Uran (planeta)

Uran (simbol: ) je sedmi po redu planet od Sunca, na srednjoj udaljenosti od Sunca 19,23 astronomskih jedinica. To je prvi planet koji je bio otkriven teleskopom (William Herschel, 1781.), iako ga se može vidjeti i golim okom. Oko Sunca obiđe za 84,32 godine. Ekvatorskoga je promjera 51 118 km, oko 4 puta većeg od Zemljina, masa mu je 14,5 puta veća od Zemljine, obrne se oko osi za 17 sati 14 minuta, a gušći je od vode 1,27 puta. Zbog brze vrtnje splošten je. Ekvator mu je otklonjen od ravnine staze za 97,8°, te mu je os vrtnje gotovo polegnuta u ravnini staze. Zbog toga mu se redoslijed godišnjih doba bitno razlikuje od redoslijeda ostalih planeta: četvrtinu godine prema Suncu je okrenuto jedno od polarnih područja, kada se izmjena dana i noći zbiva jedino u području ekvatora, sa Suncem nisko pri obzoru. Drugu četvrtinu godine prema Suncu je okrenuto ekvatorsko područje, s brzom izmjenom dana i noći, i tako dalje. Iako ekvator nije stalno osunčan, temperatura na Uranu najviša je u ekvatorskom području. U atmosferi, s najnižom temperaturom od –224 °C, pušu vrlo brzi vjetrovi u smjeru vrtnje i lebde oblaci metana. Zbog metana atmosfera ima modrikast odbljesak. Unutrašnjost Urana sadrži stjenovitu jezgru usporedivu sa Zemljom, oko koje se nalazi prostrani ledeni omotač koji se sastoji od vode i amonijaka (vodeno-amonijačni ocean), te najviše pridonosi ukupnoj planetnoj masi. Uran ima prostrano magnetsko polje kojemu je os prema osi vrtnje nagnuta za 60°, te za 1/3 polumjera udaljena od planetnoga središta; ima ionosferu i radijacijske pojasove. Uz 27 prirodnih satelita prati ga sustav od 13 tankih, odvojenih prstenova. Pet najvećih satelita jesu: Miranda, Ariel, Umbriel, Titanija i Oberon. 

Uran odbija oko 51% Sunčeve svjetlosti (albedo 0,51). Za planete dalje od Saturna, antički narodi nisu znali. Uran je na rubu vidljivosti golog oka jer mu je za opozicije sjaj dostigne prividnu magnitudu m = +5,8. Neptun za prosječne opozicije ima zvjezdaju veličinu m = +7,6. Na srednjim udaljenostima od Sunca, koje iznosi 19,2 i 30 AJ, Uran i Neptun obiđu po stazama za 84 odnosno 165 godina. Stoga se među zvijezdama gibaju veoma sporo. Sa Zemlje se u najboljem slučaju vide kao pločice kutnog promjera 4" odnosno 2".

Uran je u grčkoj mitologiji bog neba i otac Titana.

Fizička svojstva 

Uran spada u plinovite divove, kao i Jupiter, Saturn i Neptun. Smatra se da, kao i Neptun, ima malu kamenu jezgru. Na jezgru se nastavlja omotač od vodenog leda, metana i amonijaka, koji prema van postupno prelazi u atmosferu. Uran, za razliku od ostalih plinovitih divova, nema vlastiti izvor topline u unutrašnjosti.
Otkriveno je da se ispod atmosfere Urana komeša oko 6000 milja debeo sloj vruće vode koji okružuje rastopljenu stjenovitu jezgru.

Najniža temperatura je izmjerena na razini s tlakom od 100 milibara i iznosi 52 K. Iznad tog sloja temperatura raste do 150 K (-123 °C) u razrijeđenoj gornjoj atmosferi. Temperatura prema unutrašnjosti raste do nekoliko tisuća °C. Za vrijeme prolaska letjelice Voyager 2 Uranov južni pol je bio okrenut Suncu. Iz toga proizlazi da bi polarna područja trebala biti toplija od ekvatorskih što, iz nepoznatih razloga, ipak nije slučaj.

Fizička svojstva planeta uvjetovana su masom i količinom Sunčeva zračenja. Masa Urana i Neptuna je bitno manja od masa Jupitera i Saturna, pa je manji i udio vodika i helija u ukupnoj masi planeta. Posebno je gustoća Neptuna veća. U Uranovoj atmosferi nalazi se više metana nego u Neptunovoj. Uran je zelenkastomodrikaste boje baš zato što metan upija svjetlost komplementarnih boja. Ravnoteža temperatura iznosi kod Urana 64 K, a kod Neptuna 51 K, no infracrveno zračenje otkriva da se u atmosferi nalazi sloj temperature povišene do 100 K na Uranu, a do 140 K na Neptunu. U tim slojevima metan i vodik moraju biti plinoviti, dok amonijak prelazi iz plinovitog stanje u tekuće i čvrsto.

Atmosfera 
Uranova atmosfera se sastoji velikom većinom od vodika (83%) i helija (15%), nešto malo metana (2%), a vode i amonijaka ima u tragovima. Metan u atmosferi daje Uranu karakterističnu modrozelenu boju jer upija svjetlost komplementarnih boja. Atmosfera Urana je gotovo bezlična. Providna je i čista do velikih dubina gdje se nalaze oblaci smrznutog metana. Polarno je područje prekriveno sumaglicom. Vjetrovi na ekvatoru pušu brzinama do 50 m/s, znatno sporije nego na drugim plinovitim divovima. Uran pokazuje pojaseve paralelne s ekvatorom, ali vrlo teško uočljive, čak i uz računalnu obradu slika. Međutim, novije fotografije teleskopa Hubble (HST) pokazuju sve veću i veću aktivnost u Uranovoj atmosferi. HST je tijekom 1998. snimio čak 20 svijetlih oblaka na različitim visinama. Svijetle oblake vjerojatno čine kristali metana. Sumnja se da su promjene nastale uslijed promjene orijentacije Urana prema Suncu. Naime, Sunce obasjava područja sve bliže ekvatoru, pa izmjena dana i noći ima sve veću utjecaj na temperaturu pojedinih dijelova Urana. Na Uranu se, zapravo, događa izmjena godišnjih doba. Oko godine 2007., Sunce je bilo iznad Uranova ekvatora.

Orbita i rotacija 
Jedan Uranov obilazak oko Sunca traje 83,83 godine. Okrene se oko svoje osi za 17 sati i 14 minuta. Kao i sva plinovita tijela ima diferencijalnu rotaciju (trajanje dana ovisi o udaljenosti od ekvatora), ali bržu pri polovima. Uran je neobičan po tome što je okrenut "na bok", t.j. os rotacije mu je nagnuta čak 98° u odnosu na putanju oko Sunca (retrogradno gibanje). Mogući uzrok bi nekoliko uzastopnih sudara s manjim tijelima iz istog smjera. Dakle se samo za 8° naginje prema ravnini ekliptike, pa se može reći da se Uran kotrlja ekvatorom po stazi! Dakako, ekvator pritom u prostoru ostaje stalno paralelan samom sebi. Zato će polovicu svoga ophodnog vremena, a to je oko 42 godine, usmjeravati prema Suncu više područje jednog pola, a drugih 42 godine područje drugog pola. Područje pola koje je okrenuto Suncu je "dnevno", a područje oko suprotnog pola je "noćno". No bez obzira na rasvijetljenost, sva su područja na podjednakoj temperaturi. Uran ima brzu i zonalnu vrtnju (rotaciju). Period vrtnje oblaka koje je snimila svemirska letjelica Voyager 2 raste od 15 sati na 44° do 17 sati na 26° zemljopisne širine. Dakle, vrtnja je sporija u ekvatorskom nego u polarnom području, što je primjer suprotan zonalnoj vrtnji u Jupiteru i Saturnu. U smjeru vrtnje pušu snažni vjetrovi. Polarno područje prekriveno je sumaglicom.

Magnetsko polje 
Uranovo magnetsko polje je nagnuto čak 55° prema osi rotacije, a smatra se da nastaje relativno blizu površine. Intenzitet Uranovog magnetskog polja otprilike odgovara Zemljinom polju, iako Uranovo polje znatno se mijenja od mjesta do mjesta zbog velikog odmaka izvora polja od središta planeta. Izvor magnetskog polja je nepoznat. Kao i kod ostalih planeta s magnetskim poljima, postoji magnetski rep u smjeru suprotnom od Sunca, koji se kod Urana proteže najmanje 10 milijuna km iza planeta. Veliki nagib osi rotacije planeta zajedno s nagibom magnetskog polja čine magnetski rep zavijenim u spiralu.

Uranovi sateliti 
Vidi: Uranovi prirodni sateliti

Do danas je pronađeno ukupno 27 Uranovih prirodnih satelita. Uran je sve do nedavno, sa svojih tadašnjih 20 poznatih satelita, držao rekord u Sunčevu sustavu, dok ga nedavno nisu pretekli Saturn sa 31 i Jupiter s ukupno 61 satelitom. Za razliku od ostalih planeta čiji sateliti dobivaju imena po mitskim likovima, Uranovi dobivaju imena likova iz djela Williama Shakespearea i Alexandera Popea. Voyager je otkrio da su svi Uranovi sateliti sastavljeni od stijena i običnog vodenog leda .

Mogu se podijeliti u tri skupine:

 Prvu skupinu čine 13 unutarnjih satelita koji su vrlo mali i tamni, otkriveni većinom na fotografijama Voyagera 2. To su, redom od Urana prema van: Kordelija (Cordelia), Ofelija (Ophelia), Bjanka (Bianca), Kresida (Cressida), Dezdemona (Desdemona), Julija (Juliet), Porcija (Portia), Rozalinda (Rosalind), Kupid, Belinda, Perdita, Pak (Puck) i Mab.

 Drugu skupinu čine 5 velikih satelita: Miranda, Ariel, Umbriel, Titanija i Oberon

 Treću skupinu čine 7 vanjskih satelita, otkrivenih tijekom 1997. i kasnije, koji su mnogostruko više udaljenih od Oberona: Francisco, Caliban, Stephano, Trinculo, Sycorax, Prospero, Setebos i Ferdinand.

U opsežnim izvještajima o susretu s Uranom, ekipa od 40 učenjaka zaključila su da je gustoća Uranovih satelita znatno veća od gustoće Saturnovih satelita. Podaci s Voyagera 2 pokazali su da su dva veća unutarnja Uranova satelita, Arijel i Umbrijel, lakši po sastavu od vanjskih satelita ,Titanije i Oberona, što je vrlo neobično. Miranda pokazuje niz najraznoličnijih geoloških oblika. Prekrivena je dolinama, strminama, pukotinama, kraterima, terasama. Ariel ima brojne rasjede i jarke, te mnogo kružnih udubina. Umbriel ima površinu s mnogo udarnih kratera, a ističe se jedan sa svijetlim prstenom. Titanija uz brojne kratere pokazuje složeni sistem kanjona. Oberon nosi nekoliko velikih udarnih kratera. Prosječna gustoća i tih nebeskih tijela svjedoči o velikom udjelu vode.

Uranovi prstenovi 

Godine 1977., za vrijeme okultacije (pomračenja) zvijezde Sigma Kentaura Uranom, zamijećena je jedna nepredviđena pojava. Naime, zvijezda nije naglo nestala iza Urana, već je prije i poslije pomračenja 9 puta zatitrala. To je bio rezultat prolaska iza Uranovih 9 prstenova. Oni su tamne boje, svinuti i nagnuti. Ti prsteni obiđu oko planeta svakih 8 sati, dva puta većom brzinom od brzine rotacije Urana oko vlastite osi, koja iznosi 16 sati. 

Deseti i jedanaesti prsten su otkriveni kasnije, 1985. godine (Voyager 2). Redom od Urana prema vani nalaze se prstenovi: 1986U2R, 6, 5, 4, Alfa, Beta, Eta, Gama, Delta, Lambda (bivši 1986U1R) i Epsilon.

Većina prstenova je široka tek nekoliko kilometara, osim prstena 1986U2R koji je širok 2500 km. Albedo prstenova je samo 0.03 (odbijaju tek 3% svjetlosti). Prstenovi su eliptični, posebno vanjski, i ne izgledaju cjelovitima poput Saturnovih prstenova. Veličina čestica je u rasponu od prašine do 10-metarskih gromada. 

Najudaljeniji prsten, Epsilon, je ujedno i najsvjetliji. Radio-mjerenja su pokazala da ovom prstenu nedostaju čestice manje od nekoliko decimetara. Rijetka Uranova vanjska atmosfera vodika bi mogla biti odgovorna za ovaj nedostatak.

Historija ljudskog istraživanja 

Uran je prvi planet otkriven u moderno doba. Otkrio ga je William Herschel, glazbenik koji je postao astronom amater, za vrijeme sustavnog pretraživanja neba, 13. ožujka 1781. godine. Herschel je u početku mislio da je ugledao komet. Uran je, zapravo, viđen i mnogo puta prije (na granici je vidljivosti golim okom), ali je bio uvršten u karte kao obična zvijezda. John Flamsteed ga je 1690. katalogizirao kao 34 Tauri (34 Bika).

Herschel je Kraljevskom astronomskom društvu planet predložio nazvati "Jurjevom zvijezdom" ("Georgium sidus", po tadašnjem britanskom kralju Georgu III.), kao "zvijezdom koja je zasjala pod njegovom pokroviteljskom vladavinom". "HM Nautical Almanac Office" je Uran pod ovim imenom vodio do sredine XIX. st.

Herschel je nakon nekoliko godina (1787.) otkrio i 2 velika Uranova satelita Titaniju i Oberon, a Lassell je 1851. otkrio Ariel i Umbriel. Miranda, najmanji od 5 velikih Uranovih satelita, otkrivena je 1948. (Kuiper).

Godine 1977, za vrijeme okultacije (pomračenja) zvijezde sigma Kentaura Uranom, praćenjem treperenja pomračene zvijezde prije zalaska za Uran, otkriveno je devet prstenova.

Samo je jedna letjelica posjetila Uran: Voyager 2, koji je 24. siječnja 1986. prošao 81 500 km iznad vrhova Uranovih oblaka. Tada je fotografirano 5 poznatih Uranovih satelita, te otkriveno novih 10 satelita unutar Mirandine putanje (Kordelija, Ofelija, Bjanka, Kresida, Dezdemona, Julija, Porcija, Rozalinda, Belinda i Pak). Voyager 2 je otkrio i dva nova Uranova prstena.

U novije vrijeme se ponovo (uz pomoć starih Voyagerovih fotografija, te promatranja modernim teleskopima) otkrivaju novi Uranovi sateliti. Tako su 1997 otkriveni Caliban i Sycorax (Gladman), a 1999 još tri satelita: Prospero (Holman), Setebos (Kavelaars) i Stephano (Karkoscha).

References

Literatura 

 
 Patrick Moore, G. Hunt: Atlas des Sonnensystems. Royal Astronomical Society und Herder-Verlag, 1986.

Vanjske veze 

 Astronomska sekcija Fizikalnog društva Split - Uran 
 Uranus at European Space Agency
 NASA's Uranus fact sheet
 Uranus Profile  at NASA's Solar System Exploration site
 Planets – Uranus A kid's guide to Uranus.
 Uranus at Jet Propulsion Laboratory's planetary photojournal. (photos)
 Voyager at Uranus  (photos)
 Uranus (Astronomy Cast homepage) (blog)
 Uranian system montage (photo)
 

Uran
Planete u Sunčevom sistemu