Alunno:Alessandro Ciulli
Numero slide : 25
Urano è il settimo pianeta del sistema solare in ordine di distanza dal Sole, il
terzo per diametro e il quarto per massa
•
Sebbene sia visibile anche ad occhio
nudo come gli altri cinque pianeti noti
fin dall'antichità, non fu mai
riconosciuto come tale a causa della
sua bassa luminosità e della sua orbita
particolarmente lenta; venne scoperto
infatti soltanto il 13 marzo
1781 da William Herschel, diventando
così il primo pianeta ad essere stato
scoperto tramite un telescopio. Una
curiosità riguardo alla sua scoperta è
che essa giunse del tutto inaspettata: i
pianeti visibili ad occhio nudo (fino
aSaturno) erano conosciuti da millenni,
e nessuno sospettava l'esistenza di altri
pianeti, fino alla scoperta, più che altro
per caso, di Herschel che notò come
una particolare stellina sembrava
spostarsi. Da quel momento in poi,
nessuno fu più sicuro del reale numero
di pianeti del nostro sistema solare.
William Herschel
(Novembre 15, 1738 – Agosto 25,
1822)
Urano porta il nome della divinità greca del cielo, Urano (Οὐρανός in greco
antico), padre di Crono (Saturno) e nonno di Zeus (Giove)
•
Urano, che i Romani
identificavano con Saturno, è la
più antica divinità greca;
figlio e marito di Gea , fu il primo
dominatore dell' universo.
Da Urano e Gea nacquero i
dodici Titani, i tre Ciclopi e i
tre Centimani.
Disgustato dall' aspetto dei
Centimani e dei Ciclopi, Urano li
imprigionò e li gettò nel Tartaro,
profonda voragine distante dall'
inferno quanto l' inferno era
distante dal cielo;
allora Gea adirata, convinse
i Titani a detronizzare il
padre: Crono il più giovane assalì
il genitore, lo mutilò e
s'impadronì del potere
Prima che fosse identificata la sua natura
planetaria, Urano era stato osservato in più
occasioni anche da astronomi
professionisti, ma veniva generalmente
scambiato per una stella. L'astronomo
francese Pierre Charles Le Monnier la
osservò quattro volte nel 1750, due
nel 1768, sei nel 1769 e una nel 1771.
William Herschel , durante una campagna
osservativa volta a stimare
la parallasse delle stelle fisse, scoprì il
pianeta il 13 marzo 1781 per mezzo di un
telescopio riflettore autocostruito , che
possedeva uno specchio principale del
diametro di 157 mm e lo osservò ad un
ingrandimento di 227×, ma inizialmente
notificò di aver scoperto una cometa (il 26
aprile 1781). Quando presentò la scoperta
alla Royal Society continuò ad asserire di
aver trovato una cometa sebbene la
paragonasse implicitamente anche ad un
pianeta. Herschel notificò la sua scoperta
all'Astronomo Reale, Nevil Maskelyne , ed
il 23 aprile ricevette questa risposta: "Non
so come chiamarlo. È tanto probabile che
sia un pianeta regolare che si muove su
un'orbita quasi circolare intorno al Sole
quanto una cometa che si muove un'ellisse
di grande eccentricità. Non sono ancora
riuscito ad osservare alcuna sua chioma o
coda".
William Herschel
L'11 gennaio 1787, lo stesso Herschel scoprì
due lune di Urano: Titania ed Oberon. Per
circa cinquant'anni lo strumento di Herschel
fu l'unico in grado di osservarle . Al riguardo
c'è da dire che Herschel segnalò la scoperta
di altri 4 satelliti, - con periodi siderali di 5,89
giorni (interno a Titania), 10,96 giorni (tra
Titania ed Oberon), 38,08 e 107,69 giorni
(esterni ad Oberon)[ - le cui caratteristiche
orbitali però non corrispondono a quelle dei
satelliti successivamente scoperti. Nel 1789
Herschel descrisse inoltre un possibile anello
intorno ad Urano. L'osservazione è
considerata generalmente dubbia perché
gli anelli di Urano sono fiochi e non sono stati
osservati da nessun altro astronomo nei due
secoli seguenti. Tuttavia, Herschel riportò
una descrizione accurata dell'anello ε, ne
indicò le dimensioni, il suo angolo
relativamente alla Terra, il colore rosso ed i
suoi cambiamenti, nel procedere di Urano
sulla sua orbita attorno al Sole. ll sistema di
anelli fu definitivamente scoperto il 10 marzo
1977 da James L. Elliot , Edward W. Dunham
e Douglas J. Mink
Titania è il satellite naturale principale del pianeta Urano
La superficie di Titania è caratterizzata dalla
presenza di un enorme canyon, il Messina
Chasmata, assai più grande del Gran Canyon
terrestre e paragonabile alle Valles Marineris
di Marte o ad Ithaca Chasma su Teti (un satellite
di Saturno). Titania è composta per circa il 50%
di ghiaccio d'acqua, per il 30% di silicati e per il 20%
di composti organici del metano. Titania fu scoperta
l'11 gennaio 1787 da William Herschel. Le uniche
immagini ravvicinate di Titania sinora disponibili
provengono dalla sonda Voyager 2, che ha
fotografato la superficie del satellite nel corso del
suo fly-by del sistema di Urano, nel gennaio 1986.
In quel periodo l'emisfero meridionale del satellite
era rivolto verso il Sole.
Immagine di Urano dov’è possibile vedere profondi
canyon
Oberon è per le dimensioni il secondo satellite di Urano, dopo Titania, e il nono
del sistema solare
Oberon fu scoperta l'11 gennaio 1787da William Herschel. Nella
stessa occasione, l'astronomo tedesco scoprì anche Titania . La
sua orbita è caratterizzata da una
modesta eccentricità e inclinazione orbitale rispetto
all'equatore di Urano . È il più lontano dei cinque satelliti
principali del pianeta . La presenza di ghiaccio d'acqua su
Oberon è supportata da osservazioni spettroscopiche che
hanno rivelato la presenza di cristalli di ghiaccio sulla superficie
del satellite
Possiede una superficie ghiacciata e ricoperta di crateri, che
non mostra tracce evidenti di attività tettonica, a parte la
presenza di alcuni materiali scuri che sembrano ricoprire la
superficie di alcuni crateri. Possiede almeno una montagna
molto alta che raggiunge i 6000m di altitudine, una altezza
rilevante e pari a 7,8 millesimi del raggio del satellite di gran
lunga superiore ai 1.4 millesimi del raggio terrestre che
raggiunge l'Everest. Gli studiosi hanno identificato due classi di
caratteristiche geologiche su Oberon: crateri da impatto
e chasmata (profondi canyons o depressioni)
Ariel è una luna di Urano, scoperta il 24 ottobre 1851 da William
Lassell
Le prime osservazioni ravvicinate di
Ariel furono opera della sonda
spaziale Voyager II, durante il flyby con Urano, nel gennaio 1986.
La composizione di Ariel è all'incirca
il 50% ghiaccio d'acqua, 30% silicati,
e 20% ghiaccio di metano, e sembra
avere regioni di gelo recente.
In gran parte privo di crateri di
impatto, Ariel sembra avere subito
un periodo di intensa attività
geologica che ha prodotto una rete
enorme di canyon e acqua liquida
fuoriuscita in superficie.
Alcune formazioni geologiche
caratteristiche di Ariel
sono crateri, chasmata (termine astr
onomico per "canyon") e valli.
Ariel e Urano
Umbriel è il terzo satellite naturale di Urano per grandezza.
Umbriel fu scoperta
nel 1851 da William Lassell
insieme ad
Umbriel è caratterizzata, come
già detto, dalla superficie più
scura fra tutti i satelliti di Urano.
La superficie del satellite è
pesantemente craterizzata; la
sua caratteristica più rilevante,
nota con il nome di Wunda, è un
grande anello di materiale
brillante. Sembra naturale
presumere che si tratti di
un cratere, ma l'esatta natura
della formazione è ancora
incerta. Il satellite si compone
principalmente di ghiaccio
d'acqua, e per il resto
di silicati e ghiaccio di metano
(la maggior parte di quest'ultimo
si trova sulla superficie).
Miranda è il più piccolo ed interno satellite di Urano tra le cinque lune
maggiori.
È stato scoperto da Gerard Kuiper il 16
febbraio 1948 dall'osservatorio McDonald.
Ad oggi, le uniche immagini ravvicinate di
Miranda provengono dalla sonda
spaziale Voyager 2, scattate durante il
suo sorvolo di Urano nel gennaio del 1986.
La composizione di Miranda non è nota. Si
suppone che la sua superficie sia composta
principalmente da ghiaccio d'acqua, mentre
l'interno dovrebbe essere costituito anche
da silicati e composti organici, formati
da metano e suoi derivati. Queste ipotesi
trovano fondamento sul basso valore
della densità della luna. L'aspetto della
superficie suggerisce che Miranda sia stata
interessata in passato da un'intensa attività
geologica. Miranda è uno dei pochi corpi
celesti del Sistema solare che presentano
una circonferenza all'equatore di lunghezza
inferiore rispetto alla conconferenza polare.
Vista ravvicinata della Verona Rupes che, con
un'altezza di 20 km, è la più alta scogliera del Sistema
solare.
L'esplorazione di Urano è avvenuta soltanto per mezzo
della sonda Voyager 2 e non sono programmate al momento
uteriori missioni esplorative .
Per ovviare alla mancanza di informazioni dirette, le variazioni
nell'atmosfera del pianeta sono studiate attraverso campagne di
osservazione telescopica, in particolare utilizzando la Camera
planetaria a grande campo a bordo del Telescopio spaziale Hubble
L'esplorazione di Urano, come anche quella di Nettuno, è resa
difficoltosa dalle grandi distanze che separano
il pianeta dalla Terra e dal Sole.
Ogni missione deve essere dotata di un sistema di alimentazione in
grado di fornire energia alla sonda senza la possibilità di
conversione dell'energia solare attraverso l'uso di pannelli
fotovoltaici. Attualmente, l'unica fonte praticabile di energia è
un generatore termoelettrico a radioisotopi. Ciò determina alcuni
problemi che sono stati già riscontrati nello sviluppo di missioni
verso il sistema solare esterno:
•il quantitativo di plutonio, l'elemento radioattivo utilizzato nel
generatore, destinato a scopi scientifici è limitato e ogni missione
diretta verso Urano si trova a competere con altre missioni dirette
verso i pianeti esterni per il suo utilizzo
•il lancio di sonde dotate di materiale radioattivo è osteggiato sia
da numerosi gruppi ambientalisti, sia da alcuni governi
(principalmente europei).
Inoltre, la grande distanza dalla Terra comporta una lunga durata
della missione, quindi un incremento dei costi del segmento di
terra.
Sonda
Voyager2
La sonda spaziale Voyager 2 è stata una delle prime esploratrici del sistema solare esterno, ed è ancora
in attività. Fu lanciata il 20 agosto 1977 dalla NASA da Cape Canaveral, a bordo di un razzo TitanCentaur, poco prima della sua sonda sorella, la Voyager 1, in un'orbita che l'avrebbe portata più tardi a
visitare i pianeti. Le due sonde Voyager sono identiche.
La sonda inviò a terra i dati raccolti sulla composizione dell 'atmosfera del pianeta , individuando idrogeno , elio ,
piccole quantità di metano ,acetilene ed idrocarburi. Fu confermato che il colore verdastro del pianeta è dovuto
all'assorbimento della luce nella frequenza del rosso da parte del metano e furono individuate nubi e fasce
parallele all'equatore.
L'atmosfera di Urano, come quella di Nettuno, è differente dalle atmosfere dei giganti gassosi maggiori,Giove e Saturno. Sebbene anch'essa
composta principalmente da idrogeno ed elio, contiene una proporzione maggiore di elementi volatili (soprannominati "ghiacci")
come acqua, ammoniaca e metano. Sebbene non ci sia una ben-definita superficie solida, è chiamata atmosfera lo strato gassoso più esterno,
accessibile alle rilevazioni dall'esterno. Alla sommità delle nubi la temperatura è di circa -220 °C con piccole differenze tra le diverse zone del
pianeta, probabilmente esso possiede un particolare sistema di ridistribuzione dell'energia solare. Le varie misurazioni hanno rivelato che la
quantità di calore che riceve dal sole è quasi la stessa di quella che irradia. L'atmosfera è composta per l'83% di idrogeno molecolare, per il 15%
di elio e per il 2,3% di metano. Il quarto costituente per abbondanza dell'atmosfera di Urano è il metano (CH4), la cui presenza era stata già
rilevata da Terra attraverso analisi spettroscopiche. La differente velocità delle nubi tra i poli e l'equatore faceva intendere la presenza di forti
correnti, e la particolarità di Urano di avere una forte inclinazione dell'asse di rotazione induceva a credere che ci fosse stato uno sviluppo di
vento fortissimo e condizioni atmosferiche particolari, ma al contrario questi fattori sono stati ridimensionati e sottili nubi percorrono strade
parallele all'equatore, proprio come avviene sulla Terra.
Siccome Urano possiede una densità
simile a Giove, ma ha una massa 22
volte minore si può dedurre che nel
suo interno non ci sia idrogeno
liquido, ma un nucleo roccioso (di
7500 km di raggio) composto
principalmente di ferro e silicio.
Attorno al nucleo si sviluppa
un mantello (di 10500 km di
spessore) con una composizione
prevalente
di:ghiaccio, metano ed ammoniaca.
Infine c'è lo strato superficiale (di
7500 km) che avvolge
l'intero pianeta fatto di idrogeno
molecolare , elio ed ammoniaca.
Grazie ad alcune prove di laboratorio
fatte dall'astrofisico William B.
Hubbard è stata promulgata l'ipotesi
che non necessariamente il nucleo
del pianeta fosse roccioso, ma fatto di
una miscela d'acqua, ammoniaca ed
isopropano sottoposta ad una
pressione di 2 milioni di atmosfere; e
questa nuova ipotesi sembra si adatti
a quella che è la struttura e la
caratteristica dell'interno di Urano.
L’inclinazione dell’ asse di Urano
La principale particolarità di Urano sta
nell'inclinazione del suo asse che si trova
inclinato di 98° sul piano dell'orbita. Si può
pertanto affermare che l'asse di rotazione di
Urano giace quasi sul suo piano orbitale. Di
conseguenza, uno dei due poli vedrà il Sole per
metà dell'orbita, e per la successiva metà
dell'orbita cadrà nella zona in ombra. Nel tratto
intermedio all'inversione dei due poli rispetto al
Sole, si verifica la situazione in cui il Sole sorge
e tramonta intorno all'equatore normalmente.
Un risultato di questo strano orientamento è che
le regioni polari di Urano ricevono una grande
quantità di energia dal Sole in maniera maggiore
rispetto alle regioni prossime all'equatore.
Tuttavia Urano è più caldo all'equatore che ai
poli, anche se il meccanismo responsabile di ciò
non è attualmente conosciuto. È sconosciuta
anche la ragione per cui l'asse di rotazione di
Urano è così inclinato. Sembra anche che
l'estrema inclinazione dell'asse di rotazione di
Urano causi delle variazioni estreme nelle
stagioni per quanto riguarda il tempo
meteorologico
Solamente grazie all'arrivo della sonda
spaziale Voyager 2 si è potuto scoprire
l'esistenza di un campo
magnetico su Urano che come
intensità è maggiore di 50 volte quello
terrestre, probabilmente è dovuto al
suo rapido moto di rotazione. Urano ha
una peculiare caratteristica è inclinato
di 58,6° rispetto all'asse di rotazione, a
differenza di tutti gli altri pianeti che
non superano mai i 10°, di conseguenza
i poli magnetici invece che trovarsi
ai poli si trovano presso l'equatore Il
campo magnetico è dovuto
all'effetto dinamo causato dal rapido
movimento dei fluidi all'interno del
pianeta, infatti attorno al suo nucleo,
che misura 7 500 km di raggio, gira
velocemente uno strato
di idrogeno che l'elevata pressione ha
reso liquido, conduttore e ionizzato, ed
è questo che determina la presenza del
campo magnetico, che reagendo con
il vento solare forma una serie di fasce
di plasma lungo la direzione delle linee
di forza
Campo magnetico su urano
Urano è dotato di due sistemi di anelli, uno interno e l'altro esterno. In totale Urano
possiede 13 anelli distinti di cui 11 nel sistema interno e 2 in quello esterno.
Gli anelli sono nel piano dell'equatore di Urano perpendicolari all'orbita del pianeta rispetto al
Sole. Sono formati da materiale fine e molto scuro, probabilmente sono costituiti principalmente
da polvere e non da ghiaccio come gli anelli di Saturno spiegando così la loro così scarsa
luminosità.
Sistema anelli interno
Il sistema di anelli interno è stato scoperto il 10
marzo 1977 da James L. Elliot, Edward W.
Dunham e Douglas J. Mink grazie al Kuiper
Airborne Observatory. Gli astronomi avevano
progettato di usare l'occultazione di una stella da
parte di Urano per poter studiare l'atmosfera del
pianeta, ma quando analizzarono le loro
osservazioni scoprirono che la stella era
scomparsa brevemente dalla vista cinque volte
prima e dopo l'occultamento da parte del
pianeta. Conclusero che doveva esserci un
sistema di anelli intorno ad Urano e dall'analisi
dei dati ne scoprirono 6. Studi successivi nello
stesso anno, effettuati all'osservatorio di Perth,
permisero la scoperta di altri 3 anelli.
Tale sistema di anelli venne rilevato direttamente
e fotografato dalla sonda spaziale Voyager 2 che
passò nei pressi di Urano nel 1986. Grazie alle
nuove immagini vennero scoperti due nuovi
anelli talmente sottili che erano invisibili dalla
Terra con gli strumenti dell'epoca.
Alcuni anelli di Urano
Il sistema di anelli esterno
Il sistema di anelli esterno è stato scoperto
nel 2005 analizzando i dati che il telescopio
spaziale Hubble aveva raccolto tra gli
anni 2003 e 2005. L'analisi di questi dati ha
permesso di trovare anche due nuovi
satelliti: Mab e Cupido , ma soprattutto ha
permesso di vedere che il sistema di satelliti
di Urano è probabilmente instabile (ci sono
frequenti collisioni o forze che ne
modificano le orbite). Sembra che un
processo casuale o caotico causi un
continuo scambio di energia e momento
angolare tra le varie lune. Il telescopio
spaziale Hubble ha raccolto, nel 2003, 80
fotografie con un'esposizione di 4 minuti
l'una. In 24 di queste risultano visibili gli
anelli. L'anno successivo sono state raccolte
altre esposizioni che hanno riconfermato i
dati e le immagini riprese nel settembre
2005 riportano gli anelli in modo molto più
evidente delle precedenti. Lo studio ha
permesso inoltre di capire che questi due
anelli stanno aumentando la loro luminosità
grazie al moto di Urano che si sta
avvicinando al suo equinozio, intorno
al 2007 quando la luce del Sole arriverà
direttamente all'equatore del pianeta e
l'inclinazione degli anelli sarà favorevole per
uno studio diretto dalla Terra .