De planeet Uranus

Uranus, die zijn naam dankt aan de Griekse god van de lucht, is een gasreus en de zevende planeet van onze zon. Het is ook de op twee na grootste planeet in ons zonnestelsel, gerangschikt achter Jupiter en Saturnus. Net als zijn mede-gasreuzen heeft het veel manen, een ringsysteem en bestaat het voornamelijk uit gassen waarvan wordt aangenomen dat ze een vaste kern omringen.

Hoewel het met het blote oog te zien is, was het besef dat Uranus een planeet is, relatief recent. Hoewel er aanwijzingen zijn dat het in de loop van de afgelopen tweeduizend jaar meerdere keren is opgemerkt, werd het pas in de 18e eeuw erkend voor wat het was. Sinds die tijd is de volledige omvang van de manen, het ringsysteem en de mysterieuze natuur van de planeet bekend geworden.

Ontdekking en naamgeving:

Net als de vijf klassieke planeten - Mercurius, Venus, Mars, Jupiter en Saturnus - kan Uranus worden gezien zonder de hulp van een telescoop. Maar vanwege zijn zwakte en trage baan, geloofden oude astronomen dat het een ster was. De vroegst bekende waarneming werd uitgevoerd door Hipparchos, die het in 128 vGT als een ster opnam in zijn sterrencatalogus - waarnemingen die later werden opgenomen in Ptolemaeus ' Almagest.

De vroegste definitieve waarneming van Uranus vond plaats in 1690 toen de Engelse astronoom John Flamsteed - de eerste Astronomer Royal - het minstens zes keer zag en het als een ster beschreef (34 Tauri). De Franse astronoom Pierre Lemonnier observeerde het tussen de jaren 1750 en 1769 ook minstens twaalf keer.

Het was echter de observatie van Uranus door Sir William Herschel op 13 maart 1781, die het proces begon te identificeren om het als een planeet te identificeren. Destijds meldde hij het als een komeetwaarneming, maar hield zich vervolgens bezig met een reeks waarnemingen met behulp van een telescoop van zijn eigen ontwerp om de positie ten opzichte van de sterren te meten. Toen hij erover rapporteerde aan The Royal Society, beweerde hij dat het een komeet was, maar vergeleek hij het impliciet met een planeet.

Daarna begonnen verschillende astronomen de mogelijkheid te onderzoeken dat Herschels 'komeet' in feite een planeet was. Deze omvatten de Russische astronoom Anders Johan Lexell, die de eerste was die zijn bijna cirkelvormige baan berekende, wat hem ertoe bracht te concluderen dat het toch een planeet was. De Berlijnse astronoom Johann Elert Bode, lid van de "United Astronomical Society", was het hiermee eens nadat hij soortgelijke waarnemingen van zijn baan had gedaan.

Al snel werd de status van Uranus als planeet een wetenschappelijke consensus, en tegen 1783 erkende Herschel dit zelf aan de Royal Society. Als erkenning voor zijn ontdekking gaf koning George III van Engeland Herschel een jaarlijkse toelage van £ 200, op voorwaarde dat hij naar Windsor verhuisde, zodat de koninklijke familie door zijn telescopen kon kijken.

Ter ere van zijn nieuwe beschermheer besloot William Herschel zijn naam te gevenry Georgium Sidus ('George’s Star' of 'Georges Planet'). Buiten Groot-Brittannië was deze naam niet populair en al snel werden alternatieven voorgesteld. Deze omvatten de Franse astronoom Jerome Lalande die voorstelde om het te noemen Hershel ter ere van zijn ontdekking, en Zweedse astronoom Erik Prosperin die de naam Neptunus voorstelt.

Johann Elert Bode stelde de naam Uranus voor, de gelatiniseerde versie van de Griekse hemelgod Ouranos. Deze naam leek toepasselijk, aangezien Saturnus vernoemd was naar de mythische vader van Jupiter, dus deze nieuwe planeet zou vernoemd moeten worden naar de mythische vader van Saturnus. Uiteindelijk werd de suggestie van Bode de meest gebruikte en in 1850 universeel.

Uranus 'grootte, massa en baan:

Met een gemiddelde straal van ongeveer 25.360 km, een volume van 6.833 × 10¹³ km³en een massa van 8,68 x 10²⁵ kg, Uranus is ongeveer 4 keer zo groot als de aarde en 63 keer het volume. Als gasreus is de dichtheid echter (1,27 g / cm³) is aanzienlijk lager; daarom is het slechts 14,5 zo groot als de aarde. De lage dichtheid betekent ook dat het, hoewel het de op twee na grootste van de gasreuzen is, het minst massief is (met 2,6 massa van de aarde achterop Neptunus).

De variatie van de afstand van Uranus tot de zon is ook groter dan die van elke andere planeet (exclusief dwergplaneten of plutoïden). In wezen varieert de afstand van de gasreus tot de zon van 18,28 AU (2.735.118.100 km) in het perihelium tot 20.09 AU (3.006.224.700 km) bij aphelion. Op een gemiddelde afstand van 3 miljard km van de zon heeft Uranus ongeveer 84 jaar (of 30.687 dagen) nodig om een ​​enkele baan om de zon te voltooien.

De rotatieperiode van het interieur van Uranus is 17 uur en 14 minuten. Zoals bij alle gigantische planeten, ervaart de bovenste atmosfeer sterke winden in de draairichting. Op sommige breedtegraden, zoals ongeveer 60 graden naar het zuiden, bewegen zichtbare delen van de atmosfeer veel sneller, waardoor ze binnen 14 uur volledig ronddraaien.

Een uniek kenmerk van Uranus is dat het op zijn kant draait. Terwijl alle planeten van het zonnestelsel tot op zekere hoogte om hun assen zijn gekanteld, heeft Uranus de meest extreme axiale kanteling van 98 °. Dit leidt tot de radicale seizoenen die de planeet doormaakt, om nog maar te zwijgen van een ongewone dag-nachtcyclus aan de polen. Aan de evenaar beleeft Uranus normale dagen en nachten; maar aan de polen beleven ze elk 42 aardse jaren, gevolgd door 42 jaar nacht.

Uranus 'samenstelling:

Het standaardmodel van de structuur van Uranus is dat het uit drie lagen bestaat: een rotsachtige (silicaat / ijzer-nikkel) kern in het midden, een ijzige mantel in het midden en een buitenste omhulsel van gasvormig waterstof en helium. Net als Jupiter en Saturnus vormen waterstof en helium het grootste deel van de atmosfeer - ongeveer 83% en 15% - maar slechts een klein deel van de totale massa van de planeet (0,5 tot 1,5 massa van de aarde).

Het derde meest voorkomende element is methaanijs (CH⁴), die 2,3% van de samenstelling uitmaakt en die verantwoordelijk is voor de aquamarijn- of cyaankleuring van de planeet. In de stratosfeer van Uranus worden ook sporen van verschillende koolwaterstoffen aangetroffen, waarvan wordt aangenomen dat ze zijn geproduceerd uit methaan en door ultraviolente straling geïnduceerde fotolyse. Ze omvatten ethaan (C₂H₆), acetyleen (C₂H₂), methylacetyleen (CH₃C₂H) en diacetyleen (C₂HC₂H).

Bovendien heeft spectroscopie koolmonoxide en kooldioxide aan het licht gebracht in de bovenste atmosfeer van Uranus, evenals de aanwezigheid van ijzige wolken van waterdamp en andere vluchtige stoffen, zoals ammoniak en waterstofsulfide. Hierdoor worden Uranus en Neptunus beschouwd als een aparte klasse van reuzenplaneet - bekend als "Ice Giants" - omdat ze voornamelijk zijn samengesteld uit zwaardere vluchtige stoffen.

De ijsmantel bestaat in feite niet uit ijs in de conventionele zin, maar uit een hete en dichte vloeistof bestaande uit water, ammoniak en andere vluchtige stoffen. Deze vloeistof, die een hoge elektrische geleidbaarheid heeft, wordt ook wel een water-ammoniak-oceaan genoemd.

De kern van Uranus is relatief klein, met een massa van slechts 0,55 massa van de aarde en een straal die minder is dan 20% van de totale omvang van de planeet. De mantel omvat zijn massa, met ongeveer 13,4 aardmassa's, en de bovenste atmosfeer is relatief niet substantieel, weegt ongeveer 0,5 aardmassa's en strekt zich uit over de laatste 20% van de straal van Uranus.

De kerndichtheid van Uranus wordt geschat op 9 g / cm³, met een druk in het midden van 8 miljoen bar (800 GPa) en een temperatuur van ongeveer 5000 K (vergelijkbaar met het oppervlak van de zon).

Uranus 'atmosfeer:

Net als bij de aarde wordt de atmosfeer van Uranus in lagen opgedeeld, afhankelijk van temperatuur en druk. Net als de andere gasreuzen heeft de planeet geen stevig oppervlak en wetenschappers definiëren het oppervlak als het gebied waar de atmosferische druk één bar overschrijdt (de druk op aarde op zeeniveau). Alles dat toegankelijk is voor teledetectiecapaciteit - dat zich uitstrekt tot ongeveer 300 km onder het niveau van 1 bar - wordt ook als de atmosfeer beschouwd.

Met behulp van deze referentiepunten kan de atmosfeer van Uranus in drie lagen worden verdeeld. De eerste is de troposfeer, tussen hoogtes van -300 km onder het oppervlak en 50 km erboven, waar de druk varieert van 100 tot 0,1 bar (10 MPa tot 10 kPa). De tweede laag is de stratosfeer, die tussen de 50 en 4000 km bereikt en een druk tussen 0,1 en 10 ervaart^-10 bar (10 kPa tot 10 µPa).

De troposfeer is de dichtste laag in de atmosfeer van Uranus. Hier varieert de temperatuur van 320 K (46,85 ° C / 116 ° F) aan de basis (-300 km) tot 53 K (-220 ° C / -364 ° F) op 50 km, waarbij het bovenste gebied het koudste is in het zonnestelsel. Het tropopause gebied is verantwoordelijk voor het overgrote deel van de thermische infraroodemissies van Uranus en bepaalt daarmee de effectieve temperatuur van 59,1 ± 0,3 K.

Binnen de troposfeer zijn wolkenlagen - waterwolken bij de laagste druk, met daarboven ammoniumhydrosulfidewolken. Daarna komen de ammoniak- en waterstofsulfidewolken. Ten slotte lagen er dunne methaanwolken bovenop.

In de stratosfeer variëren de temperaturen van 53 K (-220 ° C / -364 ° F) op het bovenste niveau tot tussen 800 en 850 K (527 - 577 ° C / 980 - 1070 ° F) aan de basis van de thermosfeer, grotendeels dankzij verwarming veroorzaakt door zonnestraling. De stratosfeer bevat ethaansmog, wat kan bijdragen aan het doffe uiterlijk van de planeet. Acetyleen en methaan zijn ook aanwezig, en deze gevaren helpen de stratosfeer te verwarmen.

De buitenste laag, de thermosfeer en de corona, strekt zich uit van 4.000 km tot wel 50.000 km van het oppervlak. Dit gebied heeft een uniforme temperatuur van 800-850 (577 ° C / 1.070 ° F), hoewel wetenschappers niet zeker weten wat de reden is. Omdat de afstand tot Uranus vanaf de zon zo groot is, is de hoeveelheid warmte die eruit komt onvoldoende om zulke hoge temperaturen te genereren.

Net als Jupiter en Saturnus volgt het weer van Uranus een soortgelijk patroon waarbij systemen worden opgesplitst in banden die rond de planeet draaien, die worden aangedreven door interne warmte die naar de hogere atmosfeer stijgt. Dientengevolge kunnen winden op Uranus oplopen tot 900 km / h (560 mph), wat enorme stormen veroorzaakt zoals die waargenomen door de Hubble-ruimtetelescoop in 2012. Net als de Grote Rode Vlek van Jupiter was deze "Donkere Vlek" een reus wolkwerveling die 1.700 kilometer bij 3.000 kilometer meet (1.100 mijl bij 1.900 mijl).

Uranus ’Moons:

Uranus heeft 27 bekende satellieten, die zijn onderverdeeld in de categorieën grotere manen, binnenmanen en onregelmatige manen (vergelijkbaar met andere gasreuzen). De grootste manen van Uranus zijn, in volgorde van grootte, Miranda, Ariel, Umbriel, Oberon en Titania. Deze manen variëren in diameter en massa van 472 km en 6,7 x 10¹⁹ kg voor Miranda tot 1578 km en 3,5 × 10²¹ kg voor Titania. Elk van deze manen is bijzonder donker, met een lage binding en geometrische albedo's. Ariel is het helderst terwijl Umbriel het donkerst is.

Er wordt aangenomen dat alle grote manen van Uranus zich hebben gevormd in de aanwasschijf, die enige tijd na de vorming ervan rond Uranus bestond, of het gevolg was van de grote impact die Uranus vroeg in zijn geschiedenis had geleden. Elk bestaat uit ongeveer gelijke hoeveelheden steen en ijs, behalve Miranda die voornamelijk uit ijs bestaat.

De ijscomponent kan ammoniak en kooldioxide bevatten, terwijl wordt aangenomen dat het rotsachtige materiaal is samengesteld uit koolstofhoudend materiaal, inclusief organische verbindingen (vergelijkbaar met asteroïden en kometen). Er wordt aangenomen dat hun composities gedifferentieerd zijn, met een ijzige mantel rond een rotsachtige kern.

In het geval van Titania en Oberon wordt aangenomen dat er oceanen met vloeibaar water kunnen bestaan ​​aan de kern / mantelgrens. Hun oppervlakken zijn ook zwaar gekraterd; maar in elk geval heeft endogene resurfacing geleid tot een zekere vernieuwing van hun eigenschappen. Ariel lijkt de jongste oppervlakte te hebben met de minste inslagkraters, terwijl Umbriel de oudste en meest gekraterde lijkt te zijn.

De grote manen van Uranus hebben geen waarneembare atmosfeer. Vanwege hun baan rond Uranus ervaren ze ook extreme seizoenscycli. Omdat Uranus bijna om zijn kant om de zon draait en de grote manen allemaal rond het equatoriale vlak van Uranus draaien, ervaren de noordelijke en zuidelijke hemisferen langdurige perioden van dag en nacht (42 jaar per keer).

Vanaf 2008 staat Uranus bekend om 13 binnenmanen te bezitten waarvan de banen binnen die van Miranda liggen. Ze zijn, in volgorde van afstand tot de planeet: Cordelia, Ophelia, Bianca, Cressida, Desdemona, Juliet, Portia, Rosalind, Cupid, Belinda, Perdita, Puck en Mab. In overeenstemming met de naamgeving van de grotere manen van Uranus, zijn ze allemaal vernoemd naar personages uit toneelstukken van Shakespeare.

Alle binnenmanen zijn nauw verbonden met het Uranus-ringsysteem, wat waarschijnlijk het gevolg was van de fragmentatie van een of meer kleine binnenmanen. Puck is met 162 km de grootste van de binnenste manen van Uranus - en de enige die wordt afgebeeld Voyager 2 in elk detail - terwijl Puck en Mab de twee buitenste binnenste satellieten van Uranus zijn.

Alle binnenmanen zijn donkere objecten. Ze zijn gemaakt van waterijs dat besmet is met een donker materiaal, waarschijnlijk organische materialen die zijn verwerkt door de straling van Uranus. Het systeem is ook chaotisch en schijnbaar onstabiel. Computersimulaties schatten dat er binnen 100 miljoen jaar botsingen kunnen optreden, vooral tussen Desdemona en Cressida of Julia.

Vanaf 2005 is Uranus ook bekend met negen onregelmatige manen, die het op een veel grotere afstand dan die van Oberon cirkelen. Alle onregelmatige manen zijn waarschijnlijk gevangen objecten die kort na de vorming door Uranus zijn gevangen. Ze zijn, in volgorde van afstand tot Uranus: Francisco, Caliban, Stephano, Trincutio, Sycorax, Margaret, Prospero, Setebos en Ferdinard (nogmaals genoemd naar personages in toneelstukken van Shakespeare).

De onregelmatige manen van Uranus variëren in grootte van ongeveer 150 km (Sycorax) tot 18 km (Trinculo). Met uitzondering van Margaret, cirkelen alle Uranus in retrograde banen (wat betekent dat ze om de planeet draaien in de tegenovergestelde richting van zijn draai).

Uranus 'ringsysteem:

Net als Saturnus en Jupiter heeft Uranus een ringsysteem. Deze ringen zijn echter samengesteld uit extreem donkere deeltjes die in grootte variëren van micrometers tot een fractie van een meter - vandaar dat ze lang niet zo waarneembaar zijn als die van Saturnus. Momenteel zijn er dertien verschillende ringen bekend, waarvan de helderste de epsilonring is. En met uitzondering van twee zeer smalle, zijn deze ringen meestal enkele kilometers breed.

De ringen zijn waarschijnlijk vrij jong en er wordt niet aangenomen dat ze zijn gevormd met Uranus. Mogelijk was de materie in de ringen ooit onderdeel van een maan (of manen) die was verbrijzeld door inslagen met hoge snelheid. Van talrijke stukjes puin die zich als gevolg van die inslagen vormden, overleefden slechts enkele deeltjes in stabiele zones die overeenkomen met de locaties van de huidige ringen.

De vroegst bekende waarnemingen van het ringsysteem vonden plaats op 10 maart 1977 door James L. Elliot, Edward W. Dunham en Jessica Mink met behulp van het Kuiper Airborne Observatory. Tijdens een occultatie van de ster SAO 158687 (ook bekend als HD 128598), ontdekten ze vijf ringen die binnen een systeem rond de planeet bestonden, en observeerden er vier later.

De ringen werden direct afgebeeld wanneer Voyager 2 passeerde Uranus in 1986 en de sonde kon twee extra zwakke ringen detecteren - waardoor het aantal waargenomen ringen op 11 kwam. In december 2005 detecteerde de Hubble-ruimtetelescoop een paar voorheen onbekende ringen, wat het totaal op 13 bracht. bevindt zich tweemaal zo ver van Uranus als de eerder bekende ringen, vandaar dat ze het 'buitenste' ringsysteem worden genoemd.

In april 2006 leverden afbeeldingen van de nieuwe ringen van het Keck-observatorium de kleuren van de buitenste ringen op: de buitenste is blauw en de andere is rood. De binnenringen van Uranus lijken daarentegen grijs. Een hypothese met betrekking tot de blauwe kleur van de buitenring is dat deze is samengesteld uit minuscule deeltjes waterijs van het oppervlak van Mab die klein genoeg zijn om blauw licht te verspreiden.

Verkenning:

Uranus is slechts één keer bezocht door een ruimtevaartuig: NASA's Voyager 2 ruimtesonde, die in 1986 langs de planeet vloog. Op 24 januari 1986 Voyager 2 passeerde 81.500 km van het oppervlak van de planeet en stuurde de enige close-up foto's die ooit van Uranus zijn gemaakt terug. Voyager 2 bleef vervolgens in 1989 een nauwe ontmoeting met Neptunus maken.

De mogelijkheid om de Cassini ruimtevaartuig van Saturnus tot Uranus werd geëvalueerd tijdens een planningsfase van de missie-uitbreiding in 2009. Dit kwam echter nooit tot stand, aangezien het ongeveer twintig jaar zou hebben geduurd voor Cassini om het Uranische systeem te bereiken na het verlaten van Saturnus.

Wat betreft toekomstige missies zijn er meerdere voorstellen gedaan. Zo werd een Uranus-orbiter en -sonde aanbevolen door de Decadal Survey 2013–2022 Planetary Science, gepubliceerd in 2011. Dit voorstel voorzag in een lancering tussen 2020-2023 en een 13-jarige cruise naar Uranus. Een New Frontiers Uranus Orbiter is geëvalueerd en werd aanbevolen in de studie, De zaak voor een Uranus Orbiter. Deze missie wordt echter als een lagere prioriteit beschouwd dan toekomstige missies naar Mars en het Jovian-systeem.

Wetenschappers van het Mullard Space Science Laboratory in het Verenigd Koninkrijk hebben een gezamenlijke NASA-ESA-missie naar Uranus voorgesteld, bekend als Uranus Pathfinder. Deze missie omvat de lancering van een missie van gemiddelde klasse tegen 2022, en de kosten ervan worden geschat op 470 miljoen euro (~ 525 miljoen dollar).

Een andere missie naar Uranus, belde Herschel Orbital Reconnaissance of the Uranian System (HORUS), is ontworpen door het Applied Physics Laboratory van de Johns Hopkins University. Het voorstel is voor een nucleair aangedreven orbiter met een set instrumenten, waaronder een beeldcamera, spectrometers en een magnetometer. De missie zou in april 2021 van start gaan en 17 jaar later in Uranus aankomen.

In 2009 heeft een team van planetaire wetenschappers van het Jet Propulsion Laboratory van NASA mogelijke ontwerpen voor een Uranus-orbiter op zonne-energie ontwikkeld. Het meest gunstige startvenster voor een dergelijke sonde zou zijn in augustus 2018, met aankomst in Uranus in september 2030. Het wetenschapspakket kan magnetometers, deeltjesdetectoren en mogelijk een beeldcamera bevatten.

Het volstaat om te zeggen dat Uranus een moeilijk doelwit is als het gaat om exploratie, en de afstand heeft het proces van observatie ervan ertoe gebracht het te herkennen voor wat het in het verleden problematisch was. En in de toekomst, met het grootste deel van onze missie gericht op het verkennen van Mars, Europa en Nabije Aarde-asteroïden, lijkt het vooruitzicht van een missie naar deze regio van het zonnestelsel niet erg waarschijnlijk.

Maar budgetomgevingen veranderen, evenals wetenschappelijke prioriteiten. En met belangstelling voor de exploderende Kuipergordel dankzij de ontdekking van veel trans-Neptuniaanse objecten in de afgelopen jaren, is het heel goed mogelijk dat wetenschappers eisen dat er een missie naar het zonnestelsel wordt opgezet. Als en wanneer er zich een voordoet, is het misschien mogelijk om de sonde door Uranus heen te laten zwaaien en informatie en afbeeldingen te verzamelen om ons begrip van deze "ijsreus" te vergroten.

We hebben veel interessante artikelen over Uranus hier bij Space Magazine. We hopen dat u vindt wat u zoekt in de onderstaande lijst:

• Sfeer van Uranus
• Kleur van Uranus
• Waar is Uranus van gemaakt?
• Hoe lang duurt een dag op Uranus?
• Dichtheid van Uranus
• Diameter van Uranus
• Ontdekking van Uranus
• Hoe ver is Uranus van de aarde?
• Hoe moet je Uranus uitspreken?
• Zwaartekracht op Uranus
• Grootte van Uranus
• Tilt of Uranus
• Naam van Uranus
• Massa van Uranus
• Uranus Afbeeldingen
• Hoe lang is het jaar op Uranus?
• Baan van Uranus
• Het weer op Uranus
• Straal van Uranus
• Oppervlakte van Uranus
• Symbool voor Uranus
• Kern van Uranus
• 10 interessante feiten over Uranus
• Temperatuur van Uranus
• Leven op Uranus
• Uranus ringen
• Seizoenen op Uranus
• Water op Uranus
• Uranus Manen
• Hoeveel manen heeft Uranus?
• Uranus en Neptunus
• Hoeveel ringen heeft Uranus?
• Hoe lang duurt het voordat Uranus om de zon draait?
• Uranus Afstand van de zon
• Wie heeft Uranus ontdekt?
• Wanneer werd Uranus ontdekt?
• Factsheet Uranus
• Manen van Uranus
• Oberon
• Titania
• Umbriel
• Wie ontdekte Uranus en wanneer?