Caractéristiques d'Uranus (planète), composition, orbite, mouvement

Uranus C'est la septième planète du système solaire et appartient au groupe de planètes externes. Au-delà de l'orbite de Saturne, Uranus est à peine visible à l'œil nu dans des conditions très exceptionnelles et il est nécessaire de savoir où chercher.

Pour cette raison, pour l'ancien Uranus, il était pratiquement invisible, jusqu'à ce que l'astronome William Herschel le découvre en 1781, avec un télescope qu'il s'est construit. Le petit point bleu verdâtre n'était pas exactement ce que l'astronome cherchait. Ce que Herschel voulait, c'est détecter le parallage stellaire causé par le mouvement de la traduction des terres.

Figure 1. La planète Uranus, 14.5 fois plus massif que la Terre. Source: Pixabay.

Pour ce faire, j'avais besoin de localiser une étoile éloignée (et à proximité) et d'observer comment ils ont été vus à partir de deux endroits différents. Mais une nuit de printemps en 1781, Herschel a repéré un petit point qui semblait briller un peu plus que les autres.

Bientôt, lui et les autres astronomes se sont convaincus qu'il s'agissait d'une nouvelle planète et que Herschel est rapidement devenue célèbre pour élargir la taille de l'univers connu, augmentant le nombre de planètes.

La nouvelle planète n'a pas obtenu son nom immédiatement, car Herschel a refusé d'utiliser une divinité grecque ou romaine et il l'a plutôt baptisé comme Georgium Sidu ou «Jorge Star» en l'honneur du monarque anglais de l'époque Jorge III.

Naturellement, cette option n'était pas comme certains dans le continent européen, mais la question a été réglée lorsque l'astronomie allemande.

Selon les vieilles mythologies grecques et romaines, Uranus était le père de Saturne (Cronos), qui à son tour était le père de Jupiter (Zeus). La communauté scientifique a finalement accepté ce nom, sauf en Angleterre, où la planète a continué à s'appeler "Jorge Star", au moins jusqu'en 1850.

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Caractéristiques générales d'Uranus

Uranus appartient au groupe de planètes externes du système solaire, étant la troisième planète en taille, après Saturne et Jupiter. Il est, avec Neptune, un géant de la glace, car sa composition et beaucoup de ses caractéristiques les différencient des deux autres géants de Júpìter et Saturne.

Pendant que dans Jupiter et Saturne, l'hydrogène et l'hélium prédominent, les géants de la crème glacée tels que Uranus contiennent des éléments plus lourds tels que l'oxygène, le carbone, l'azote et le soufre. 

Bien sûr, Uranus a également de l'hydrogène et de l'hélium, mais principalement dans son atmosphère. Et il contient également de la glace, bien que tous ne soient pas de l'eau: il y a de l'ammoniac, du méthane et d'autres composés. 

Mais en tout cas, l'atmosphère d'Uranus est l'une des plus gelées de toutes dans le système solaire. Les températures peuvent atteindre -224 ºC.

Bien que les images montrent un album bleu lointain et mystérieux, il existe de nombreuses caractéristiques plus surprenantes. L'un d'eux est précisément la couleur bleue, qui est due au méthane de l'atmosphère, qui absorbe la lumière rouge et reflète le bleu.

Uranus a l'air bleu par le gaz de méthane de son atmosphère, qui absorbe la lumière rouge et reflète la lumière bleue

De plus, Uranus a:

-Propre champ magnétique avec disposition asymétrique. 

-De nombreuses lunes.

-Un système plus sombre que celui de Saturne.

Mais ce qui attire le plus l'attention, c'est le virage rétrograde sur un axe de rotation complètement incliné, à tel point que les poteaux d'Uranus sont situés là où l'est l'équateur des autres, comme si elle tournait sur le côté.

Figure 2. Inclinaison de l'axe de rotation d'Uranus. Source: NASA.

Soit dit en passant, contrairement à ce que la figure 1 suggère, Uranus n'est pas une planète paisible ou monotone. Le Voyager, la sonde qui a obtenu les images, a eu raison d'une rare période de climat pacifique.

La figure suivante montre l'inclinaison de l'axe d'Uranus en 98º dans une comparaison globale entre toutes les planètes. À Uranus, ce sont les pôles qui reçoivent le plus de chaleur du soleil lointain, au lieu de l'Équateur.

figure 3. Les axes de rotation des planètes du système solaire. Source: NASA.

Résumé des principales caractéristiques physiques de la planète

-Masse: 8.69 x 10²⁵ kg.

-Radio: 2.5362 x 10⁴   km

-Forme: Putain.

-Distance moyenne du soleil: 2.87 x 10⁹ km

-Inclinaison de l'orbite: 0.77º concernant le plan écliptique.

-Température: Entre -220 et -205.2 ºC approximativement.

-La gravité: 8.69 m / s²

-Propre champ magnétique: Ouais.

-Atmosphère: Oui, d'hydrogène et d'hélium

-Densité: 1290 kg / m³

-Satellites: 27 avec désignation à ce jour.

-Anneaux: Oui, environ 13 ont découvert jusqu'à présent.

Mouvement de traduction

Uranus, comme les grandes planètes, se transforme majestueusement autour du soleil, prenant environ 84 ans pour terminer une orbite. 

Figure 4. Orbite d'Uranus (en rouge) autour du soleil. Source: Wikimedia Commons. Simulation originale = Todd K. TIMBERLAKE Auteur de Easy Java Simulation = Francisco Esquembre / CC By-S (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 3.0)

L'orbite d'Uranus est sensiblement elliptique et a en principe montré quelques écarts avec l'orbite calculée pour lui à partir des lois de Newton et Kepler, par le grand mathématicien Pierre de Laplace en 1783. 

Vous pouvez vous servir: la troisième loi de Newton: applications, expériences et exercices

Quelque temps plus tard, en 1841, astronomique anglaise. 

En 1846, le mathématicien français Urbain Le Verrier a affiné les calculs de l'orbite possible de la planète inconnue et les a remis à l'astronome allemand Johann Gottfried Galle à Berlin. Neptune est immédiatement apparu sur son télescope pour la première fois, dans l'endroit indiqué par le scientifique français. 

Figure 5. À gauche, Sir William Herschel (1738-1822) et à droite Urbain Le Verrier (1811-1877). Source: Wikimedia Commons.

Quand et comment observer Uranus

Uranus est difficile à observer à l'œil nu car il est extrêmement éloigné de la terre. Dès qu'il présente une ampleur de 6, quand il est plus brillant et un diamètre de 4 secondes d'arc (Jupiter a environ 47º quand il a l'air mieux).

Avec un ciel sombre très clair, sans lumières artificielles et sachant à l'avance où regarder, il est possible de le voir à l'œil nu. 

Cependant, les fans d'astronomie peuvent le placer à l'aide des lettres célestes trouvées sur Internet et un instrument, qui peuvent même être des jumelles de bonne qualité. Même ainsi, cela ressemblera à un point bleu sans plus de détails.

Figure 6. Uranus peut être considéré comme un petit point bleu à l'aide du télescope et des lettres célestes. Source: Pexels.

Pour voir les 5 grandes lunes d'Uranus, un grand télescope est requis. Les détails de la planète ont pu être observés avec un télescope au moins 200 mm. Les petits instruments ne révèlent qu'un minuscule album bleu verdâtre, mais cela vaut la peine d'essayer, sachant que là, jusqu'à présent, cache tellement de merveilles.

Anneaux d'Uranus

En 1977, Uranus a passé une étoile et l'a cachée. Pendant ce temps, l'étoile cligna des yeux plusieurs fois, avant et après la dissimulation. Le scintillement a été causé par le col.

Toutes les planètes extérieures ont un système d'anneaux, bien qu'aucune ne dépasse la beauté des anneaux de Saturne, mais ceux d'Uranus sont très intéressants.

La sonde Voyager 2 a trouvé plus d'anneaux et a obtenu d'excellentes images. En 2005, le télescope spatial Hubble a également découvert 2 autres anneaux extérieurs. 

L'affaire qui compose les anneaux d'Uranus est sombre, ce sont peut-être des roches à haute teneur en carbone et seuls les anneaux les plus à l'extérieur sont des riches riches.

Les anneaux sont maintenus en forme grâce au Satellites de berger d'Uranus, dont l'action gravitationnelle détermine la forme de ceux. Ils sont également très minces, donc les satellites qui sont pâturés sont assez petites lunes.

Le système des anneaux est une structure plutôt fragile et peu durable, du moins du point de vue des temps astronomiques.

Les particules qui composent les anneaux entrent en collision en continu, le frottement avec l'atmosphère d'Uranus les frappe et aussi le rayonnement solaire constant les détériore.

Par conséquent, la persistance des anneaux dépend du fait que le nouveau matériel leur vient, de la fragmentation des satellites pour les impacts avec les astéroïdes et les comètes. Comme pour les anneaux de Saturne, les astronomes pensent qu'ils sont récents et que leur origine est précisément dans ces collisions.

Figure 7. Il existe une relation très étroite entre les anneaux d'Uranus et les satellites de berger, cela est courant dans les planètes avec des anneaux. Source: Wikimedia Commons. Trassiorf / Domaine public.

Mouvement rotatif

Parmi toutes les caractéristiques d'Uranus, c'est la plus étonnante, car cette planète a une rotation rétrograde; Autrement dit, rapidement brisé dans la direction opposée à la façon dont les autres planètes (sauf Vénus) le font, prenant un peu plus de 17 heures pour faire un retour. Une telle vitesse contraste avec la modération d'Uranus lors du déplacement de son orbite.

De plus, l'axe de rotation est si incliné qu'il semble que la planète se couvre, comme on peut le voir dans l'animation de la figure 2. Les scientifiques planétaires pensent qu'un impact colossal a changé l'axe de rotation de la planète à sa position actuelle.

Peut vous servir: goniomètre: historique, pièces, opération, utilisations, typesFigure 8. La rotation rétrograde et l'inclinaison de l'axe d'Uranus sont dues à un impact colossal qui s'est produit il y a des millions d'années. Source: NASA.

Les stations à Uranus

C'est à cause de cette inclination particulière que les stations d'Uranus sont vraiment extrêmes et donnent naissance à de grandes variations climatiques.

Par exemple, lors d'un solstice, l'un des pôles pointe directement au soleil, tandis que l'autre le fait vers l'espace. Un voyageur de côté illuminé observerait que pendant 21 ans, le soleil ne se lève pas ou ne met pas, tandis que le pôle opposé est embourbé dans l'obscurité.

Et au contraire, dans un équinoxe, le soleil est au-dessus de l'Équateur de la planète, puis il se cache tout au long de la journée, ce qui dure environ 17 heures.

Grâce à la sonde Voyager 2, il est connu qu'à l'heure actuelle, l'hémisphère sud d'Uranus est dirigé vers l'hiver, tandis que le nord se rend à l'été, qui aura lieu en 2028.

Figure 9. Variation saisonnière d'Uranus vue par un voyageur hypothétique. Source: graines, m. Système solaire.

Comme Uranus met 84 ans pour parcourir son orbite autour du soleil et être si loin de la terre, il est entendu que de nombreuses variations climatiques de la planète sont encore inconnues. La plupart des données disponibles proviennent de la mission Voyager susmentionnée de 1986 et des observations faites via le télescope spatial Hubble.

Composition

Uranus n'est pas un géant gazeux, mais un géant de la glace. Dans la section dédiée aux caractéristiques, il a été constaté que la densité d'Uranus, bien qu'elle soit inférieure à celle des planètes rocheuses comme la Terre, est plus grande que celle de Saturne, qui pourrait bien flotter dans l'eau.

En fait, une bonne partie de Jupiter et Saturne est plutôt liquide que le soda, mais Uranus et Neptune contiennent beaucoup de glace, non seulement d'eau, mais d'autres composés.

Et puisque la masse d'Uranus est plus faible, à l'intérieur, il n'y a pas de pressions qui donnent naissance à la formation d'hydrogène liquide, donc les caractéristiques de Jupiter et Saturne. Lorsque l'hydrogène se trouve dans cet état, il se comporte comme un métal, qui provient des champs magnétiques intenses de ces deux planètes.

Uranus a également son propre champ magnétique, dont il existe un schéma de la figure 12, bien que curieusement les lignes de champ ne traversent pas son centre, comme dans le cas de la terre, mais elles semblent provenir d'un autre point déplacé de là.

Ensuite, dans l'atmosphère d'Uranus, il y a de l'hydrogène moléculaire et de l'hélium, avec un petit pourcentage de méthane, qui est responsable de sa couleur bleue, car ce composé absorbe les longueurs d'onde de la vague de.

Le corps de la planète en tant que tel est composé de glace, non seulement d'eau, mais d'ammoniac et de méthane.

C'est le moment de mettre en évidence un détail important: lorsque les scientifiques planétaires parlent de "glace", ils ne se réfèrent pas à l'eau gelée que nous mettons en boissons pour les refroidir.

La "glace" des planètes de crème glacée est sous grande pression et températures élevées, au moins plusieurs milliers de degrés, il n'a donc rien de commun avec ce qui est sauvé dans les réfrigérateurs, à l'exception de la composition.

Diamants à Uranus

Est-il possible de produire des diamants à partir de méthane? Des études de laboratoire menées en Allemagne, dans le laboratoire Helmholtz Zentrum Dresde-Rossendorf, indiquent que oui, tant qu'elles ont des conditions de pression et de température adéquates.

Et ces conditions existent à l'intérieur d'Uranus, donc les simulations informatiques montrent que le méthane Cho₄ Il dissocie la formation d'autres composés. 

Le carbone présent dans les molécules de méthane est précipité et ne devient rien de moins que le diamant. Au fur et à mesure qu'ils se dirigent vers l'intérieur de la planète, les cristaux détachent la chaleur par friction et s'accumulent sur le noyau de la planète (voir la section suivante).

On estime que les diamants ainsi formés pourraient atteindre jusqu'à 200 kg, bien qu'il soit peu susceptible de le confirmer, du moins dans un avenir proche.

Structure interne

Dans le diagramme ci-dessous, nous avons la structure d'Uranus et de ses couches, dont la composition a été brièvement mentionnée dans la section précédente:

-Haute à l'atmosphère.

-La couche intermédiaire riche en hydrogène moléculaire et en hélium, au total, l'épaisseur de l'atmosphère est d'environ 7.500 km.

-Le manteau basé sur la glace (que nous savons déjà n'est pas comme la glace commune sur Terre), avec une épaisseur de 10.500 km.

-Un noyau rocheux en fer, nickel et silicates de 7.Radio de 500 km.

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Le matériau "rocheux" du noyau n'est pas comme les rochers de la terre, car au cœur de la planète, la pression et la température sont trop élevées pour que ces "roches" ressemblent à celles que nous connaissons, mais au moins la composition chimique I ne devrait pas être différent.

Figure 10. Structure interne d'Uranus. Source: Wikimedia Commons.

Satellites naturels d'Uranus

Uranus a 27 satellites désignés jusqu'à présent, nommés comme les personnages de William Shakespeare et Alexander Pope, grâce à John Herschel, le fils de William Herschel, découvreur de la planète.

Il y a 5 principales lunes découvertes par observation par télescope, mais aucune n'a d'atmosphère, bien que l'on sache qu'ils ont de l'eau gelée. Tous sont assez petits, car leurs masses combinées n'atteignent pas le milieu de Triton, l'une des lunes de Neptune, la planète Twin Uranus.

Le plus grand d'entre eux est Titania, dont le diamètre est de 46% celui de la lune, suivi d'Oberon. Les deux satellites ont été découverts par William Herschel en 1787. Ariel et Umbriel étaient connus au milieu du niveau du Neute de William Lassell, un astronome amateur qui a également construit ses propres télescopes.

Miranda, la cinquième majeure lune d'Uranus, avec seulement 14% du diamètre lunaire, a été découverte au XXe siècle par Gerard Kuiper. Soit dit en passant, avec le nom de cet astronome remarquable, la ceinture de Kuiper a également été baptisée dans le système solaire Confines.

Figure 11. Les 5 majeures lunes d'Uranus, la planète elle-même et la rondelle de la petite lune. De gauche à droite Uranus en bleu, rondelle, Miranda, Ariel, Umbriel, Titania le plus grand et Overthon. Source: Wikimedia Commons.

La surface de Miranda est extrêmement robuste en raison des impacts possibles et d'une activité géologique inhabituelle.

Les autres satellites sont plus petits et ils se connaissent grâce à Voyager 2 et au télescope spatial Hubble. Ces lunes sont très sombres, peut-être à cause de nombreux impacts qui ont vaporisé le matériau de surface et l'ont concentré dessus. Également pour le rayonnement intense auquel ils sont soumis.

La figure 7 apparaît les noms de certains d'entre eux et leur action pour maintenir le système des anneaux.

Le mouvement satellite d'Uranus est régi par les forces de marée, ainsi que par le système terrestre. De cette façon, les périodes de rotation et de traduction des satellites sont les mêmes et montrent toujours le même visage à la planète.

Le champ magnétique 

Uranus a un champ magnétique avec une intensité d'environ 75% du terrain, selon la magnétométrie de la sonde Voyager 2. Comme l'intérieur de la planète ne remplit pas les conditions nécessaires pour produire de l'hydrogène métallique, les scientifiques pensent qu'il existe un autre liquide de conducteur qui génère le champ.

Dans la figure suivante, les champs magnétiques des planètes joviens sont représentés. Tous les champs ressemblent à une certaine mesure qui produit un aimant magnétique à barre au centre, également celui de la Terre.

Mais le dipôle à Uranus n'est pas au centre, ni celui de Neptune non plus, mais déplacé vers le pôle Sud et remarquablement incliné par rapport à l'axe de rotation, dans le cas d'Uranus.

Figure 12. Schéma de champ magnétique pour les planètes joviennes. Le champ Uranus est déplacé du centre et l'axe forme un angle marqué avec l'axe de rotation. Source: graines, m. Le système solaire.

Si Uranus produit un champ magnétique, il doit y avoir un effet dynamo grâce à un fluide de mouvement. Les experts pensent que c'est un plan d'eau avec du méthane et de l'ammoniac dissous, assez profonde.

Avec la pression et la température de l'intérieur d'Uranus, ce fluide serait un bon conducteur d'électricité. Cette qualité, ainsi que la rotation rapide de la planète et la transmission de la chaleur par convection, sont des facteurs capables de générer un champ magnétique.

Missions à Uranus

Uranus est extrêmement éloigné de la terre, donc au début, l'exploration ne faisait que par le télescope. Heureusement, la sonde Voyager s'est suffisamment approchée pour recueillir des informations invalidantes sur cette planète inconnue jusqu'à récemment.

On pensait que la mission Cassini, qui avait été lancée pour étudier Saturne, pouvait atteindre Uranus, mais lorsque son carburant a été épuisé, les responsables de la mission l'ont fait disparaître à l'intérieur de Saturne en 2017.

La sonde contenait des éléments radioactifs, qui, de l'écrasement contre Titan, l'une des lunes de Saturne, auraient pu contaminer ce monde, qui abrite peut-être une sorte de vie primitive.

Le télescope spatial Hubble offre également des informations importantes et a révélé l'existence de nouvelles anneaux en 2005.

Par la suite, à la Mission Voyager, certaines missions qui n'ont pas pu être effectuées ont été proposées, car l'exploration de Mars et même de Jupiter est considérée comme prioritaire pour les agences spatiales du monde entier.

Voyageur

Cette mission consistait à lancer deux sondes: Voyager 1 et Voyager 2. En principe, ils n'allaient que Jupiter et Saturne, mais après avoir visité ces planètes, les sondes ont continué aux planètes de glace.

Le Voyager 2 est arrivé à Uranus en 1986, et de nombreuses données qui sont jusqu'à présent proviennent de cette sonde. 

De cette façon, des informations ont été obtenues sur la composition de l'atmosphère et la structure des couches a découvert des anneaux supplémentaires, étudié les principales lunes d'Uranus, découvert 10 lunes supplémentaires et mesuré le champ magnétique de la planète.

Il a également envoyé de nombreuses images de haute qualité, à la fois de la planète et des surfaces de leurs lunes, pleines de cratères d'impact.

La sonde est allée à Neptune et est finalement entré dans l'espace interstellaire.

Les références

1. N + 1. 200 kilogrammes diamants sur Uranus et Neptune. Récupéré de: NMAS1.org.
2. Powell, M. Les planètes des yeux nues dans le ciel nocturne (et comment les identifier). Récupéré de: NakeDeyEplanets.com.
3. Graines, m. 2011.Le système solaire. Septième édition. Cengage Learning.
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