Uran – vzdálený příbuzný Jupitera a Saturnu

Obří planeta obíhá Slunce v téměř dvacetkrát větší vzdálenosti, než naše Země. Do její blízkosti se dostala jen jedna jediná pozemská sonda, Voyager 2. Přesto máme o planetě Uranu překvapivě hodně informací. 

Objev Uranu

Vzdálený Uran se na naší obloze pohybuje jen velmi pomalu, byl proto ještě dlouhou dobu po vynálezu zvětšovacích čoček a dalekohledu považován za fixní hvězdu. Uran se měl stát první planetou, která byla objevena až v novověku a nebyla známa například ve starém Řecku. 

Odhalil ho sir Friedrich Willhelm Herschel, a to v podstatě náhodou, teprve 13. 3. 1781. Představa o Slunečním systému se šesti planetami byla í době tak zažitá, že sám Herschell svůj objev automaticky považoval za novou kometu. 

Pozdější pozorování potvrdila, že se u Herschellova nálezu musí jednat o planetu. Ta se navíc pohybuje kolem Slunce ve vzdálenosti až 19 AU (AU – astronomická jednotka, vzdálenost Země-Slunce). Pro tehdejší astronomy to znamenalo menší revoluci. Sluneční soustava rázem zdvojnásobila svou velikost.

Wilhelm Herschel o šest let později svým teleskopem nalezl ještě dva nejvýraznější z Uranových měsíců – Titanii a Oberon. V té době už bylo známo, že hlavní měsíce planet rotují ve stejné rovině, v jaké se nachází její rovník. Pohyb Oberonu a Titanie kolem Uranu dal už tehdy tušit, že sklon osy, podél které Uran rotuje, bude velice nezvyklý.

Pojmenování planety

Ještě komplikovanějším než její objev, bylo pojmenování nové planety. Herschell sám jí dal na počest anglického krále Jiřího III jméno Georgium Sidus – Hvězda Jiřího. Jiný astronom navrhl název„Urania“, oslavující patronku astronomie. Ve Francii planetě pro změnu říkali po jeho objeviteli – Herschell. Nakonec se v roce 1850 prosadilo jméno „Uranus“.

Oběžná dráha

Uran je sedmou planetou Sluneční soustavy. Obíhá Slunce ve vzdálenosti 2,9 miliardy kilometrů – zhruba 19x dále, než Země. Nejblíže se nachází Slunci ve svém perihelu, který leží ve vzdálenosti 18,324 AU. Nejvzdálenější bod jeho dráhy se nachází v 20,078 AU. Nachází se tedy téměř dvakrát tak daleko od Slunce, než jeho soused Jupiter.

Vzdálené planety se podle Kepplerových zákonů musí na svých oběžných drahách kolem Slunce pohybovat pomaleji než planety blízké, jinak by je jejich vlastní impuls ze Sluneční soustavy vymrštil. Na jeden oběh kolem Slunce potřebuje Uran 84 let. Dráhu, odpovídající jeho vlastnímu průměru, přitom urazí za 2,5 hodiny. Pro srovnání – při rychlosti, jakou má na své oběžné dráze Země, by mu to trvalo jen 28 minut. 

Rotace

Uran rotuje kolem své osy za 17 hodin, 14 minut a 24 vteřin. Na jižní polokouli, která byla v době měření přikloněna Slunci, byla naměřena doba rotace atmosféry o několik hodin nižší – vanuly tu totiž silné větry. Rotace jižní poloviny atmosféry odpovídala jen 14 hodinám.

Opravdovou zvláštností je rotační osa Uranu. Leží totiž v rovině jeho oběhu, místo aby na ni byla víceméně kolmá, jako je tomu u ostatních planet. Uran se tedy vlastně po své oběžné dráze „kutálí“.

Sklon osy činí 97,77 ° - Uran tedy navíc rotuje pozpátku (retrográdně). Následně panuje na Uranových polokoulích půl oběhu kolem Slunce léto a půl oběhu zima.

Důvody, které vedly k extrémnímu sklonu Uranovy rotační osy,  můžeme jen odhadovat. Za nejpravděpodobnější je dnes považována hypotéza, podle které se Uran v dávné minulosti srazil s jednou z protoplanet. Počítačové simulace tuto možnost potvrdily. Uran se nejspíše srazil se dvěma až třemi velkými objekty, které vyšinuly jeho rotační osu do dnešní podoby.

Složení

Uran má průměr 51 000 km a je tedy čtyřikrát větší, než naše Země. Jeho objem je 65x větší. Kvůli vysokému podílu lehkého plynu je ale jen 14x těžší než naše vlastní planeta.

Patří k tzv. „plynovým obrům“, tomu druhu planet, na kterých nenacházíme pevný povrch a které jsou tvořeny převážně plynem, přecházejícím v rostoucí hloubce plynule do kapalného stavu. Takové planety mohou mít i kamenné jádro s menším nebo větším podílem ledu.

Tomuto složení odpovídá také (pro plynové obry typická) nízká hustota Uranu – 1,27 g/cm^3.

Vzhledem k tomu, že na podobně utvořených planetách neexistuje pevný povrch, definujeme jejich "povrch" jako místo, kde tlak dosahuje pozemské hodnoty. V této oblasti je pak na Uranu také gravitace srovnatelná se Zemí – činí 90 % naší, pozemské.

Ve vrchních vrstvách Uranovy atmosféry nacházíme molekulární vodík (zhruba 82,5 %), helium (15,2 %) a 2,3 % metanu.

Proč má Uran modrozelenou barvu?

Na první pohled jistě upoutá zvláštní, modrozelená barva Uranu, nesrovnatelná se Saturnem nebo Jupiterem. Podílí se na ní fakt, že Sluneční světlo odráží ne vrchní Uranova atmosféra, ale až horní vrstva mraků.

V horní atmosféře nad těmito mraky se nachází metan.

Obrázek Uranu, který vidíme v dalekohledech, je tvořen světlem, které muselo projí právě touto metanovou vrstvou, 

Absorbovala a zachytila se v ní přitom červeno-oranžová část světleného spektra, takže vidíme jen spektrální zbytek – modrozelenou barvu.

Vnitřní stavba

Svou vnitřní stavbou se Uran podobá Neptunu a zároveň se značně liší od ostatních dvou obřích plynových planet, Saturnu a Jupitera.

Pod vrstvou mraků se nachází tekuté plyny a kamenné jádro. Obklopuje ho plášť z vodního, čpavkového a metanového ledu.  Tento led nebo i tekutina tvoří také nejspíše největší hmotu planety.

V centru Uranu by  mohl panovat tlak kolem osmi miliónů barů a teplota kolem 5000 °C. Co se týká vnitřního zdroje energie – i tady se Uran liší od ostatních obřích planet. Žádný totiž nemá. Nejspíš o něj přišel při dávných srážkách. Energie, kterou Uran vyzařuje, (po odečtení ztrát) odpovídá množství, jaké dostává od Slunce.

Planeta se dvěma severními póly

Další zvláštností Uranu je jeho magnetické pole. Odpovídá kvadrupólu se dvěma severními a dvěma jižními póly. Jeden z obou párů severního a jižního  pólu nedopovídá rotační ose planety, je odkloněn o 60 °. Jeho centrum není navíc v centru Uranu, ale nachází se jižně od něj. Jeho původ je nejspíše nutno hledat v ionizovaných tekutých vrstvách pláště planety. Magnetosféra planety má následně komplikovaný tvar, například na odvrácené straně má vlnovitou podobu.

Podobné magnetické pole vykazuje i Uranův soused Neptun. Dipólové pole tedy nejspíš nebude následkem skloněné Uranovy rotační osy – ta Neptunova má totiž „běžnou“ orientaci. Bude se nejspíše jednat o jev, způsobený specifickým ledově-tekutým pláštěm obou planet.

Zdroj: Astronomisches Faltblatt, Spektrum.de – různé, NASA – různé, Wikipedia-různé, Astronomie.de-různé.

Příště: Vzdálený Uran se nedá zahanbit - pyšní se hned několika prstenci

Zdroj: NASA,http://www.solarviews.com/raw/uranus/shepherd.jpg, NASA-různé, Astronomie.de - různé