Urano

Séptimo planeta del Sol en el Sistema Solar

Este artículo es sobre el planeta. Para otros usos, vea Urano (desambiguación) .

Urano

Fotografiado como un disco sin rasgos distintivos por la Voyager 2 en 1986
Descubrimiento
Descubierto por	William Herschel
Fecha de descubrimiento	13 de marzo de 1781
Designaciones
Pronunciación	/ J ʊ r eɪ n ə s / ( escuchar ) [1] [2] o / jʊər ə n ə s / ( escuchar )
Lleva el nombre de	la forma latina Ūranus del dios griego Οὐρανός Ouranos
Adjetivos	Uranian ( / j ʊ r eɪ n i ə n / ) [3]
Características orbitales [9] [a]
Época J2000
Afelio	20,11  AU (3 008  Gm )
Perihelio	18,33 AU (2 742  Gm )
Semieje mayor	19,2184 AU (2,875.04 Gm )
Excentricidad	0,046 381
Periodo orbital	84.0205  años 30.688,5 d [4] 42.718 días solares de Urano [5]
Período sinódico	369,66 días [6]
Velocidad orbital media	6,80 km / s [6]
Anomalía media	142.238 600 °
Inclinación	0.773 ° a eclíptica 6,48 ° a Sun 's ecuador 0,99 ° a plano invariable [7]
Longitud del nodo ascendente	74,006 °
Tiempo de perihelio	19 de agosto de 2050 [8]
Argumento de perihelio	96,998 857 °
Satélites conocidos	27
Características físicas
Radio medio	25 362 ± 7 km [10] [b]
Radio ecuatorial	25.559 ± 4 km 4,007 Tierras [10] [b]
Radio polar	24,973 ± 20 km 3,929 Tierras [10] [b]
Aplastamiento	0,0229 ± 0,0008 [c]
Circunferencia	159.354,1 kilometros [4]
Área de superficie	8.1156 × 10 9  km 2 [4] [b] 15.91 Tierras
Volumen	6.833 × 10 13  km 3 [6] [b] 63.086 Tierras
Masa	(8.6810 ± 0.0013) × 10 25  kg 14.536 Tierras [11] GM =5.793.939 ± 13 km 3 / s 2
Densidad media	1,27 g / cm 3 [6] [d]
Gravedad superficial	8,69  m / s 2 [6] [b] 0,886  g
Momento de factor de inercia	0,23 [12] (estimación)
Velocidad de escape	21,3 km / s [6] [b]
Período de rotación sidérea	−0,718 33  d ( retrógrado ) 17 h 14 min 24 s [10]
Velocidad de rotación ecuatorial	2,59 km / s 9.320 km / h
Inclinación axial	97,77 ° (en órbita) [6]
Ascensión recta del polo norte	17 h 9 m 15 s 257.311 ° [10]
Declinación del polo norte	−15,175 ° [10]
Albedo	0.300 ( enlace ) [13] 0.488 ( geom. ) [14]
Temp. De superficie min significar max 1  nivel de barra [15] 76 K (-197,2 ° C) 0,1 bar ( tropopausa ) [16] 47 K 53 K 57 K
Magnitud aparente	5.38 [17] a 6.03 [17]
Diámetro angular	3.3 ″ a 4.1 ″ [6]
Atmósfera [16] [19] [20] [e]
Altura de escala	27,7 kilometros [6]
Composición por volumen	(Por debajo de 1,3 bar) Gases : 83 ± 3% de hidrógeno ( H 2) 15 ± 3% de helio (He) 2,3% de metano ( CH 4) 0.009% (0.007–0.015%) deuteruro de hidrógeno (HD) sulfuro de hidrógeno ( H 2S ) [18] Helados : amoniaco ( NH 3) agua ( H 2O ) hidrosulfuro de amonio ( NH 4SH ) hidrato de metano

Urano es el séptimo planeta desde el Sol . Su nombre es una referencia al dios griego del cielo, Urano , quien, según la mitología griega , fue el abuelo de Zeus ( Júpiter ) y padre de Cronos ( Saturno ). Tiene el tercer radio planetario más grande y la cuarta masa planetaria más grande del Sistema Solar . Urano es similar en composición a Neptuno , y ambos tienen composiciones químicas a granel que difieren de las de los gigantes gaseosos más grandes , Júpiter y Saturno.. Por esta razón, los científicos a menudo clasifican a Urano y Neptuno como " gigantes de hielo " para distinguirlos de los otros gigantes gaseosos. La atmósfera de Urano es similar a la de Júpiter y Saturno en su composición primaria de hidrógeno y helio , pero contiene más " hielos " como agua, amoníaco y metano , junto con trazas de otros hidrocarburos . ^[16] Tiene la atmósfera planetaria más fría del Sistema Solar, con una temperatura mínima de 49 K (−224 ° C; −371 ° F), y tiene una nube compleja en capas.estructura con agua que se cree que forma las nubes más bajas y metano la capa superior de nubes. ^[16] El interior de Urano está compuesto principalmente por hielos y rocas. ^[15]

Al igual que los otros planetas gigantes , Urano tiene un sistema de anillos , una magnetosfera y numerosas lunas . El sistema de Urano tiene una configuración única porque su eje de rotación está inclinado hacia los lados, casi en el plano de su órbita solar. Sus polos norte y sur, por lo tanto, se encuentran donde la mayoría de los otros planetas tienen sus ecuadores . ^[21] En 1986, las imágenes de la Voyager 2 mostraban a Urano como un planeta casi sin rasgos distintivos en luz visible, sin las bandas de nubes o tormentas asociadas con los otros planetas gigantes. ^{[21] La} Voyager 2 sigue siendo la única nave espacial que visita el planeta. ^[22]Las observaciones desde la Tierra han mostrado cambios estacionales y una mayor actividad meteorológica a medida que Urano se acercaba a su equinoccio en 2007. La velocidad del viento puede alcanzar los 250 metros por segundo (900 km / h; 560 mph). ^[23]

Historia

Al igual que los planetas clásicos , Urano es visible a simple vista, pero los observadores antiguos nunca lo reconocieron como un planeta debido a su oscuridad y órbita lenta. ^[24] Sir William Herschel observó por primera vez a Urano el 13 de marzo de 1781, lo que llevó a su descubrimiento como planeta, expandiendo los límites conocidos del Sistema Solar por primera vez en la historia y convirtiendo a Urano en el primer planeta clasificado como tal con la ayuda de un telescopio .

Descubrimiento

William Herschel , descubridor de Urano en 1781

Réplica del telescopio utilizado por Herschel para descubrir Urano

Urano había sido observado en muchas ocasiones antes de su reconocimiento como planeta, pero generalmente se lo confundía con una estrella. Posiblemente la observación más antigua conocida era por Hiparco , quien en 128 antes de Cristo podría haber registrado como una estrella de su catálogo de estrellas que luego fue incorporada a Ptolomeo 's Almagesto . ^[25] El avistamiento definitivo más temprano fue en 1690, cuando John Flamsteed lo observó al menos seis veces, catalogándolo como 34 Tauri . El astrónomo francés Pierre Charles Le Monnier observó a Urano al menos doce veces entre 1750 y 1769, ^[26] incluidas cuatro noches consecutivas.

Sir William Herschel observó a Urano el 13 de marzo de 1781 desde el jardín de su casa en 19 New King Street en Bath, Somerset , Inglaterra (ahora el Museo Herschel de Astronomía ), ^[27] e inicialmente lo informó (el 26 de abril de 1781) como un cometa . ^[28] Con un telescopio reflector casero de 6.2 pulgadas, Herschel "realizó una serie de observaciones sobre el paralaje de las estrellas fijas". ^{[29] [30]}

Herschel registró en su diario: "En el cuartil cerca de ζ Tauri  ... o [una] estrella nebulosa o quizás un cometa". ^[31] El 17 de marzo señaló: "Busqué el cometa o estrella nebulosa y descubrí que es un cometa, porque ha cambiado de lugar". ^[32] Cuando presentó su descubrimiento a la Royal Society , continuó afirmando que había encontrado un cometa, pero también lo comparó implícitamente con un planeta: ^[29]

El poder que tenía cuando vi el cometa por primera vez era 227. Por experiencia sé que los diámetros de las estrellas fijas no se magnifican proporcionalmente con poderes superiores, como los planetas; por lo tanto, ahora pongo las potencias en 460 y 932, y encontré que el diámetro del cometa aumentaba en proporción a la potencia, como debería ser, en el supuesto de que no sea una estrella fija, mientras que los diámetros de las estrellas a que comparé no se incrementaron en la misma proporción. Además, el cometa se magnificó mucho más de lo que admitiría su luz, parecía brumoso y mal definido con estos grandes poderes, mientras que las estrellas conservaban ese brillo y distinción que, por muchos miles de observaciones, sabía que conservarían. La secuela ha demostrado que mis conjeturas estaban bien fundamentadas, demostrando ser el cometa que hemos observado últimamente.^[29]

Herschel notificó al astrónomo Royal Nevil Maskelyne de su descubrimiento y recibió esta desconcertada respuesta de él el 23 de abril de 1781: "No sé cómo llamarlo. Es tan probable que sea un planeta regular moviéndose en una órbita casi circular a la sol como un cometa moviéndose en una elipsis muy excéntrica. Todavía no he visto ninguna coma o cola ". ^[33]

Aunque Herschel continuó describiendo su nuevo objeto como un cometa, otros astrónomos ya habían comenzado a sospechar lo contrario. El astrónomo finlandés-sueco Anders Johan Lexell , que trabaja en Rusia, fue el primero en calcular la órbita del nuevo objeto. ^[34] Su órbita casi circular lo llevó a la conclusión de que era un planeta en lugar de un cometa. El astrónomo berlinés Johann Elert Bode describió el descubrimiento de Herschel como "una estrella en movimiento que puede considerarse un objeto planetario hasta ahora desconocido que circula más allá de la órbita de Saturno". ^[35] Bode concluyó que su órbita casi circular se parecía más a la de un planeta que a la de un cometa. ^[36]

El objeto pronto fue aceptado universalmente como un nuevo planeta. En 1783, Herschel reconoció esto al presidente de la Royal Society, Joseph Banks : "Por la observación de los astrónomos más eminentes de Europa, parece que la nueva estrella, que tuve el honor de señalarles en marzo de 1781, es un planeta primario de nuestro sistema solar." ^[37] En reconocimiento a su logro, el rey Jorge III le dio a Herschel un estipendio anual de £ 200 con la condición de que se mudara a Windsor para que la Familia Real pudiera mirar a través de sus telescopios (equivalente a £ 24,000 en 2019). ^{[38] [39]}

Nombre

El nombre de Urano hace referencia a la antigua deidad griega del cielo Urano ( griego antiguo : Οὐρανός ), el padre de Cronos ( Saturno ) y abuelo de Zeus ( Júpiter ), que en latín se convirtió en Ūranus ( IPA:  [ˈuːranʊs] ). ^[1] Es el único planeta cuyo nombre en inglés se deriva directamente de una figura de la mitología griega . La forma adjetiva de Urano es "Urano". ^[40] La pronunciación del nombre Urano preferidos entre los astrónomos es / jʊərə n ə s /,^[2]con el estrés en la primera sílaba como en AméricaUrano, en contraste con/ j ʊ r eɪ n ə s /, con la tensión en la segunda sílaba y unalargauna, aunque ambos se consideran aceptables .^[F]

El consenso sobre el nombre no se alcanzó hasta casi 70 años después del descubrimiento del planeta. Durante las discusiones originales que siguieron al descubrimiento, Maskelyne le pidió a Herschel que "le hiciera al mundo astronómico el faver [ sic ] para darle un nombre a su planeta, que es completamente suyo, [y] que le estamos muy agradecidos por el descubrimiento de ". ^[42] En respuesta a la solicitud de Maskelyne, Herschel decidió nombrar el objeto Georgium Sidus (Estrella de George), o el "Planeta de Georgia" en honor a su nuevo patrón, el Rey Jorge III. ^[43] Explicó esta decisión en una carta a Joseph Banks: ^[37]

En las fabulosas edades de la antigüedad, se les dio a los planetas las denominaciones de Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno, como nombres de sus principales héroes y divinidades. En la actual era más filosófica difícilmente sería permisible recurrir al mismo método y llamarlo Juno, Palas, Apolo o Minerva, como nombre para nuestro nuevo cuerpo celeste. La primera consideración de cualquier evento en particular, o incidente notable, parece ser su cronología: si en alguna época futura debería preguntarse, ¿cuándo se descubrió este último Planeta encontrado? Sería una respuesta muy satisfactoria decir: "En el reinado del rey Jorge III".

El nombre propuesto por Herschel no era popular fuera de Gran Bretaña y pronto se propusieron alternativas. El astrónomo Jérôme Lalande propuso que se llamara Herschel en honor a su descubridor. ^[44] El astrónomo sueco Erik Prosperin propuso el nombre Neptuno , que fue apoyado por otros astrónomos a quienes les gustó la idea de conmemorar las victorias de la flota naval real británica en el curso de la Guerra Revolucionaria Americana llamando al nuevo planeta incluso Neptuno George III o Neptune Gran Bretaña . ^[34]

En un tratado de marzo de 1782, Bode propuso a Urano , la versión latinizada del dios griego del cielo, Urano . ^[45] Bode argumentó que el nombre debería seguir la mitología para no destacar como diferente de los otros planetas, y que Urano era un nombre apropiado como padre de la primera generación de los Titanes . ^[45] También notó la elegancia del nombre en el sentido de que, así como Saturno fue el padre de Júpiter , el nuevo planeta debería llevar el nombre del padre de Saturno. ^{[39] [45] [46] [47]} En 1789, la Real Academia de BodeSu colega Martin Klaproth nombró uranio a su elemento recién descubierto en apoyo de la elección de Bode. ^[48] En última instancia, la sugerencia de Bode se convirtió en la más utilizada y se hizo universal en 1850 cuando HM Nautical Almanac Office , el último reducto, pasó de utilizar Georgium Sidus a Uranus . ^[46]

Urano tiene dos símbolos astronómicos . El primero en ser propuesto, ♅, ^[g] fue sugerido por Lalande en 1784. En una carta a Herschel, Lalande lo describió como " un globe surmonté par la première lettre de votre nom " ("un globo coronado por la primera letra de tu apellido"). ^[44] Una propuesta posterior, ⛢, ^[h] es un híbrido de los símbolos de Marte y el Sol porque Urano era el Cielo en la mitología griega, que se pensaba que estaba dominado por los poderes combinados del Sol y Marte. ^[49]

Urano es llamado por una variedad de traducciones en otros idiomas. En chino , japonés , coreano y vietnamita , su nombre se traduce literalmente como "estrella del rey del cielo" (天王星). ^{[50] [51] [52] [53]} En tailandés , su nombre oficial es Dao Yurenat ( ดาว ยูเรนัส ), como en inglés. Su otro nombre en tailandés es Dao Maritayu ( ดาว มฤตยู , Estrella de Mṛtyu), después de la palabra sánscrita para 'muerte', Mrtyu ( मृत्यु ). En mongol , su nombre esTengeriin Van ( Тэнгэрийн ван ), traducido como 'Rey del Cielo', reflejando el papel de su dios homónimo como gobernante de los cielos. En hawaiano , su nombre es Heleʻekala , un préstamo del descubridor Herschel. ^[54] En maorí , su nombre es Whērangi . ^{[55] [56]}

Órbita y rotación

Un 1998 NEAR falso color infrarrojo imagen de Urano que muestra las bandas de nubes, anillos y lunas obtenidos por el telescopio espacial Hubble 's cámara NICMOS .

Urano orbita alrededor del Sol una vez cada 84 años, tardando un promedio de siete años en pasar por cada constelación del zodíaco. En 2033, el planeta habrá realizado su tercera órbita completa alrededor del Sol desde que fue descubierto en 1781. El planeta ha regresado al punto de su descubrimiento al noreste de Zeta Tauri dos veces desde entonces, en 1862 y 1943, un día después cada vez que la precesión de los equinoccios lo ha desplazado 1 ° al oeste cada 72 años. Urano regresará a esta ubicación nuevamente en 2030-31. Su distancia promedio del Sol es de aproximadamente 20  AU (3  mil millones de  km ; 2 mil millones de  mi). La diferencia entre su distancia mínima y máxima del Sol es de 1,8 AU, mayor que la de cualquier otro planeta, aunque no tan grande como la del planeta enano Plutón . ^[57] La intensidad de la luz solar varía inversamente con el cuadrado de la distancia, y así en Urano (aproximadamente a 20 veces la distancia del Sol en comparación con la Tierra) es aproximadamente 1/400 de la intensidad de la luz en la Tierra. ^[58] Sus elementos orbitales fueron calculados por primera vez en 1783 por Pierre-Simon Laplace . ^[59] Con el tiempo, comenzaron a aparecer discrepancias entre las órbitas predichas y observadas, y en 1841, John Couch Adamspropuso por primera vez que las diferencias podrían deberse al tirón gravitacional de un planeta invisible. En 1845, Urbain Le Verrier comenzó su propia investigación independiente sobre la órbita de Urano. El 23 de septiembre de 1846, Johann Gottfried Galle localizó un nuevo planeta , más tarde llamado Neptuno , casi en la posición predicha por Le Verrier. ^[60]

El período de rotación del interior de Urano es de 17 horas y 14 minutos. Como en todos los planetas gigantes , su atmósfera superior experimenta fuertes vientos en la dirección de rotación. En algunas latitudes, como unos 60 grados sur, las características visibles de la atmósfera se mueven mucho más rápido, haciendo una rotación completa en tan solo 14 horas. ^[61]

Inclinación axial

Vista de la Tierra simulada de Urano de 1986 a 2030, desde el solsticio de verano del sur en 1986 hasta el equinoccio de 2007 y el solsticio de verano del norte en 2028.

El eje de rotación de Urano es aproximadamente paralelo al plano del Sistema Solar, con una inclinación axial de 97,77 ° (definida por la rotación programada). Esto le da cambios estacionales completamente diferentes a los de los otros planetas. Cerca del solsticio , un polo mira al Sol continuamente y el otro mira hacia afuera. Solo una franja estrecha alrededor del ecuador experimenta un ciclo rápido de día y noche, pero con el Sol bajo sobre el horizonte. Al otro lado de la órbita de Urano, la orientación de los polos hacia el Sol se invierte. Cada polo recibe alrededor de 42 años de luz solar continua, seguidos de 42 años de oscuridad. ^[62] Cerca de la época de los equinoccios, el Sol mira hacia el ecuador de Urano dando un período de ciclos día-noche similar a los que se ven en la mayoría de los otros planetas.

Urano alcanzó su equinoccio más reciente el 7 de diciembre de 2007. ^{[63] [64]}

Hemisferio norte	Año	Hemisferio sur
Solsticio de invierno	1902, 1986, 2069	Solsticio de verano
equinoccio de primavera	1923, 2007, 2092	Equinoccio de otoño
Solsticio de verano	1944, 2030	Solsticio de invierno
Equinoccio de otoño	1965, 2050	equinoccio de primavera

Un resultado de esta orientación del eje es que, promediado durante el año de Urano, las regiones polares de Urano reciben una mayor entrada de energía del Sol que sus regiones ecuatoriales. Sin embargo, Urano es más caliente en su ecuador que en sus polos. Se desconoce el mecanismo subyacente que causa esto. La razón de la inusual inclinación axial de Urano tampoco se conoce con certeza, pero la especulación habitual es que durante la formación del Sistema Solar, un protoplaneta del tamaño de la Tierra chocó con Urano, lo que provocó la orientación sesgada. ^{[65] La} investigación de Jacob Kegerreis de la Universidad de Durham sugiere que la inclinación resultó de una roca más grande que la Tierra chocando contra el planeta hace 3 a 4 mil millones de años. ^[66]El polo sur de Urano se apuntaba casi directamente al Sol en el momento de la Voyager 2 's sobrevuelo en 1986. El etiquetado de este polo como 'sur' utiliza la definición actualmente aprobada por la Unión Astronómica Internacional , a saber, que el polo norte de un planeta o satélite es el polo que apunta por encima del plano invariable del Sistema Solar, independientemente de la dirección en la que esté girando el planeta. ^{[67] [68]} A veces se usa una convención diferente, en la que los polos norte y sur de un cuerpo se definen de acuerdo con la regla de la mano derecha en relación con la dirección de rotación. ^[69]

Visibilidad

La magnitud aparente media de Urano es 5,68 con una desviación estándar de 0,17, mientras que los extremos son 5,38 y +6,03. ^[17] Este rango de brillo está cerca del límite de visibilidad a simple vista . Gran parte de la variabilidad depende de que las latitudes planetarias se iluminen desde el Sol y se vean desde la Tierra. ^[70] Su diámetro angular está entre 3,4 y 3,7 segundos de arco, en comparación con 16 a 20 segundos de arco para Saturno y 32 a 45 segundos de arco para Júpiter. ^[71] En oposición, Urano es visible a simple vista en cielos oscuros y se convierte en un objetivo fácil incluso en condiciones urbanas con binoculares. ^[6]En telescopios de aficionados más grandes con un diámetro objetivo de entre 15 y 23 cm, Urano aparece como un disco cian pálido con un claro oscurecimiento de las extremidades . Con un telescopio grande de 25 cm o más ancho, los patrones de nubes, así como algunos de los satélites más grandes, como Titania y Oberon , pueden ser visibles. ^[72]

Características físicas

Estructura interna

Comparación de tamaño de la Tierra y Urano

Diagrama del interior de Urano

La masa de Urano es aproximadamente 14,5 veces la de la Tierra, lo que lo convierte en el menos masivo de los planetas gigantes. Su diámetro es ligeramente mayor que el de Neptuno, aproximadamente cuatro veces mayor que el de la Tierra. Una densidad resultante de 1,27 g / cm ³ convierte a Urano en el segundo planeta menos denso, después de Saturno. ^{[10] [11]} Este valor indica que está compuesto principalmente de varios hielos, como agua, amoníaco y metano. ^[15] La masa total de hielo en el interior de Urano no se conoce con precisión, porque emergen diferentes figuras según el modelo elegido; debe tener entre 9,3 y 13,5 masas terrestres. ^{[15] [73]} El hidrógeno y el helio constituyen solo una pequeña parte del total, con entre 0,5 y 1,5 masas terrestres.^[15] El resto de la masa que no es de hielo (0,5 a 3,7 masas terrestres) se explica por material rocoso . ^[15]

El modelo estándar de la estructura de Urano consiste en tres capas: un núcleo rocoso ( silicato / hierro-níquel ) en el centro, un manto helado en el medio y una envoltura exterior de hidrógeno / helio gaseoso. ^{[15] [74]} El núcleo es relativamente pequeño, con una masa de sólo 0,55 masas terrestres y un radio inferior al 20% del de Urano; el manto comprende su masa, con alrededor de 13,4 masas terrestres, y la atmósfera superior es relativamente insustancial, pesa alrededor de 0,5 masas terrestres y se extiende por el último 20% del radio de Urano. ^{[15] [74]} La densidad del núcleo de Urano es de alrededor de 9 g / cm ³ , con una presiónen el centro de 8 millones de  barras (800 GPa ) y una temperatura de aproximadamente 5.000  K . ^{[73] [74]} El manto de hielo no está compuesto de hielo en el sentido convencional, sino de un fluido caliente y denso que consiste en agua, amoniaco y otros volátiles . ^{[15] [74]} Este fluido, que tiene una alta conductividad eléctrica, a veces se denomina océano de agua y amoníaco. ^[75]

La presión y la temperatura extremas en las profundidades de Urano pueden romper las moléculas de metano, y los átomos de carbono se condensan en cristales de diamante que llueven a través del manto como granizo. ^{[76] [77] [78]} Experimentos de muy alta presión en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore sugieren que la base del manto puede comprender un océano de diamante líquido, con 'icebergs' flotantes sólidos. ^{[79] [80]} Los científicos también creen que las lluvias de diamantes sólidos ocurren en Urano, así como en Júpiter , Saturno y Neptuno . ^{[81] [82]}

Las composiciones a granel de Urano y Neptuno son diferentes de las de Júpiter y Saturno , con el hielo dominando los gases, lo que justifica su clasificación separada como gigantes de hielo . Puede haber una capa de agua iónica donde las moléculas de agua se descomponen en una sopa de iones de hidrógeno y oxígeno, y agua superiónica más profunda en la que el oxígeno cristaliza pero los iones de hidrógeno se mueven libremente dentro de la red de oxígeno. ^[83]

Aunque el modelo considerado anteriormente es razonablemente estándar, no es único; otros modelos también satisfacen las observaciones. Por ejemplo, si se mezclan cantidades sustanciales de hidrógeno y material rocoso en el manto de hielo, la masa total de hielos en el interior será menor y, en consecuencia, la masa total de rocas e hidrógeno será mayor. Los datos actualmente disponibles no permiten una determinación científica de qué modelo es correcto. ^[73] La estructura fluida del interior de Urano significa que no tiene una superficie sólida. La atmósfera gaseosa pasa gradualmente a las capas internas de líquido. ^[15] Por conveniencia, un esferoide achatado giratorioestablecido en el punto en el que la presión atmosférica es igual a 1 bar (100 kPa) se designa condicionalmente como "superficie". Tiene radios ecuatoriales y polares de 25,559 ± 4 km (15,881.6 ± 2.5 mi) y 24,973 ± 20 km (15,518 ± 12 mi), respectivamente. ^[10] Esta superficie se utiliza a lo largo de este artículo como un punto cero para las altitudes.

Calor interno

El calor interno de Urano parece marcadamente más bajo que el de los otros planetas gigantes; en términos astronómicos, tiene un flujo térmico bajo . ^{[23] [84]} Aún no se comprende por qué la temperatura interna de Urano es tan baja. Neptuno, que es casi el gemelo de Urano en tamaño y composición, irradia 2,61 veces más energía al espacio que la que recibe del Sol, ^[23] pero Urano apenas irradia un exceso de calor. La potencia total irradiada por Urano en la parte del infrarrojo lejano (es decir, calor) del espectro es1.06 ± 0.08 veces la energía solar absorbida en su atmósfera . ^{[16] [85]} El flujo de calor de Urano es solo0.042 ± 0.047  W / m 2 , que es menor que el flujo de calor interno de la Tierra de aproximadamente0,075  W / m 2 . ^[85] La temperatura más baja registrada en la tropopausa de Urano es 49 K (-224,2 ° C; -371,5 ° F), lo que convierte a Urano en el planeta más frío del Sistema Solar. ^{[16] [85]}

Una de las hipótesis para esta discrepancia sugiere que cuando Urano fue golpeado por un impactador supermasivo, lo que hizo que expulsara la mayor parte de su calor primordial, se quedó con una temperatura central reducida. ^[86] Esta hipótesis de impacto también se utiliza en algunos intentos de explicar la inclinación axial del planeta. Otra hipótesis es que existe alguna forma de barrera en las capas superiores de Urano que evita que el calor del núcleo llegue a la superficie. ^[15] Por ejemplo, la convección puede tener lugar en un conjunto de capas de composición diferente, que pueden inhibir el transporte de calor hacia arriba ; ^{[16] [85]} Quizás la convección de difusión doble es un factor limitante. ^[15]

Atmósfera

Artículo principal: Atmósfera de Urano

Atmósfera de Urano tomada durante el programa Outer Planet Atmosphere Legacy (OPAL). ^[87]

Aunque no hay una superficie sólida bien definida dentro del interior de Urano, la parte más externa de la envoltura gaseosa de Urano que es accesible a la percepción remota se llama atmósfera . ^[16] La capacidad de detección remota se extiende hasta aproximadamente 300 km por debajo del nivel de 1 bar (100 kPa), con una presión correspondiente de alrededor de 100 bar (10 MPa) y una temperatura de 320 K (47 ° C; 116 ° F). ^[88] La termosfera tenue se extiende sobre dos radios planetarios desde la superficie nominal, que se define como situada a una presión de 1 bar. ^[89] La atmósfera de Urano se puede dividir en tres capas: la troposfera, entre altitudes de -300 y 50 km (-186 y 31 mi) y presiones de 100 a 0,1 bar (10 MPa a 10 kPa); la estratosfera , que abarca altitudes entre 50 y 4.000 km (31 y 2.485 mi) y presiones de entre 0,1 y 10 ⁻¹⁰  bar (10 kPa a 10  µPa ); y la termosfera que se extiende desde 4.000 km hasta 50.000 km desde la superficie. ^[16] No hay mesosfera .

Composición

La composición de la atmósfera de Urano es diferente de su masa, que consiste principalmente en hidrógeno molecular y helio. ^[16] La fracción molar de helio , es decir, el número de átomos de helio por molécula de gas, es0,15 ± 0,03 ^[20] en la troposfera superior, que corresponde a una fracción de masa0,26 ± 0,05 . ^{[16] [85]} Este valor está cerca de la fracción de masa de helio protosolar de0.275 ± 0.01 , ^[90] indica que el helio no se ha asentado en su centro como lo ha hecho en los gigantes gaseosos. ^[16] El tercer componente más abundante de la atmósfera de Urano es el metano ( CH
4). ^[16] El metano tiene bandas de absorción prominentes en el infrarrojo visible y cercano (IR), lo que hace que Urano sea de color aguamarina o cian . ^[16] Las moléculas de metano representan el 2,3% de la atmósfera por fracción molar por debajo de la capa de nubes de metano a un nivel de presión de 1,3 bar (130 kPa); esto representa alrededor de 20 a 30 veces la abundancia de carbono que se encuentra en el Sol. ^{[16] [19] [91]} La proporción de mezcla ^[i] es mucho menor en la atmósfera superior debido a su temperatura extremadamente baja, lo que reduce el nivel de saturación y hace que el exceso de metano se congele. ^[92]La abundancia de compuestos menos volátiles como el amoníaco, el agua y el sulfuro de hidrógeno en la atmósfera profunda es poco conocida. Probablemente también sean más altos que los valores solares. ^{[16] [93]} Junto con el metano, se encuentran trazas de varios hidrocarburos en la estratosfera de Urano, que se cree que se producen a partir del metano por fotólisis inducida por la radiación solar ultravioleta (UV). ^[94] Incluyen etano ( C
2H
6), acetileno ( C
2H
2), metilacetileno ( CH
3C
2H ) y diacetileno ( C
2HC
2H ). ^{[92] [95] [96] La} espectroscopía también ha descubierto rastros de vapor de agua, monóxido de carbono y dióxido de carbono en la atmósfera superior, que solo pueden originarse de una fuente externa como el polvo y los cometas que caen . ^{[95] [96] [97]}

Troposfera

La troposfera es la parte más baja y densa de la atmósfera y se caracteriza por una disminución de la temperatura con la altitud. ^[16] La temperatura desciende de unos 320 K (47 ° C; 116 ° F) en la base de la troposfera nominal a -300 km a 53 K (-220 ° C; -364 ° F) a 50 km. ^{[88] [91]} Las temperaturas en la región superior más fría de la troposfera (la tropopausa ) en realidad varían en el rango entre 49 y 57 K (−224 y −216 ° C; −371 y −357 ° F) dependiendo del planeta. latitud. ^{[16] [84]} La región de la tropopausa es responsable de la gran mayoría de las emisiones térmicas del infrarrojo lejano de Urano , lo que determina su temperatura efectiva.de 59,1 ± 0,3 K (−214,1 ± 0,3 ° C; −353,3 ± 0,5 ° F). ^{[84] [85]}

Se cree que la troposfera tiene una estructura de nubes muy compleja; Se supone que las nubes de agua se encuentran en el rango de presión de 50 a 100 bar (5 a 10 MPa), las nubes de hidrosulfuro de amonio en el rango de 20 a 40 bar (2 a 4 MPa), las nubes de amoníaco o sulfuro de hidrógeno entre 3 y 10 bar (0,3 y 1 MPa) y finalmente detectaron directamente nubes delgadas de metano a 1 a 2 bar (0,1 a 0,2 MPa). ^{[16] [19] [88] [98]} La troposfera es una parte dinámica de la atmósfera, que exhibe fuertes vientos, nubes brillantes y cambios estacionales. ^[23]

Atmósfera superior

Aurorae en Urano tomada por el Espectrógrafo de Imágenes del Telescopio Espacial (STIS) instalado en el Hubble . ^[99]

La capa media de la atmósfera de Urano es la estratosfera , donde la temperatura generalmente aumenta con la altitud desde 53 K (-220 ° C; -364 ° F) en la tropopausa a entre 800 y 850 K (527 y 577 ° C; 980 y 1070 ° C). ° F) en la base de la termosfera. ^[89] El calentamiento de la estratosfera es causado por la absorción de la radiación solar UV e IR por el metano y otros hidrocarburos , ^[100] que se forman en esta parte de la atmósfera como resultado de la fotólisis del metano . ^{[94] El} calor también se conduce desde la termosfera caliente. ^[100]Los hidrocarburos ocupan una capa relativamente estrecha en altitudes de entre 100 y 300 km correspondientes a un rango de presión de 1000 a 10 Pa y temperaturas de entre 75 y 170 K (-198 y -103 ° C; -325 y -154 ° F) . ^{[92] [95]} Los hidrocarburos más abundantes son el metano, el acetileno y el etano con proporciones de mezcla de alrededor de 10 ^{- 7 con} respecto al hidrógeno. La proporción de mezcla de monóxido de carbono es similar en estas altitudes. ^{[92] [95] [97]} Los hidrocarburos más pesados ​​y el dióxido de carbono tienen proporciones de mezcla tres órdenes de magnitud más bajas. ^[95]La proporción de abundancia de agua es de alrededor de 7 × 10 ^{- 9} . ^[96] El etano y el acetileno tienden a condensarse en la parte inferior más fría de la estratosfera y la tropopausa (por debajo del nivel de 10 mBar) formando capas de neblina, ^[94] que pueden ser en parte responsables de la apariencia blanda de Urano. La concentración de hidrocarburos en la estratosfera de Urano por encima de la neblina es significativamente menor que en las estratosferas de los otros planetas gigantes. ^{[92] [101]}

La capa más externa de la atmósfera de Urano es la termosfera y la corona, que tiene una temperatura uniforme de alrededor de 800 a 850 K. ^{[16] [101]} Las fuentes de calor necesarias para mantener un nivel tan alto no se entienden, ya que ni la radiación solar UV ni la actividad auroral puede proporcionar la energía necesaria para mantener estas temperaturas. La débil eficiencia de enfriamiento debido a la falta de hidrocarburos en la estratosfera por encima del nivel de presión de 0,1 mBar también puede contribuir. ^{[89] [101]} Además del hidrógeno molecular, la corona de la termosfera contiene muchos átomos de hidrógeno libres. Su pequeña masa y altas temperaturas explican por qué la corona se extiende hasta 50.000 km (31.000 millas), o dos radios de Urano, desde su superficie. ^{[89] [101]}Esta corona extendida es una característica única de Urano. ^[101] Sus efectos incluyen un arrastre sobre las partículas pequeñas que orbitan alrededor de Urano, lo que provoca un agotamiento general del polvo en los anillos de Urano. ^[89] La termosfera de Urano, junto con la parte superior de la estratosfera, corresponde a la ionosfera de Urano. ^{[91] Las} observaciones muestran que la ionosfera ocupa altitudes de 2.000 a 10.000 km (1.200 a 6.200 millas). ^[91] La ionosfera de Urano es más densa que la de Saturno o Neptuno, lo que puede surgir de la baja concentración de hidrocarburos en la estratosfera. ^{[101] [102]}La ionosfera se sustenta principalmente en la radiación UV solar y su densidad depende de la actividad solar . ^{[103] La} actividad auroral es insignificante en comparación con Júpiter y Saturno. ^{[101] [104]}

• Atmósfera de Urano
• Perfil de temperatura de la troposfera de Urano y la estratosfera inferior. También se indican las capas de nubes y neblina.

• Velocidades del viento zonales en Urano. Las áreas sombreadas muestran el collar sur y su futura contraparte norte. La curva roja es un ajuste simétrico a los datos.

Magnetosfera

El campo magnético de Urano observado por la Voyager 2 en 1986. S y N son polos magnéticos sur y norte.

Antes de la llegada de la Voyager 2 , no se habían tomado medidas de la magnetosfera de Urano , por lo que su naturaleza seguía siendo un misterio. Antes de 1986, los científicos esperaban que el campo magnético de Urano estuviera en línea con el viento solar , porque luego se alinearía con los polos de Urano que se encuentran en la eclíptica . ^[105]

Las observaciones de la Voyager revelaron que el campo magnético de Urano es peculiar, tanto porque no se origina en su centro geométrico como porque está inclinado 59 ° desde el eje de rotación. ^{[105] [106]} De hecho, el dipolo magnético se desplaza desde el centro de Urano hacia el polo de rotación sur hasta en un tercio del radio planetario. ^[105] Esta geometría inusual da como resultado una magnetosfera altamente asimétrica, donde la fuerza del campo magnético en la superficie en el hemisferio sur puede ser tan baja como 0.1  gauss (10  µT ), mientras que en el hemisferio norte puede ser tan alta como 1.1 gauss. (110 µT). ^[105] El campo medio en la superficie es de 0,23 gauss (23 µT).^{[105] Los} estudios de losdatosde la Voyager 2 en 2017 sugieren que esta asimetría hace que la magnetosfera de Urano se conecte con el viento solar una vez al día de Urano, abriendo el planeta a las partículas del Sol. ^[107] En comparación, el campo magnético de la Tierra es aproximadamente igual de fuerte en cualquiera de los polos, y su "ecuador magnético" es aproximadamente paralelo a su ecuador geográfico. ^[106] El momento dipolar de Urano es 50 veces mayor que el de la Tierra. ^{[105] [106]} Neptuno tiene un campo magnético desplazado e inclinado de manera similar, lo que sugiere que esta puede ser una característica común de los gigantes de hielo. ^[106]Una hipótesis es que, a diferencia de los campos magnéticos de los gigantes terrestres y gaseosos, que se generan dentro de sus núcleos, los campos magnéticos de los gigantes de hielo se generan por movimiento a profundidades relativamente poco profundas, por ejemplo, en el océano de agua y amoníaco. ^{[75] [108]} Otra posible explicación para la alineación de la magnetosfera es que hay océanos de diamante líquido en el interior de Urano que disuadirían el campo magnético. ^[79]

El campo magnético de Urano
(animado; 25 de marzo de 2020)

A pesar de su curiosa alineación, en otros aspectos la magnetosfera de Urano es como las de otros planetas: tiene un arco de choque a unos 23 radios de Urano por delante, una magnetopausa a 18 radios de Urano, una cola magnética completamente desarrollada y cinturones de radiación . ^{[105] [106] [109]} En general, la estructura de la magnetosfera de Urano es diferente a la de Júpiter y más similar a la de Saturno. ^{[105] [106]} La cola magnética de Urano se arrastra detrás de él hacia el espacio durante millones de kilómetros y se tuerce por su rotación lateral en un largo sacacorchos. ^{[105] [110]}

La magnetosfera de Urano contiene partículas cargadas : principalmente protones y electrones , con una pequeña cantidad de iones H 2 + . ^{[106] [109]} Muchas de estas partículas probablemente se derivan de la termosfera. ^[109] Las energías de iones y electrones pueden ser de hasta 4 y 1,2  megaelectronvoltios , respectivamente. ^[109] La densidad de iones de baja energía (por debajo de 1  kiloelectronvoltio ) en la magnetosfera interior es de aproximadamente 2 cm ⁻³ . ^[111]La población de partículas se ve fuertemente afectada por las lunas de Urano, que barren la magnetosfera, dejando huecos notables. ^[109] El flujo de partículas es lo suficientemente alto como para causar oscurecimiento o meteorización espacial de sus superficies en una escala de tiempo astronómicamente rápida de 100.000 años. ^[109] Esta puede ser la causa de la coloración uniformemente oscura de los satélites y anillos de Urano. ^[112] Urano tiene auroras relativamente bien desarrolladas, que se ven como arcos brillantes alrededor de ambos polos magnéticos. ^[101] A diferencia de las de Júpiter, las auroras de Urano parecen ser insignificantes para el equilibrio energético de la termosfera planetaria. ^[104]

En marzo de 2020, los astrónomos de la NASA informaron sobre la detección de una gran burbuja magnética atmosférica, también conocida como plasmoide , liberada al espacio exterior desde el planeta Urano, después de reevaluar los datos antiguos registrados por la sonda espacial Voyager 2 durante un sobrevuelo del planeta en 1986. . ^{[113] [114]}

Clima

Artículo principal: Clima de Urano

El hemisferio sur de Urano en color natural aproximado (izquierda) y en longitudes de onda más cortas (derecha), mostrando sus tenues bandas de nubes y su "capucha" atmosférica como lo ve la Voyager 2

En longitudes de onda ultravioleta y visible, la atmósfera de Urano es blanda en comparación con los otros planetas gigantes, incluso con Neptuno, al que por lo demás se parece mucho. ^[23] Cuando la Voyager 2 sobrevoló Urano en 1986, observó un total de diez características de nubes en todo el planeta. ^{[21] [115]} Una explicación propuesta para esta escasez de características es que el calor interno de Urano parece marcadamente más bajo que el de los otros planetas gigantes. La temperatura más baja registrada en la tropopausa de Urano es de 49 K (-224 ° C; -371 ° F), lo que convierte a Urano en el planeta más frío del Sistema Solar. ^{[16] [85]}

Estructura de bandas, vientos y nubes.

En 1986, la Voyager 2 descubrió que el hemisferio sur visible de Urano se puede subdividir en dos regiones: un casquete polar brillante y bandas ecuatoriales oscuras. ^[21] Su límite se encuentra a unos -45 ° de latitud . Una banda estrecha que se extiende a ambos lados del rango latitudinal de -45 a -50 ° es la característica grande más brillante en su superficie visible. ^{[21] [116]} Se llama "collar" del sur. Se cree que la tapa y el collar son una región densa de nubes de metano ubicadas dentro del rango de presión de 1.3 a 2 bar (ver arriba). ^[117] Además de la estructura de bandas a gran escala, la Voyager 2 observó diez nubes pequeñas y brillantes, la mayoría de ellas a varios grados al norte del cuello. ^[21]En todos los demás aspectos, Urano parecía un planeta dinámicamente muerto en 1986. La Voyager 2 llegó durante el apogeo del verano austral de Urano y no pudo observar el hemisferio norte. A principios del siglo XXI, cuando la región polar norte apareció a la vista, el telescopio espacial Hubble (HST) y el telescopio Keck no observaron inicialmente ni un collar ni un casquete polar en el hemisferio norte. ^[116] Entonces, Urano parecía ser asimétrico: brillante cerca del polo sur y uniformemente oscuro en la región al norte del collar sur. ^[116] En 2007, cuando Urano pasó su equinoccio, el collar del sur casi desapareció y un débil collar del norte emergió cerca de los 45 ° de latitud . ^[118]

La primera mancha oscura observada en Urano. Imagen obtenida por el HST ACS en 2006.

En la década de 1990, el número de características de nubes brillantes observadas aumentó considerablemente, en parte porque se dispuso de nuevas técnicas de imágenes de alta resolución. ^[23] La mayoría se encontraron en el hemisferio norte cuando comenzó a hacerse visible. ^[23] Una de las primeras explicaciones —que las nubes brillantes son más fáciles de identificar en su parte oscura, mientras que en el hemisferio sur el collar brillante las enmascara— demostró ser incorrecta. ^{[119] [120]} Sin embargo, existen diferencias entre las nubes de cada hemisferio. Las nubes del norte son más pequeñas, nítidas y brillantes. ^[120] Parecen encontrarse a mayor altitud. ^[120]La vida útil de las nubes abarca varios órdenes de magnitud. Algunas pequeñas nubes viven durante horas; al menos una nube del sur puede haber persistido desde el sobrevuelo de la Voyager 2 . ^{[23] [115]} Observaciones recientes también descubrieron que las características de las nubes en Urano tienen mucho en común con las de Neptuno. ^[23] Por ejemplo, las manchas oscuras comunes en Neptuno nunca se habían observado en Urano antes de 2006, cuando se tomó la imagen de la primera característica denominada Mancha oscura de Urano . ^[121] La especulación es que Urano se está volviendo más parecido a Neptuno durante su temporada equinoccial. ^[122]

El seguimiento de numerosas características de las nubes permitió determinar los vientos zonales que soplan en la troposfera superior de Urano. ^[23] En el ecuador los vientos son retrógrados, lo que significa que soplan en dirección contraria a la rotación planetaria. Sus velocidades son de −360 a −180 km / h (−220 a −110 mph). ^{[23] [116]} La velocidad del viento aumenta con la distancia desde el ecuador, alcanzando valores cero cerca de ± 20 ° de latitud, donde se encuentra la temperatura mínima de la troposfera. ^{[23] [84]} Más cerca de los polos, los vientos cambian a una dirección prograda, fluyendo con la rotación de Urano. Las velocidades del viento continúan aumentando alcanzando máximos a ± 60 ° de latitud antes de caer a cero en los polos. ^[23]Las velocidades del viento en una latitud de -40 ° varían de 540 a 720 km / h (340 a 450 mph). Debido a que el collar oscurece todas las nubes por debajo de ese paralelo, las velocidades entre él y el polo sur son imposibles de medir. ^[23] Por el contrario, en el hemisferio norte se observan velocidades máximas de hasta 860 km / h (540 mph) cerca de los + 50 ° de latitud. ^{[23] [116] [123]}

La variación estacional

Urano en 2005. Son visibles anillos, collar sur y una nube brillante en el hemisferio norte (imagen HST ACS).

Durante un corto período de marzo a mayo de 2004, aparecieron grandes nubes en la atmósfera de Urano, dándole una apariencia similar a la de Neptuno. ^{[120] [124] Las} observaciones incluyeron velocidades de viento récord de 820 km / h (510 mph) y una tormenta persistente conocida como "fuegos artificiales del 4 de julio". ^[115] El 23 de agosto de 2006, investigadores del Instituto de Ciencias Espaciales (Boulder, Colorado) y la Universidad de Wisconsin observaron una mancha oscura en la superficie de Urano, lo que les dio a los científicos más información sobre la actividad atmosférica de Urano. ^[121] No se conoce completamente por qué ocurrió este repentino aumento en la actividad, pero parece que la extrema inclinación axial de Urano da como resultado variaciones estacionales extremas en su clima. ^{[64] [122]}Determinar la naturaleza de esta variación estacional es difícil porque existen buenos datos sobre la atmósfera de Urano desde hace menos de 84 años, o un año completo de Urano. La fotometría en el transcurso de medio año uraniano (a partir de la década de 1950) ha mostrado una variación regular en el brillo en dos bandas espectrales , con máximos en los solsticios y mínimos en los equinoccios. ^[125] Se ha observado una variación periódica similar, con máximos en los solsticios, en las mediciones de microondas de la troposfera profunda iniciadas en la década de 1960. ^{[126] Las} mediciones de la temperatura estratosférica que comenzaron en la década de 1970 también mostraron valores máximos cerca del solsticio de 1986. ^[100]Se cree que la mayor parte de esta variabilidad ocurre debido a cambios en la geometría de visualización. ^[119]

Hay algunos indicios de que se están produciendo cambios físicos estacionales en Urano. Aunque se sabe que Urano tiene una región polar sur brillante, el polo norte es bastante tenue, lo que es incompatible con el modelo del cambio estacional descrito anteriormente. ^[122] Durante su anterior solsticio norteño en 1944, Urano mostró niveles elevados de brillo, lo que sugiere que el polo norte no siempre fue tan oscuro. ^[125] Esta información implica que el polo visible se ilumina algún tiempo antes del solsticio y se oscurece después del equinoccio. ^[122] El análisis detallado de los datos visibles y de microondas reveló que los cambios periódicos de brillo no son completamente simétricos alrededor de los solsticios, lo que también indica un cambio en el meridional. patrones de albedo . ^[122] En la década de 1990, cuando Urano se alejó de su solsticio, el Hubble y los telescopios terrestres revelaron que el casquete polar sur se oscureció notablemente (excepto el collar sur, que permaneció brillante), ^[117] mientras que el hemisferio norte demostró una actividad creciente. , ^[115] como formaciones de nubes y vientos más fuertes, lo que refuerza las expectativas de que brille pronto. ^[120] De hecho, esto sucedió en 2007 cuando pasó un equinoccio: surgió un débil collar polar del norte y el sur se volvió casi invisible, aunque el perfil del viento zonal permaneció ligeramente asimétrico, siendo los vientos del norte algo más lentos que los del sur. ^[118]

El mecanismo de estos cambios físicos aún no está claro. ^[122] Cerca de los solsticios de verano e invierno, los hemisferios de Urano se encuentran alternativamente a pleno resplandor de los rayos del Sol o mirando hacia el espacio profundo. Se cree que el brillo del hemisferio iluminado por el sol es el resultado del engrosamiento local de las nubes de metano y las capas de neblina ubicadas en la troposfera. ^[117] El collar brillante a -45 ° de latitud también está conectado con nubes de metano. ^[117] Otros cambios en la región polar sur pueden explicarse por cambios en las capas de nubes más bajas. ^[117] La variación de la emisión de microondas de Urano probablemente se deba a cambios en la circulación troposférica profunda., porque las densas nubes polares y la neblina pueden inhibir la convección. ^[127] Ahora que los equinoccios de primavera y otoño están llegando a Urano, la dinámica está cambiando y la convección puede ocurrir nuevamente. ^{[115] [127]}

Formación

Artículo principal: Formación y evolución del Sistema Solar.

Para obtener detalles sobre la evolución de la órbita de Urano, consulte el modelo de Niza .

Se argumenta que las diferencias entre los gigantes de hielo y los gigantes gaseosos surgen de su historia de formación. ^{[128] [129] [130]} Se supone que el Sistema Solar se formó a partir de un disco giratorio de gas y polvo conocido como nebulosa presolar . Gran parte del gas de la nebulosa, principalmente hidrógeno y helio, formó el Sol y los granos de polvo se juntaron para formar los primeros protoplanetas. A medida que los planetas crecieron, algunos de ellos finalmente acumularon suficiente materia para que su gravedad se aferrara al gas sobrante de la nebulosa. ^{[128] [129] [131]} Cuanto más gas se aferraban, más grandes se volvían; cuanto más grandes se volvían, más gas se aferraban hasta que se alcanzaba un punto crítico, y su tamaño comenzó a aumentar exponencialmente. ^[132] Los gigantes de hielo, con solo unas pocas masas terrestres de gas nebular, nunca alcanzaron ese punto crítico. ^{[128] [129] [133]} Simulaciones recientes de migración planetaria han sugerido que ambos gigantes de hielo se formaron más cerca del Sol que sus posiciones actuales, y se movieron hacia afuera después de la formación (el modelo de Niza ). ^[128]

Lunas

Artículo principal: Lunas de Urano

Véase también: Cronología del descubrimiento de los planetas del Sistema Solar y sus satélites naturales.

Lunas principales de Urano en orden de distancia creciente (de izquierda a derecha), en sus tamaños relativos y albedos adecuados (collage de fotografías de la Voyager 2 )

El sistema de Urano (imagen NACO / VLT )

Urano tiene 27 satélites naturales conocidos . ^[133] Los nombres de estos satélites se eligen entre personajes de las obras de Shakespeare y Alexander Pope . ^{[74] [134]} Los cinco satélites principales son Miranda , Ariel , Umbriel , Titania y Oberon . ^[74] El sistema de satélites de Urano es el menos masivo entre los planetas gigantes; la masa combinada de los cinco satélites principales sería menos de la mitad que la de Triton (la luna más grande de Neptuno ) solo. ^[11]El más grande de los satélites de Urano, Titania, tiene un radio de solo 788,9 km (490,2 millas), o menos de la mitad del de la Luna , pero un poco más que Rea, el segundo satélite más grande de Saturno, lo que convierte a Titania en la octava luna más grande. en el Sistema Solar. Los satélites de Urano tienen albedos relativamente bajos; que van desde 0,20 para Umbriel hasta 0,35 para Ariel (en luz verde). ^[21] Son conglomerados de hielo y roca compuestos de aproximadamente un 50% de hielo y un 50% de roca. El hielo puede incluir amoníaco y dióxido de carbono . ^{[112] [135]}

Entre los satélites de Urano, Ariel parece tener la superficie más joven con la menor cantidad de cráteres de impacto y Umbriel la más antigua. ^{[21] [112]} Miranda tiene cañones de fallas de 20 km (12 millas) de profundidad, capas en terrazas y una variación caótica en las edades y características de la superficie. ^[21] Se cree que la actividad geológica pasada de Miranda fue impulsada por el calentamiento de las mareas en un momento en que su órbita era más excéntrica que en la actualidad, probablemente como resultado de una resonancia orbital anterior de 3: 1 con Umbriel. ^{[136] Los} procesos de extensión asociados con los diapiros ascendentes son el origen probable de las coronas parecidas a las "pistas de carreras" de Miranda . ^{[137] [138]}Se cree que Ariel tuvo una vez en una resonancia de 4: 1 con Titania. ^[139]

Urano tiene al menos un orbitador en forma de herradura que ocupa el Sol - Urano L 3 punto Lagrangiano - una región gravitacionalmente inestable a 180 ° en su órbita, 83982 Crantor . ^{[140] [141]} Crantor se mueve dentro de la región coorbital de Urano en una compleja órbita temporal en herradura.2010 EU 65 también es un prometedor candidato a liberador de herradura de Urano . ^[141]

Anillos planetarios

Artículo principal: Anillos de Urano

Los anillos de Urano están compuestos por partículas extremadamente oscuras, que varían en tamaño desde micrómetros hasta una fracción de metro. ^[21] Actualmente se conocen trece anillos distintos, siendo el más brillante el anillo ε. Todos, excepto dos anillos de Urano, son extremadamente estrechos, por lo general tienen unos pocos kilómetros de ancho. Los anillos son probablemente bastante jóvenes; las consideraciones dinámicas indican que no se formaron con Urano. La materia en los anillos pudo haber sido una vez parte de una luna (o lunas) que fue destrozada por impactos de alta velocidad. De los numerosos fragmentos de escombros que se formaron como resultado de esos impactos, solo sobrevivieron unas pocas partículas, en zonas estables correspondientes a las ubicaciones de los anillos presentes. ^{[112] [142]}

William Herschel describió un posible anillo alrededor de Urano en 1789. Este avistamiento generalmente se considera dudoso, porque los anillos son bastante débiles, y en los dos siglos siguientes ninguno fue observado por otros observadores. Aún así, Herschel hizo una descripción precisa del tamaño del anillo épsilon, su ángulo con respecto a la Tierra, su color rojo y sus cambios aparentes a medida que Urano viajaba alrededor del Sol. ^{[143] [144]} El sistema de anillos fue descubierto definitivamente el 10 de marzo de 1977 por James L. Elliot , Edward W. Dunham y Jessica Mink utilizando el Observatorio Aerotransportado de Kuiper . El descubrimiento fue fortuito; planearon usar la ocultaciónde la estrella SAO 158687 (también conocida como HD 128598) por Urano para estudiar su atmósfera . Cuando se analizaron sus observaciones, encontraron que la estrella había desaparecido brevemente de la vista cinco veces antes y después de desaparecer detrás de Urano. Concluyeron que debe haber un sistema de anillos alrededor de Urano. ^[145] Posteriormente detectaron cuatro anillos adicionales. ^[145] Se obtuvieron imágenes de los anillos directamente cuando la Voyager 2 pasó a Urano en 1986. ^{[21] La} Voyager 2 también descubrió dos anillos débiles adicionales, lo que eleva el número total a once. ^[21]

En diciembre de 2005, el telescopio espacial Hubble detectó un par de anillos previamente desconocidos. El más grande se encuentra dos veces más lejos de Urano que los anillos conocidos anteriormente. Estos nuevos anillos están tan lejos de Urano que se les llama el sistema de anillos "externos". Hubble también detectó dos pequeños satélites, uno de los cuales, Mab , comparte su órbita con el anillo más externo recién descubierto. Los nuevos anillos elevan el número total de anillos de Urano a 13. ^[146] En abril de 2006, las imágenes de los nuevos anillos del Observatorio Keck arrojaron los colores de los anillos exteriores: el más exterior es azul y el otro rojo. ^{[147] [148]}Una hipótesis sobre el color azul del anillo exterior es que está compuesto por partículas diminutas de hielo de agua de la superficie de Mab que son lo suficientemente pequeñas como para dispersar la luz azul. ^{[147] [149]} En contraste, los anillos internos de Urano aparecen grises. ^[147]

• Anillos de Urano
• Animación sobre el descubrimiento de la ocultación en 1977 (haga clic en él para comenzar)

• Urano tiene un complicado sistema de anillos planetarios , que fue el segundo sistema de este tipo descubierto en el Sistema Solar después del de Saturno . ^[142]

• Las auroras de Urano contra sus anillos ecuatoriales, captadas por el telescopio Hubble. A diferencia de las auroras de la Tierra y Júpiter, las de Urano no están alineadas con sus polos, debido a su campo magnético desequilibrado.

Exploración

Artículo principal: Exploración de Urano

Creciente Urano según la imagen de la Voyager 2 mientras se dirigía a Neptuno

En 1986, la NASA 's Voyager 2 de la sonda interplanetaria encontró Urano. Este sobrevuelo sigue siendo la única investigación de Urano que se lleva a cabo desde una distancia corta y no se planean otras visitas. Lanzada en 1977, la Voyager 2 hizo su aproximación más cercana a Urano el 24 de enero de 1986, acercándose a 81.500 km (50.600 millas) de las cimas de las nubes, antes de continuar su viaje a Neptuno. La nave espacial estudió la estructura y composición química de la atmósfera de Urano, ^[91] incluyendo su clima único, causado por su inclinación axial de 97,77 °. Hizo las primeras investigaciones detalladas de sus cinco lunas más grandes y descubrió 10 nuevas. Examinó los nueve anillos conocidos del sistema y descubrió dos más.^{[21] [112] [150]} También estudió el campo magnético, su estructura irregular, su inclinación y su cola magnética en sacacorchos únicacausada por la orientación lateral de Urano. ^[105]

Voyager 1 no pudo visitar Urano porque la investigación de Saturno 's luna Titán se considera una prioridad. Esta trayectoria sacó a la Voyager 1 del plano de la eclíptica , poniendo fin a su misión científica planetaria. ^{[151] : 118}

La posibilidad de enviar la nave espacial Cassini desde Saturno a Urano se evaluó durante una fase de planificación de la extensión de la misión en 2009, pero finalmente se rechazó a favor de destruirla en la atmósfera de Saturno. ^[152] Habría sido necesario unos veinte años llegar al sistema de Urano después de salir de Saturno. ^[152] Un orbitador y una sonda Urano fueron recomendados por el Estudio Decadal de Ciencias Planetarias 2013-2022 publicado en 2011; la propuesta prevé el lanzamiento durante 2020-2023 y un crucero de 13 años a Urano. ^[153] Una sonda de entrada de Urano podría utilizar la herencia de la sonda múltiple Venus de Pioneer y descender a 1–5 atmósferas. ^[153]La ESA evaluó una misión de "clase media" llamada Uranus Pathfinder . ^[154] Se ha evaluado y recomendado un Uranus Orbiter de New Frontiers en el estudio The Case for a Uranus Orbiter . ^[155] Esta misión se ve favorecida por la facilidad con la que se puede enviar una masa relativamente grande al sistema: más de 1500 kg con un Atlas 521 y un viaje de 12 años. ^[156] Para obtener más conceptos, consulte Misiones propuestas de Urano .

En cultura

En astrología , el planeta Urano ( ) es el planeta regente de Acuario . Debido a que Urano es cian y Urano está asociado con la electricidad, el color azul eléctrico , que es cercano al cian, está asociado con el signo de Acuario ^[157] (ver Urano en astrología ).

El elemento químico uranio , descubierto en 1789 por el químico alemán Martin Heinrich Klaproth , recibió su nombre del entonces recién descubierto Urano. ^[158]

"Urano, el mago" es un movimiento de la suite orquestal de Gustav Holst Los planetas , escrito entre 1914 y 1916.

La Operación Urano fue la operación militar exitosa en la Segunda Guerra Mundial por parte del Ejército Rojo para recuperar Stalingrado y marcó el punto de inflexión en la guerra terrestre contra la Wehrmacht .

Las líneas "Entonces sentí que me gustaba un observador de los cielos / Cuando un nuevo planeta nada hacia su conocimiento", de " En la primera mirada al Homero de Chapman " de John Keats , son una referencia al descubrimiento de Urano por parte de Herschel. ^[159]

En la cultura popular del idioma inglés, el humor a menudo se deriva de la pronunciación común del nombre de Urano, que se asemeja a la de la frase "tu ano ". ^[160]

Ver también

• Contorno de Urano
• 2011 QF 99 y 2014 YX 49 , los dos únicos troyanos Urano conocidos
• Colonización de Urano
• Diamantes extraterrestres (se cree que abundan en Urano)
• Urano en astrología
• Urano en la ficción
• Estadísticas de planetas en el Sistema Solar

Notas

1. Estos son los elementos medios de VSOP87, junto con las cantidades derivadas.
2. Se refiere al nivel de 1 bar de presión atmosférica.
3. Calculado con datos de Seidelmann, 2007. ^[10]
4. Basado en el volumen dentro del nivel de 1 bar de presión atmosférica.
5. cálculo de lasfracciones molaresde He, H ₂ y CH ₄ se basa en una relación de mezcla de 2,3% de metano a hidrógeno y las proporciones de 15/85 He / H ₂ medidas en la tropopausa.
6. Debido a que, en el mundo de habla inglesa, el último suena como "tu ano ", la pronunciación anterior también evita la vergüenza: comoseñaló Pamela Gay , astrónoma de la Universidad del Sur de Illinois en Edwardsville , en su podcast, para evitar "que se burlen de por cualquier alumno pequeño ... en caso de duda, no enfatice nada y simplemente diga / ˈjʊərənəs / . Y luego corra, rápido ". ^[41]
7. Cf. (no es compatible con todas las fuentes)
8. Cf. (no es compatible con todas las fuentes)
9. proporción de mezcla se define como el número de moléculas de un compuesto por molécula de hidrógeno.

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45. Bode 1784 , págs. 88–90: [En alemán original]:

    Bereits in der am 12ten März 1782 bei der hiesigen naturforschenden Gesellschaft vorgelesenen Abhandlung, habe ich den Namen des Vaters vom Saturn, nemlich Uranos, oder wie er mit der lateinischen Endung gewöhnlicher ist, Uranus das vorgest Vergnühäßegenügen, und haßitch Astronomen und Mathematiker in ihren Schriften oder in Briefen an mich, diese Benennung aufgenommen oder gebilligt. Meines Erachtens muß man bei dieser Wahl die Mythologie befolgen, aus welcher die uralten Namen der übrigen Planeten entlehnen worden; denn in der Reihe der bisher bekannten, würde der von einer merkwürdigen Persona oder Begebenheit der neuern Zeit wahrgenommene Nombre eines Planeten sehr auffallen. Diodor von Cicilien erzahlt die Geschichte der Atlanten, eines uralten Volks, welches eine der fruchtbarsten Gegenden in Africa bewohnte,und die Meeresküsten seines Landes als das Vaterland der Götter ansah. Guerra de Urano ihr, erster König, Stifter ihres gesitteter Lebens und Erfinder vieler nützlichen Künste. Zugleich wird er auch als ein fleißiger und geschickter Himmelsforscher des Alterthums beschrieben ... Noch mehr: Urano war der Vater des Saturns und des Atlas, así que wie der erstere der Vater des Jupiters.

    [Traducido]:

    Ya en el tratado preleído en la Sociedad de Historia Natural local el 12 de marzo de 1782, tengo el nombre del padre de Saturno, a saber, Urano, o como suele ser con el sufijo latino, propuso Urano, y desde entonces he tenido el placer de que varios astrónomos y matemáticos, citados en sus escritos o cartas para mí aprobando esta designación. En mi opinión, es necesario seguir la mitología en esta elección, que se tomó prestado del antiguo nombre de los otros planetas; porque en la serie de conocidos previamente, percibidos por una persona extraña o evento de los tiempos modernos el nombre de un planeta sería muy notorio. Diodoro de Cilicia cuenta la historia de Atlas, un pueblo antiguo que habitaba una de las zonas más fértiles de África, y miraba las costas marinas de su país como la patria de los dioses. Urano fue su primer rey,fundador de su vida civilizada e inventor de muchas artes útiles. Al mismo tiempo, también se le describe como un astrónomo de la antigüedad diligente y hábil ... aún más: Urano fue el padre de Saturno y el Atlas, como el primero es el padre de Júpiter.

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160. Craig, Daniel (20 de junio de 2017). "Muy buen trabajo con estos titulares de Urano, todos" . La voz de Filadelfia . Filadelfia . Consultado el 27 de agosto de 2017 .

Otras lecturas

• Alexander, Arthur Francis O'Donel (1965). El planeta Urano: una historia de observación, teoría y descubrimiento .
• Miner, Ellis D. (1998). Urano: el planeta, los anillos y los satélites . Nueva York: John Wiley and Sons. ISBN 978-0-471-97398-0.
• Bode, Johann Elert (1784). "Von dem neu entdeckten Planeten" . Von dem Neu Entdeckten Planeten . Bey dem Verfasser [etc.] bibcode : 1784vdne.book ..... B . doi : 10.3931 / e-rara-1454 .
• Gore, Rick (agosto de 1986). "Urano: la Voyager visita un planeta oscuro". National Geographic . Vol. 170 no. 2. págs. 178-194. ISSN  0027-9358 . OCLC  643483454 .

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• Hoja de datos de Urano de la NASA
• Perfil de Urano en el sitio de exploración del Sistema Solar de la NASA
• Planetas - Urano Una guía para niños sobre Urano.
• Urano en el fotoperiodismo planetario del Laboratorio de Propulsión a Chorro . (fotos)
• Voyager en Urano (fotos)
• Urano (página de inicio de Astronomy Cast) (blog)
• Montaje del sistema de Urano (foto)
• Gray, Meghan; Merrifield, Michael (2010). "Urano" . Sesenta símbolos . Brady Haran para la Universidad de Nottingham .
• "Cómo pronunciar Urano" por CGP Gray
• Simulación interactiva de gravedad en 3D del sistema de Urano