URANO (PLANETA): CARACTERÍSTICAS, COMPOSIÇÃO, ÓRBITA, MOVIMENTO - ARTE - 2024

Urano é o sétimo planeta do sistema solar e pertence ao grupo dos planetas externos. Além da órbita de Saturno, Urano é quase invisível a olho nu em condições muito raras, e você precisa saber para onde olhar.

Por esta razão, para os antigos Urano era praticamente invisível, até que o astrônomo William Herschel o descobriu em 1781, com um telescópio que ele construiu. O minúsculo ponto azul esverdeado não era exatamente o que o astrônomo estava procurando. O que Herschel queria era detectar a paralaxe estelar causada pelo movimento de translação da Terra.

Figura 1. O planeta Urano, 14,5 vezes mais massivo que a Terra. Fonte: Pixabay.

Para fazer isso, ele precisava localizar uma estrela distante (e uma próxima) e observar como elas eram de dois lugares diferentes. Mas em uma noite de primavera em 1781, Herschel avistou um pequeno ponto que parecia brilhar um pouco mais forte do que os outros.

Em pouco tempo, ele e os outros astrônomos se convenceram de que era um novo planeta, e Herschel rapidamente se tornou famoso por expandir o tamanho do universo conhecido, aumentando o número de planetas.

O novo planeta não recebeu seu nome imediatamente, porque Herschel se recusou a usar uma divindade grega ou romana e, em vez disso, nomeou-a Georgium Sidu ou "Estrela de George" em homenagem ao então monarca inglês George III.

Naturalmente, essa opção não agradou a alguns no continente europeu, mas a questão foi resolvida quando o astrônomo alemão Johannes Elert Bode sugeriu o nome de Urano, deus do céu e marido de Gaia, mãe Terra.

De acordo com as antigas mitologias grega e romana, Urano era o pai de Saturno (Cronos), que por sua vez era o pai de Júpiter (Zeus). A comunidade científica finalmente aceitou esse nome, exceto na Inglaterra, onde o planeta continuou a ser chamado de "estrela de George", pelo menos até 1850.

Características gerais de Urano

Urano pertence ao grupo dos planetas externos do sistema solar, sendo o terceiro planeta em tamanho, depois de Saturno e Júpiter. É, junto com Netuno, um gigante de gelo, pois sua composição e muitas de suas características o diferenciam dos outros dois gigantes Júpiter e Saturno.

Enquanto o hidrogênio e o hélio predominam em Júpiter e Saturno, gigantes gelados como Urano contêm elementos mais pesados ​​como oxigênio, carbono, nitrogênio e enxofre.

Claro, Urano também tem hidrogênio e hélio, mas principalmente em sua atmosfera. E também contém gelo, embora nem todos sejam feitos de água: há amônia, metano e outros compostos.

Mas, em qualquer caso, a atmosfera de Urano é uma das mais frias de todos no sistema solar. As temperaturas podem chegar a -224 ºC.

Embora as imagens mostrem um disco azul distante e misterioso, existem muitas outras características marcantes. Um deles é justamente a cor azul, que se deve ao metano na atmosfera, que absorve a luz vermelha e reflete o azul.

Urano parece azul devido ao gás metano em sua atmosfera, que absorve a luz vermelha e reflete a luz azul.

Além disso, Urano tem:

-Campo magnético próprio com disposição assimétrica.

- Numerosas luas.

-Um sistema de anéis mais tênue que os de Saturno.

Mas, definitivamente, o que mais chama a atenção é a rotação retrógrada em um eixo de rotação totalmente inclinado, tanto que os pólos de Urano estão localizados onde está o equador dos demais, como se estivesse girando de lado.

Figura 2. Inclinação do eixo de rotação de Urano. Fonte: NASA.

A propósito, ao contrário do que sugere a Figura 1, Urano não é um planeta pacífico ou monótono. A Voyager, a sonda que obteve as imagens, passou por acaso durante um raro período de clima ameno.

A figura a seguir mostra a inclinação do eixo de Urano em 98º em uma comparação global entre todos os planetas. Em Urano, são os pólos que recebem mais calor do Sol distante, em vez do equador.

Figura 3. Os eixos de rotação dos planetas do sistema solar. Fonte: NASA.

Resumo das principais características físicas do planeta

-Massa: 8,69 x 10 ²⁵ kg.

-Rádio : 2,5362 x 10 ⁴ km

-Forma: achatada.

- Distância média ao Sol: 2,87 x 10 ⁹ km

- Inclinação da órbita: 0,77º em relação ao plano da eclíptica.

-Temperatura: entre -220 e -205,2 ºC aproximadamente.

-Gravidade: 8,69 m / s ²

-Próprio campo magnético: sim.

-Atmosfera: Sim, hidrogênio e hélio

-Densidade: 1290 kg / m ³

-Satélites: 27 com designação até o momento.

-Anéis: Sim, cerca de 13 descobertos até agora.

Movimento de tradução

Urano, como os grandes planetas, gira majestosamente em torno do Sol, levando aproximadamente 84 anos para completar uma órbita.

Figura 4. Órbita de Urano (em vermelho) ao redor do Sol. Fonte: Wikimedia Commons. Simulação original = Todd K. Timberlake autor de Easy Java Simulation = Francisco Esquembre / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

A órbita de Urano é apreciavelmente elíptica e inicialmente mostrou algumas discrepâncias com a órbita calculada para ela a partir das leis de Newton e Kepler, pelo grande matemático Pierre de Laplace em 1783.

Algum tempo depois, em 1841, o astrônomo inglês John Couch Adams sugeriu muito corretamente que essas discrepâncias poderiam ser devido a distúrbios causados ​​por outro planeta ainda invisível.

Em 1846, o matemático francês Urbain Le Verrier refinou os cálculos da possível órbita do planeta desconhecido e os deu ao astrônomo alemão Johann Gottfried Galle em Berlim. Netuno apareceu imediatamente em seu telescópio pela primeira vez, no local indicado pelo cientista francês.

Figura 5. À esquerda, Sir William Herschel (1738-1822) e à direita Urbain Le Verrier (1811-1877). Fonte: Wikimedia Commons.

Quando e como observar Urano

Urano é difícil de ver a olho nu porque está muito distante da Terra. Ele mal tem uma magnitude de 6 quando é mais brilhante e um diâmetro de 4 segundos de arco (Júpiter tem cerca de 47º quando é mais bem visto).

Com céus muito claros e escuros, sem luzes artificiais e sabendo com antecedência para onde olhar, você possivelmente pode ver a olho nu.

Porém, os fãs de astronomia podem localizá-lo com a ajuda de mapas celestes encontrados na internet e um instrumento, que pode até ser um binóculo de boa qualidade. Ainda se parecerá com um ponto azul sem muitos detalhes.

Figura 6. Urano pode ser visto como um pequeno ponto azul com a ajuda do telescópio e dos mapas celestes. Fonte: Pexels.

Para ver as 5 luas principais de Urano, é necessário um grande telescópio. Os detalhes do planeta puderam ser observados com um telescópio de pelo menos 200 mm. Instrumentos menores revelam apenas um minúsculo disco azul-esverdeado, porém vale a pena tentar vê-lo, sabendo que lá, tão distante, esconde tantas maravilhas.

Os anéis de Urano

Em 1977 Urano passou na frente de uma estrela e a escondeu. Durante esse tempo, a estrela piscou algumas vezes, antes e depois da ocultação. A oscilação foi causada pela passagem dos anéis e desta forma, três astrônomos descobriram que Urano tinha um sistema de 9 anéis localizados no plano do equador.

Todos os planetas externos têm um sistema de anéis, embora nenhum supere a beleza dos anéis de Saturno, no entanto, os de Urano são muito interessantes.

A sonda Voyager 2 encontrou ainda mais anéis e obteve imagens excelentes. Em 2005, o Telescópio Espacial Hubble também descobriu mais 2 anéis externos.

A matéria que constitui os anéis de Urano é escura, possivelmente rochas com alto teor de carbono e apenas os anéis externos são ricos em poeira.

Os anéis são mantidos em forma graças aos satélites pastores de Urano, cuja ação gravitacional determina sua forma. Eles também são muito finos, então os satélites que os percorrem são luas bem pequenas.

O sistema de anéis é uma estrutura bastante frágil e não muito durável, pelo menos do ponto de vista dos tempos astronômicos.

As partículas que compõem os anéis colidem continuamente, o atrito com a atmosfera de Urano as esmaga e também a constante radiação solar as deteriora.

Portanto, a persistência dos anéis depende de que novos materiais cheguem a eles, oriundos da fragmentação dos satélites por impactos com asteróides e cometas. Tal como acontece com os anéis de Saturno, os astrônomos acreditam que são recentes e que sua origem está justamente nessas colisões.

Figura 7. Há uma relação muito próxima entre os anéis de Urano e os satélites pastor, isso é comum em planetas com sistemas de anéis. Fonte: Wikimedia Commons. Trassiorf / domínio público.

Movimento rotatório

Dentre todas as características de Urano, esta é a mais surpreendente, pois este planeta possui rotação retrógrada; isto é, ele gira rapidamente na direção oposta a como os outros planetas fazem (exceto Vênus), levando pouco mais de 17 horas para fazer uma revolução. Essa velocidade contrasta com a medida de Urano enquanto viaja em sua órbita.

Além disso, o eixo de rotação é tão inclinado que o planeta parece estar girando plano, como visto na animação da Figura 2. Os cientistas planetários acreditam que um impacto colossal mudou o eixo de rotação do planeta para sua posição atual.

Figura 8. A rotação retrógrada e a inclinação do eixo de Urano são devidas a um impacto colossal ocorrido há milhões de anos. Fonte: NASA.

As estações em Urano

É por causa dessa inclinação peculiar que as estações do ano em Urano são realmente extremas e dão origem a grandes variações climáticas.

Por exemplo, durante um solstício, um dos pólos aponta diretamente para o Sol, enquanto o outro aponta para o espaço. Um viajante no lado iluminado observaria que durante 21 anos o Sol não nasce nem se põe, enquanto o pólo oposto está mergulhado na escuridão.

Pelo contrário, em um equinócio, o Sol está no equador do planeta e depois nasce e se põe ao longo do dia, que dura aproximadamente 17 horas.

Graças à sonda Voyager 2, sabe-se que o hemisfério sul de Urano está caminhando para o inverno, enquanto o norte está se encaminhando para o verão, que acontecerá em 2028.

Figura 9. Variação sazonal em Urano vista por um viajante hipotético. Fonte: Sementes, M. Sistema Solar.

Como Urano leva 84 anos para orbitar ao redor do Sol e por estar tão longe da Terra, entende-se que muitas das variações climáticas do planeta ainda são desconhecidas. A maioria dos dados disponíveis vem da missão Voyager 1986 mencionada anteriormente e observações feitas através do telescópio espacial Hubble.

Composição

Urano não é um gigante gasoso, mas um gigante de gelo. Na seção dedicada às características, viu-se que a densidade de Urano, embora seja menor que a de planetas rochosos como a Terra, é maior que a de Saturno, que bem poderia flutuar na água.

Na verdade, muito de Júpiter e Saturno é líquido, em vez de gasoso, mas Urano e Netuno contêm uma grande quantidade de gelo, não apenas água, mas outros compostos.

E como a massa de Urano é menor, as pressões que dão origem à formação do hidrogênio líquido, tão característico de Júpiter e Saturno, não são produzidas dentro dele. Quando o hidrogênio está neste estado, ele se comporta como um metal, o que causa os fortes campos magnéticos desses dois planetas.

Urano também possui seu próprio campo magnético, do qual há um diagrama na figura 12, embora curiosamente as linhas do campo não passem pelo seu centro, como no caso da Terra, mas pareçam originar-se em outro ponto deslocado dali.

Assim, na atmosfera de Urano existe o hidrogênio e o hélio moleculares, com uma pequena porcentagem de metano, que é responsável pela sua cor azul, pois esse composto absorve os comprimentos de onda do vermelho.

O corpo do planeta como tal é feito de gelo, não apenas água, mas amônia e metano.

É a hora de destacar um detalhe importante: quando os cientistas planetários falam em "gelo", não estão se referindo à água congelada que colocamos nas bebidas para resfriá-los.

O "gelo" dos planetas gigantes congelados está sob grande pressão e altas temperaturas, pelo menos vários milhares de graus, portanto não tem nada em comum com o que é armazenado em refrigeradores, exceto a composição.

Diamantes em Urano

É possível produzir diamantes a partir do metano? Estudos laboratoriais realizados na Alemanha, no laboratório Helmholtz Zentrum Dresden-Rossendorf, indicam que sim, desde que existam condições adequadas de pressão e temperatura.

E essas condições existem dentro de Urano, então simulações de computador mostram que o metano CH _{4 se} dissocia para formar outros compostos.

O carbono presente nas moléculas de metano se precipita e se transforma em nada menos que diamante. Conforme se movem em direção ao interior do planeta, os cristais liberam calor por fricção e se acumulam no núcleo do planeta (veja a próxima seção).

Estima-se que os diamantes assim formados podem atingir até 200 kg, embora seja improvável que isso se confirme, pelo menos no futuro próximo.

Estrutura interna

No diagrama abaixo temos a estrutura de Urano e suas camadas, cuja composição foi brevemente mencionada na seção anterior:

- Atmosfera superior.

-A camada intermediária rica em hidrogênio molecular e hélio, no total a espessura da atmosfera é de cerca de 7.500 km.

-O manto à base de gelo (que já sabemos não é como o gelo comum na Terra), com uma espessura de 10.500 km.

-Um núcleo rochoso de ferro, níquel e silicatos com raio de 7.500 km.

O material "rochoso" no núcleo também não é como as rochas da Terra, porque no coração do planeta a pressão e a temperatura são muito altas para que essas "rochas" se pareçam com as que conhecemos, mas pelo menos a composição química não deveria ser diferente.

Figura 10. Estrutura interna de Urano. Fonte: Wikimedia Commons.

Satélites naturais de Urano

Urano tem 27 satélites designados até agora, nomeados em homenagem aos personagens das obras de William Shakespeare e Alexander Pope, graças a John Herschel, filho de William Herschel, descobridor do planeta.

Existem 5 luas principais que foram descobertas pela observação do telescópio, mas nenhuma tem uma atmosfera, embora se saiba que têm água congelada. Todos eles são muito pequenos, pois suas massas combinadas não chegam à metade da de Tritão, uma das luas de Netuno, o planeta gêmeo de Urano.

O maior deles é Titânia, cujo diâmetro é 46% do da Lua, seguido por Oberon. Ambos os satélites foram descobertos pelo próprio William Herschel em 1787. Ariel e Umbriel foram descobertos em meados do século 19 por William Lassell, um astrônomo amador que também construiu seus próprios telescópios.

Miranda, a quinta maior lua de Urano, com apenas 14% do diâmetro lunar, foi descoberta no século 20 por Gerard Kuiper. A propósito, com o nome deste notável astrônomo, o cinturão de Kuiper também foi batizado nos confins do sistema solar.

Figura 11. As 5 luas principais de Urano, o próprio planeta e a pequena lua Puck. Da esquerda para a direita Urano em azul, Puck, Miranda, Ariel, Umbriel, Titânia o maior e Oberon. Fonte: Wikimedia Commons.

A superfície de Miranda é extremamente acidentada devido aos impactos potenciais e à atividade geológica incomum.

Os outros satélites são menores e são conhecidos pela Voyager 2 e o Telescópio Espacial Hubble. Essas luas são muito escuras, talvez devido aos inúmeros impactos que vaporizaram o material na superfície e o concentraram nele. Também devido à intensa radiação a que estão submetidos.

Os nomes de alguns deles e sua ação para manter o sistema de anéis aparecem na figura 7.

O movimento dos satélites de Urano é governado pelas forças das marés, assim como o sistema Terra-Lua. Desta forma, os períodos de rotação e translação dos satélites são os mesmos, e eles sempre mostram a mesma face para o planeta.

Campo magnético

Urano tem um campo magnético com aproximadamente 75% da intensidade da Terra, de acordo com a magnetometria da sonda Voyager 2. Como o interior do planeta não reúne as condições necessárias para produzir hidrogênio metálico, os cientistas acreditam que exista outro fluido condutor que gera o campo.

A figura a seguir representa os campos magnéticos dos planetas Júpiter. Todos os campos se assemelham até certo ponto aos produzidos por uma barra magnética ou dipolo magnético no centro, também o da Terra.

Mas o dipolo em Urano não está no centro, nem o de Netuno, mas sim deslocado em direção ao pólo sul e notavelmente inclinado em relação ao eixo de rotação, no caso de Urano.

Figura 12. Esquema do campo magnético para os planetas Júpiter. O campo de Urano é deslocado do centro e o eixo forma um ângulo agudo com o eixo de rotação. Fonte: Seeds, M. The Solar System.

Se Urano produz um campo magnético, deve haver um efeito dínamo graças a um fluido em movimento. Os especialistas acreditam que se trata de um corpo d'água com metano dissolvido e amônia, bastante profundo.

Com a pressão e a temperatura dentro de Urano, esse fluido seria um bom condutor de eletricidade. Essa qualidade, junto com a rápida rotação do planeta e a transmissão de calor por convecção, são fatores capazes de gerar um campo magnético.

Missões para Urano

Urano está extremamente longe da Terra, então no início a exploração era feita apenas por meio do telescópio. Felizmente, a sonda Voyager chegou perto o suficiente para reunir informações valiosas sobre este planeta desconhecido até recentemente.

Pensava-se que a missão Cassini, que havia sido lançada para estudar Saturno, poderia chegar a Urano, mas quando seu combustível acabou, os responsáveis ​​pela missão a fizeram desaparecer dentro de Saturno em 2017.

A sonda continha elementos radioativos, que se chocassem com Titã, uma das luas de Saturno, poderiam ter contaminado este mundo, que talvez abrigue algum tipo de vida primitiva.

O Telescópio Espacial Hubble também oferece informações importantes e revelou a existência de novos anéis em 2005.

Após a missão Voyager, foram propostas algumas missões que não puderam ser realizadas, uma vez que a exploração de Marte e mesmo a de Júpiter são consideradas prioridade para agências espaciais de todo o mundo.

Viajante

Esta missão consistia no lançamento de duas sondas: Voyager 1 e Voyager 2. Em princípio, elas iriam apenas alcançar Júpiter e Saturno, mas depois de visitar esses planetas, as sondas continuaram rumo aos planetas congelados.

A Voyager 2 alcançou Urano em 1986, e muitos dos dados que temos até agora vêm dessa sonda.

Desta forma, foram obtidas informações sobre a composição da atmosfera e a estrutura das camadas, descobriram anéis adicionais, estudaram as principais luas de Urano, descobriram mais 10 luas e mediram o campo magnético do planeta.

Ele também enviou uma infinidade de imagens de alta qualidade, tanto do planeta quanto das superfícies de suas luas, cheias de crateras de impacto.

A sonda então se dirigiu para Netuno e finalmente entrou no espaço interestelar.

Referências

1. N + 1. Diamantes de 200 quilos estão chovendo em Urano e Netuno. Recuperado de: nmas1.org.
2. Powell, M. Os planetas a olho nu no céu noturno (e como identificá-los). Recuperado de: nakedeyeplanets.com.
3. Seeds, M. 2011.The Solar System. Sétima edição. Cengage Learning.
4. Wikipedia. Anel planetário. Recuperado de: es.wikipedia.org.
5. Wikipedia. Anneaux d'Uranus. Recuperado de: fr.wikipedia.org.
6. Wikipedia. Exploração de Urano. Recuperado de: en.wikipedia.org.
7. Wikipedia. Urano (planeta). Recuperado de: es.wikipedia.org.