Uranus

Uranus

Image prise par la sonde Voyager 2 Uranus, comme on le voit par Voyager 2
Découverte
Découvert par	William Herschel
Date de découverte	13 mars, 1781
Désignations
Adjectif	Uranus
Caractéristiques orbitales
Époque J2000
Aphélie	3004419704 km 20.08330526 UA
Périhélie	2748938461 km 18.37551863 UA
Demi-grand axe	2876679082 km 19.22941195 UA
Excentricité	0,044405586
Période orbitale	30,799.095 jours 84.323326 an
Période synodique	369,66 jours
Vitesse orbitale moyenne	6,81 km / s
Anomalie moyenne	142.955717 °
Inclination	0.772556 ° 6,48 ° à Sun l 'équateur
Longitude du noeud ascendant	73.989821 °
Argument du périhélie	96.541318 °
Satellites	27
Caractéristiques physiques
Équatoriale rayon	25 559 ± 4 km 4,007 Terres
Rayon polaire	24 973 ± 20 km 3,929 Terres
Aplanissement	0,0229 ± 0,0008
Surface	8,1156 × 10 9 km² 15,91 Terres
Volume	6,833 × 10 13 km³ 63,086 Terres
Masse	8,6810 ± 13 × 10 25 kg 14,536 Terres GM = 5793939 ± 13 km³ / s²
Moyenne densité	1,27 g / cm³
Équatoriale surface gravité	8,69 m / s² 0,886 g
Vitesse de libération	21,3 km / s
Période de rotation sidérale	-0,71833 Jours 17 14 h 24 min s
La vitesse de rotation équatoriale	2,59 km / s 9320 kilomètres par heure
Inclinaison axiale	97,77 °
Pôle Nord ascension droite	17 h 9 min 15 s 257,311 °
Pôle Nord déclinaison	-15,175 °
Albedo	0,300 ( lien) 0,51 ( geom.)
Surface température. min signifier max 1 niveau de bar 76 K 0,1 bar ( tropopause) 49 K 53 K 57 K
Magnitude apparente	5,9 à 5,32
Diamètre angulaire	3.3 "-4.1"
Atmosphère
Hauteur d'échelle	27,7 km
Composition	(Inférieure à 1,3 bar) 83 ± 3% Un atome d'hydrogène (H 2) 15 ± 3% Hélium 2,3% Méthane 0,009% (0,007 à 0,015%) Deutérure d'hydrogène (HD) Glaces: Ammoniac eau hydrosulfure d'ammonium (NH 4 SH) le méthane (CH 4)

Uranus ([jʊərənəs] ou [jʊreɪnəs]) est la septième planète du Sun et de la troisième et de quatrième plus massive planète dans le système solaire . Il est nommé d'après l'ancienne divinité grecque du ciel ( Uranus, [[Wiktionnaire: οὐρανός | Οὐρανός]]), le père de Kronos ( Saturn) et grand-père de Zeus ( Jupiter ). Uranus est la première planète découverte après 1700. Bien qu'il soit visible à l'œil nu comme les cinq planètes classiques, il n'a jamais été reconnu comme une planète par les observateurs anciens en raison de son obscurité et de l'orbite lente. Monsieur William Herschel a annoncé sa découverte sur 13 mars 1781 , d'étendre les limites connues du système solaire pour la première fois dans l'histoire moderne. Ce était aussi la première découverte d'une planète faite en utilisant un télescope .

Uranus est une composition similaire à Neptune , et les deux ont des compositions différentes de celles des plus grandes géantes gazeuses Jupiter et Saturne . En tant que tel, les astronomes placent parfois eux dans une catégorie distincte, le " géants de glace ". L'atmosphère de Uranus, tout semblable à Jupiter et Saturne en étant composée principalement de l'hydrogène et de l'hélium , contient une proportion plus élevée de "glaces" tels que l'eau , l'ammoniac et de méthane , avec les traces habituelles de des hydrocarbures. Ce est l'atmosphère planétaire la plus froide du système solaire, avec une température minimale de 49 K (-224 ° C ). Il a un complexe, couches de nuages la structure, avec de l'eau pensé pour compenser les nuages les plus bas, et le méthane pensé pour compenser la couche supérieure de nuages. En revanche l'intérieur d'Uranus est principalement composé de glaces et de roches.

Comme les autres planètes géantes, Uranus a une système de bague, un magnétosphère, et de nombreux lunes. Le système d'Uranus a une configuration unique parmi les planètes parce que son axe de rotation est incliné latéralement, à peu près dans le plan de sa révolution autour du Soleil; ses pôles nord et sud se trouvent où la plupart des autres planètes ont leurs équateurs. Vu de la Terre, les anneaux d'Uranus peuvent parfois sembler faire le tour de la planète comme un tir à l'arc et de ses lunes tournent autour de lui comme les aiguilles d'une horloge, si en 2007 et 2008, les anneaux apparaissent sur chant. En 1986, des images de Voyager 2 a montré Uranus comme une planète presque sans relief à la lumière visible sans les bandes de nuages ou tempêtes associées avec les autres géants. Toutefois, les observateurs terrestres ont vu des signes de saison changement et augmenté météo activité au cours des dernières années comme Uranus a abordé son équinoxe. Les vents vitesses sur Uranus peuvent atteindre 250 mètres par seconde.

Découverte

Uranus avait été observé à de nombreuses reprises avant sa découverte comme une planète, mais il était généralement pris pour une étoile. L'observation enregistrée plus tôt était en 1690 lorsque John Flamsteed observé la planète au moins six fois, cataloguer comme 34 Tauri. L'astronome français, Pierre Lemonnier, Uranus observée au moins douze fois entre 1750 et 1769, y compris sur les quatre nuits consécutives.

Monsieur William Herschel a observé la planète 13 Mars 1781 tandis que dans le jardin de sa maison au 19, rue King Nouveau dans la ville de Bath , Somerset (maintenant le Herschel Musée de l'astronomie), mais d'abord déclaré qu'il (le 26 Avril 1781 ) comme une " comète ". Herschel "engagé dans une série d'observations sur la parallaxe des étoiles fixes», en utilisant un télescope de sa propre conception.

Il écrit dans son journal "Dans le quartile près ζ Tauri ... soit [a] étoiles Nebulous ou peut-être une comète". Sur Le 17 mars, il a noté, "je ai regardé pour la Comet ou Nebulous Star et trouvé que ce est une comète, car il a changé sa place". Quand il a présenté sa découverte à la Royal Society, il a continué à affirmer qu'il avait trouvé une comète tout en comparant implicitement à une planète:

Herschel a notifié à la Astronome royal, Nevil Maskelyne, de sa découverte et a reçu cette réponse de lui sur flummoxed 23 avril:.. "Je ne sais pas comment l'appeler Il est aussi susceptible d'être une planète régulière se déplaçant dans une orbite presque circulaire au soleil comme une comète se déplaçant dans une ellipse très excentrique je ne ai pas encore vu le coma ou queue de ce ".

Alors que Herschel a continué à décrire précaution son nouvel objet comme une comète, d'autres astronomes avaient déjà commencé à en douter. Astronome russe Anders Lexell estimé sa distance comme 18 fois la distance du Soleil à la Terre, et aucune comète n'a encore été observé avec un périhélie de même quatre fois la distance Terre-Soleil. Berlin astronome Johann Elert Bode décrit la découverte de Herschel comme «une étoile mobile qui peut être considéré comme un objet de la planète comme jusqu'alors inconnu circulant au-delà de l'orbite de Saturne". Bode a conclu que son orbite quasi-circulaire était plus comme une planète à une comète.

L'objet a été bientôt universellement acceptée comme une nouvelle planète. En 1783, Herschel lui-même reconnu ce fait au président Société royale Joseph Banks: "Par l'observation des astronomes les plus éminents en Europe, il semble que la nouvelle star, que je ai eu l'honneur de signaler à eux dans Mars 1781 est une planète primaire de notre système solaire." En reconnaissance de son exploit, le roi George III a donné Herschel une allocation annuelle de £ 200 à la condition qu'il se déplacer à Windsor alors la famille royale pourrait avoir une chance de regarder à travers ses télescopes.

Appellation

Maskelyne demandé Herschel de «faire du monde astronomique du faver [sic] pour donner un nom à votre planète, qui est tout à votre propre, et que nous sommes tellement obligés de vous pour la découverte de." En réponse à la demande de Maskelyne, Herschel a décidé de nommer l'objet Georgium Sidus (la Star George), ou la «Georgian Planet" en l'honneur de son nouveau patron, le roi George III. Il a expliqué cette décision dans une lettre à Joseph Banks:

William Herschel, découvreur d'Uranus

Le nom proposé par Herschel ne était pas populaire à l'extérieur de la Grande-Bretagne, et les alternatives furent bientôt proposé. Astronome Jérôme Lalande a proposé la planète être nommé Herschel en l'honneur de son découvreur. Bode, cependant, a opté pour Uranus, la version latinisée du dieu grec du ciel, Ouranos. Bode a fait valoir que, tout comme Saturne était le père de Jupiter, la nouvelle planète devrait être nommé d'après le père de Saturne. La suggestion de Bode était le plus largement utilisé, et est devenu universel en 1850 lorsque HM nautique Almanac Office, l'élément de maintien finale, passe de l'aide Georgium Sidus à Uranus.

Nomenclature

La prononciation du nom préféré parmi les astronomes Uranus est [jʊərənəs], avec le premier syllabe accentuée et un peu de (UR anus); ce est plus classique correct que les suppléants [jʊɹeɪ.nəs], avec le stress sur la deuxième syllabe et un "longue" (UR A nus), qui est souvent utilisé dans le monde anglo-saxon.

Uranus est la seule planète dont le nom est dérivé d'une figure de la mythologie grecque plutôt que la mythologie romaine . (L'équivalent romain aurait été Caelus.) L'adjectif d'Uranus est "Uranus". L'élément uranium , découvert en 1789, a été nommé en son honneur par son découvreur, Martin Klaproth.

Son symbole astronomique est . Ce est un hybride des symboles pour Mars et le Soleil parce Uranus était le ciel dans la mythologie grecque, qui a été pensé pour être dominé par les pouvoirs combinés du Soleil et Mars. Son symbole astrologique est , Proposée par Lalande en 1784. Dans une lettre à Herschel, Lalande a décrit comme «par la première de monde non lettre de Votre nom" ("un globe surmonté par la première lettre de votre nom"). Dans les chinois , Japonais, Coréen, et Langues vietnamiens, le nom de la planète se traduit littéralement comme l'étoile ciel roi (天王星).

Orbit et la rotation

TVH l'image d'Uranus montrant des bandes de nuages, bagues, et les lunes

Uranus tourne autour du Soleil une fois tous les 84 ans de la Terre. Sa distance moyenne du Soleil est d'environ 3 milliards de km (environ 20 UA). L'intensité de la lumière du soleil sur Uranus est d'environ 1/400 celle de la Terre. Ses éléments orbitaux ont d'abord été calculés en 1783 par Pierre-Simon Laplace . Avec le temps, les écarts ont commencé à apparaître entre les orbites prédites et observées, et en 1841, John Couch Adams d'abord proposé que les différences pourraient être dues à l'attraction gravitationnelle d'une planète invisible. En 1845, Urbain Le Verrier a commencé sa propre recherche indépendante sur l'orbite d'Uranus. Sur 23 septembre 1846 , Johann Gottfried Galle trouve une nouvelle planète, plus tard appelé Neptune , à près de la position prédite par Le Verrier.

La période de l'intérieur d'Uranus rotation est 17 heures, 14 minutes. Cependant, comme sur toutes les planètes géantes, ses expériences vents de la haute atmosphère très fortes dans le sens de rotation. En effet, dans certaines latitudes, comme environ les deux tiers du chemin de l'équateur vers le pôle sud, caractéristiques visibles de l'atmosphère se déplacent beaucoup plus rapidement, ce qui rend une rotation complète en aussi peu que 14 heures.

Inclinaison axiale

L'axe de rotation de Uranus se trouve sur le côté par rapport au plan du système solaire, avec une inclinaison axiale de 98 degrés. Cela rend son échange de saisons complètement différentes de celles des autres planètes majeures. D'autres planètes peuvent être visualisées à tourner comme la filature inclinée tops par rapport au plan du système solaire, Uranus tourne alors plus comme un laminage inclinée balle. Près de la période de Uranian solstices, un pôle fait face à la Sun cesse tandis que l'autre pôle opposé. Seule une bande étroite autour de l'équateur connaît un cycle rapide jour-nuit, mais avec le soleil très bas sur l'horizon comme dans les régions polaires de la Terre. À l'autre côté de l'orbite d'Uranus l'orientation des pôles vers le soleil est inversée. Chaque pôle se déplace 42 années de la lumière du soleil continue, suivie par 42 années d'obscurité. Près de la durée de la équinoxes, le Soleil fait face à l'équateur d'Uranus donnant une période de cycles jour-nuit similaires à celles observées sur la plupart des autres planètes. Uranus a atteint son plus récent équinoxe 7 Décembre 2007 .

Un résultat de cette orientation de l'axe, ce est que, en moyenne sur l'année, les régions polaires d'Uranus reçoivent une entrée plus d'énergie du Soleil que ses régions équatoriales. Néanmoins, Uranus est plus chaud à l'équateur qu'aux pôles. Le mécanisme sous-jacent qui provoque ce phénomène est inconnue. La raison inhabituelle inclinaison de l'axe d'Uranus est également pas connue avec certitude, mais les spéculations d'habitude, ce est que lors de la formation du système solaire, une Terre dimensionnée protoplanète est entré en collision avec Uranus, provoquant l'orientation biaisée. Pôle sud d'Uranus a fait presque directement le Soleil au moment de Survol de Voyager 2 en 1986. L'étiquetage de ce pôle comme «sud» utilise la définition actuellement approuvé par le Union astronomique internationale, à savoir que le pôle nord d'une planète ou d'un satellite est le pôle qui pointe dessus du plan invariable du système solaire, indépendamment de la direction de la planète est en train de tourner. Cependant, une convention différente est parfois utilisé, où nord et sud des pôles d'un organisme sont définis en fonction de la Règle de la main droite par rapport à la direction de rotation. En termes de ce dernier système de coordonnées il était le pôle nord d'Uranus qui était dans la lumière du soleil en 1986. Astronome Patrick Moore, en commentant sur la question, a résumé la situation en disant: «Faites votre choix!"

Visibilité

De 1995 à 2006, Uranus magnitude apparente a fluctué entre 5,6 et 5,9, le plaçant simplement dans la limite de la visibilité à l'œil nu à 6,5. Son diamètre angulaire est entre 3,4 et 3,7 secondes d'arc, par rapport à 16 à 20 secondes d'arc pour Saturne et de 32 à 45 secondes d'arc pour Jupiter . À l'opposition, Uranus est visible à l'œil nu dans l'obscurité, ONU- ciel polluées par la lumière et devient une cible facile même dans des conditions urbaines avec des jumelles. Dans télescopes amateurs plus grandes avec un diamètre objectif de entre 15 et 23 cm, la planète apparaît comme un disque cyan pâle avec distincte membre obscurcissement. Avec un grand télescope de 25 cm de large ou plus, les modèles de cloud computing, ainsi que certains des plus grands satellites, tels que Titania et Oberon, peut être visible.

Caractéristiques physiques

La structure interne

Comparaison de la taille de la Terre et Uranus

La masse d'Uranus est d'environ 14,5 fois celle de la Terre, ce qui en fait la moins massive des planètes géantes, tandis que sa densité de 1,27 g / cm³, il est le deuxième moins dense planète, après ceux de Saturne. Bien que présentant un diamètre légèrement plus grand que Neptune (environ quatre fois la Terre), il est moins massif. Ces valeurs indiquent qu'il est fait principalement de diverses glaces, tels que l'eau , l'ammoniac et le méthane . La masse totale de glace dans l'intérieur d'Uranus ne est pas connue avec précision, comme des figures différentes émergent en fonction du modèle choisi; cependant, il doit être comprise entre 9,3 et 13,5 masses terrestres. hydrogène et l'hélium ne constituent qu'une petite partie du total, avec entre 0,5 et 1,5 masses terrestres. Le reste de la masse (de 0,5 à 3,7 masses terrestres) se explique par matériel rocheux .

Le modèle standard de la structure d'Uranus est qu'il se compose de trois couches: une rocheuse noyau au centre, un glacial manteau dans le milieu et une gazeuse externe hydrogène / hélium enveloppe. Le noyau est relativement faible, avec une masse de seulement 0,55 masses terrestres et un rayon inférieur à 20 pour cent Uranus; le manteau comprend la majeure partie de la planète, avec environ 13,4 masses de la Terre, tandis que la haute atmosphère est relativement insignifiante, pesant environ 0,5 masses terrestres et se étendant sur les 20 derniers pour cent du rayon d'Uranus. Noyau d'Uranus , la densité est d'environ 9 g / cm³, avec une la pression dans le centre de 8000000 barres (800 GPa) et une température d'environ 5000 K . Le manteau de glace ne est pas en fait composé de glace dans le sens conventionnel, mais d'un fluide chaud et dense constitué d'eau, d'ammoniac et d'autres volatiles. Ce fluide, qui a une haute conductivité électrique, est parfois appelé un océan d'eau-ammoniac. Les compositions en vrac d'Uranus et Neptune sont très différents de ceux de Jupiter et de Saturne , avec dominante de glace sur les gaz, justifiant ainsi leur classement séparé comme géants de glace.

Alors que le modèle considéré ci-dessus est plus ou moins standard, il ne est pas unique; d'autres modèles satisfont également observations. Par exemple, si des quantités substantielles d'hydrogène et matériaux rocheux sont mélangés dans le manteau de glace, la masse totale des glaces dans l'intérieur sera plus faible, et, corrélativement, la masse totale de roches et de l'hydrogène sera plus élevé. Actuellement les données disponibles ne permettent pas de déterminer quel modèle est correct. Le structure intérieure de fluide Uranus signifie qu'il ne est pas solide surface. L'atmosphère gazeuse transitions progressivement dans les couches liquides internes. Toutefois, pour des raisons de commodité d'un sphéroïde de révolution, où la pression est égale à 1 bar (100 kPa), est désigné sous condition comme une «surface». Il a équatoriale et rayons polaire de 25 559 ± 24 973 ± 4 et 20 km respectivement. Cette surface sera utilisé dans cet article comme un point zéro altitudes.

Chaleur interne

Uranus chaleur interne apparaît nettement inférieure à celle des autres planètes géantes; en termes astronomiques, il a une faible flux thermique. Pourquoi Uranus température interne est si faible est toujours pas compris. Neptune , Uranus qui est de près de deux lits en taille et en composition, rayonne 2,61 fois plus d'énergie dans l'espace qu'elle reçoit du Soleil Uranus, en revanche, rayonne guère de la chaleur en excès du tout. La puissance totale rayonnée par Uranus dans le infrarouge lointain (ce est à dire la chaleur ) partie du spectre est 1,06 ± 0,08 fois l'énergie solaire absorbée dans sa atmosphère. En fait, le flux de chaleur de Uranus est seulement 0,042 ± 0,047 W / m², ce qui est plus faible que le flux de chaleur interne de la Terre d'environ 0,075 W / m². La température la plus basse enregistrée dans la tropopause Uranus est de 49 K (-224 ° C), ce qui rend la planète Uranus plus froid dans le système solaire.

Hypothèses de cet écart comprennent que lorsque Uranus était "renversé" par l'impacteur supermassif qui a causé son inclinaison axiale extrême, l'événement a également causé à expulser plus de sa chaleur primordiale, laissant avec une température à cœur appauvri. Une autre hypothèse est qu'une certaine forme de barrière existe dans les couches supérieures de Uranus qui empêche la chaleur du noyau d'atteindre la surface. Par exemple, convection peut avoir lieu dans un ensemble de couches de composition différente, qui peut inhiber la hausse transport de la chaleur.

Atmosphère

Même se il ne est pas bien défini surface solide au sein d'Uranus l'intérieur, la partie la plus externe de Uranus enveloppe gazeuse qui est accessible à la télédétection est appelée sa atmosphère. La capacité de télédétection se étend jusqu'à environ 300 km au-dessous du 1 bar (100 kPa) niveau, avec une pression correspondant à environ 100 bars (10 MPa) et la température de 320 K . Le ténue corona de l'atmosphère se étend remarquablement sur deux rayons planétaires de la surface nominale à 1 bar de pression. L'atmosphère d'Uranus peut être divisée en trois couches: la troposphère, entre les altitudes de -300 et 50 km et des pressions de 100 à 0,1 bar; (10 MPa à 10 kPa) le stratosphère, se étendant sur une altitude comprise entre 50 et 4000 km et des pressions comprises entre 0,1 et 10 ^-10 bar (10 kPa à 10 TPa), et le thermosphère / corona se étendant de 4000 km à aussi haut que 50000 km de la surface. Il n'y a pas mésosphère.

Composition

La composition de l'atmosphère Uranian est différente de la composition de Uranus dans son ensemble, constitué comme il le fait principalement de l'hydrogène moléculaire et l'hélium . La fraction molaire de l'hélium, ce est à dire le nombre de hélium atomes par molécule de gaz, est de 0,15 ± 0,03 dans la haute troposphère, qui correspond à une fraction de la masse de 0,26 ± 0,05. Cette valeur est très proche de la fraction protosolaire de masse à l'hélium de 0,275 ± 0,01, ce qui indique que l'hélium n'a pas réglé dans le centre de la planète comme il l'a dans les géantes gazeuses. Le troisième élément le plus abondant de l'Uranien atmosphère est le méthane (CH _4). Le méthane possède éminent bandes d'absorption dans la visible et proche infrarouge (IR) prise Uranus aigue-marine ou cyan en couleur. les molécules de méthane représentent 2,3% de l'atmosphère par la fraction molaire du méthane en dessous de la plate-forme de trouble au niveau de pression de 1,3 bar (130 kPa); ce qui représente environ 20 à 30 fois l'abondance de carbone trouvé dans le Soleil Le rapport de mélange est beaucoup plus faible dans la haute atmosphère en raison de sa température extrêmement basse, ce qui diminue le niveau de saturation et provoque l'excès de méthane pour geler. Les abondances des composés moins volatils, tels que l'ammoniac , l'eau et sulfure d'hydrogène dans l'atmosphère profonde sont mal connus. Cependant, ils sont probablement aussi supérieures aux valeurs solaires. En plus du méthane, des traces de diverses hydrocarbures se trouvent dans la stratosphère d'Uranus, qui sont pensés pour être produite à partir de méthane par photolyse induite par le solaire ultraviolet (UV). Ils comprennent l'éthane (C ₂ H _6), l'acétylène (C ₂ H _2), méthylacétylène (CH ₃ C H _2), diacétylène (C ₂ H ₂ HC). La spectroscopie a également découvert des traces de vapeur d'eau, monoxyde de carbone et dioxyde de carbone dans la haute atmosphère, qui ne peuvent provenir d'une source externe telle que la poussière et infalling comètes .

Troposphère

profil de température de la troposphère et la basse stratosphère d'Uranus. Cloud et couches de brume sont également indiqués.

La troposphère est la partie la plus basse et la plus dense de l'atmosphère et se caractérise par une diminution de la température avec l'altitude. La température chute d'environ 320 K à la base de la troposphère nominale à -300 km à 53 K à 50 km. Les températures dans la zone supérieure la plus froide de la troposphère (la tropopause) varient effectivement dans la gamme entre 49 et 57 K en fonction de la latitude planétaire. La région de la tropopause est responsable de la grande majorité de la planète thermique de émissions infrarouges lointains, déterminant ainsi sa température effective de 59,1 ± 0,3 K.

La troposphère est censé posséder une structure très complexe de nuages; les nuages d'eau sont émis l'hypothèse se situer dans la plage de pression de 50 à 100 bars (5 à 10 MPa), nuages hydrosulfure d'ammonium dans la plage de 20 à 40 bar (2 à 4 MPa), de l'ammoniac ou nuages de sulfure d'hydrogène entre 3 et 10 bars (0,3 à 1 MPa) et enfin minces directement détectés méthane nuages à 1 à 2 bars (0,1 à 0,2 MPa). La troposphère est une partie très dynamique de l'atmosphère, présentant de forts vents, des nuages lumineux et les changements saisonniers, qui seront discutés ci-dessous.

Haute atmosphère

La couche du milieu de l'atmosphère d'Uranus est le stratosphère, où la température augmente généralement avec l'altitude à partir de 53 K dans le tropopause à entre 800 et 850 K sur la base de la thermosphère. Le chauffage de la stratosphère est causée par l'absorption de l'énergie solaire UV et un rayonnement infrarouge par le méthane et d'autres des hydrocarbures qui se forment dans cette partie de l'atmosphère à la suite de méthane photolyse. La chaleur est également effectué de la thermosphère chaude. Les hydrocarbures occupent une couche relativement étroite à des altitudes comprises entre 100 et 280 km correspondant à une plage de pression de 10 à 0,1 m bar (1000 à 10 kPa) et des températures comprises entre 75 et 170 K. Les hydrocarbures les plus abondantes sont le méthane, l' acétylène et de l'éthane avec les rapports de mélange d'environ 10 ^-7 par rapport à l'hydrogène . Le rapport de mélange de monoxyde de carbone est similaire à ces altitudes. Hydrocarbures plus lourds et de dioxyde de carbone ont des rapports de mélange de trois ordres de grandeur plus faible. Le rapport d'abondance de l'eau est d'environ 7 × 10 ^-9. L'éthane et l'acétylène ont tendance à se condenser dans la partie inférieure de la stratosphère et la tropopause (niveau inférieur à 10 mbar) formant froid couches de brume, qui peuvent être en partie responsable de l'apparition fade d'Uranus. Toutefois, la concentration d'hydrocarbures dans la stratosphère d'Uranus-dessus de la brume est significativement plus faible que dans les stratosphères des autres planètes géantes .

La couche la plus externe de l'atmosphère d'Uranus est la thermosphère et corona, qui a une température uniforme autour de 800 à 850 K. La chaleur sources nécessaires pour soutenir une telle valeur élevée ne sont pas compris, puisque ni solaire UV lointain et UV extrême rayonnement ni activité aurorale peut fournir l'énergie nécessaire. La faible efficacité de refroidissement en raison de l'absence d'hydrocarbures dans la stratosphère au-dessus de niveau de pression de 0,1 mbar peut contribuer aussi. En plus de l'hydrogène moléculaire , le thermosphere-corona contient une grande proportion de connexion des atomes d'hydrogène. Leur petite masse avec les températures élevées expliquent pourquoi le corona se étend jusqu'à 50000 km ou deux rayons de la planète Uranus. Ce corona prolongée est une caractéristique unique d'Uranus. Ses effets incluent une glisser sur de petites particules en orbite d'Uranus, provoquant un appauvrissement général de la poussière dans les anneaux d'Uranus. Le thermosphere Uranian, conjointement avec la partie supérieure de la stratosphère, correspond au ionosphère d'Uranus. Les observations montrent que l'ionosphère occupe altitudes de 2000 à 10000 km. L'ionosphère Uranus est plus dense que soit Saturne ou Neptune, qui pourrait résulter de la faible concentration d'hydrocarbures dans la stratosphère. L'ionosphère est essentiellement soutenue par un rayonnement UV solaire et sa densité dépend de la l'activité solaire. L'activité aurorale est insignifiant par rapport à Jupiter et Saturne.

Anneaux planétaires

Bagues intérieures d'Uranus. L'anneau extérieur est l'anneau lumineux de ε, huit autres anneaux sont présents.

Système de noyau d'Uranus

Uranus possède un complexe système de couronne planétaire, qui était le deuxième système d'être découvert dans le système solaire après Saturne. Les anneaux constitués de particules extrêmement foncées, qui varient en taille de micromètres à une fraction de mètre. Treize anneaux distincts sont actuellement connus, la plus brillante étant la bague de ε. Tous les anneaux d'Uranus (sauf deux) sont extrêmement étroites, ils sont généralement quelques km de large. Les anneaux sont probablement très jeune; les considérations de dynamique indiquent qu'ils ne forment pas avec Uranus. La question dans les anneaux peut une fois avoir fait partie d'une lune (ou lunes) qui a été brisée par les impacts à haute vitesse. De nombreux débris formés comme résultat de ces effets seulement quelques particules ont survécu dans un nombre limité de zones stables correspondant à présenter anneaux.

William Herschel a affirmé avoir vu à anneaux d'Uranus en 1789, mais ce est douteux que dans les deux siècles suivants aucun anneaux ont été notés par d'autres observateurs. Pourtant, il a été affirmé par certains que Herschel a effectivement donné des descriptions précises de la taille de la bague par rapport à l'Uranus, ses changements comme Uranus voyagé autour du Soleil, et sa couleur. Le système d'anneau a été définitivement découvert sur 10 mars 1977 par James Elliot, Edward W. Dunham, et Douglas J. Mink utilisant le Kuiper Airborne Observatory. La découverte était fortuite; ils comptaient utiliser le occultation de l'étoile SAO 158687 par Uranus pour étudier la planète de atmosphère. Cependant, lorsque leurs observations ont été analysés, ils ont constaté que l'étoile avait disparu de la vue brièvement cinq fois avant et après il a disparu derrière la planète. Ils ont conclu qu'il doit y avoir un système cyclique autour de la planète. Plus tard, ils ont détecté quatre anneaux supplémentaires. Les anneaux ont été directement imagés lorsque Voyager 2 a été adopté Uranus en 1986. Voyager 2 a également découvert deux anneaux faibles supplémentaires portant le nombre total à onze.

En Décembre 2005, le télescope spatial Hubble a détecté une paire d'anneaux auparavant inconnus. Le plus grand est situé à deux fois la distance de la planète des anneaux connus antérieurement. Ces nouveaux anneaux sont si loin de la planète qu'ils sont appelés le système de cycle "externe". Hubble a également repéré deux petits satellites, dont l'un, Mab, partage son orbite avec la bague extérieure nouvellement découvert. Les nouveaux anneaux portera le nombre total d'anneaux d'Uranus à 13. En Avril 2006, les images des nouveaux anneaux avec le Observatoire Keck a donné les couleurs des anneaux extérieurs: l'extérieur est bleu et l'autre rouge. Une hypothèse sur la couleur bleue de la bague extérieure, ce est qu'il est composé de minuscules particules de glace d'eau de la surface de Mab qui sont suffisamment petits pour diffuser la lumière bleue. En revanche, les bagues intérieures de la planète apparaissent en gris.

Champ magnétique

Le champ magnétique d'Uranus comme on le voit par Voyager 2 en 1986. S et N sont des pôles nord et sud magnétiques.

Avant l'arrivée de Voyager 2, aucune mesure de la Uranian magnétosphère avait été prise, si sa nature est restée un mystère. Avant 1986, les astronomes avaient prévu le champ magnétique d'Uranus pour être en ligne avec le vent solaire, car il serait alors se aligner avec les pôles de la planète qui se trouvent dans le écliptique.

Observations de Voyager ont révélé que le champ magnétique est particulière, à la fois parce qu'il ne provient pas du centre géométrique de la planète, et parce qu'il est inclinée à 59 ° par rapport à l'axe de rotation. En fait, le dipôle magnétique est déplacée depuis le centre de la planète vers le pôle sud de rotation par pas moins d'un tiers du rayon planétaire. Le résultat de cette géométrie inhabituelles dans une magnétosphère très asymétrique, où l'intensité du champ magnétique sur la surface dans l'hémisphère sud peut être aussi faible que 0,1 gauss (10 uT), alors que dans l'hémisphère nord, il peut être aussi élevé 1,1 gauss (110 uT). Le champ moyen à la surface est de 0,23 gauss (23 uT). En comparaison, le champ magnétique de la Terre est à peu près aussi forte soit au poteau, et son "équateur magnétique" est à peu près parallèle à l'équateur physique. Le moment dipolaire de Uranus est 50 fois celle de la Terre. Neptune possède un champ magnétique déplacées de manière similaire et inclinée, ce qui suggère que cela peut être une caractéristique commune des géants de glace. Une hypothèse est que, contrairement aux champs magnétiques des planètes géantes terrestres et de gaz, qui sont générés dans leurs cœurs, les champs magnétiques des géants de glace sont générées par le mouvement à des profondeurs relativement peu profondes, par exemple, dans l'océan l'eau-ammoniac.

Malgré son alignement curieux, à d'autres égards la magnétosphère d'Uranus est comme ceux des autres planètes: il a une onde de choc situé à environ 23 rayons d'Uranus devant elle, un magnétopause à 18 rayons d'Uranus, entièrement développé magnétosphère et ceintures de radiations. Dans l'ensemble, la structure de la magnétosphère d'Uranus est différente de celle de Jupiter s 'en plus semblable à celle de Saturne. Uranus magnétosphère sentiers derrière la planète dans l'espace pour des millions de kilomètres et est tordu par la rotation côté de la planète dans un long tire-bouchon.

La magnétosphère d'Uranus contient particules chargées: protons et électrons avec une petite quantité de H ₂ ⁺ ions . Aucune ions lourds ont été détectés. Beaucoup de ces particules proviennent probablement de la couronne atmosphérique chaude. Les énergies d'ions et d'électrons peut être aussi élevée que 1,2 et 4 mégaélectronvolts, respectivement. La densité de faible énergie (ci-dessous une kiloélectronvolt) ions dans la magnétosphère intérieure est d'environ 2 cm ^-3. La population de particules est fortement affectée par les lunes d'Uranus qui balaient la magnétosphère laissant des lacunes importantes. Particule flux est suffisamment élevée pour provoquer un noircissement ou espace altération des surfaces de la lune sur une échelle de temps astronomique rapide de 100000 années. Cela peut être la cause de la coloration uniformément sombre des lunes et anneaux. Uranus a relativement bien développé aurores, qui sont considérés comme des arcs lumineux autour de deux pôles magnétiques. Cependant, contrairement à Jupiter, les aurores d'Uranus semblent être négligeable pour le bilan énergétique de la planète thermosphère.

Climat

Hémisphère sud d'Uranus en couleur naturelle approximative (gauche) et dans des longueurs d'onde plus élevées (à droite), montrant ses bandes nuageuses faibles et atmosphérique "capot" comme on le voit par la sonde Voyager 2

Aux longueurs d'onde ultraviolettes et visibles, l'atmosphère d'Uranus est remarquablement fade en comparaison avec les autres géants de gaz, même à Neptune, auquel il ressemble étroitement contraire. Quand Voyager 2 a volé par Uranus en 1986, il a observé un total de dix caractéristiques des nuages ​​sur toute la planète. Une explication proposée pour ce manque de fonctionnalités est que d'Uranus chaleur interne apparaît nettement inférieure à celle des autres planètes géantes. La température la plus basse enregistrée dans la tropopause Uranus est de 49 K, ce qui rend la planète Uranus plus froid dans le système solaire, plus froid que Neptune .

Bagués structure, les vents et les nuages

Des vitesses de vent zonal sur Uranus. Les zones ombrées indiquent le col sud et son homologue nord de l'avenir. La courbe rouge est une forme symétrique par rapport à ces données.

En 1986, Voyager 2 a constaté que l'hémisphère sud visible d'Uranus peut être subdivisé en deux régions: une calotte polaire lumineux et les bandes équatoriales sombre (voir figure à droite). Leur frontière est situé à environ -45 degrés de latitude . Une étroite bande à cheval sur la zone des latitudes de -45 à -50 degrés est la grande caractéristique la plus brillante sur la surface visible de la planète. Il est appelé un «collier» sud. Le capuchon et le collier sont pensés pour être une région dense de méthane nuages ​​situés dans la plage de pression de 1,3 à 2 bar (voir ci-dessus). Malheureusement Voyager 2 est arrivé au cours de la hauteur de l'été sud de la planète et ne pouvait pas observer l'hémisphère nord. Cependant, au début du XXIe siècle, alors que la région polaire nord est en vue, le télescope spatial Hubble (HST) et télescope Keck observé ni un collier ni une calotte polaire de l'hémisphère nord. Donc Uranus semble être asymétrique: lumineux près du pôle sud et uniformément sombre dans la région au nord du col sud. En plus de la structure à grande échelle de bandes, Voyager 2 a observé dix petits nuages ​​brillants, les plus couché plusieurs degrés vers le nord à partir du collier. Dans tous les autres égards Uranus ressemblait à une planète dynamique morts en 1986.

Cependant, dans les années 1990, le nombre des caractéristiques des nuages ​​lumineux observés a considérablement augmenté en partie parce que de nouvelles techniques d'imagerie à haute résolution sont devenus disponibles. La majorité d'entre eux ont été trouvés dans l'hémisphère nord comme il a commencé à devenir visibles. Un début explication qui nuages ​​brillants sont plus faciles à identifier dans la partie sombre de la planète, alors que dans l'hémisphère sud, les masques de lumineuse les cols-a été montré pour être incorrect: le nombre réel de fonctions a en effet considérablement augmenté. Néanmoins, il existe des différences entre les nuages ​​de chaque hémisphère. Les nuages ​​du nord sont plus petites, plus nette et plus lumineuse. Ils semblent se situer à un niveau supérieur d'altitude. La durée de vie des nuages ​​couvre plusieurs ordres de grandeur. Quelques petits nuages ​​vivent pendant des heures, tandis qu'au moins un nuage sud peut avoir persisté depuis Voyager survol. Observation récente a également découvert que les caractéristiques des nuages ​​sur Uranus ont beaucoup en commun avec ceux de Neptune. Par exemple, les taches sombres communes sur Neptune avaient jamais été observées sur Uranus avant 2006, lorsque la première de ces caractéristiques a été imagé. La spéculation est que Uranus est de plus en plus de Neptune comme pendant la saison d'équinoxe.

La première tache sombre observée sur Uranus. Image obtenue par l'AEC sur la TVH en 2006.

Le suivi des nombreuses fonctionnalités de cloud computing a permis la détermination des vents zonaux de soufflage dans la partie supérieure de la troposphère d'Uranus. Au équateur vents sont rétrogrades, ce qui signifie qu'ils soufflent dans le sens inverse de la rotation de la planète. Leurs vitesses sont de -100 à -50 m / s. La vitesse du vent augmente avec la distance de l'équateur, atteignant des valeurs nulles alentours de ± 20 ° de latitude, où la température du minimum de la troposphère est situé. Près des pôles, les vents passent à une direction prograde, coulant avec la rotation de la planète. Windspeeds continuent d'augmenter maxima atteignant à ± 60 ° de latitude avant de tomber à zéro au niveau des pôles. Windspeeds à -40 ° gamme de latitude de 150 à 200 m / s. Depuis le col obscurcit tous les nuages ​​en-dessous de ce parallèle, des vitesses entre elle et le pôle sud sont impossibles à mesurer. En revanche, dans les vitesses maximales hémisphère nord aussi élevées que 240 m / s sont observés près de 50 degrés de latitude.

Variation saisonnière

Uranus en 2005. Anneaux, col sud et une nuée lumineuse dans l'hémisphère nord sont visibles.

Pendant une courte période de Mars à Mai 2004, un certain nombre de grands nuages ​​apparu dans l'atmosphère d'Uranus, qui lui donne un Neptune apparence -comme. Les observations ont inclus des vitesses de 229 m / s (824 km / h) et un orage persistant vent record dénommé "quatrième de juillet feux d'artifice". Sur 23 Août, 2006 , des chercheurs de l'Institut des sciences spatiales (Boulder, CO) et le Université du Wisconsin a observé une tache sombre sur la surface d'Uranus, donnant astronomes plus de perspicacité dans l'activité atmosphérique de la planète. Pourquoi cette recrudescence soudaine de l'activité devrait se produire est pas complètement connue, mais il semble que extrêmes Uranus résultats d'inclinaison axiale dans extrêmes saisonniers des variations de son climat. Déterminer la nature de cette variation saisonnière est difficile parce que les bonnes données sur l'atmosphère d'Uranus existe depuis moins de 84 ans, ou un an Uranian complète. Un certain nombre de découvertes ont toutefois été réalisés. photométrie au cours d'une demi-année d'Uranus (commençant dans les années 1950) a montré variation régulière de la luminosité dans deux bandes spectrales, avec des maxima se produisant aux solstices et les minima se produisant à la équinoxes. A périodique similaire variation, avec des maxima aux solstices, a été noté dans les mesures de micro-ondes de la troposphère profonde commencé dans les années 1960. mesures de la température stratosphérique commençant dans les années 1970 a également montré des valeurs maximales près de 1986 solstice. La majorité de cette variabilité est censé se produire en raison de changements dans l'affichage géométrie .

Cependant, il ya quelques raisons de croire que les changements saisonniers physiques se produisent dans Uranus. Alors que la planète est connu pour avoir une région polaire sud lumineux, le pôle nord est assez faible, ce qui est incompatible avec le modèle de la variation saisonnière décrit ci-dessus. Lors de sa précédente solstice nord en 1944, Uranus affiché des niveaux élevés de luminosité, ce qui suggère que le pôle nord n'a pas toujours été si faible. Cette information implique que le pôle visible illumine un peu de temps avant le solstice et assombrit après l' équinoxe. analyse détaillée de la visible et données de micro-ondes a révélé que les changements périodiques de luminosité ne sont pas complètement symétrique autour des solstices, qui indique aussi un changement dans les méridiens albédo modèles. Enfin dans les années 1990, comme Uranus écarté de sa solstice, Hubble et des télescopes basés au sol ont révélé que la calotte polaire sud obscurci sensiblement (sauf le col sud, qui est resté vif), tandis que l'hémisphère nord démontre une activité de plus en plus, comme les formations nuageuses et des vents plus forts, renforçant les attentes qu'il devrait égayer bientôt.

Le mécanisme des changements physiques est pas encore clair. Près des estivales et hivernales solstices, les hémisphères d'Uranus se trouvent en alternance soit en pleine lumière des rayons du soleil ou face à l'espace profond. L'éclaircissement de l'hémisphère éclairé est pensé pour résulter de l'épaississement local des méthane nuages ​​et couches de brume situés dans la troposphère. Le collier lumineux à -45 ° de latitude est également relié avec des nuages ​​de méthane. Autres changements dans la région polaire sud peuvent être expliquées par des changements dans les couches de nuages ​​inférieurs. La variation de l' micro-onde émission de la planète est probablement causée par un changement dans la troposphère profonde circulation, parce épais nuages ​​polaires et la brume peuvent inhiber la convection. Maintenant que le printemps et l'automne équinoxes arrivent sur ​​Uranus, la dynamique est en train de changer et la convection peuvent se produire à nouveau.

Formation

Beaucoup affirment que les différences entre les géants de glace et les géants de gaz étendent à leur formation. Le système solaire est soupçonné d'avoir formé à partir d'une boule rotative géante de gaz et de poussière connu sous le nom nébuleuse présolaire. Comme on condense, elle formé en un disque avec un effondrement Sun lentement dans le milieu. Une grande partie du gaz de la nébuleuse, principalement de l'hydrogène et de l'hélium, formé le Soleil, tandis que les grains de poussière rassemblés pour former le premier protoplanets. Comme les planètes ont augmenté, certains d'entre eux par la suite de la désactualisation assez de matière pour leur gravité pour tenir sur les restes de gaz de la nébuleuse. Le plus de gaz qu'ils détenaient sur, plus ils sont devenus; plus ils sont devenus, plus de gaz qu'ils détenaient sur ​​jusqu'à un point critique a été atteint, et leur taille ont commencé à augmenter de façon exponentielle. Les géants de glace, avec seulement quelques masses de gaz de la nébuleuse de la Terre, n'a jamais atteint ce point critique. Les théories actuelles de formation du système solaire ont des difficultés à rendre compte de la présence d'Uranus et de Neptune si loin de Jupiter et de Saturne. Ils sont trop grosses pour avoir formé à partir de la quantité de matériau prévu à cette distance. Au contraire, certains scientifiques prévoient que deux formés plus près du Soleil, mais ont été dispersés vers l'extérieur par Jupiter. Cependant, les simulations plus récentes, qui prennent en compte la migration planétaire, semblent être en mesure de former Uranus et Neptune près de leurs emplacements actuels.

Moons

Les grandes lunes d'Uranus par rapport à leurs tailles relatives correctes (montage deVoyager 2 photos)

Uranus possède 27 connus satellites naturels. Les noms de ces satellites sont choisis parmi les personnages des œuvres de Shakespeare et Alexander Pope. Les cinq principaux satellites sont Miranda, Ariel, Umbriel, Titania et Oberon. Le système de satellites d'Uranus est le moins massif parmi les géants de gaz; en effet, la masse combinée des cinq grands satellites serait inférieure à la moitié de celle de Triton seul. Le plus grand des satellites, Titania, a un rayon de seulement 788,9 km, soit moins de la moitié de celle de la Lune , mais un peu plus de Rhéa, la deuxième plus grande lune de Saturne , faisant Titania la huitième plus grande lune du système solaire . Les lunes ont relativement faibles albédos ; allant de 0.20 pour Umbriel à 0,35 pour Ariel (en vert clair). Les lunes sont des conglomérats de glace roche composée d'environ cinquante pour cent de la glace et de la roche de cinquante pour cent. La glace peut comprendre de l'ammoniac et du dioxyde de carbone .

Parmi les satellites, Ariel semble avoir la surface plus jeune avec le moins de cratères d'impact, tandis que Umbriel de apparaît plus ancienne. Miranda possède canyons de défaut 20 km des couches profondes terrasses, et une variation chaotique dans les âges de surface et des caractéristiques. Activité géologique passée de Miranda est soupçonné d'avoir été entraîné par chauffage de marée à un moment où son orbite était plus excentrique que pour le moment, probablement à la suite d'un autrefois présente 3: 1 . résonance orbitale avec Umbriel des procédés d'extension associés à upwelling diapirs sont probablement la origine de 'racetrack'-like de la lune de couronnes. De même, Ariel est soupçonné d'avoir été une fois détenu dans un 4: 1 résonance avec Titania.

Une image d'Uranus prise parVoyager 2alors qu'elle se dirigeait à Neptune

Exploration

En 1986, la NASA s ' Voyager 2 a visité Uranus. Cette visite est la seule tentative d'enquêter sur la planète à partir d'une courte distance et pas d'autres visites sont actuellement prévu. Lancé en 1977, Voyager 2 a fait son approche au plus près à Uranus le 24 Janvier 1986 , à venir au sein de 81500 km de sommet des nuages ​​de la planète, avant de poursuivre son voyage à Neptune . Voyager 2 de structure étudiée et la composition chimique de l'atmosphère, a découvert 10 nouvelles lunes et étudié la météo unique de la planète, causé par son inclinaison axiale de 97,77 °; et examiné son système d'anneaux. Il a également étudié le champ magnétique, sa structure irrégulière, son inclinaison et son tire-bouchon uniques magnetotail provoquée par l'orientation côté d'Uranus. Il a fait les premières enquêtes détaillées de ses cinq plus grandes lunes, et a étudié l'ensemble des neuf anneaux connus du système, à la découverte de deux nouveaux.