Uranus – määritelmä ja faktat: aurinkokunnan seitsemäs jääjättiläinen

Discovery

Uranus on havaittu monta kertaa kaukoputkella ja jopa paljain silmin, mutta sitä on luultu tähdeksi sen hitaan radan vuoksi. Sir William Herschel havaitsi Uranuksen 13. maaliskuuta 1781 talonsa puutarhasta osoitteessa 19 New King Street Bathissa, Somersetissa, Englannissa (nykyisin Herschel Museum of Astronomy), ja ilmoitti sen ensimmäisen kerran (26. huhtikuuta 1781) komeetaksi. Itse rakennetulla 6,2 tuuman heijastavalla kaukoputkella Herschel "aloitti sarjan havaintoja kiintotähtien parallaksista".

Herschel kirjoitti päiväkirjaansa: "... joko [tähtisumuinen] tähti tai ehkä komeetta." Maaliskuun 17. päivänä hän totesi: "Etsin komeettaa tai sumutähteä ja huomasin, että se on komeetta, sillä se on vaihtanut paikkaansa." Esitellessään löytönsä Royal Societyn kokouksessa hän jatkoi komeetan löytämisen väittämistä, mutta vertasi sitä epäsuorasti myös planeettaan:

Virta, joka minulla oli päällä, kun näin komeetan ensimmäisen kerran, oli 227. Kokemuksesta tiedän, että kiintotähtien halkaisijat eivät suurene suhteessa suuremmilla tehoilla, kuten planeetat; sen vuoksi asetin nyt tehoiksi 460 ja 932 ja havaitsin, että komeetan halkaisija kasvoi suhteessa tehoon, kuten sen pitäisi olla, jos oletetaan, että se ei ole kiintotähti, kun taas niiden tähtien halkaisijat, joihin vertasin sitä, eivät kasvaneet samassa suhteessa. Lisäksi komeetta, joka oli suurennettu paljon suuremmaksi kuin mitä sen valo sallisi, näytti näillä suurilla tehoilla sumealta ja epämääräiseltä, kun taas tähdet säilyttivät sen kiillon ja selvyyden, jonka tiesin monien tuhansien havaintojen perusteella, että ne säilyttävät. Jatkossa on käynyt ilmi, että olettamukseni olivat perusteltuja, sillä tämä osoittautui äskettäin havaitsemallemme komeetalle.

Herschel ilmoitti löydöstään kuninkaalliselle tähtitieteilijälle Nevil Maskelynelle ja sai häneltä tämän vastauksen 23. huhtikuuta 1781: "En tiedä, miksi sitä kutsuisin. Se on yhtä todennäköinen tavallinen planeetta, joka liikkuu lähes ympyränmuotoisella radalla aurinkoa kohti, kuin komeetta, joka liikkuu hyvin eksentrisellä ellipsillä. En ole vielä nähnyt siinä mitään komeettaa tai pyrstöä."

Vaikka Herschel jatkoi uuden kohteensa kuvaamista komeetaksi, muut tähtitieteilijät olivat jo alkaneet ajatella toisin. Venäjällä työskennellyt suomenruotsalainen tähtitieteilijä Anders Johan Lexell laski ensimmäisenä uuden kohteen radan. Sen lähes ympyränmuotoinen kiertorata johti hänet siihen johtopäätökseen, että kyseessä oli pikemminkin planeetta kuin komeetta. Berliiniläinen tähtitieteilijä Johann Elert Bode kuvaili Herschelin löytöä "liikkuvaksi tähdeksi, jota voidaan pitää Saturnuksen radan ulkopuolella kiertävänä, tähän asti tuntemattomana planeetan kaltaisena kappaleena". Bode päätteli, että sen lähes ympyränmuotoinen kiertorata muistutti enemmän planeetan kuin komeetan kiertorataa.

Kohde hyväksyttiin pian yleisesti uudeksi planeetaksi. Vuonna 1783 Herschel tunnusti tämän Royal Societyn puheenjohtajalle Joseph Banksille: "Euroopan merkittävimpien tähtitieteilijöiden havaintojen perusteella näyttää siltä, että uusi tähti, jonka minulla oli kunnia osoittaa heille maaliskuussa 1781, on aurinkokuntamme ensisijainen planeetta." Tunnustuksena saavutuksestaan kuningas Yrjö III antoi Herschelille 200 punnan vuotuisen stipendin sillä ehdolla, että hän muuttaisi Windsoriin, jotta kuningasperhe voisi katsella hänen teleskooppiensa läpi (vastaa 24 000 puntaa vuonna 2019).

Uranuksella on 27 tunnettua kuuta. Ne on nimetty Shakespearen ja Alexander Popen teosten hahmojen mukaan. Viisi suurinta kuuta ovat Miranda, Ariel, Umbriel, Titania ja Oberon. Monia kuita ei ole vielä löydetty.

Vuonna 1986 NASAn Voyager 2 kävi Uranuksella. Se on ainoa avaruusluotain, joka yritti tutkia planeettaa lyhyeltä etäisyydeltä. Avaruusalus tutki planeetan ilmakehää.

Uranus on sinisten pilvien peitossa. Metaanista koostuvia yläpilviä on vaikea nähdä. Alempien pilvien uskotaan olevan jäätynyttä vettä. Siellä on myös rajuja myrskyjä. Tuulen nopeus voi nousta 250 metriin sekunnissa (900 km/h). Tutkijat tutkivat pilviä yrittäessään ymmärtää planeetan myrskyjä.

Uranus-planeetalla on 13 rengasta koostuva järjestelmä, joka on paljon vähemmän kuin Saturnuksen renkaat mutta enemmän kuin Jupiterin ja Neptunuksen renkaat. Uranuksen renkaat löydettiin vuonna 1977. Yli 200 vuotta sitten myös William Herschel kertoi havainneensa renkaita, mutta nykyajan tähtitieteilijät eivät usko hänen nähneen niitä, koska ne ovat hyvin tummia ja heikkoja. Vuonna 1986 Voyager 2:n ottamissa kuvissa havaittiin kaksi muuta rengasta, ja Hubble-avaruusteleskooppi havaitsi kaksi ulointa rengasta vuosina 2003-2005. Renkaat koostuvat todennäköisesti pääasiassa jäätyneestä vedestä.

Uranuksen renkaiden uskotaan olevan suhteellisen nuoria, enintään 600 miljoonaa vuotta vanhoja. Uranuksen rengasjärjestelmä on todennäköisesti saanut alkunsa planeetan ympärillä aikoinaan olleiden kuiden törmäyspirstoutumisesta. Törmäyksen jälkeen kuut todennäköisesti hajosivat moniksi hiukkasiksi, jotka säilyivät kapeina, optisesti tiheinä renkaina vain maksimaalisen vakauden vyöhykkeillä.

Yleiset ominaisuudet

Uranuksen rengasjärjestelmässä on kolmetoista erillistä rengasta. Etäisyyden kasvaessa planeetasta ne ovat seuraavat: 1986U2R/ζ, 6, 5, 4, α, β, η, γ, δ, λ, ε, ν, μ renkaat. Ne voidaan jakaa kolmeen ryhmään: yhdeksään kapeaan päärenkaaseen (6, 5, 4, α, β, η, γ, δ, ε), kahteen pölyiseen renkaaseen (1986U2R/ζ, λ) ja kahteen ulkorenkaaseen (μ, ν). Uranuksen renkaat koostuvat pääasiassa makroskooppisista hiukkasista ja vain vähän pölystä, vaikka pölyä tiedetään olevan 1986U2R/ζ, η, δ, λ, ν ja μ -renkaissa.

Näiden tunnettujen renkaiden lisäksi niiden välissä voi olla lukuisia optisesti ohuita pölykaistoja ja heikkoja renkaita. Nämä heikot renkaat ja pölykaistat voivat olla olemassa vain väliaikaisesti. Jotkut niistä tulivat näkyviin vuonna 2007 tapahtuneiden rengastason ylitysten aikana. Voyager 2 havaitsi useita renkaiden välisiä pölykaistoja eteenpäin sironneessa geometriassa. Kaikissa Uranuksen renkaissa on atsimutaalisia kirkkausvaihteluita.

Renkaat on tehty erittäin tummasta materiaalista. Renkaat ovat hieman punaisia spektrin ultravioletti- ja näkyvissä osissa ja harmaita lähi-infrapuna-alueella. Niissä ei ole tunnistettavia spektripiirteitä. Renkaiden hiukkasten kemiallista koostumusta ei tunneta. Ne eivät kuitenkaan voi koostua puhtaasta vesijäästä kuten Saturnuksen renkaat, koska ne ovat liian tummia, tummempia kuin Uranuksen sisimmät kuut. Tämä osoittaa, että ne ovat luultavasti jään ja tumman aineen sekoitusta. Tämän aineen luonne ei ole selvillä, mutta se voi olla orgaanisia yhdisteitä, joita Uranin magnetosfäärin varattujen hiukkasten säteilytys on tummuttanut huomattavasti. Renkaiden hiukkaset saattavat koostua voimakkaasti käsitellystä materiaalista, joka oli alun perin samanlaista kuin sisempien kuiden materiaali.

Kokonaisuutena Uranuksen rengasjärjestelmä eroaa Jupiterin himmeistä pölyisistä renkaista tai Saturnuksen laajoista ja monimutkaisista renkaista, joista osa koostuu hyvin kirkkaasta aineesta - vesijäästä. Saturnuksen F-rengas ja ε-rengas ovat molemmat kapeita ja suhteellisen tummia, ja niitä paimentaa pari kuuta. Uranuksen äskettäin löydetyt ulommat renkaat muistuttavat Saturnuksen uloimpia G- ja E-kehiä. Myös Saturnuksen laajoissa renkaissa olevat kapeat rengasruusut muistuttavat Uranuksen kapeita renkaita. Lisäksi Uranuksen päärenkaiden välissä havaitut pölykaistaleet saattavat muistuttaa Jupiterin renkaita. Sen sijaan Neptunuksen rengasjärjestelmä muistuttaa melko paljon Uranuksen rengasjärjestelmää, vaikka se on vähemmän monimutkainen, tummempi ja sisältää enemmän pölyä. Neptunuksen renkaat sijaitsevat myös kauempana planeetasta.

Uranus kiertää Aurinkoa kerran 84 maanvuoden välein. Sen keskimääräinen etäisyys Auringosta on noin 3 miljardia kilometriä (noin 20 AU). Auringonvalon voimakkuus Uranuksella on noin 1/400 Maan auringonvalon voimakkuudesta. Pierre-Simon Laplace laski sen kiertoradan elementit ensimmäisen kerran vuonna 1783. Ajan myötä ennustettujen ja havaittujen kiertoratojen välillä alkoi ilmetä ristiriitaisuuksia, ja vuonna 1841 John Couch Adams ehdotti ensimmäisen kerran, että erot saattaisivat johtua näkymättömän planeetan vetovoimasta. Vuonna 1845 Urbain Le Verrier aloitti oman itsenäisen tutkimuksensa Uranuksen radasta. Syyskuun 23. päivänä 1846 Johann Gottfried Galle löysi uuden planeetan, joka myöhemmin nimettiin Neptunukseksi, lähes Le Verrierin ennustamasta paikasta.

Uranuksen sisäosan kiertoaika on 17 tuntia 14 minuuttia myötäpäivään (retrograd). Kuten kaikilla jättiläisplaneetoilla, myös Uranuksen yläilmakehässä esiintyy erittäin voimakkaita tuulia pyörimissuunnassa. Joillakin leveysasteilla, esimerkiksi noin kahdella kolmasosalla matkasta päiväntasaajalta etelänavalle, ilmakehän näkyvät osat liikkuvat paljon nopeammin, ja täydellinen kierto kestää vain 14 tuntia.

• Luettelo planeetoista