Urano
Definición
 Urano como un disco sin rasgos, fotografiado por Voyager 2 en 1986 | |
| Descubrimiento | |
|---|---|
| Descubierto por | William Herschel |
| Fecha de descubrimiento | 13 de marzo de 1781 |
Like the other giant planets, Uranus has a ring system, a magnetosphere, and numerous moons. The Uranian system has a unique configuration among those of the planets because its axis of rotation is tilted sideways, nearly into the plane of its solar orbit. Its north and south poles, therefore, lie where most other planets have their equators. In 1986, images from Voyager 2 showed Uranus as an almost featureless planet in visible light, without the cloud bands or storms associated with the other giant planets. Observations from Earth have shown seasonal change and increased weather activity as Uranus approached its equinox in 2007. Wind speeds can reach 250 metres per second (900 km/h; 560 mph).
Uranus is the only planet whose name is derived directly from a figure from Greek mythology, from the Latinised version of the Greek god of the sky Ouranos.
History
Like the classical planets, Uranus is visible to the naked eye, but it was never recognised as a planet by ancient observers because of its dimness and slow orbit. Sir William Herschel announced its discovery on 13 March 1781, expanding the known boundaries of the Solar System for the first time in history and making Uranus the first planet discovered with a telescope.
Discovery
Uranus had been observed on many occasions before its recognition as a planet, but it was generally mistaken for a star. Possibly the earliest known observation was by Hipparchos, who in 128 BC might have recorded it as a star for his star catalogue that was later incorporated into Ptolemy's Almagest. The earliest definite sighting was in 1690, when John Flamsteed observed it at least six times, cataloguing it as 34 Tauri. The French astronomer Pierre Charles Le Monnier observed Uranus at least twelve times between 1750 and 1769,including on four consecutive nights.
Sir William Herschel observó a Urano el 13 de marzo de 1781 desde el jardín de su casa en 19 New King Street en Bath, Somerset, Inglaterra (ahora el Museo de Astronomía Herschel), e inicialmente lo informó (el 26 de abril de 1781) como un cometa. Herschel "participó en una serie de observaciones sobre la paralaje de las estrellas fijas", utilizando un telescopio de su propio diseño.
Herschel registró en su diario: "En el cuartil cerca de Tauri ... ya sea una estrella nebulosa o tal vez un cometa". El 17 de marzo señaló: "Busqué el cometa o estrella nebulosa y encontré que es un cometa , porque ha cambiado su lugar ". Cuando presentó su descubrimiento a la Royal Society, continuó afirmando que había encontrado un cometa, pero también lo comparó implícitamente con un planeta:
Herschel notificó al astrónomo Royal Nevil Maskelyne de su descubrimiento y recibió esta respuesta desconcertada de él el 23 de abril de 1781: "No sé cómo llamarlo. Es tan probable que sea un planeta regular que se mueve en una órbita casi circular al el sol como un Cometa moviéndose en una elipsis muy excéntrica. Todavía no he visto ningún coma o cola en él ".
Aunque Herschel continuó describiendo su nuevo objeto como un cometa, otros astrónomos ya habían empezado a sospechar lo contrario. El astrónomo finlandés-sueco Anders Johan Lexell, trabajando en Rusia, fue el primero en calcular la órbita del nuevo objeto. Su órbita casi circular lo llevó a la conclusión de que era un planeta en lugar de un cometa. El astrónomo de Berlín Johann Elert Bode describió el descubrimiento de Herschel como "una estrella en movimiento que puede considerarse un objeto similar a un planeta hasta ahora desconocido que circula más allá de la órbita de Saturno". Bode concluyó que su órbita casi circular era más como un planeta que como un cometa.
El objeto pronto fue universalmente aceptado como un nuevo planeta. En 1783, Herschel reconoció esto al presidente de la Royal Society Joseph Banks: "Por la observación de los astrónomos más eminentes de Europa, parece que la nueva estrella, que tuve el honor de señalarles en marzo de 1781, es un planeta primario de nuestro sistema solar." En reconocimiento a su logro, el Rey Jorge III le dio a Herschel un estipendio anual de £ 200 con la condición de que se mudara a Windsor para que la Familia Real pudiera mirar a través de sus telescopios.
Nombre
El nombre de Urano hace referencia a la antigua deidad griega del cielo Urano (griego antiguo: Οὐρανός ), el padre de Crono (Saturno) y abuelo de Zeus (Júpiter), que en latín se convirtió en "Ūranus" ( pronunciación latina: [uːranʊs] ) . Es el único planeta cuyo nombre se deriva directamente de una figura de la mitología griega. La forma adjetival de Urano es "uraniana". La pronunciación del nombre Urano preferido entre los astrónomos es / jʊər ə n ə s / , con la tensión en la primera sílaba como en América Urano, en contraste con / j ʊər eɪ n ə s/ , con énfasis en la segunda sílaba y una larga a , aunque ambos se consideran aceptables.
El consenso sobre el nombre no se alcanzó hasta casi 70 años después del descubrimiento del planeta. Durante las discusiones originales posteriores al descubrimiento, Maskelyne le pidió a Herschel que "hiciera del mundo astronómico el faver [ sic ] para darle un nombre a su planeta, el cual es completamente suyo, [y] el cual le estamos muy agradecidos por el descubrimiento de ". En respuesta a la petición de Maskelyne, Herschel decidió nombrar el objeto Georgium Sidus (Estrella de George), o el "Planeta georgiano" en honor a su nuevo patrón, el Rey Jorge III. Explicó esta decisión en una carta a Joseph Banks:
El nombre propuesto por Herschel no era popular fuera de Gran Bretaña, y pronto se propusieron alternativas. El astrónomo Jérôme Lalande propuso que se llamara Herschel en honor a su descubridor. El astrónomo sueco Erik Prosperin propuso el nombre de Neptuno , que fue apoyado por otros astrónomos a quienes les gustó la idea de conmemorar las victorias de la flota real naval británica en el curso de la Revolución Americana Warby llamando al nuevo planeta incluso Neptuno George III o Neptuno Gran Bretaña .
En un tratado de marzo de 1782, Bode propuso a Urano , la versión latinizada del dios griego del cielo, Ouranos. Bode argumentó que el nombre debería seguir la mitología para no sobresalir como diferente de los otros planetas, y que Urano era un nombre apropiado como el padre de la primera generación de los Titanes. También señaló que la elegancia del nombre en el hecho de que, así como Saturno era el padre de Júpiter, el nuevo planeta debería llamarse así en honor al padre de Saturno. En 1789, el colega de la Academia Real de Bode, Martin Klaproth, nombró a su nuevo elemento descubierto uranio en apoyo de la elección de Bode. En última instancia, la sugerencia de Bode se convirtió en la más utilizada, y se convirtió en universal en 1850 cuando HM Nautical Almanac Office, el último holdout, pasó del uso de Georgium Sidus a Urano..
Urano tiene dos símbolos astronómicos. El primero propuesto, ♅, fue sugerido por Lalande en 1784. En una carta a Herschel, Lalande lo describió como "un globo surmonté por la primera letra de votre nom" ("un globo coronado por la primera letra de su apellido" ) Una propuesta posterior, ⛢, es un híbrido de los símbolos de Marte y el Sol porque Urano era el Cielo en la mitología griega, que se pensaba que estaba dominada por los poderes combinados del Sol y Marte.
Urano es llamado por una variedad de traducciones en otros idiomas. En chino, japonés, coreano y vietnamita, su nombre se traduce literalmente como la "estrella del cielo" ( 天王星 ). En tailandés, su nombre oficial es Dao Yurenat (ดาว ยูเรนัส), como en inglés. Su otro nombre en tailandés es Dao Maritayu (ดาว มฤตยู, Estrella de Mṛtyu), después de la palabra sánscrita para "muerte", Mrtyu (मृत्यु). En mongol, su nombre es Tengeriin Van (Тэнгэрийн ван), traducido como "Rey del cielo", lo que refleja el papel del dios homónimo como el gobernante de los cielos. En hawaiano, su nombre es Hele'ekala . En maorí, su nombre es Whērangi .
Órbita y rotación
Urano orbita al Sol una vez cada 84 años. Su distancia promedio del Sol es de aproximadamente 20 UA (3 mil millones de kilómetros; 2 mil millones de millas). La diferencia entre su distancia mínima y máxima desde el Sol es de 1.8 UA, más grande que la de cualquier otro planeta, aunque no tan grande como la del planeta enano Plutón. La intensidad de la luz solar varía inversamente con el cuadrado de distancia, y así en Urano (a aproximadamente 20 veces la distancia desde el Sol en comparación con la Tierra) es aproximadamente 1/400 la intensidad de la luz en la Tierra. Sus elementos orbitales fueron calculados por primera vez en 1783 por Pierre-Simon Laplace. Con el tiempo, las discrepancias comenzaron a aparecer entre las órbitas pronosticadas y observadas, y en 1841, John Couch Adams propuso por primera vez que las diferencias podrían deberse al tirón gravitacional de un planeta invisible. En 1845, Urbain Le Verrier comenzó su propia investigación independiente sobre la órbita de Urano. El 23 de septiembre de 1846, Johann Gottfried Galle localizó un nuevo planeta, más tarde llamado Neptuno, en casi el lugar predicho por Le Verrier.
El período de rotación del interior de Urano es de 17 horas, 14 minutos. Como en todos los planetas gigantes, su atmósfera superior experimenta fuertes vientos en la dirección de rotación. En algunas latitudes, como alrededor de 60 grados al sur, las características visibles de la atmósfera se mueven mucho más rápido, haciendo una rotación completa en tan solo 14 horas.
Inclinación axial
El eje de rotación uraniano es aproximadamente paralelo al plano del Sistema Solar, con una inclinación axial de 97.77 ° (como se define por rotación prograda). Esto le da cambios estacionales completamente diferentes a los de los otros planetas. Cerca del solsticio, un polo mira continuamente al Sol y el otro se aleja. Solo una franja estrecha alrededor del ecuador experimenta un rápido ciclo día-noche, pero con el Sol bajo en el horizonte. En el otro lado de la órbita de Urano, la orientación de los polos hacia el Sol se invierte. Cada polo tiene alrededor de 42 años de luz solar continua, seguido de 42 años de oscuridad. Cerca del tiempo de los equinoccios, el Sol se enfrenta al ecuador de Urano dando un período de ciclos día-noche similares a los vistos en la mayoría de los otros planetas.
Urano alcanzó su equinoccio más reciente el 7 de diciembre de 2007.
| Hemisferio norte | Año | Hemisferio sur |
|---|---|---|
| Solsticio de invierno | 1902, 1986 | Solsticio de verano |
| equinoccio de primavera | 1923, 2007 | Equinoccio de otoño |
| Solsticio de verano | 1944, 2028 | Solsticio de invierno |
| Equinoccio de otoño | 1965, 2049 | equinoccio de primavera |
Uno de los resultados de esta orientación del eje es que, promediada durante el año uraniano, las regiones polares de Urano reciben una mayor entrada de energía del Sol que sus regiones ecuatoriales. Sin embargo, Urano está más caliente en su ecuador que en sus polos. El mecanismo subyacente que causa esto es desconocido. La razón de la inusual inclinación axial de Urano tampoco se conoce con certeza, pero la especulación habitual es que durante la formación del Sistema Solar, un protoplaneta del tamaño de la Tierra colisionó con Urano, lo que provocó una orientación sesgada. El polo sur de Urano apuntaba casi directamente a el Sol en el momento del sobrevuelo del Voyager 2 en 1986. El etiquetado de este polo como "sur" usa la definición respaldada actualmente por la Unión Astronómica Internacional, a saber, que el polo norte de un planeta o satélite es el polo que apunta sobre el plano invariable del Sistema Solar, independientemente de la dirección en que el planeta esté girando. A veces se usa una convención diferente, en la cual los polos norte y sur de un cuerpo se definen según la regla de la mano derecha en relación con la dirección de rotación.
Visibilidad
De 1995 a 2006, la magnitud aparente de Urano fluctúa entre +5.6 y +5.9, colocándolo justo dentro del límite de visibilidad a simple vista en +6.5. Su diámetro angular está entre 3.4 y 3.7 segundos de arco, comparado con 16 a 20 segundos de arco para Saturno y 32 a 45 segundos de arco para Júpiter. En la oposición, Urano es visible a simple vista en cielos oscuros, y se convierte en un blanco fácil incluso en condiciones urbanas con binoculares. En los telescopios de aficionados más grandes con un diámetro objetivo de entre 15 y 23 cm, Urano aparece como un disco cian pálido con oscurecimiento distinto de las extremidades. Con un gran telescopio de 25 cm o más, los patrones de nubes, así como algunos de los satélites más grandes, como Titania y Oberon, pueden ser visibles.
Características físicas
Estructura interna
La masa de Urano es aproximadamente 14,5 veces mayor que la de la Tierra, por lo que es el menos masivo de los planetas gigantes. Su diámetro es un poco más grande que Neptuno a aproximadamente cuatro veces el de la Tierra. Una densidad resultante de 1.27 g / cm hace que Urano sea el segundo planeta menos denso, después de Saturno. Este valor indica que está hecho principalmente de varios hielos, como agua, amoníaco y metano. La masa total de hielo en el interior de Urano no se conoce con precisión, porque surgen diferentes figuras según el modelo elegido; debe estar entre 9.3 y 13.5 masas de tierra. El hidrógeno y el helio constituyen solo una pequeña parte del total, con entre 0,5 y 1,5 masas de tierra. El resto de la masa sin hielo (0,5 a 3,7 masas de tierra) se explica por el material rocoso.
El modelo estándar de la estructura de Urano es que consta de tres capas: un núcleo rocoso (silicato / hierro-níquel) en el centro, un manto helado en el medio y una envoltura externa de hidrógeno / helio gaseoso. El núcleo es relativamente pequeño, con una masa de solo 0,55 masas de tierra y un radio inferior al 20% de Urano; el manto comprende su volumen, con alrededor de 13.4 masas de tierra, y la atmósfera superior es relativamente insustancial, con un peso de aproximadamente 0,5 masas de tierra y se extiende por el último 20% del radio de Urano. La densidad del núcleo de Urano es de alrededor de 9 g / cm, con una presión en el centro de 8 millones de barras (800 GPa) y una temperatura de aproximadamente 5000 K. El manto de hielo no está compuesto de hielo en el sentido convencional, sino de un fluido caliente y denso que consiste en agua, amoníaco y otros compuestos volátiles. Este fluido,
La presión extrema y la temperatura en las profundidades de Urano pueden romper las moléculas de metano, y los átomos de carbono se condensan en cristales de diamante que caen a través del manto como granizo. Experimentos de muy alta presión en el Lawrence Livermore National Laboratorys sugieren que la base del manto puede comprender un océano de diamante líquido, con "gemas de diamante" flotantes sólidas.
Las composiciones a granel de Urano y Neptuno son diferentes de las de Júpiter y Saturno, con el hielo dominando los gases, lo que justifica su clasificación por separado como gigantes de hielo. Puede haber una capa de agua iónica donde las moléculas de agua se descomponen en una sopa de iones de hidrógeno y oxígeno, y más profundo en agua superiónica en la que el oxígeno cristaliza pero los iones de hidrógeno se mueven libremente dentro de la red de oxígeno.
Aunque el modelo considerado anteriormente es razonablemente estándar, no es único; otros modelos también satisfacen las observaciones. Por ejemplo, si se mezclan cantidades sustanciales de hidrógeno y material rocoso en el manto de hielo, la masa total de hielos en el interior será menor y, correspondientemente, la masa total de rocas e hidrógeno será mayor. Los datos disponibles actualmente no permiten una determinación científica sobre qué modelo es el correcto. La estructura interna fluida de Urano significa que no tiene superficie sólida. La atmósfera gaseosa transiciones gradualmente en las capas líquidas internas. Por conveniencia, un esferoide oblato giratorio establecido en el punto en que la presión atmosférica es igual a 1 bar (100 kPa) se designa condicionalmente como una "superficie". Tiene radios ecuatoriales y polares de 25,559 ± 4 km (15,881.6 ± 2.5 mi) y 24, 973 ± 20 km (15,518 ± 12 mi), respectivamente. Esta superficie se usa a lo largo de este artículo como un punto cero para altitudes.
Calor interno
El calor interno de Urano parece marcadamente más bajo que el de los otros planetas gigantes; en términos astronómicos, tiene un bajo flujo térmico. Por qué la temperatura interna de Urano es tan baja todavía no se comprende. Neptuno, que es el gemelo cercano de Urano en tamaño y composición, irradia 2,61 veces más energía al espacio que recibe del Sol, pero Urano apenas irradia calor en exceso. La potencia total irradiada por Urano en la parte del espectro del infrarrojo lejano (es decir, el calor) es 1.06 ± 0.08 veces la energía solar absorbida en su atmósfera. El flujo de calor de Urano es solo 0.042 ± 0.047 W / m , que es menor que el flujo de calor interno de la Tierra de aproximadamente 0.075 W / m. La temperatura más baja registrada en la tropopausa de Urano es de 49 K (-224.2 ° C; -371.5 ° F), lo que convierte a Urano en el planeta más frío del Sistema Solar.
Una de las hipótesis para esta discrepancia sugiere que cuando Urano fue golpeado por un impactador supermasivo, que causó que expulsara la mayor parte de su calor primordial, se quedó con una temperatura central agotada. Esta hipótesis de impacto también se usa en algunos intentos para explicar la inclinación axial del planeta. Otra hipótesis es que existe alguna forma de barrera en las capas superiores de Urano que impide que el calor del núcleo llegue a la superficie. Por ejemplo, la convección puede tener lugar en un conjunto de capas diferentes desde el punto de vista de la composición, lo que puede inhibir el transporte de calor ascendente, tal vez la convección doblemente difusiva es un factor limitante.
Atmósfera
Aunque no hay una superficie sólida bien definida dentro del interior de Urano, la parte más externa de la envoltura gaseosa de Urano que es accesible a la teledetección se llama atmósfera. La capacidad de detección remota se extiende hasta aproximadamente 300 km por debajo del nivel de 1 bar (100 kPa) , con una presión correspondiente alrededor de 100 bar (10 MPa) y una temperatura de 320 K (47 ° C; 116 ° F). La termosfera tenue se extiende sobre dos radios planetarios desde la superficie nominal, que se define a una presión de 1 bar. La atmósfera de Urano se puede dividir en tres capas: la troposfera, entre altitudes de -300 y 50 km (-186 y 31 mi) y presiones de 100 a 0.1 bar (10 MPa a 10 kPa); la estratosfera, que abarca altitudes entre 50 y 4.000 km (31 y 2.485 millas) y presiones de entre 0,1 y 10 bar (10 kPa a 10 μPa); y la termosfera que se extiende desde los 4.000 km hasta los 50.000 km de la superficie. No hay mesosfera.
Composición
La composición de la atmósfera de Urano es diferente de su masa, que consiste principalmente en hidrógeno molecular y helio. La fracción molar de helio, es decir, el número de átomos de helio por molécula de gas, es de 0,15 ± 0,03 en la troposfera superior, que corresponde a una fracción de masa de 0,26 ± 0,05 . Este valor está cerca de la fracción de masa de helio protosolar de 0.275 ± 0.01 , lo que indica que el helio no se ha asentado en su centro como lo ha hecho en los gigantes gaseosos. El tercer componente más abundante de la atmósfera de Urano es el metano (CH
4) El metano tiene bandas de absorción prominentes en el visible y el infrarrojo cercano (IR), lo que hace que Urano sea de color aguamarina o cian. Las moléculas de metano representan el 2,3% de la atmósfera por fracción molar por debajo de la cubierta de nubes de metano a un nivel de presión de 1,3 bar (130 kPa); esto representa alrededor de 20 a 30 veces la abundancia de carbono que se encuentra en el Sol. La relación de mezcla es mucho más baja en la atmósfera superior debido a su temperatura extremadamente baja, lo que reduce el nivel de saturación y hace que el metano en exceso se congele. La abundancia de compuestos menos volátiles como el amoníaco, el agua y el sulfuro de hidrógeno en la atmósfera profunda son poco conocidos. Probablemente también sean más altos que los valores solares. Junto con el metano, se encuentran cantidades traza de varios hidrocarburos en la estratosfera de Urano,
2 H
6 ), acetileno (C
2 H
2 ), metilacetileno (CH
3 C
2 H), y diacetileno (C
2 HC
2 H). La espectroscopía también ha descubierto trazas de vapor de agua, monóxido de carbono y dióxido de carbono en la atmósfera superior, que solo pueden originarse en una fuente externa, como polvo y cometas.
4) El metano tiene bandas de absorción prominentes en el visible y el infrarrojo cercano (IR), lo que hace que Urano sea de color aguamarina o cian. Las moléculas de metano representan el 2,3% de la atmósfera por fracción molar por debajo de la cubierta de nubes de metano a un nivel de presión de 1,3 bar (130 kPa); esto representa alrededor de 20 a 30 veces la abundancia de carbono que se encuentra en el Sol. La relación de mezcla es mucho más baja en la atmósfera superior debido a su temperatura extremadamente baja, lo que reduce el nivel de saturación y hace que el metano en exceso se congele. La abundancia de compuestos menos volátiles como el amoníaco, el agua y el sulfuro de hidrógeno en la atmósfera profunda son poco conocidos. Probablemente también sean más altos que los valores solares. Junto con el metano, se encuentran cantidades traza de varios hidrocarburos en la estratosfera de Urano,
2 H
6 ), acetileno (C
2 H
2 ), metilacetileno (CH
3 C
2 H), y diacetileno (C
2 HC
2 H). La espectroscopía también ha descubierto trazas de vapor de agua, monóxido de carbono y dióxido de carbono en la atmósfera superior, que solo pueden originarse en una fuente externa, como polvo y cometas.
Troposfera
La troposfera es la parte más baja y más densa de la atmósfera y se caracteriza por una disminución de la temperatura con la altitud. La temperatura cae desde aproximadamente 320 K (47 ° C; 116 ° F) en la base de la troposfera nominal a -300 km hasta 53 K (-220 ° C; -364 ° F) a 50 km. Las temperaturas en la región superior más fría de la troposfera (la tropopausa) en realidad varían en el rango entre 49 y 57 K (-224 y -216 ° C; -371 y -357 ° F) dependiendo de la latitud planetaria. La región de la tropopausa es responsable de la gran mayoría de las emisiones de infrarrojo lejano térmico de Urano, lo que determina su temperatura efectiva de 59.1 ± 0.3 K (-214.1 ± 0.3 ° C; -353.3 ± 0.5 ° F).
Se piensa que la troposfera tiene una estructura de nubes altamente compleja; se supone que las nubes de agua se encuentran en el rango de presión de 50 a 100 bar (5 a 10 MPa), nubes de hidrosulfuro de amonio en el rango de 20 a 40 bar (2 a 4 MPa), nubes de amoníaco o sulfuro de hidrógeno entre 3 y 10 bar (0.3 y 1 MPa) y finalmente detectó nubes de metano delgadas a entre 1 y 2 bar (0.1 a 0.2 MPa). La troposfera es una parte dinámica de la atmósfera, que muestra fuertes vientos, nubes brillantes y cambios estacionales.
Atmósfera superior
La capa media de la atmósfera de Urano es la estratosfera, donde la temperatura generalmente aumenta con una altitud de 53 K (-220 ° C; -364 ° F) en la tropopausa a entre 800 y 850 K (527 y 577 ° C; 980 y 1,070 ° F) en la base de la termosfera. El calentamiento de la estratosfera es causado por la absorción de la radiación solar UV e IR por el metano y otros hidrocarburos, que se forman en esta parte de la atmósfera como resultado de la fotólisis del metano. El calor también se conduce desde la termosfera caliente. Los hidrocarburos ocupan una capa relativamente estrecha a altitudes de entre 100 y 300 km que corresponden a un rango de presión de 10 a 0.1 mbar (10.00 a 0.10 hPa) y temperaturas de entre 75 y 170 K (-198 y -103 ° C; -325 y -154 ° F). Los hidrocarburos más abundantes son el metano, acetileno y etano con relaciones de mezcla de alrededor de 10 con relación al hidrógeno. La proporción de mezcla de monóxido de carbono es similar a estas altitudes. Los hidrocarburos más pesados y el dióxido de carbono tienen proporciones de mezcla tres órdenes de magnitud más bajas. La proporción de abundancia de agua es alrededor de 7× 10. El etano y el acetileno tienden a condensarse en la parte inferior más fría de la estratosfera y la tropopausa (por debajo del nivel de 10 mBar) formando capas de turbidez, que pueden ser en parte responsables de la apariencia suave de Urano. La concentración de hidrocarburos en la estratosfera de Urano por encima de la neblina es significativamente menor que en las estratosferas de otros planetas gigantes.
La capa más externa de la atmósfera uraniana es la termosfera y la corona, que tiene una temperatura uniforme de alrededor de 800 a 850 K. No se comprenden las fuentes de calor necesarias para mantener un nivel tan alto, ya que ni la radiación UV solar ni la actividad auroral pueden proporcionar el energía necesaria para mantener estas temperaturas. La débil eficiencia de enfriamiento debido a la falta de hidrocarburos en la estratosfera por encima del nivel de presión de 0,1 mBar también puede contribuir. Además del hidrógeno molecular, la corona de la termosfera contiene muchos átomos de hidrógeno libres. Su pequeña masa y altas temperaturas explican por qué la corona se extiende hasta 50,000 km (31,000 mi), o dos radios uranianos, desde su superficie. Esta corona extendida es una característica única de Urano. Sus efectos incluyen un arrastre sobre pequeñas partículas que orbitan a Urano, causando un agotamiento general del polvo en los anillos uranianos. La termosfera de Urano, junto con la parte superior de la estratosfera, corresponde a la ionosfera de Urano. Las observaciones muestran que la ionosfera ocupa altitudes de 2,000 a 10,000 km (1,200 a 6,200 mi). La ionosfera de Urano es más densa que la de Saturno o Neptuno, que puede surgir de la baja concentración de hidrocarburos en la estratosfera. La ionosfera se sustenta principalmente por la radiación solar UV y su densidad depende de la actividad solar. La actividad auroral es insignificante en comparación con Júpiter y Saturno. La ionosfera de Urano es más densa que la de Saturno o Neptuno, que puede surgir de la baja concentración de hidrocarburos en la estratosfera. La ionosfera se sustenta principalmente por la radiación solar UV y su densidad depende de la actividad solar. La actividad auroral es insignificante en comparación con Júpiter y Saturno. La ionosfera de Urano es más densa que la de Saturno o Neptuno, que puede surgir de la baja concentración de hidrocarburos en la estratosfera. La ionosfera se sustenta principalmente por la radiación solar UV y su densidad depende de la actividad solar. La actividad auroral es insignificante en comparación con Júpiter y Saturno.
- La atmósfera de Urano
Perfil de temperatura de la troposfera de Urano y la estratosfera inferior. Las capas de nubes y neblina también están indicadas.
Velocidades de viento zonal en Urano. Las áreas sombreadas muestran el collar sur y su futura contraparte del norte. La curva roja es un ajuste simétrico de los datos.
Magnetosfera
Antes de la llegada de la Voyager 2 , no se habían tomado medidas de la magnetosfera de Urano, por lo que su naturaleza seguía siendo un misterio. Antes de 1986, los científicos esperaban que el campo magnético de Urano estuviera en línea con el viento solar, porque luego se alinearía con los polos de Urano que se encuentran en la eclíptica.
Las observaciones de Voyager revelaron que el campo magnético de Urano es peculiar, tanto porque no se origina en su centro geométrico, como porque está inclinado a 59 ° del eje de rotación. De hecho, el dipolo magnético se desplaza desde el centro de Urano hacia el polo de rotación sur hasta en un tercio del radio planetario. Esta geometría inusual da como resultado una magnetosfera muy asimétrica, donde la intensidad del campo magnético en la superficie en el hemisferio sur puede ser tan baja como 0.1 gauss (10 μT), mientras que en el hemisferio norte puede ser tan alta como 1.1 gauss (110 μT) ) El campo promedio en la superficie es 0.23 gauss (23 μT). Estudios de Voyager 2 los datos de 2017 sugieren que esta asimetría hace que la magnetosfera de Urano se conecte con el viento solar una vez al día de Urano, abriendo el planeta a las partículas del Sol. En comparación, el campo magnético de la Tierra es más o menos fuerte en ambos polos, y su "ecuador magnético" es aproximadamente paralelo a su ecuador geográfico. El momento dipolar de Urano es 50 veces mayor que el de la Tierra. Neptuno tiene un campo magnético similarmente desplazado e inclinado, lo que sugiere que esta puede ser una característica común de los gigantes de hielo. Una hipótesis es que, a diferencia de los campos magnéticos de los gigantes terrestres y gaseosos, que se generan dentro de sus núcleos, los campos magnéticos de los gigantes de hielo se generan por el movimiento a profundidades relativamente poco profundas, por ejemplo, en el océano agua-amoníaco. Otra posible explicación para la magnetosfera '
A pesar de su curiosa alineación, en otros aspectos, la magnetosfera uraniana es similar a la de otros planetas: tiene un arco de choque de unos 23 radios uranianos delante, una magnetopausa de 18 radios uranianos, una magnetotail completamente desarrollada y cinturones de radiación. En general, la estructura de la magnetosfera de Urano es diferente de la de Júpiter y más similar a la de Saturno. La cola magnética de Urano atraviesa el espacio por millones de kilómetros y se tuerce por su rotación lateral en un largo sacacorchos.
La magnetosfera de Urano contiene partículas cargadas: principalmente protones y electrones, con una pequeña cantidad de H
2 iones. No se han detectado iones más pesados. Muchas de estas partículas probablemente derivan de la termosfera. Las energías de iones y electrones pueden ser tan altas como 4 y 1.2 megaelectronvoltios, respectivamente. La densidad de los iones de baja energía (por debajo de 1 kiloelectronvoltio) en la magnetosfera interna es de aproximadamente 2 cm. La población de partículas se ve fuertemente afectada por las lunas de Urano, que barren a través de la magnetosfera, dejando brechas notables. El flujo de partículas es lo suficientemente alto como para causar oscurecimiento o meteorización espacial de sus superficies en una escala de tiempo astronómicamente rápida de 100.000 años. Esta puede ser la causa de la coloración uniformemente oscura de los satélites y anillos uranianos. Urano tiene auroras relativamente desarrolladas, que se ven como arcos brillantes alrededor de ambos polos magnéticos. A diferencia de Júpiter, Urano
2 iones. No se han detectado iones más pesados. Muchas de estas partículas probablemente derivan de la termosfera. Las energías de iones y electrones pueden ser tan altas como 4 y 1.2 megaelectronvoltios, respectivamente. La densidad de los iones de baja energía (por debajo de 1 kiloelectronvoltio) en la magnetosfera interna es de aproximadamente 2 cm. La población de partículas se ve fuertemente afectada por las lunas de Urano, que barren a través de la magnetosfera, dejando brechas notables. El flujo de partículas es lo suficientemente alto como para causar oscurecimiento o meteorización espacial de sus superficies en una escala de tiempo astronómicamente rápida de 100.000 años. Esta puede ser la causa de la coloración uniformemente oscura de los satélites y anillos uranianos. Urano tiene auroras relativamente desarrolladas, que se ven como arcos brillantes alrededor de ambos polos magnéticos. A diferencia de Júpiter, Urano
Clima
En las longitudes de onda ultravioleta y visible, la atmósfera de Urano es insípida en comparación con los otros planetas gigantes, incluso hasta Neptuno, que de lo contrario se parece mucho. Cuando el Voyager 2 voló por Urano en 1986, observó un total de diez características de nubes en todo el planeta. Una explicación propuesta para esta escasez de características es que el calor interno de Urano parece marcadamente más bajo que el de los otros planetas gigantes. La temperatura más baja registrada en la tropopausa de Urano es de 49 K (-224 ° C; -371 ° F), lo que convierte a Urano en el planeta más frío del Sistema Solar.
Estructura congregada, vientos y nubes
En 1986, Voyager 2 encontró que el hemisferio sur visible de Urano se puede subdividir en dos regiones: un casquete polar brillante y bandas ecuatoriales oscuras. Su límite se encuentra a aproximadamente -45 ° de latitud. Una banda angosta que se extiende por el rango latitudinal de -45 a -50 ° es la característica más brillante en su superficie visible. Se llama un "collar" del sur. Se cree que la tapa y el collar son una región densa de nubes de metano ubicadas dentro del rango de presión de 1.3 a 2 bar (ver arriba). Además de la estructura en bandas a gran escala, el Voyager 2 observó diez nubes pequeñas y brillantes, la mayoría de ellas situadas varios grados al norte del collar. En todos los demás aspectos, Urano parecía un planeta dinámicamente muerto en 1986. El Voyager 2 llegó durante el apogeo del verano austral de Urano y no pudo observar el hemisferio norte. A comienzos del siglo XXI, cuando la región polar norte quedó a la vista, el Telescopio Espacial Hubble (HST) y el telescopio Keck inicialmente no observaron ni un collar ni un casquete polar en el hemisferio norte. Así que Urano parecía ser asimétrico: brillante cerca del polo sur y uniformemente oscuro en la región al norte del collar sur. En 2007, cuando Urano pasó su equinoccio, el collar sur casi desapareció, y un débil collar norteño emergió cerca de 45 ° de latitud.
En la década de 1990, el número de las características de nubes brillantes observadas creció considerablemente en parte porque las nuevas técnicas de imágenes de alta resolución estuvieron disponibles. La mayoría se encontraron en el hemisferio norte cuando comenzó a hacerse visible. Una primera explicación -que las nubes brillantes son más fáciles de identificar en su parte oscura, mientras que en el hemisferio sur el cuello brillante las enmascara- demostró ser incorrecta. Sin embargo, hay diferencias entre las nubes de cada hemisferio. Las nubes del norte son más pequeñas, más nítidas y brillantes. Parecen estar a mayor altitud. La vida útil de las nubes abarca varios órdenes de magnitud. Algunas nubes pequeñas viven durante horas; al menos una nube del sur puede haber persistido desde el Voyager 2 volar por. La observación reciente también descubrió que las características de la nube en Urano tienen mucho en común con las de Neptuno. Por ejemplo, las manchas oscuras comunes en Neptuno nunca se habían observado en Urano antes de 2006, cuando se registró la primera característica de este tipo llamada Urano Oscuro. La especulación es que Urano se está volviendo más parecido a Neptuno durante su temporada equinoccial.
El seguimiento de numerosas características de nubes permitió la determinación de los vientos zonales que soplan en la troposfera superior de Urano. En el ecuador, los vientos son retrógrados, lo que significa que soplan en dirección inversa a la rotación planetaria. Sus velocidades son de -360 a -180 km / h (-220 a -110 mph). La velocidad del viento aumenta con la distancia desde el ecuador, alcanzando valores cero cerca de ± 20 ° de latitud, donde se encuentra el mínimo de temperatura de la troposfera. Más cerca de los polos, los vientos cambian a una dirección prograda, fluyendo con la rotación de Urano. Las velocidades del viento continúan aumentando alcanzando máximos a ± 60 ° de latitud antes de caer a cero en los polos. Las velocidades del viento a -40 ° de latitud oscilan entre 540 y 720 km / h (340 a 450 mph). Debido a que el collar oscurece todas las nubes debajo de ese paralelo, las velocidades entre él y el polo sur son imposibles de medir.
La variación estacional
Durante un breve período, de marzo a mayo de 2004, aparecieron nubes grandes en la atmósfera de Urano, lo que le dio una apariencia de Neptuno. Las observaciones incluyeron velocidades récord del viento de 820 km / h (510 mph) y una tormenta persistente conocida como "fuegos artificiales del 4 de julio". El 23 de agosto de 2006, los investigadores del Space Science Institute (Boulder, Colorado) y la Universidad de Wisconsin observaron una mancha oscura en la superficie de Urano, lo que les dio a los científicos más información sobre la actividad atmosférica de Urano. ¿Por qué este repentino aumento en la actividad no se conoce por completo, pero parece que la extrema inclinación axial de Urano da lugar a variaciones estacionales extremas en su clima? La determinación de la naturaleza de esta variación estacional es difícil porque los buenos datos sobre la atmósfera de Urano han existido durante menos de 84 años, o un año completo de Uranio. La fotometría en el transcurso de medio año de uranio (que comenzó en la década de 1950) ha mostrado una variación regular en el brillo en dos bandas espectrales, con máximos que ocurren en los solsticios y mínimos que ocurren en los equinoccios. Se ha observado una variación periódica similar, con máximos en los solsticios, en las mediciones de microondas de la troposfera profunda que comenzaron en la década de 1960. Las mediciones de la temperatura estratosférica a partir de la década de 1970 también mostraron valores máximos cerca del solsticio de 1986. Se cree que la mayoría de esta variabilidad se debe a cambios en la geometría de visualización. se ha observado en las mediciones de microondas de la troposfera profunda que comenzaron en la década de 1960. Las mediciones de la temperatura estratosférica a partir de la década de 1970 también mostraron valores máximos cerca del solsticio de 1986. Se cree que la mayoría de esta variabilidad se debe a cambios en la geometría de visualización. se ha observado en las mediciones de microondas de la troposfera profunda que comenzaron en la década de 1960. Las mediciones de la temperatura estratosférica a partir de la década de 1970 también mostraron valores máximos cerca del solsticio de 1986. Se cree que la mayoría de esta variabilidad se debe a cambios en la geometría de visualización.
Hay algunos indicios de que los cambios estacionales físicos están sucediendo en Urano. Aunque se sabe que Urano tiene una brillante región del polo sur, el polo norte es bastante tenue, lo cual es incompatible con el modelo del cambio estacional descrito anteriormente. Durante su anterior solsticio septentrional en 1944, Urano mostró niveles elevados de brillo, lo que sugiere que el polo norte no siempre fue tan tenue. Esta información implica que el polo visible se ilumina un poco antes del solsticio y se oscurece después del equinoccio. El análisis detallado de los datos visibles y de microondas reveló que los cambios periódicos de brillo no son completamente simétricos alrededor de los solsticios, lo que también indica un cambio en los patrones de albedo meridional. En la década de 1990, cuando Urano se alejó de su solsticio, Hubble y telescopios terrestres revelaron que el casquete polar sur se oscureció notablemente (excepto el collar sur, que permaneció brillante), mientras que el hemisferio norte demostró actividad creciente, como formaciones de nubes y vientos más fuertes, reforzando las expectativas de que debería aclararse pronto. Esto sucedió en 2007 cuando pasó un equinoccio: surgió un débil collar polar norteño, y el cuello sur se volvió casi invisible, aunque el perfil zonal del viento se mantuvo ligeramente asimétrico, con vientos del norte algo más lentos que el sur.
El mecanismo de estos cambios físicos aún no está claro. Cerca de los solsticios de verano y de invierno, los hemisferios de Urano se alternan ya sea en pleno resplandor de los rayos del Sol o frente al espacio profundo. Se cree que el brillo del hemisferio iluminado por el sol es el resultado del engrosamiento local de las nubes de metano y las capas de neblina ubicadas en la troposfera. El collar brillante a -45 ° de latitud también está conectado con las nubes de metano. Otros cambios en la región polar sur se pueden explicar por los cambios en las capas de nubes inferiores. La variación de la emisión de microondas desde Urano probablemente sea causada por cambios en la circulación troposférica profunda, ya que las nubes polares y la bruma pueden inhibir la convección. Ahora que los equinoccios de primavera y otoño están llegando a Urano, la dinámica está cambiando y la convección puede volver a ocurrir.
Formación
Muchos argumentan que las diferencias entre los gigantes de hielo y los gigantes de gas se extienden a su formación. Se presume que el Sistema Solar se formó a partir de una bola giratoria gigante de gas y polvo conocida como nebulosa presolar. Gran parte del gas de la nebulosa, principalmente hidrógeno y helio, formó el Sol, y los granos de polvo se juntaron para formar los primeros protoplanetas. A medida que los planetas crecían, algunos de ellos eventualmente acrecentaron suficiente materia para que su gravedad se aferrara al gas sobrante de la nebulosa. Cuanto más gas conservaban, más grandes se volvían; cuanto más grandes se vuelven, más gas retienen hasta que se alcanza un punto crítico, y su tamaño comienza a aumentar exponencialmente. Los gigantes de hielo, con solo unas pocas masas de gas nebular, nunca llegaron a ese punto crítico.
Lunas
Urano tiene 27 satélites naturales conocidos. Los nombres de estos satélites se eligen entre los personajes de las obras de Shakespeare y Alexander Pope. Los cinco satélites principales son Miranda, Ariel, Umbriel, Titania y Oberon. El sistema satelital uraniano es el menos masivo entre los planetas gigantes; la masa combinada de los cinco satélites principales sería menos de la mitad que la de Tritón (la luna más grande de Neptuno) sola. El más grande de los satélites de Urano, Titania, tiene un radio de solo 788,9 km (490.2 mi), o menos de la mitad de la Luna, pero un poco más que Rhea, el segundo satélite más grande de Saturno, convirtiendo a Titania en la octava luna más grande en el Sistema Solar Los satélites de Urano tienen albedos relativamente bajos; que van desde 0.20 para Umbriel a 0.35 para Ariel (en luz verde). Son conglomerados de roca de hielo compuestos de aproximadamente 50% de hielo y 50% de roca. El hielo puede incluir amoníaco y dióxido de carbono.
Entre los satélites uranianos, Ariel parece tener la superficie más joven con el menor número de cráteres de impacto y el Umbriel es el más antiguo. Miranda tiene cañones de falla de 20 km (12 mi) de profundidad, capas aterrazadas y una variación caótica en las edades y características de la superficie. Se cree que la actividad geológica pasada de Miranda fue impulsada por el calentamiento de las mareas en un momento en que su órbita era más excéntrica que la actual, probablemente como resultado de una antigua resonancia orbital 3: 1 con Umbriel. Los procesos extensionales asociados con los diapiros de afloramiento son el origen probable de la corona de tipo "hipódromo" de Miranda. Se cree que Ariel se sostuvo una vez en una resonancia 4: 1 con Titania.
Urano tiene al menos un orbitador en forma de herradura que ocupa el punto lagrangiano L-
3 de Sun-Uranus , una región gravitacionalmente inestable a 180 ° en su órbita, 83982 Crantor. Crantor se mueve dentro de la región co-orbital de Urano en una órbita de herradura compleja y temporal. 2010 EU
65 es también un prometedor candidato libertador en herradura de Urano.
3 de Sun-Uranus , una región gravitacionalmente inestable a 180 ° en su órbita, 83982 Crantor. Crantor se mueve dentro de la región co-orbital de Urano en una órbita de herradura compleja y temporal. 2010 EU
65 es también un prometedor candidato libertador en herradura de Urano.
Anillos planetarios
Los anillos uranianos están compuestos de partículas extremadamente oscuras, que varían en tamaño de micrómetros a una fracción de un metro. Actualmente se conocen trece anillos distintos, el más brillante es el anillo ε. Todos, excepto dos anillos de Urano, son extremadamente angostos, generalmente tienen unos pocos kilómetros de ancho. Los anillos son probablemente bastante jóvenes; las consideraciones dinámicas indican que no se formaron con Urano. La materia en los anillos pudo haber sido alguna vez parte de una luna (o lunas) que fue destruida por impactos de alta velocidad. A partir de numerosos fragmentos de desechos que se formaron como resultado de esos impactos, solo sobrevivieron unas pocas partículas, en zonas estables correspondientes a las ubicaciones de los anillos actuales.
William Herschel describió un posible anillo alrededor de Urano en 1789. Este avistamiento generalmente se considera dudoso, porque los anillos son bastante débiles, y en los dos siglos siguientes ninguno fue observado por otros observadores. Aún así, Herschel hizo una descripción precisa del tamaño del anillo épsilon, su ángulo relativo a la Tierra, su color rojo y sus aparentes cambios a medida que Urano viajaba alrededor del Sol. El sistema de anillos fue definitivamente descubierto el 10 de marzo de 1977 por James L. Elliot, Edward W. Dunham y Jessica Mink utilizando el Kuiper Airborne Observatory. El descubrimiento fue fortuito; planearon usar la ocultación de la estrella SAO 158687 (también conocida como HD 128598) por Urano para estudiar su atmósfera. Cuando se analizaron sus observaciones, descubrieron que la estrella había desaparecido brevemente de la vista cinco veces antes y después de que desapareciera detrás de Urano. Concluyeron que debe haber un sistema de anillos alrededor de Urano. Más tarde detectaron cuatro anillos adicionales. Los anillos fueron fotografiados directamente cuando el Voyager 2 pasó Urano en 1986. El Voyager 2 también descubrió dos anillos débiles adicionales, elevando el número total a once.
En diciembre de 2005, el Telescopio Espacial Hubble detectó un par de anillos previamente desconocidos. El más grande está ubicado dos veces más lejos de Urano que los anillos previamente conocidos. Estos nuevos anillos están tan lejos de Urano que se les llama el sistema de anillos "externo". Hubble también detectó dos pequeños satélites, uno de los cuales, Mab, comparte su órbita con el anillo descubierto más exterior. Los nuevos anillos elevan a 13. el número total de anillos uranianos. En abril de 2006, las imágenes de los nuevos anillos del Observatorio Keck arrojaron los colores de los anillos exteriores: el más exterior es azul y el otro rojo. Una hipótesis sobre el color azul del anillo exterior es que está compuesta de diminutas partículas de hielo de agua de la superficie de Mab que son lo suficientemente pequeñas como para dispersar la luz azul. Por el contrario, los anillos internos de Urano aparecen grises.
- Anillos de Urano
Animación sobre la ocultación de descubrimiento en 1977. (Haga clic en él para comenzar)
Urano tiene un sistema de anillo planetario complicado, que fue el segundo sistema de este tipo que se descubrió en el Sistema Solar después de Saturno.
La aurora de Urano contra sus anillos ecuatoriales, captada por el telescopio Hubble. A diferencia de las auroras de la Tierra y Júpiter, las de Urano no están en línea con sus polos, debido a su campo magnético ladeado.
Exploración
En 1986, la sonda interplanetaria Voyager 2 de la NASA se encontró con Urano. Este sobrevuelo sigue siendo la única investigación de Urano realizada desde una distancia corta y no se planean otras visitas. Lanzado en 1977, Voyager 2 hizo su acercamiento más cercano a Urano el 24 de enero de 1986, llegando dentro de los 81.500 km (50.600 millas) de las nubes, antes de continuar su viaje a Neptuno. La nave espacial estudió la estructura y la composición química de la atmósfera de Urano, incluido su clima único, causado por su inclinación axial de 97.77 °. Hizo las primeras investigaciones detalladas de sus cinco lunas más grandes y descubrió 10 nuevas. Examinó los nueve anillos conocidos del sistema y descubrió dos más. También estudió el campo magnético, su estructura irregular, su inclinación y su única espiral magnética de sacacorchos causada por la orientación lateral de Urano.
La Voyager 1 no pudo visitar a Urano porque la investigación de la luna de Saturno, Titán, se consideraba una prioridad. Esta trayectoria llevó al Voyager 1 fuera del plano de la eclíptica, poniendo fin a su misión de ciencia planetaria.
La posibilidad de enviar la nave espacial Cassini desde Saturno a Urano fue evaluada durante una fase de planificación de extensión de misión en 2009, pero finalmente fue rechazada a favor de destruirla en la atmósfera de Saturno. Habría tardado unos veinte años en llegar al sistema uraniano después de partir de Saturno. Un orbitador y una sonda de Urano fueron recomendados por la Encuesta Decadal de Ciencias Planetarias 2013-2022 publicada en 2011; la propuesta prevé su lanzamiento durante 2020-2023 y un crucero de 13 años a Urano. Una sonda de entrada a Urano podría usar el patrimonio Pioneer Venus Multiprobe y descender a 1-5 atmósferas. La ESA evaluó una misión de "clase media" llamada Urano Pathfinder. Un nuevo orbitador de Uranus de fronteras ha sido evaluado y recomendado en el estudio, The Case for a Uranus Orbiter. Tal misión se ve favorecida por la facilidad con la que se puede enviar una masa relativamente grande al sistema: más de 1500 kg con un viaje Atlas 521 y 12 años. Para ver más conceptos, ver las misiones propuestas de Urano.
En cultura
En astrología, el planeta Urano ( 
) es el planeta regente de Acuario. Debido a que Urano es cian y Urano está asociado con electricidad, el color azul eléctrico, que está cerca del cian, está asociado con el signo Acuario (ver Urano en astrología).
) es el planeta regente de Acuario. Debido a que Urano es cian y Urano está asociado con electricidad, el color azul eléctrico, que está cerca del cian, está asociado con el signo Acuario (ver Urano en astrología).
El elemento químico uranio, descubierto en 1789 por el químico alemán Martin Heinrich Klaproth, recibió su nombre del recién descubierto planeta Urano.
"Urano, el mago" es un movimiento en la suite orquestal de Gustav Holst Los planetas , escrita entre 1914 y 1916.
La operación Urano fue la operación militar exitosa en la Segunda Guerra Mundial por el ejército soviético para recuperar Stalingrado y marcó el punto de inflexión en la guerra terrestre contra la Wehrmacht.
Las líneas "Entonces sentí que me gusta algún observador de los cielos / Cuando un nuevo planeta nada en su ken", de John Keats en "On First Looking into Chapman's Homer", son una referencia al descubrimiento de Herschel de Urano.
Muchas referencias a Urano en la cultura popular y las noticias involucran humor sobre una pronunciación de su nombre que se asemeja a la de la frase "su ano".