Sólin Sólin Rís 10:17 • sest 16:10 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 21:40 • Sest 15:54 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 10:12 • Síðdegis: 22:46 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 03:46 • Síðdegis: 16:36 í Reykjavík
Sólin Sólin Rís 10:17 • sest 16:10 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 21:40 • Sest 15:54 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 10:12 • Síðdegis: 22:46 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 03:46 • Síðdegis: 16:36 í Reykjavík
LeiðbeiningarTil baka

Sendu inn spurningu

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=
Forsíða Náttúruvísindi og verkfræði Stjarnvísindi: sólkerfið Á hvern hátt er Úranus frábrugðinn hinum reikistjörnunum?

Flokkun:

10.10.2002
Náttúruvísindi og verkfræði Stjarnvísindi: sólkerfið

Á hvern hátt er Úranus frábrugðinn hinum reikistjörnunum?

Sævar Helgi Bragason



Úranus er sjöunda reikistjarnan frá sólu og braut hennar liggur að meðaltali í um 2,9 milljarða kílómetra fjarlægð frá sólinni eða 19,22 AU. Að þvermáli er Úranus 51.800 km um miðbaug og er því þriðja stærsta reikistjarna sólkerfisins, fjórum sinnum stærri og 14,5 sinnum massameiri en jörðin. Þvermál Úranusar er meira en þvermál Neptúnusar, en massinn er minni. Umferðartími Úranusar um sól er 83,75 ár en einn Úranusardagur er 17,24 klukkustundir. Lausnarhraði við yfirborð er 21,3 km/s og meðalhitastigið er -218°C.

Úranus er nefndur eftir hinum forna himnaguði Rómverja. Úranus var fyrsti æðstiguðinn, sonur Gæju, faðir Krónusar, Kýklópanna og Títananna.

Úranus var fyrsta reikistjarnan sem uppgötvaðist sérstaklega, því þær sem menn vissu um áður sjást allar með berum augum. Reyndar hafði Úranus sést nokkrum sinnum áður en ávallt var talið að um venjulega stjörnu væri að ræða, og var hún jafnvel skráð sem slík. Það var ensk-þýski áhugastjörnufræðingurinn William Herschel sem réttilega greindi Úranus sem reikistjörnu þegar hann beindi heimasmíðuðum sjónauka sínum í átt til himins hinn 13. mars árið 1781. Nánar má lesa um fund Úranusar með því að lesa svar sama höfundar við spurningunni 'Hvenær fannst Úranus?'.

Einungis eitt geimfar hefur flogið framhjá Úranusi, en það var Voyager 2. hinn 26. janúar, 1986. Í kjölfar þess varð bylting í þekkingu okkar á þessari köldu og fjarlægu reikistjörnu. Ferð Voyagers 2. framhjá Úranusi var þó vandkvæðum bundin því tækjabúnaðurinn var aðeins hannaður með tilliti til aðstæðna við Satúrnus. Ef ljósmynda átti Úranus urðu menn að notast við lengri lýsingartíma, þar sem sólarljósið við Úranus er aðeins 1/137 af birtunni hér á jörðu. Þrátt fyrir vandamál tengd ljósmyndunum tókst mönnum að leysa þau svo vel að nokkrar af bestu myndum Voyagers 2. voru teknar í ferð hans fram hjá Úranusi.

Það sem er sérstakt við Úranus er að hann liggur nánast á hlið, það er snúningsás hans er því sem næst á sólbaugsfletinum. Möndulhalli reikistjörnunnar er 98° frá lóðréttu sem þýðir í raun að Úranus snýst réttsælis eins og Venus. Þessi halli hefur í för með sér að norður- og suðurpólar reikistjörnunnar snúa að sólu til skiptis og því skín að jafnaði meiri sól á heimskautasvæðin en á miðbauginn. Þrátt fyrir það er heitara við miðbauginn en á pólsvæðunum, en orsök þess er óþekkt. Á þeim tíma sem Voyager 2. flaug framhjá Úranusi, var suðurpóllinn nánast gengt sólu.

Lofthjúpur reikistjörnunnar er um 83% vetni, 15% helíum, 2% metan, auk lítils magns af öðrum efnum. Metan í efstu lögum lofthjúpsins gleypir í sig rautt ljós sem gefur Úranusi fallegan blá-grænan lit. Metanský lofthjúpsins er fremur þunnt sem þýðir að hvít ammóníakský fyrir neðan sjást að einhverju leyti. Ýmis efnasambönd mynda svo þunn háský. Þetta hefur þau áhrif að Úranus er tiltölulega einsleit reikistjarna á að líta og ekki er hægt að greina vindakerfi í lofthjúpnum með sýnilegu ljósi. Í útfjólubláu ljósi er hins vegar hægt að greina beltaskipt vindakerfi eins og á Júpíter og Satúrnusi. Vindhraðinn á Úranusi er að meðaltali 40 til 160 metrar á sekúndu.

Úranus er aðallega ís og berg. Kjarninn er líkast til fastur en fremur lítill bergkjarni, um 0,4 jarðarmassar, og meginhluti reikistjörnunnar er blanda vatns, NH3 og CH4 í svipuðu magni og í sólinni. Þessi efni eru fljótandi í iðrum reikistjörnunnar þar sem þrýstingurinn er 100.000 bör og hitastigið um 2.500 K. Helíum og vetni mynda síðan lofthjúpinn sem ef til vill er um 30% af geisla Úranusar.

Ef til vill væri réttast að telja Úranus og Neptúnus til vatnsrisa. Vatnið er þó blandað jónum og öðrum efnum sem leiða vel og veldur það sterku og einkennilegu segulsviði. Það sem helst veldur mönnum heilabrotum er lítið varmaflæði að innan en segulsvið reikistjarna eiga oftast upptök sín að rekja til sundurleitra hreyfinga leiðandi vökva í innviðum reikistjarnanna. Segulsviðið er mjög sterkt en er alls ekki einfalt tvípólsvið, heldur mjög hallandi og er svonefndur fjórpólþáttur þess óvenju mikill. Allt þetta þykir benda til þess að segulsviðið myndist á stóru svæði sem nái yfir allt að 70% þvermálsins. Það getur svo þýtt að mikið sé af jónuðum sameindum í möttli Úranusar. Ein skýring manna á þessu einkennilega segulsviði er að þegar Voyager flaug framhjá, hafi segulpólskipti átt sér stað. Líkurnar á að hitta á slíkan atburð eru hins vegar taldar afar litlar, jafnvel innan við 1%. Annar möguleiki er einfaldlega að segulsviðið sé óvenjulegt á einhvern hátt sem gæti tengst miklum möndulhalla.



Úranus hefur hringakerfi líkt og hinir gasrisarnir. Hringirnir fundust árið 1977 fyrir tilviljun þegar Úranus fór fyrir stjörnu í bakgrunninum og sveiflur í ljósi hennar sýndu tilvist 9 mjórra hringja. Hringirnir eru mjög dökkir líkt og hringir Júpíters, en eru engu að síður samansettir úr fremur stórum ögnum, kornastærðin er yfirleitt nokkrir metrar. Allir hringirnir eru mjög daufir en talið er líklegt að þeir séu mjög gamlir og agnirnar séu dökkar vegna þess að geimryk hefur hulið ísinn. Endurskinsstuðull hringjanna er ekki nema 3%, en til samanburðar er endurskinsstuðull hringja Satúrnusar 80%. Bjartasti hringurinn kallast Epsilon-hringur. Margir mjóir hringir gætu verið til staðar, eða hugsanlega hálfhringir eða hringbogar, innan við 50 metrar að þvermáli. Innan Epsilon-hringsins er að finna tvö svonefnd smalatungl, Kordelíu og Ófelíu.

Umhverfis Úranus gengur 21 tungl og nefnist það stærsta Títanía. Í ferð Voyagers fundust sjö tungl til viðbótar við þau átta sem þá voru þekkt. Tunglin mynda þrjá aðskilda hópa: ellefu lítil og mjög dökk innri tungl, fimm stór og nokkur lítil tungl sem eru mjög utarlega. Fimm stærstu tunglin mynda reglulegt tunglakerfi líkt og Galíleótungl Júpíters og stærstu tungl Satúrnusar. Í réttri röð frá reikistjörnunni eru þau Míranda, Aríel, Úmbríel, Títanía og Óberon. Ólíkt öðrum tunglum sólkerfisins, sem fá heiti sín úr grískri eða rómverskri goðafræði, fá tungl Úranusar heitir sín frá persónum úr leikritum Williams Shakespeares og ljóðum Alexanders Pope.

Á næturhimninum er Úranus stundum rétt sýnilegur berum augum á heiðskírri nóttu, séu aðstæður eins og best verður á kosið. Tiltölulega auðvelt er að koma auga á hann í gegnum handsjónauka, að því gefnu að maður viti nákvæmlega hvert skal horfa. Í gegnum lítinn stjörnusjónauka sést hann sem lítil ljósbláleit skífa.

Heimildir:

  • Stjörnufræðivefurinn: Úranus
  • Beatty, J. K., og A. Chaikin (ritstj). The New Solar System. Sky Publishing House, Bandaríkin/England 1990.
  • Freedman, R. A. og Kaufmann, W. J.. Universe, 5. útgáfa. New York, W. H. Freedman and Company. 1998.
  • Pasachoff, Jay. Astronomy: From the Earth to the Universe. Massachusets, Saunders College Publishing, 1998. Fimmta útgáfa.
  • Weissmann, P. R., McFadden, L. (ritstj). Encyclopedia of the Solar System. New York, Academic Press, 1990.

Myndin er tekin með Hubble sjónaukanum og sýnir auk hringjanna að björt ský er að finna á Úranus.

Efri mynd af Úranus: NASA - Planetary Data System

Höfundur

Sævar Helgi Bragason

Sævar Helgi Bragason

stjörnufræðikennari

Útgáfudagur

10.10.2002

Spyrjandi

Sigurður Jón Júlíusson

Efnisorð

Tilvísun

Sævar Helgi Bragason. „Á hvern hátt er Úranus frábrugðinn hinum reikistjörnunum?“ Vísindavefurinn, 10. október 2002, sótt 21. nóvember 2024, https://visindavefur.is/svar.php?id=2776.

Sævar Helgi Bragason. (2002, 10. október). Á hvern hátt er Úranus frábrugðinn hinum reikistjörnunum? Vísindavefurinn. https://visindavefur.is/svar.php?id=2776

Sævar Helgi Bragason. „Á hvern hátt er Úranus frábrugðinn hinum reikistjörnunum?“ Vísindavefurinn. 10. okt. 2002. Vefsíða. 21. nóv. 2024. <https://visindavefur.is/svar.php?id=2776>.

Chicago | APA | MLA

Þessi síða notar vafrakökur Nánari upplýsingar

Ég samþykki

Senda grein til vinar

=

Á hvern hátt er Úranus frábrugðinn hinum reikistjörnunum?


Úranus er sjöunda reikistjarnan frá sólu og braut hennar liggur að meðaltali í um 2,9 milljarða kílómetra fjarlægð frá sólinni eða 19,22 AU. Að þvermáli er Úranus 51.800 km um miðbaug og er því þriðja stærsta reikistjarna sólkerfisins, fjórum sinnum stærri og 14,5 sinnum massameiri en jörðin. Þvermál Úranusar er meira en þvermál Neptúnusar, en massinn er minni. Umferðartími Úranusar um sól er 83,75 ár en einn Úranusardagur er 17,24 klukkustundir. Lausnarhraði við yfirborð er 21,3 km/s og meðalhitastigið er -218°C.

Úranus er nefndur eftir hinum forna himnaguði Rómverja. Úranus var fyrsti æðstiguðinn, sonur Gæju, faðir Krónusar, Kýklópanna og Títananna.

Úranus var fyrsta reikistjarnan sem uppgötvaðist sérstaklega, því þær sem menn vissu um áður sjást allar með berum augum. Reyndar hafði Úranus sést nokkrum sinnum áður en ávallt var talið að um venjulega stjörnu væri að ræða, og var hún jafnvel skráð sem slík. Það var ensk-þýski áhugastjörnufræðingurinn William Herschel sem réttilega greindi Úranus sem reikistjörnu þegar hann beindi heimasmíðuðum sjónauka sínum í átt til himins hinn 13. mars árið 1781. Nánar má lesa um fund Úranusar með því að lesa svar sama höfundar við spurningunni 'Hvenær fannst Úranus?'.

Einungis eitt geimfar hefur flogið framhjá Úranusi, en það var Voyager 2. hinn 26. janúar, 1986. Í kjölfar þess varð bylting í þekkingu okkar á þessari köldu og fjarlægu reikistjörnu. Ferð Voyagers 2. framhjá Úranusi var þó vandkvæðum bundin því tækjabúnaðurinn var aðeins hannaður með tilliti til aðstæðna við Satúrnus. Ef ljósmynda átti Úranus urðu menn að notast við lengri lýsingartíma, þar sem sólarljósið við Úranus er aðeins 1/137 af birtunni hér á jörðu. Þrátt fyrir vandamál tengd ljósmyndunum tókst mönnum að leysa þau svo vel að nokkrar af bestu myndum Voyagers 2. voru teknar í ferð hans fram hjá Úranusi.

Það sem er sérstakt við Úranus er að hann liggur nánast á hlið, það er snúningsás hans er því sem næst á sólbaugsfletinum. Möndulhalli reikistjörnunnar er 98° frá lóðréttu sem þýðir í raun að Úranus snýst réttsælis eins og Venus. Þessi halli hefur í för með sér að norður- og suðurpólar reikistjörnunnar snúa að sólu til skiptis og því skín að jafnaði meiri sól á heimskautasvæðin en á miðbauginn. Þrátt fyrir það er heitara við miðbauginn en á pólsvæðunum, en orsök þess er óþekkt. Á þeim tíma sem Voyager 2. flaug framhjá Úranusi, var suðurpóllinn nánast gengt sólu.

Lofthjúpur reikistjörnunnar er um 83% vetni, 15% helíum, 2% metan, auk lítils magns af öðrum efnum. Metan í efstu lögum lofthjúpsins gleypir í sig rautt ljós sem gefur Úranusi fallegan blá-grænan lit. Metanský lofthjúpsins er fremur þunnt sem þýðir að hvít ammóníakský fyrir neðan sjást að einhverju leyti. Ýmis efnasambönd mynda svo þunn háský. Þetta hefur þau áhrif að Úranus er tiltölulega einsleit reikistjarna á að líta og ekki er hægt að greina vindakerfi í lofthjúpnum með sýnilegu ljósi. Í útfjólubláu ljósi er hins vegar hægt að greina beltaskipt vindakerfi eins og á Júpíter og Satúrnusi. Vindhraðinn á Úranusi er að meðaltali 40 til 160 metrar á sekúndu.

Úranus er aðallega ís og berg. Kjarninn er líkast til fastur en fremur lítill bergkjarni, um 0,4 jarðarmassar, og meginhluti reikistjörnunnar er blanda vatns, NH3 og CH4 í svipuðu magni og í sólinni. Þessi efni eru fljótandi í iðrum reikistjörnunnar þar sem þrýstingurinn er 100.000 bör og hitastigið um 2.500 K. Helíum og vetni mynda síðan lofthjúpinn sem ef til vill er um 30% af geisla Úranusar.

Ef til vill væri réttast að telja Úranus og Neptúnus til vatnsrisa. Vatnið er þó blandað jónum og öðrum efnum sem leiða vel og veldur það sterku og einkennilegu segulsviði. Það sem helst veldur mönnum heilabrotum er lítið varmaflæði að innan en segulsvið reikistjarna eiga oftast upptök sín að rekja til sundurleitra hreyfinga leiðandi vökva í innviðum reikistjarnanna. Segulsviðið er mjög sterkt en er alls ekki einfalt tvípólsvið, heldur mjög hallandi og er svonefndur fjórpólþáttur þess óvenju mikill. Allt þetta þykir benda til þess að segulsviðið myndist á stóru svæði sem nái yfir allt að 70% þvermálsins. Það getur svo þýtt að mikið sé af jónuðum sameindum í möttli Úranusar. Ein skýring manna á þessu einkennilega segulsviði er að þegar Voyager flaug framhjá, hafi segulpólskipti átt sér stað. Líkurnar á að hitta á slíkan atburð eru hins vegar taldar afar litlar, jafnvel innan við 1%. Annar möguleiki er einfaldlega að segulsviðið sé óvenjulegt á einhvern hátt sem gæti tengst miklum möndulhalla.



Úranus hefur hringakerfi líkt og hinir gasrisarnir. Hringirnir fundust árið 1977 fyrir tilviljun þegar Úranus fór fyrir stjörnu í bakgrunninum og sveiflur í ljósi hennar sýndu tilvist 9 mjórra hringja. Hringirnir eru mjög dökkir líkt og hringir Júpíters, en eru engu að síður samansettir úr fremur stórum ögnum, kornastærðin er yfirleitt nokkrir metrar. Allir hringirnir eru mjög daufir en talið er líklegt að þeir séu mjög gamlir og agnirnar séu dökkar vegna þess að geimryk hefur hulið ísinn. Endurskinsstuðull hringjanna er ekki nema 3%, en til samanburðar er endurskinsstuðull hringja Satúrnusar 80%. Bjartasti hringurinn kallast Epsilon-hringur. Margir mjóir hringir gætu verið til staðar, eða hugsanlega hálfhringir eða hringbogar, innan við 50 metrar að þvermáli. Innan Epsilon-hringsins er að finna tvö svonefnd smalatungl, Kordelíu og Ófelíu.

Umhverfis Úranus gengur 21 tungl og nefnist það stærsta Títanía. Í ferð Voyagers fundust sjö tungl til viðbótar við þau átta sem þá voru þekkt. Tunglin mynda þrjá aðskilda hópa: ellefu lítil og mjög dökk innri tungl, fimm stór og nokkur lítil tungl sem eru mjög utarlega. Fimm stærstu tunglin mynda reglulegt tunglakerfi líkt og Galíleótungl Júpíters og stærstu tungl Satúrnusar. Í réttri röð frá reikistjörnunni eru þau Míranda, Aríel, Úmbríel, Títanía og Óberon. Ólíkt öðrum tunglum sólkerfisins, sem fá heiti sín úr grískri eða rómverskri goðafræði, fá tungl Úranusar heitir sín frá persónum úr leikritum Williams Shakespeares og ljóðum Alexanders Pope.

Á næturhimninum er Úranus stundum rétt sýnilegur berum augum á heiðskírri nóttu, séu aðstæður eins og best verður á kosið. Tiltölulega auðvelt er að koma auga á hann í gegnum handsjónauka, að því gefnu að maður viti nákvæmlega hvert skal horfa. Í gegnum lítinn stjörnusjónauka sést hann sem lítil ljósbláleit skífa.

Heimildir:

  • Stjörnufræðivefurinn: Úranus
  • Beatty, J. K., og A. Chaikin (ritstj). The New Solar System. Sky Publishing House, Bandaríkin/England 1990.
  • Freedman, R. A. og Kaufmann, W. J.. Universe, 5. útgáfa. New York, W. H. Freedman and Company. 1998.
  • Pasachoff, Jay. Astronomy: From the Earth to the Universe. Massachusets, Saunders College Publishing, 1998. Fimmta útgáfa.
  • Weissmann, P. R., McFadden, L. (ritstj). Encyclopedia of the Solar System. New York, Academic Press, 1990.

Myndin er tekin með Hubble sjónaukanum og sýnir auk hringjanna að björt ský er að finna á Úranus.

Efri mynd af Úranus: NASA - Planetary Data System...