Úranus

„Þar sem við höfum sterkar tilfinningar, erum við vís til að blekkja okkur sjálf.“
- Carl Sagan

Úranus er sjöunda reikistjarnan frá sólu og sú þriðja stærsta. Þvermál Úranusar er örlítið meira en þvermál Neptúnusar en massinn er ögn minni. Þessar tvær reikistjörnur eiga margt sameiginlegt og eru oft flokkaðar sem vatnsrisarnir í sólkerfinu á meðan Júpíter og Satúrnus eru hinir eiginlegu gasrisar. Þessu ræður fimbulkuldinn yst í sólkerfinu en sökum hans eru ýmsar gastegundir á föstu eða fljótandi formi við braut Úranusar.

Tákn Úranusar

Úranus var himinguð eða persónugervingur himinsins í grískum trúarbrögðum. Úranus var fyrsti æðsti guðinn, sonur og maki Gaju, en þau voru foreldrar kýklópa (eineygðu skrímslanna) og títana (Seifs og systkina hans).

Úranus uppgötvaðist fyrir tilviljun þann 13. mars 1781 af ensk/þýska stjörnufræðingnum William Herschel. Úranus var því fyrsta reikistjarnan sem var uppgötvuð af ákveðnum einstaklingi, því þær sem menn vissu um fyrir sjást allar með berum augum. Herschel hafði smíðað sjónaukann sinn sjálfur og var að kanna himinninn á kerfisbundinn hátt þegar hann tók eftir daufri þokukenndri stjörnu sem hann í fyrstu taldi halastjörnu. Skömmu seinna varð honum þó ljóst að um sjöundu reikistjörnuna frá sólu var að ræða.

William Herschel (1738-1822), maðurinn sem fann Úranus árið 1781

Upphaflega vildi Herschel nefna reikistjörnuna „Georgium Sidus“, sem er latína og þýðir „Stjarna Georgs,“ til heiðurs velunnara sínum Georgi III, Englandskonungi. Georg III (1738-1820) var konungur frá 1760 og bakaði sér óvinsældir vegna ósigurs Englendinga í frelsisstríði Bandaríkjanna. Hann varð geðveikur síðar á ævinni. Nafnið Úranus var hins vegar ekki tekið í notkun fyrr en nokkrum áratugum síðar og þótti henta betur en nafn á geðveikum konungi, auk þess sem sú nafngift var í anda nafnanna á hinum reikistjörnunum.

Þó svo að Herschel sé almennt viðurkenndur fyrir að hafa fundið Úranus, var hann ekki sá fyrsti sem sá reikistjörnuna. Á ákveðnum tímum getur Úranus sést með berum augum, þegar aðstæður eru eins og best verður á kostið, svo leiða má líkur að því að forfeður okkar hafi séð hann á himninum. Margir stjörnufræðingar með sjónauka höfðu séð reikistjörnuna á undan Herschel og er Úranus á að minnsta kosti 20 stjörnukortum sem teiknuð voru milli 1690 og 1781, t.d. í skrá John Flamsteed frá 1690 þar sem Úranus er 34. stjarnan í Nautsmerkinu. Allir töldu hins vegar að um daufa stjörnu væri að ræða. Herschel var fyrstur til að fylgjast með hreyfingu stjörnunnar á himninum og fann út að um reikistjörnu var að ræða. Þetta var alls ekki einfalt verk því Úranus hreyfist afar hægt um himininn. Síðar leiddu athuganir stjörnufræðinga á brautarhreyfingu Úranusar til uppgötvunar Neptúnusar.

Í stórum sjónaukum er Úranus ekkert meira en dauf, grænleit stjarna. Fyrir athuganda á jörðinni er Úranus álíka stór og golfkúla í 1 km fjarlægð. Stundum er hægt að sjá Úranus með berum augum á mjög heiðskírri nóttu en nú er hann svo sunnarlega á himninum að nær ómögulegt er að hann sjáist með berum augum frá Íslandi. Tiltölulega auðvelt er að koma auga á hann með handsjónauka ef maður veit nákvæmlega hvert skal horfa. Í gegnum lítinn stjörnusjónauka er Úranus aðeins lítil grænleit en sviplaus skífa.

Voyager heimsækir Úranus 1986

Það var lítið sem ekkert vitað um reikistjörnuna þar til Voyager 2 flaug framhjá henni 26. janúar 1986. Í þessari einu ferð varð bylting í þekkingu okkar á þessari köldu og fjarlægu reikistjörnu. Á myndum Voyagers sést að Úranus er ótrúlega sviplaus. Ský í lofthjúpnum urðu aðeins sýnileg eftir úrvinnslu í tölvu. Gögn frá Voyager staðfestu þó að lofthjúpurinn er 84% vetni og 14% helíum, sem eru svipuð hlutföll og í lofthjúpum Júpíters og Satúrnusar. Munurinn er hins vegar sá að 2% lofthjúps Úranusar er metan (CH4) sem er tíu sinnum meira en á Júpíter og Satúrnusi. Metanið dregur í sig rautt ljós sem gefur reikistjörnunni blágrænan lit og gerir okkur erfitt um vik að horfa inn í lofthjúpinn.

Lítið ammóníak virðist vera í lofthjúpi Úranusar, ólíkt því sem gerist í lofthjúpum Júpíters og Satúrnusar. Ástæðan er sú að hitastigið í efri hluta lofthjúpsins er einungis -218°C. Til samanburðar er lægsta hitastigið sem við getum komist í tæri við með einföldum hætti -197°C, en það er hitastig fljótandi niturs sem notað er til að fjarlægja vörtur. Ammóníak frýs við mjög lágt hitastig, eins og í lofthjúpi Úranusar, svo ammóníakið er líklega mjög neðarlega í lofthjúpnum sem gerir okkur erfitt fyrir að mæla það. Af sömu ástæðu skortir vatn í lofthjúpnum en það hefur þau áhrif að hann er mjög sviplaus. Þau sárafáu ský sem sjást eru úr metani þar sem þrýstingurinn er nægur. Þannig virðast metanskýin liggja nokkuð djúpt í lofthjúpnum og því erfitt að sjá þau.

Úranus liggur á hliðinni

Hubblesjónaukinn tók þessa mynd af Úranusi, hringjunum og 10 tunglum þann 8. ágúst 1998. Myndin snýr rétt og sýnir hvernig reikistjarnan snýr suðurpólnum að sólinni þar sem hún liggur á hliðinni í plani sólkerfisins. Myndin var tekin með innrauðu- og litrófsmyndavélum sjónaukans og þess vegna eru litirnir falskir. Um 20 ský sjást í lofthjúpnum. (HST)

Voyager staðfesti að Úranus liggur eiginlega á hliðinni, þ.e. snúningsásinn liggur nánast á sólbaugsfletinum svo segja má að Úranus rúlli líkt og keilukúla umhverfis sólina. Herschel fann fyrstu merkin um þennan óvenjulega snúning fáeinum árum eftir að hann uppgötvaði Úranus. Hann uppgötvaði tvö tungl sem snúast nánast lóðrétt á brautarfleti Úranusar umhverfis sólina. Fjöldi annarra tungla hafa síðan fundist sem öll snúast á sama brautarfleti. Möndulhallinn er 98° frá lóðréttu samanborið við 23,5° hjá jörðinni. Þetta þýðir að Úranus snýst réttsælis eins og Venus og Plútó. Ekki er vitað hvers vegna reikistjarnan hallar svona en talið er að Úranus hafi rekist á stórt fyrirbæri þegar reikistjarnan var að myndast.

Þessi mikli möndulhalli hefur í för með sér að norður- og suðurpólarnir snúa að sólu til skiptis, svo að meiri sólin skín meira á heimsskautssvæðin en á miðbauginn. Þetta veldur miklum árstíðasveiflum á plánetunni. Þannig er sólin alltaf fyrir ofan sjóndeildarhringinn þegar sumar er á suðurhvelinu en að sama skapi alltaf fyrir neðan sjóndeildahringinn þegar vetur er á norðurhvelinu. Þar eru þá svartnætti allan veturinn og nístings kuldi. Þrátt fyrir það er álíka svalt við miðbauginn og á pólsvæðunum (um -218°C) en ástæða þess er óþekkt. Hálfu Úranusári síðar (42 jarðarárum) snýst þetta við. Þegar Voyager flaug framhjá sneri suðurpóllinn að sólinni.

Vindurinn í lofthjúpi Úranusar blæs aðallega til austurs, þ.e. í snúningsátt reikistjörnunnar. Þetta er ólíkt vindunum í lofthjúpum Júpíters og Satúrnusar sem eru beltaskiptir og blása annað hvort í austur- eða vesturátt. Vindar Úranusar blása frá 40 til 170 metra hraða á sekúndu.

Lofthjúpur Úranusar snýst umhverfis reikistjörnuna á um 16 klukkustundum. Líkt og hjá Júpíter og Satúrnus er snúningstíminn háður breiddargráðum. Þetta er hægt að mæla með því að fylgjast með skýjunum í lofthjúpnum. Dýpra inni í stjörnunni er snúningstíminn líklega um 17,24 stundir.

Innri gerð

Segja má að Úranus sé vatnsrisi. Innst í reikistjörnunni er kjarni úr ís og bergi og er líklega með minni massa en jörðin. Þar fyrir ofan er möttullinn sem er úr vatni, metani og ammóníaki og öðrum efnum. Möttullinn er líklega 10 til 14 jarðarmassar. Umhverfis möttulinn er þykkt lag úr vetni, helíum og metangasi.
Stærri mynd

Úranus er aðallega úr ís og bergi. Kjarninn er líklega fastur en fremur lítill bergkjarni með massa sem er um 40% af massa jarðar. Þar fyrir ofan er líklega möttull úr fljótandi eða föstu vatni og ammóníaki. Þannig mætti segja að möttullinn hafi álíka efnasamsetningu og gluggahreinsivökvi. Þessi efni eru hins vegar undir miklum þrýstingi og hita. Umhverfis möttulinn er lag úr fljótandi sameindavetni og fljótandi helíum ásamt örlitlu magni af fljótandi metani.

Úranus og Neptúnus hafa báðir sterk og furðuleg segulsvið. Segulsvið Úranusar hallar um 59° frá möndulásnum og liggur frá miðju reikistjörnunnar. Ekki er vitað hvers vegna þetta er en hugsanlega gæti verið að segulpólskipti séu að eiga sér stað. Líkurnar á að hitta á slíkan atburð eru hins vegar taldar innan við 1%. Annar möguleiki er að þetta sé afleiðing hrikalegra árekstra við fyrirbæri á stærð við plánetur. Segulsviðið er talið myndast í vatnsmöttli reikistjörnunnar þegar uppleystar sameindir eins og ammóníak missa eina eða fleiri rafeindir og hlaðast upp (jónast). Vatn er góður rafleiðari þegar í því er slíkar rafhlaðnar uppleystar sameindir, svo ef til vill hljótast rafstraumar af þessu.

Hringar Úranusar

Úranus hefur hringakerfi eins og hinir gasrisarnir. Hringarnir eru dökkir og mjóir, flestir innan við 10 km breiðir, og fundust fyrir tilviljun 10. mars 1977 þegar Úranus fór fyrir stjörnu í bakgrunninum. Öllum að óvörum blikkaði stjarnan nokkrum sinnum fyrir og eftir að sjálf reikistjarnan fór fyrir hana. Í ljós kom að níu mjóa hringa er að finna umhverfis reikistjörnuna. Agnirnar í hringjunum eru álíka dökkir og kolamolar og flestar um 1 metri að stærð. Þeir endurvarpa aðeins 3% af sólarljósinu sem á þá fellur svo það er ekki að undra að hringirnir fundust ekki fyrr. Þegar Voyager 2 flaug framhjá fundust tveir hringir til viðbótar.

Allir hringarnir eru í innan við 86 þúsund km fjarlægð frá reikistjörnunni, eða innan svonefndra Roche-marka. Innan hringjanna eru tvö tungl, svokölluð smalatungl sem heita Kordelía og Ófelía. Þau liggja innan epsilonhringsins, sem er bjartasti hringurinn, og hafa líklega myndað þessar örmjóu hringjaræmur með þyngdarkrafti sínum. Ef til vill leynast fleiri smalatungl innan hringanna.

Heiti Fjarlægð* [km] Breidd [km] Þykkt [km] Endurskin
1986 U2R 38.000 2.500 0,1 3%
6 41.840 1-3 0,1 3%
5 42.230 2-3 0,1 3%
4 42.580 2-3 0,1 3%
Alfa 44.720 7-12 0,1 3%
Beta 45.670 7-12 0,1 3%
Eta 47.190 0-2 0,1 3%
Gamma 47.630 1-4 0,1 3%
Delta 48.290 3-9 0,1 3%
1986 U1R 50.020 1-2 0,1 3%
Epsilon 51.140 20-100 0,15 3%

Skýringar:

* Fjarlægðin er frá miðju reikistjörnunnar og að brún hringsins.

Tungl Úranusar

Umhverfis Úranus ganga 27 tungl. Fyrir ferð Voyagers þekktust fimm tungl sem eru, í réttri röð frá reikistjörnunni Míranda, Aríel, Úmbríel, Títanía og Óberon. Voyager fann hins vegar tíu önnur lítil tungl sem flest eru innan við 100 km í þvermál. Tunglin eru öll frekar dökk og er Úmbríel á meðal dekkstu tungl sólkerfisins.

Úranus í tölum

Meðalfjarlægð frá sólu: 2.875.000.000 km = 19,22 SE*
Mesta fjarlægð frá sólu: 3.008.000.000 km = 20,11 SE
Minnsta fjarlægð frá sólu: 2.742.000.000 km = 18,33 SE
Miðskekkja brautar: 0,046
Meðalbrautarhraði: 6,8 km/s
Umferðartími: 83,75 ár
Snúningshraði: 17 klst. 25 mín. við miðbaug
Möndulhalli: 97,86°
Brautarhalli: 0,77°
Þvermál: 51.118 km
Þvermál (jörð=1): 4,007
Massi: 8,663 x 1025 kg
Massi (jörð=1): 14,5
Eðlismassi: 1,29 g/cm3
Þyngdarhröðun við yfirborð (jörð=1): 0,9
Lausnarhraði: 21,3 km/s
Meðalhiti efst í lofthjúpnum: -218°C

Skýringar:

*SE=stjarnfræðieining: Meðalfjarlægð frá sólu til jarðar (u.þ.b. 150 milljón km)

Myndir

Úranus og jörðin

Hér sést stærðarmunurinn á Úranusi og jörðinni. Úranus er um 51 þúsund km í þvermál sem þýðir að fjórar jarðir komast þvert í gegnum hann.

Voyager 2 kveður Úranus

Þessa stórkostlegu mynd tók Voyager 2 þann 25. janúar 1986 þegar geimfarið geystist í átt til Neptúnusar. Voyager var í um 1 milljón km fjarlægð frá Úranusi þegar þessi mynd var tekin. (Voyager 2)

Hringar Úranusar I

Voyager 2 tók þessa mynd af hringum Úranusar úr 236 þúsund km fjarlægð. Geimfarið tók myndina á 96 sekúndum sem veldur því að stjörnurnar í bakgrunninum mynda hvítar slóðir á myndinni. (Voyager 2)

Hringar Úranusar II

Voyager 2 tók þessa mynd af hringunum 22. janúar 1986 úr 2,52 milljón km fjarlægð. Níu hringir eru sýnilegir á þessari mynd sem tekin var á 15 sekúndum. Hringarnir eru nokkuð dökkir og mjög mjóir. Bjartasti og ysti hringurinn, epsilon, sést greinilega. Næstu þrír hringarnir inn að Úranusi - delta, gamma og eta - eru mun daufari og mjórri en epsilon. Þar á eftir koma beta og alfahringarnir og loks þrír innstu hringarnir sem kallast einfaldlega hringar 4, 5 og 6. Þeir eru mjög daufir og á mörkum þess að myndavélar Voyagers sjái þá. (Voyager 2)

Hringar Úranusar og tvö tungl

Voyager 2 uppgötvaði tvö smalatungl innan hringa Úranusar. Tunglin tvö, Kordelía (1986 U7) og Ófelía (1986U8) sjást hér sitt hvorum megin við epsilonhringinn. Myndin var tekin 21. janúar 1986 úr 4,1 milljón km fjarlægð. Uppgötvun Voyagers 2 á þessum tunglum jók þekkingu okkar á hringakerfi Úranusar til muna. (Voyager 2)

Tungl Úranusar

Umhverfis Úranus ganga 27 tungl. William Herschel fann fyrstu tvö árið 1781 og síðan hafa fundist 25 tungl til viðbótar. Eflaust eru fleiri tungl á braut um Úranus sem enn á eftir að finna.



Til baka á forsiðu

Opna Stjörnufræðivefinn í nýjum glugga
Til baka á forsiðu

Meira um Úranus

Sólkerfið

Slóðir á aðra vefi