminente bandas de absorção no e visível quase infravermelho (IV) fazendo Urano água-marinha ou ciano na cor. Moléculas de metano são responsáveis por 2,3% da atmosfera por fração molar abaixo do convés metano nuvem no nível de pressão de 1,3 bar (130 kPa); isso representa cerca de 20 a 30 vezes na abundância de carbono encontradas no Sun. A proporção de mistura é muito mais baixa na atmosfera superior, devido à sua temperatura extremamente baixa, o que reduz o nível de saturação e faz com que o excesso de metano para congelar. As abundâncias de compostos menos voláteis, tais como amônia , água e sulfeto de hidrogênio na atmosfera profunda são pouco conhecidos. No entanto, eles são, provavelmente, também maiores que os valores solares. Para além do metano, quantidades vestigiais de diversas hidrocarbonetos encontram-se na estratosfera de Urano, que se pensa ser produzida a partir de metano pela fotólise induzida pela energia solar ultravioleta (UV). Eles incluem etano (C ₂ H _6), o acetileno (C ₂ H _2), metilacetileno (CH ₃ C ₂ H), diacetileno (C ₂ H ₂ HC). Espectroscopia também descobriu vestígios de vapor de água, monóxido de carbono e dióxido de carbono na atmosfera superior, que só pode se originam de uma fonte externa, como infalling poeira e cometas .

Troposfera

Perfil de temperatura da troposfera urânio e na baixa estratosfera. Cloud e camadas de neblina também são indicados.

A troposfera é a parte menor e mais densa da atmosfera e é caracterizada por uma diminuição na temperatura com a altitude. A temperatura cai desde cerca de 320 K na base da troposfera nominal a -300 km a 53 K, a 50 km. As temperaturas na região mais fria superior da troposfera (a tropopause), na verdade, variar na gama entre 49 e 57 K de acordo com a latitude planetária. A região tropopause é responsável pela maior parte do planeta do térmica emissões de infravermelho distante, determinando assim a sua temperatura efectiva de 59,1 ± 0,3 K.

A troposfera é acreditado para possuir uma estrutura de nuvem altamente complexa; nuvens de água são a hipótese de estar na faixa de pressão de 50 a 100 bar (5 a 10 MPa), nuvens de hidrosulfureto de amónio na gama de 20 a 40 bar (2 a 4 MPa), de amoníaco ou nuvens de sulfureto de hidrogénio num valor compreendido entre 3 e 10 bar (0,3 a 1 MPa) e, finalmente, directamente detectados finas metano nuvens em 1 a 2 bar (0,1 a 0,2 MPa). A troposfera é uma parte muito dinâmica da atmosfera, exibindo fortes ventos, nuvens brilhantes e mudanças sazonais, que serão discutidos abaixo.

Atmosfera superior

A camada média da atmosfera é o urânio estratosfera, onde a temperatura geralmente aumenta com a altitude de 53 K no tropopause para entre 800 e 850 K na base do termosfera. O aquecimento da estratosfera é causada pela absorção da energia solar de UV e Radiação IV por metano e outros hidrocarbonetos, os quais formam nesta parte da atmosfera, como resultado de metano fotólise. O calor também é conduzida a partir da termosfera quente. Os hidrocarbonetos ocupar uma camada relativamente estreita em altitudes de entre 100 e 280 km correspondentes a um intervalo de pressão de 10 a 0,1 M bar (1000 a 10 kPa) e a temperaturas de entre 75 e 170 K. Os hidrocarbonetos mais abundantes são metano, acetileno e etano com as proporções de mistura de cerca de 10 ^-7 em relação ao hidrogénio . A proporção de mistura de monóxido de carbono é semelhante a estas altitudes. Hidrocarbonetos mais pesados e o dióxido de carbono tem as proporções das misturas de três ordens de grandeza inferior. A razão da abundância de água é de cerca de 7 × 10 ^-9. Etano e acetileno tendem a se condensar na parte mais frio inferior da estratosfera e tropopausa (abaixo do nível de 10 mbar) formando camadas de neblina, que podem ser parcialmente responsáveis pelo aparecimento branda de Urano. No entanto, a concentração de hidrocarbonetos na estratosfera Uraniana acima da névoa é significativamente menor do que nos estratosferas dos outros planetas gigantes .

A camada mais externa da atmosfera de Urano é a termosfera e corona, que tem uma temperatura uniforme em torno de 800-850 K. O calor fontes necessárias para sustentar um valor tão elevado não são compreendidos, uma vez que nem solar de UV distante e UV extrema radiação nem atividade auroral pode fornecer a energia necessária. A fraca eficiência de arrefecimento, devido à ausência de hidrocarbonetos na estratosfera acima do nível de pressão de 0,1 mbar pode também contribuir. Além de hidrogénio molecular , thermosphere-corona contém uma grande proporção de livre átomos de hidrogênio. A sua pequena massa em conjunto com as altas temperaturas explicar porque o corona se estende, tanto quanto 50,000 km ou dois raios urânio do planeta. Esta corona prolongado é uma característica única de Urano. Os seus efeitos incluem um arraste sobre pequenas partículas orbitando Urano, causando uma diminuição geral de poeira nos anéis de Urano. O thermosphere urânio, juntamente com a parte superior da estratosfera, corresponde ao ionosfera de Urano. As observações mostram que a ionosfera ocupa altitudes de 2.000 a 10.000 km. A ionosfera de Urano é mais denso do que a de qualquer Saturno e Netuno, o que pode resultar da baixa concentração de hidrocarbonetos na estratosfera. A ionosfera é sustentada principalmente pela radiação UV solar e sua densidade depende da atividade solar. Atividade auroral é insignificante em comparação com Júpiter e Saturno.

Anéis planetários

Anéis internos de Urano. O anel externo brilhante é o anel ε, outros oito anéis estão presentes.

Sistema de anéis de Urano

Urano tem um complicado sistema de anel planetário, que foi o segundo sistema desse tipo a ser descoberto no Sistema Solar depois Saturno. Os anéis composta de partículas extremamente escuras, que variam em tamanho de micrómetros e uma fracção de metros. Treze anéis distintas são presentemente conhecidos, sendo o mais brilhante do anel ε. Todos os anéis de Urano (exceto dois) são extremamente estreitas, eles são geralmente alguns quilômetros de largura. Os anéis são provavelmente muito jovem; as considerações de dinâmica indicam que eles não formam com Urano. A matéria nos anéis podem ter sido uma vez parte de uma lua (ou luas), que foi destruída por impactos de alta velocidade. A partir de numerosos detritos que se formou como resultado desses impactos apenas poucas partículas sobreviveram num número limitado de zonas estáveis correspondentes para apresentar anéis.

William Herschel afirmou ter visto anéis em Urano em 1789, no entanto, isso é duvidoso como nos dois séculos seguintes sem anéis foram anotados por outros observadores. Ainda assim, que tem sido afirmado por alguns que Herschel realmente deu descrições precisas sobre o tamanho do anel em relação ao Urano, suas mudanças como Urano viajou ao redor do Sol, e sua cor. O sistema de anéis foi definitivamente descoberto em 10 de março de 1977, por James L. Elliot, Edward W. Dunham, e Douglas J. vison usando o Kuiper Airborne Observatory. A descoberta foi acidental; eles planejavam usar o ocultação da estrela SÃO 158687 por Urano para estudar o planeta de atmosfera. No entanto, quando foram analisadas as suas observações, eles descobriram que a estrela tinha desaparecido brevemente de vista cinco vezes, antes e depois desapareceu por trás do planeta. Eles concluíram que deve haver um sistema de anéis ao redor do planeta. Mais tarde, eles detectaram quatro anéis adicionais. Os anéis foram diretamente fotografada quando Voyager 2 passou Urano em 1986. Voyager 2 também descobriu dois anéis fracos adicionais, elevando o número total de onze.

Em dezembro de 2005, o Telescópio Espacial Hubble detectou um par de anéis anteriormente desconhecidos. A maior situa-se em duas vezes a distância do planeta dos anéis anteriormente conhecidos. Estes novos anéis são tão longe do planeta que estão a ser chamado o sistema de anel "exterior". Hubble também avistou dois pequenos satélites, um dos quais, Mab, compartilha sua órbita mais externa com o anel recém-descoberto. Os novos anéis de trazer o número total de anéis de Urano a 13. Em abril de 2006, imagens dos novos anéis com a Keck Observatory rendeu as cores dos anéis externos: o mais externo é azul eo outro vermelho. Uma hipótese relativa a cor azul do anel externo é que ele é composto por partículas diminutas de gelado de água a partir da superfície de Mab que são suficientemente pequeno para dispersar a luz azul. Em contraste, anéis internos do planeta aparecem em cinza.

Campo magnético

O campo magnético de Urano como visto pela Voyager 2 em 1986. S e N são sul e norte pólos magnéticos.

Antes da chegada de Voyager 2, não há medidas do urânio magnetosfera tinha sido tomada, pelo que a sua natureza permanece um mistério. Antes de 1986, os astrónomos esperavam que o campo magnético de Urano para estar em consonância com o vento solar, uma vez que, em seguida, alinhar com pólos do planeta que se encontram na eclíptica.

Observações Voyager 's revelou que o campo magnético é peculiar, tanto porque não originam do centro geométrico do planeta, e porque está inclinado em 59 ° em relação ao eixo de rotação. De facto, o dipolo magnético é deslocado do centro do planeta para o pólo sul rotacional por tanto como um terço do raio planetário. Esta geometria invulgares resulta numa magnetosfera altamente assimétrica, em que a intensidade do campo magnético sobre a superfície do hemisfério sul pode ser tão baixa como 0,1 Gauss (10 microTesla), enquanto que no hemisfério norte pode ser tão alta de 1,1 gauss (110 microTesla). O campo médio na superfície é de 0,23 Gauss (23 mT). Em comparação, o campo magnético da Terra é aproximadamente tão forte em ambos os pólos, e seu "equador magnética" é aproximadamente paralelo com o seu equador física. O momento de dipolo de Urano é de 50 vezes a da Terra. Netuno tem um campo magnético semelhante deslocados e inclinadas, o que sugere que esta pode ser uma característica comum dos gigantes de gelo. Uma hipótese é que, ao contrário dos campos magnéticos dos planetas gigantes terrestres e gás, que são geradas dentro de seus núcleos, os campos magnéticos dos gigantes de gelo são gerados pelo movimento com pouca profundidade, por exemplo, na água-amônia oceano.

Apesar de seu alinhamento curioso, em outros aspectos, a magnetosfera de Urano é como aqueles de outros planetas: tem um bow shock localizado a cerca de 23 raios urânio à frente dele, um magnetopausa em 18 raios urânio, um plenamente desenvolvido magnetotail e cinturões de radiação. Em geral, a estrutura da magnetosfera de Urano é diferente da de Júpiter 's e mais semelhante ao de Saturn de. Urano trilhas magnetotail por trás do planeta para o espaço para milhões de quilômetros e é torcido pela rotação para o lado do planeta em uma longa saca-rolhas.

Magnetosfera de Urano contém partículas carregadas: prótons e elétrons com pequena quantidade de H ₂ ⁺ íons . Os iões mais pesados Não foram detectados. Muitas destas partículas derivam, provavelmente, a coroa atmosférica quente. As energias de íons e elétrons pode ser tão elevada quanto 4 e 1.2 megaelectronvolts, respectivamente. A densidade de baixa energia (inferior a 1 kiloelectronvolt) íons na magnetosfera interior é cerca de 2 cm ^-3. A população de partículas é fortemente afetada pelas luas de Urano que varrem através da magnetosfera deixando lacunas perceptíveis. A partícula fluxo é suficientemente elevada para provocar escurecimento ou espaço intemperismo das superfícies da Lua em uma escala de tempo astronômica rápida de 100.000 anos. Esta pode ser a causa da coloração uniforme escuro das luas e anéis. Urano tem relativamente bem desenvolvida auroras, que são vistos como arcos brilhantes ao redor de ambos os pólos magnéticos. No entanto, ao contrário de Júpiter, auroras de Urano parecem ser insignificante para o equilíbrio energético do planeta termosfera.

Clima

Hemisfério sul de Urano em cor natural aproximada (à esquerda) e em comprimentos de onda mais elevadas (à direita), mostrando suas faixas de nuvens tênues e "hood" atmosférico como visto pela Voyager 2

Em comprimentos de onda ultravioleta e visível, atmosfera de Urano é extremamente branda em comparação com os outros gigantes gasosos, até mesmo em Neptune, que de outra forma se assemelha. Quando Voyager 2 voou por Urano em 1986, observou-se um total de dez formações de nuvens em todo o planeta. Uma explicação proposta para esta escassez de recursos é que Urano calor interno aparece marcadamente menor do que a dos outros planetas gigantes. A menor temperatura registrada na tropopausa Urano é de 49 K, fazendo Uranus o planeta mais frio do Sistema Solar, mais frio do que Netuno .

Banded estrutura, ventos e nuvens

Velocidade do vento zonal sobre Urano. As áreas sombreadas mostram o colar do sul e do seu futuro homólogo norte. A curva a vermelho é um ajuste simétrico para os dados.

Em 1986 A Voyager 2 descobriu que o hemisfério sul visível de Urano pode ser subdividido em duas regiões: a calota polar brilhante e faixas equatoriais escuro (ver figura à direita). O seu limite situa-se a cerca de -45 graus de latitude . Uma banda estreita abrangendo a gama latitudinal de -45 a -50 graus representa a grande funcionalidade mais brilhante na superfície visível do planeta. Ele é chamado de "colar" do sul. A tampa e o colar se pensa ser uma região densa de metano nuvens localizados dentro do intervalo de pressão de 1,3-2 bar (ver acima). Infelizmente Voyager 2 chegou durante o auge do verão do sul do planeta e não poderia observar o hemisfério norte. No entanto, no início do século XXI, quando a região polar norte entrou em vista, Telescópio Espacial Hubble (HST) e telescópio Keck observada nem uma coleira nem uma calota polar no hemisfério norte. Então Urano parece ser assimétrica: brilhante perto do pólo sul e uniforme escuro na região norte do colar do sul. Além de estrutura em larga escala em faixas, a Voyager 2 observou dez pequenas nuvens brilhantes, a maioria encontra-se vários graus ao norte do colarinho. Em todos os outros aspectos Urano parecia um planeta dinamicamente morto em 1986.

No entanto, na década de 1990, o número das características de nuvem brilhante observados cresceu consideravelmente, em parte, porque novas técnicas de imagem de alta resolução se tornou disponível. A maioria deles foram encontrados no hemisfério norte, que começou a tornar-se visível. Um início de explicação-nuvens brilhantes que são mais fáceis de identificar na parte escura do planeta, enquanto no hemisfério sul as máscaras brilhantes de colarinho-lhes mostrou-se incorreta: o número real de recursos de fato aumentaram consideravelmente. No entanto, existem diferenças entre as nuvens de cada hemisfério. As nuvens do norte são menores, mais nítidas e mais brilhante. Eles parecem estar em maior altitude. O tempo de vida de nuvens se estende por várias ordens de magnitude. Algumas pequenas nuvens viver por horas, enquanto pelo menos uma nuvem sul pode ter persistido desde Voyager sobrevôo. Observação recente também descobriu que as características de nuvem em Urano têm muito em comum com aqueles em Netuno. Por exemplo, as manchas escuras comuns em Neptune nunca tinha sido observada em Urano antes de 2006, quando o primeiro tal característica foi fotografada. A especulação é que Urano está se tornando mais Neptune-like durante sua temporada equinocial.

A primeira mancha escura observada em Urano.Imagem obtida pelaACS emHSTem 2006.

O rastreamento de inúmeros recursos de nuvem permitiu a determinação de ventos zonais que fundem no superior troposfera de Urano. Nas equador ventos são retrógrada, o que significa que eles sopram no sentido inverso à rotação planetária. As velocidades são de -100 a -50 m / s. A velocidade do vento aumenta com a distância do equador, atingindo valores de zero perto de ± 20 ° de latitude, onde a temperatura mínima da troposfera está localizado. Mais perto dos pólos, os ventos mudam para uma direção prograde, fluindo com a rotação do planeta. Windspeeds continuar a aumentar atingindo máximos a ± 60 ° de latitude antes de cair a zero nos pólos. Windspeeds na faixa de -40 ° de latitude 150-200 m / s. Desde o colar obscurece todas as nuvens abaixo desse paralelo, as velocidades entre ele eo pólo sul são impossíveis de medir. Em contraste, nas velocidades máximas do hemisfério norte tão elevados como 240 m / s são observados perto de 50 graus de latitude.

Variação sazonal

Urano em 2005. anéis, colar do sul e uma nuvem brilhante no hemisfério norte são visíveis.

Por um curto período de março a maio de 2004, uma série de grandes nuvens apareceu na atmosfera de Urano, dando-lhe uma Neptune aparência -como. As observações incluíram velocidades de vento recorde de 229 m / s (824 km / h) e um temporal persistente referidos como "quarto de julho fogos de artifício". Em 23 de agosto de 2006 , pesquisadores do Instituto de Ciência Espacial (Boulder, CO) eo Universidade de Wisconsin observou uma mancha escura na superfície de Urano, dando a astrónomos mais conhecimento sobre a atividade atmosférica do planeta. Por este súbito aumento na atividade deve estar ocorrendo não é totalmente conhecida, mas parece que extremos de Urano axial de inclinação resulta em extremos sazonais variações em seu clima. Determinar a natureza dessa variação sazonal é difícil porque bons dados sobre atmosfera de Urano já existe há menos de 84 anos ou um ano completo de Urano. Um número de descobertas foram feitas no entanto. fotometria ao longo de meio ano urânio (começando na década de 1950) mostrou variação regular o brilho em duas bandas espectrais, com máximos ocorrendo nas solsticios e mínimos ocorrendo na equinócios. forma periódica semelhante variação, com máximos nos solstícios, tem sido observado em medições de microondas da troposfera profunda começou na década de 1960. medições de temperatura estratosféricas início em 1970 também mostrou valores máximos próximo solstício de 1986. Acredita-se que a maior parte dessa variabilidade a ocorrer devido a mudanças na visualização da geometria .

No entanto, existem algumas razões para acreditar que as mudanças físicas sazonais estão acontecendo em Urano. Enquanto o planeta é conhecido por ter uma região polar sul brilhante, o pólo norte é bastante fraca, o que é incompatível com o modelo da mudança sazonal descrito acima. Durante o seu solstício do norte anterior, em 1944, Urano apresentaram níveis elevados de brilho, o que sugere que o pólo norte nem sempre era tão fraca. Essa informação implica que o pólo visível ilumina algum tempo antes do solstício e escurece após a equinócio. análise detalhada do e visível microondas dados revelaram que as mudanças periódicas de brilho não são totalmente simétrico em torno dos solstícios, que também indica uma mudança nas meridionais albedo padrões. Finalmente nos anos 1990, como Urano afastado da sua solstício, Hubble e telescópios terrestres revelou que a calota polar sul escureceu visivelmente (excepto o colar do sul, que permaneceu brilhante), enquanto o hemisfério norte demonstra o aumento da atividade, tais como formação de nuvens ea ventos mais fortes, reforçando as expectativas de que ele deve alegrar em breve.

O mecanismo de mudanças físicas ainda não está claro. Perto das verão e inverno solstícios, hemisférios de Urano mentir alternadamente ou no brilho cheio de raios solares ou de frente para o espaço profundo. O brilho do hemisfério iluminado é pensado para resultar do espessamento local dos metano nuvens e camadas de neblina localizados no troposfera. O colar brilhante a -45 ° de latitude também está conectado com nuvens de metano. Outras mudanças na região polar sul pode ser explicada por mudanças nas camadas de nuvens mais baixas. A variação da microonda emissão do planeta é provavelmente causada por uma alteração na troposfera profunda prática, porque as nuvens polares grossas e neblina pode inibir a convecção. Agora que a primavera eo outono equinócios estão chegando em Urano, a dinâmica está mudando e convecção pode ocorrer novamente.

Formação

Muitos argumentam que as diferenças entre os gigantes de gelo e os gigantes de gás estender a sua formação. O Sistema Solar se acredita ter formado a partir de uma bola girando gigante de gás e poeira conhecida como a nebulosa pré-solares. Como condensado, que formada num disco com um colapso lentamente Sol no meio. Grande parte do gás da nebulosa, principalmente hidrogênio e hélio, formou o Sol, enquanto os grãos de poeira coletadas em conjunto para formar os primeiros protoplanets. Como os planetas cresceu, alguns deles eventualmente acrescidos matéria suficiente para sua gravidade para agarrar gás sobra da nebulosa. Quanto mais gás que sustentou, quanto maior eles se tornaram; quanto maior eles se tornaram, mais gás que segurou até um ponto crítico foi alcançado, e seu tamanho começou a aumentar exponencialmente. Os gigantes de gelo, com apenas algumas massas terrestres de gás nebular, não chegou a esse ponto crítico. As teorias atuais de formação do sistema solar têm dificuldade que representa a presença de Urano e Netuno tão longe Júpiter e Saturno. Eles são demasiado grandes para se formaram a partir da quantidade de material esperado no que distância. Em vez disso, alguns cientistas esperam que ambos formados mais perto do Sol, mas foram espalhados para fora por Júpiter. No entanto, as simulações mais recentes, que tenham em conta a migração planetária, parecem ser capazes de formar Urano e Netuno perto de seus locais atuais.

Moons

As principais luas de Urano em comparação, os seus tamanhos relativos corretos (montagem deVoyager 2 fotografias)

Urano tem 27 conhecidos satélites naturais. Os nomes para estes satélites são escolhidos a partir de personagens de obras de Shakespeare e Alexander Pope. Os cinco satélites principais são Miranda, Ariel, Umbriel, Titania e Oberon. O sistema de satélites de Urano é o menos massivo entre os gigantes de gás; de fato, a massa combinada dos cinco maiores satélites seria inferior a metade da Triton sozinho. O maior dos satélites, Titânia, tem um raio de apenas 788,9 km, ou menos da metade da Lua , mas um pouco mais de Rhea, a segunda maior lua de Saturno , tornando Titania a maior lua em oitavo lugar no Sistema Solar . As luas têm relativamente baixas albedos ; variando de 0.20 para Umbriel a 0,35 para Ariel (na luz verde). As luas são conglomerados gelo-rock composto por cerca de cinqüenta por cento de gelo e cinqüenta por cento rock. O gelo pode incluir amoníaco e dióxido de carbono .

Entre os satélites, Ariel parece ter a superfície mais jovem com o menor número de crateras de impacto, enquanto Umbriel de aparecer mais antiga. Miranda possui canyons de falha 20 quilômetros de profundidade, camadas em terraços e uma variação caótica em idades e características de superfície. Atividade geológica passado de Miranda se acredita ter sido impulsionada pelo aquecimento de maré num momento em que sua órbita era mais excêntrica do que atualmente, provavelmente como resultado de um antigo presente 3: 1 . ressonância orbital com Umbriel processos extensionais associados a ressurgência diapirs são provavelmente o origem do 'racetrack'-like da lua coronae. Da mesma forma, Ariel se acredita ter sido uma vez realizada em um 4: ressonância 1 com Titânia.

Uma imagem de Urano feita peloVoyager 2, enquanto se dirige para Neptune

Exploração

Em 1986, a NASA 's Voyager 2 visitou Urano. Esta visita é a única tentativa de investigar o planeta de uma distância curta e não há outras visitas são actualmente planeado. Lançada em 1977, a Voyager 2 fez sua maior aproximação com Urano em 24 de janeiro de 1986 , sejam abrangidos 81,500 km de topo das nuvens do planeta, antes de continuar sua viagem para Netuno . Voyager 2 estrutura estudada e composição química da atmosfera, descobriram 10 novas luas e estudou clima único do planeta, causado pela sua inclinação axial de 97,77 °; e examinou seu sistema de anel. É também estudado o campo magnético, a sua estrutura irregular, a sua inclinação e a sua saca-rolhas única magnetocauda provocada pela orientação lateral de Urano. Ele fez as primeiras investigações detalhadas de suas cinco maiores luas, e estudou todos os nove anéis conhecidos do sistema, descobrindo duas novas.