Urán

Unicode označenie: ♅

Od Slnka je v poradí siedmou planétou a zároveň je aj treťou najhmotnejšou planétou v slnečnej sústave. Patrí medzi plynné obry a spolu s Neptúnom aj medzi ľadové obry. Tak ako ostatné planéty okrem Zeme, tak aj Urán má meno po gréckom bohovi nebies – Uranovi. Je to najbližšia planéta k Zemi, ktorá nebola známa už od staroveku, hoci ho je možné pozorovať voľným okom za priaznivých podmienok na nočnej oblohe. Starovekí astronómovia ho nepovažovali za planétu, ale hviezdu, kvôli jeho pomalej rýchlosti a nízkej jasnosti. Planéta bola objavená až 13.marca 1781 britským astronómom nemeckého pôvodu, Williamom Herschelom, ktorý prvýkrát v modernej dobe posunul známe hranice slnečnej sústavy.

Chemickým zložením pripomína Neptún. Celkové zastúpenie prvkov je rozdielne oproti Jupiteru či Saturnu, ich zloženie atmosféry je však podobné, tvorené prevažne plynnými formami vodíka a hélia. Urán ma najchladnejšiu atmosféru v celej slnečnej sústave, s teplotami pohybujúcimi sa okolo 49 K. Jej najnižšiu vrstvu tvoria mraky vody, vo vrchných vrstvách sa nachádzajú mraky metánu. Vnútro planéty sa pravdepodobne skladá najmä z ľadu a kamenia. Aj Urán má prstence, množstvo mesiacov a magnetosféru. Planéta bola skúmala len sondou Voyager 2 v roku 1986. V atmosfére nespozorovala nijaké väčšie množstvo mračien a búrkových systémov, ktoré sú typické pre plynné obry. Na základe pozemských pozorovaní má planéta náznaky sezónneho počasia, s čím súvisia aj vetry vanúce v atmosfére rýchlosťou až 900km/h.

Oproti Zemi je  Urán hmotnejší 14,5-krát, takže s hustotou 1,27g/cm³ je najľahší plynný obor v slnečnej sústave. Jeho priemer je 4-krát väčší ako Zem a je len o málo väčší ako Neptún. Sploštenie na póloch je spôsobené rýchlou rotáciou a tvar planéty sa nazýva rotačný elipsoid. Rovníkový polomer má hodnotu 25 559 km + 4km a polárny priemer má 24 973 km +20 km. Tieto hodnoty definujú povrch planéty používaný ako nadmorská výška. Stredná vzdialenosť Uránu od Slnka je 2 870 972 220 km, k Slnku sa najviac priblíži na 2 735 555 035 km a najviac sa vzdiali na 3 006 389 405 km. Obeh okolo Slnka mu trvá 84,07 rokov a okolo svojej osi sa otočí za 17 hodín a 14 minút. Zvláštnosťou je jeho skon rotačnej osi ležiacej takmer v rovine, v ktorej planéta obieha, takže jeho póly sa nachádzajú v oblastiach kde iné planéty majú rovník. Uhol tohto sklonu je 97,86^o. Sklon roviny obehu k rovine ekliptiky je len 0,769 86^o, takže rotačná os leží takmer v rovine ekliptiky. Po dni na póle trvajúcom 42 rokov nasleduje 42 rokov trvajúca noc.

Predpokladá sa, že v protoplanetárnom disku sa postupne zlepovali drobné prachové častice, čím vznikli väčšie častice a následne balvany. Počas neustálych zrážok častice rástli na telesá o veľkosti niekoľko tisíc kilometrov. Tieto telesá začali vplyvom veľkej gravitácie strhávať plyn a prach do svojho okolia, ktorý sa pomaly nabaľoval na pevné jadro. Takýmto spôsobom planéta dorástla do dnešných rozmerov.

Magnetické pole planéty sa nenachádza v jeho strede, ale o 8 000 kilometrov ďalej a jeho vychýlenie od osi rotácie je takmer 59^o. Táto anomálna poloha magnetického poľa spôsobuje silnú asymetriu magnetosféry na rôznych stranách planéty. Magnetosféra je pod vplyvom rotácie, skrútená do vývrtkovitého tvaru tiahnuceho sa za planétou do vzdialenosti miliónov kilometrov. Magnetický dipólový moment Uránu je oproti Zemi až 50-krát väčší.

Obsah vodíka Uránu je len 83% a hélia len 15%, čo je oproti Jupiteru či Saturnu menšie množstvo. Výrazné odklonenie rotačnej osi spôsobuje aj to, že polárne oblasti príjmu zo Slnka viac žiarenia ako rovníkové, no teplota na rovníku je rovnaká. To, čo spôsobuje tento jav, zatiaľ vedci nevedia vysvetliť. Treťou najpočetnejšou zložkou atmosféry je metán, ktorý absorpciou viditeľného a infračerveného žiarenia spôsobuje modrasté až modrozelené zafarbenie atmosféry. Pod metánovou vrstvou mrakov, kde je tlak približne 130 kPa, vytvárajú molekuly metánu 2,3 % molárneho podielu atmosféry, čo predstavuje 20-krát až 30-krát väčší podiel uhlíka ako sa nachádza v Slnku. Najvzdialenejšiu vrstvu atmosféry tvorí termosféra a koróna, ktorej teplota sa pohybuje v rozmedzí 800 – 850 K. Čo spôsobuje takto vysoké teploty nie je známe, keďže ultrafialové ani infračervené žiarenie zo Slnka neposkytuje dostatočné množstvo energie. Termosféra a koróna obsahuje okrem molekulárneho vodíka aj vysoký podiel voľných atómov vodíka. Ich malá hmotnosť a vysoká teplota sú dôvod, prečo táto koróna siaha do výšky až 50 000 km. Ionosféra, ktorá je tvorená termosférou planéty a vrchnou stratopauzou, sa rozkladá vo výške 2 000 až 10 000 km a svojou hustotou predbieha ionosféru Saturna a Neptúna. Ionosféra je živená ultrafialovým žiarením zo Slnka a jej hustotu ovplyvňuje slnečná aktivita. Prostrednú vrstvu Uránu tvorí stratosféra, ktorej teplota klesá s výškou z 800 – 850 K v spodnej časti termosféry na 53 K v tropopauze. Tento pokles je spôsobený absorpciou ultrafialového a infračerveného žiarenia metánom a ďalšími uhľovodíkmi, vznikajúcimi v tejto vrstve ako výsledok fotolýzy. Najnižšiu a zároveň aj najhustejšiu časť atmosféry, tvorí troposféra, charakteristická nárastom teploty s klesajúcou výškou. Teplota stúpa z 53 K vo výške 50 km až na 320 K vo výške 300 km.  

Za nízkou hustotou a hmotnosťou pravdepodobne stojí zloženie planéty prevažne z ľahkých prvkov a zlúčenín, ako napríklad vodného ľadu, amoniaku a metánu. predpokladá sa výskyt troch vrstiev podľa štandardného modelu Uránu – kamenné jadro v strede planéty, ľadový plášť a plynný obal prevažne z vodíku a hélia. Jadro je relatívne malé a jeho hmotnosť predstavuje približne 55 % hmotnosti Zeme s polomerom 20 % veľkosti Uránu. Plášť už predstavuje 13,4 hmotnosti Zeme s veľkosťou 60 % veľkosti planéty. Váha vrchnej atmosféry je rovnaká ako polovičná váha Zeme aj napriek tomu, že zaberá zvyšných 20 % veľkosti Uránu. Odhadovaná hustota jadra je 9 g/cm³ s tlakom 8 GPa a teplotou okolo 5 000 K. Ľadový plášť netvorí v skutočnosti pevný ľad, ale hustá kvapalina tvorená vodou, čpavkom a ďalšími ľahkými látkami, ktorá je silne elektricky vodivá. Teplo vo vnútri Uránu je zrejme oveľa menšie v porovnaní s ostatnými plynnými obrami. Neptún je Uránu svojou veľkosťou a zložením veľmi podobný a do svojho okolia vyžaruje 2,61-krát viac energie ako dostáva zo Slnka. Urán do svojho okolia nevyžaruje skoro žiadnu energiu navyše, tento jav sa doteraz nepodarilo spoľahlivo vysvetliť.

Planéta má známych 27 mesiacov., ktorých pomenovanie je podľa postáv z hier Williama Shakespeara. Najväčší z nich je Titania. Povrchy veľkých mesiacov tvoria prevažne vodíkový ľad a skalnatý materiál tmavej farby. Ich jasnosť je príliš nízka na to, aby sa dali sledovať ďalekohľadom.

Mesiace sa dajú rozdeliť do troch skupín, zvyčajne nazývaných rodiny.

• Vnútorné mesiace s pravidelnými dráhami  obiehajú planétu v malých vzdialenostiach po kruhových dráhach, ktoré sa nachádzajú takmer presne v rovine rovníka planéty. Patria sem Ophelia, Bianca, Cressida, Desdemona, Juliet, Portia, Rosalind, Belinda, Puck, Perdita, Mab a Cupid. Všetky mesiace sa nachádzajú medzi uránovými prstencami alebo v ich blízkosti.
• Vonkajšie mesiace s pravidelnými dráhami obiehajúce planétu v stredných vzdialenostiach až za prstencami. Ich dráhy sú taktiež kruhové a nachádzajú sa v rovníkovej oblasti planéty. V tejto rodine sa nachádzajú najväčšie mesiace Uránu – Miranda, Ariel, Umbriel, Titania a Oberon.
• Mesiace s nepravidelnými dráhami, ktoré obiehajú planétu vo väčších vzdialenostiach po viac či menej excentrických dráhach. Jedná sa pravdepodobne o zachytené objekty Kuiperovho pásu. Sem zaraďujeme Caliban, Stephano, Trinculo, Sycorax, Margaret, Prospero, Setebos, Francisco a Ferdinand.

Uránové najväčšie mesiace

Do roku 2008 bolo známych 13 prstencov, ktoré sú v poradí rastúcej vzdialenosti od planéty označené ako 1986U2R /ζ, 6, 5, 4, α, β, η, γ, δ, λ, ε, ν a μ. Ich polomery sa pohybujú od 38 000 km do 98 000 km. Sú extrémne tmavé, väčšinou nepriehľadné a ich odrazivosť častíc nepresahuje 2 %. Tvorené sú pravdepodobne vodným ľadom obohateným neznámou tmavou organickou látkou.

Pozorovať ho je možné aj voľným okom za veľmi dobrých pozorovacích podmienok a pri znalosti jeho polohy. Od roku 2009 sa nachádza v súhvezdí Ryby a jeho hviezdna veľkosť je 5,5 mag, ktorá však nie je stála. Medzi rokmi 1995 a 2006 sa pohybovala medzi +5,6 až +5,9. Uhlový priemer je v rozmedzí 3,4 – 3,7 oblúkovej sekundy. Počas opozície je Urán viditeľný voľným okom v atmosfére bez svetelného znečistenia, v zastavaných oblastiach je potrebný minimálne ďalekohľad. Malým teleskopom s priemerom 15 – 23 cm planétu možno pozorovať ako svetlý azúrový disk s tmavšími oblasťami. Teleskopy s priemerom objektívu 25 cm nám poskytnú už pohľad aj na jeho mračná a väčšie mesiace  ako napríklad Titaniu či Oberon.

Najstaršie zaznamenané pozorovanie pochádza z roku 1690 kedy ho anglický astronóm John Flamsteed skatalogizoval ako 34.hviezdu súhvezdia Býk.

Objaviteľ Uránu – William Herschel, pomenoval novoobjavenú planétu Georgium Sidus ( Hviezda kráľa Juraja ) na počesť kráľa Juraja III. Toto meno sa však ujalo len v Británii. Francúzski astronómovia na podnet Jeromeho Lalanda, začali planétu nazývať Herschel, no nemecký astronóm Johan Bode presadil meno Urán podľa gréckeho boha oblohy.

Kvôli veľkej vzdialenosti od Slnka bol Urán skúmaný len jednou sondou počas celej histórie kozmických letov. Bola ňou sonda Voyager 2 z roku 1986, ktorá priniesla väčšinu známych poznatkov  o planéte. Najviac sa k planéte priblížila 24.januára 1986 na vzdialenosť 81 500 km od hornej vrstvy atmosféry. Jej prelet okolo planéty znamenal objavenie desiatich neznámych mesiacov, štúdium unikátnej atmosféry a jej prstencov a takisto sa jej podarilo zistiť presnú rotačnú dobu. Sonda na Zem odoslala celkovo 8 000 fotografií. Nedávno predložili vedeckí pracovníci z Európy a USA Európskej kozmickej agentúre návrh na vyslanie sondy špeciálne určenej výskum Uránu. Cieľom misie nazvanej Uranus Pathfinder  bude prieskum planéty spolu s jej mesiacmi a prstencami a hľadanie odpovedí na jej pretrvávajúce záhady. Štart by bol najskôr možný v roku 2021.

Život na Uráne podobný tomu pozemskému je vylúčený, nakoľko nemá pevný povrch. Hypotetické živé organizmy by sa museli nachádzať v atmosfére tvorenej prevažne vodíkom a héliom. Kvôli extrémne nízkym teplotám by sa musela prípadná obývateľná zóna nachádzať hlboko v atmosfére planéty.

Základné údaje

Objaviteľ:                                                        William Herschel

Dátum objavu:                                                13.marca 1781

Veľká polos:                                                   2 870,9 mil. km

Obvod dráhy:                                                 18,029 Tm ( 120,515 AU )

Excentricita:                                                   0,047 167 71

Perihélium:                                                    2 735 555 035 km ( 18,286 055 96 AU )

Afélium:                                                         3 006 389 405 km ( 20,096 471 90 AU )

Doba obehu:                                                  30 707,489 6 d ( 84,07 rokov )

Synodická doba obehu:                                 369,65 d

Priemerná obežná rýchlosť:                           6,795 km/s

Maximálna obežná rýchlosť:                          7,128km/s

Minimálna obežná rýchlosť:                           6,486 km/s

Sklon dráhy:                                                  0,769 86^o

Dĺžka výstupneho uzla:                                  74,229 88°

Argument perihélia:                                       96,734 36°

Počet satelitov:                                               27

Rovníkový priemer:                                        51 118 km

Povrch:                                                           8,084x10⁹ km²

Objem:                                                           6,834x10¹³ km³

Hmotnosť:                                                      8,683 2x10²⁵ kg

Hustota:                                                          1,318 g/cm³

Gravitácia na rovníku:                                    8,69 m/s²

Úniková rýchlosť:                                           21,29 km/s

Rotačná perióda:                                           -0,718 33 d ( 17h 14min 24s )

Rýchlosť rotácie:                                            2,59 km/s ( 9 320 km/h )

Sklon osi rotácie:                                           97,77^o

Rektascenzia severného pólu:                        77,31^o ( 5h 9min 15s )

Deklinácia:                                                     15,175^o

Albedo:                                                          0,51

Povrchová teplota:                                         min.: 59K

                                                                      priemer: 68K

                                                                      max.: ?

Atmosféricky tlak:                                          120 kPa

Zloženie atmosféry:                                        vodík ( 83 % )

                                                                      hélium ( 15 % )

                                                                      metán ( 1,99 % )

                                                                      amoniak ( 0,01 % )

                                                                      etán ( 0,000 25 % )

                                                                      acetylén ( 0,000 01 % )