خصائص كوكب أورانوس ومعلومات مهمة عن كوكب أورانوس وتكوينه وسبب اختلافه عن بقية الكواكب، كل ذلك في هذه السطور التالية.
أورانوس
أورانوس (رمز أورانوس الرمز.svg) هو الكوكب السابع من الشمس، وثالث أكبر كوكب في النظام الشمسي، ورابع أكبر كوكب في المجموعة الشمسية. سمي على اسم الإله أورانوس في الأساطير اليونانية. ورغم أنه مرئي بالعين المجردة، إلا أنه لم تعترف به الحضارات القديمة ككوكب، بسبب خافته وبطء دورانه في مداره. أعلن ويليام هيرشل عن اكتشافه في 13 مارس 1781، مما أدى إلى توسيع حدود الكواكب المعروفة لأول مرة في التاريخ. وكان أورانوس أيضًا أول كوكب يتم اكتشافه من خلال التلسكوب.
يتشابه تركيب أورانوس مع تركيب كوكب نبتون، وكلاهما لهما تركيبة مختلفة عن العملاقين الغازيين الآخرين (المشتري وزحل)، لذلك يصنفه علماء الفلك أحيانًا على أنه عملاق جليدي. يشبه تركيب الغلاف الجوي تركيب كوكبي المشتري وزحل، فهو يتكون بشكل أساسي من الهيدروجين والهيليوم، لكنه يحتوي على نسبة أعلى من الجليد مثل الجليد المائي والميثان والأمونيا، مع بعض آثار الهيدروكربونات. ويعتبر غلافه الجوي هو الأبرد في النظام الشمسي، حيث يبلغ متوسط درجة الحرارة فيه 49 كلفن (-224 درجة مئوية). وتتكون من بنية سحابية معقدة، ويعتقد أن الماء يشكل السحب السفلية والميثان يشكل الطبقة العليا من السحب في الغلاف الجوي. بينما يتكون أورانوس من الصخور والجليد.
أورانوس، مثل الكواكب العملاقة الأخرى، لديه نظام حلقات، وغلاف مغناطيسي، وعدد كبير من الأقمار. أكثر ما يميز أورانوس عن الكواكب الأخرى هو أن محور دورانه يميل بشكل كبير إلى الجانب، بما يتماشى تقريبا مع مستوى دورانه حول الشمس، بحيث يتموضع قطبيه الشمالي والجنوبي حيث يقع خط الاستواء بالنسبة لمعظم الكواكب. . وتُرى أحياناً حلقات الكوكب من الأرض كهدف إطلاق نار، وتدور حولها أقماره. في اتجاه عقارب الساعة. وأظهرت الصور التي التقطها المسبار فوييجر 2 عام 1986 بعض تضاريس الكوكب في الضوء المرئي دون أي تأثيرات لمجموعات السحب أو العواصف مثل العمالقة الغازية الأخرى. وأظهرت المراقبة الأرضية تغيرات مناخية موسمية وزيادة في التغيرات المناخية في السنوات الأخيرة. خاصة عندما يقترب أورانوس من الاعتدالين، يمكن أن تصل سرعة الرياح إلى 250 مترًا في الثانية.
اكتشفه
تمت ملاحظة أورانوس في عدة مناسبات قبل اكتشافه ككوكب، ولكن تم الخلط بينه وبين نجم. أول تسجيلات رصدية له كانت في عام 1690، عندما رصد الفلكي جون فلامستيد أورانوس ما لا يقل عن ست مرات، وصنفه كنجم في كوكبة الثور وأطلق عليه اسم الثور 34. ورصد الفلكي الفرنسي بيير تشارلز ليمونييه أورانوس رقم 34. أقل من اثنتي عشرة مرة بين عامي 1750 و1769، بما في ذلك خلال أربع ليالٍ متتالية.
رصد ويليام هيرشل أورانوس في 13 مارس 1781 من حديقة منزله في سومرست، لكنه سجل في البداية (26 أبريل) أنه لاحظ مذنبًا، قبل أن ينشر في جريدته أنه رصده في الربع الأول بالقرب من النجم زيتا. برج الثور جسم يعتقد أنه إما سديم نجمي أو مذنب. ولكن عندما عرض اكتشافه على الجمعية الملكية، أوضح أنه اكتشف مذنبًا، لأنه يتحرك من مكانه، ولكن يمكن مقارنته ضمنيًا بكوكب: فقال:
أورانوس الطاقة التي أطلقها عند رصد المذنب لأول مرة وصلت إلى 227. ومن تجربتي أعرف أن قطر النجوم الثابتة لا يتناسب مع هذه الطاقة الضخمة مثل الكواكب. ولذلك قمت بتطبيق نطاق طاقة من 460 إلى 932 لأجد أن قطر المذنب يتناسب مع الطاقة، بينما قطر النجوم لا يزداد بنفس النسبة مع زيادة الطاقة. علاوة على ذلك، يبدو المذنب أضخم بكثير من الضوء الذي يستقبله. يبدو الأمر ضبابياً وغير واضح رغم كل هذه الطاقة. وبينما تحافظ النجوم على تألقها وتميزها، عرفت ذلك من خلال آلاف الملاحظات وعلمت أنها ستحافظ. وخلاصة ما سبق أنه تم اكتشاف المذنب من خلال هذه الملاحظة.
أورانوس
أبلغ هيرشل نيفيل ماسكويليني بملاحظته، وتلقى رسالة من ماسكويليني في 23 أبريل قال فيها: “لا أعرف ما هي. وهو يبدو ككوكب منتظم في مدار شبه دائري حول الشمس، مثل مذنب يتحرك في شكل بيضاوي غير منتظم. لم أرى أي هالة أو ذيل منه. “.”
وبينما استمر هيرشل في وصف الجسم الذي لاحظه بعناية على أنه مذنب، بدأ علماء فلك آخرون في وصفه من منظور آخر. وكان العالم الروسي أندرس جون ليكسيل أول من قام بحساب مدار هذا الجسم الجديد، ونظراً لقربه من المدار الدائري، افترض أنه كوكب وليس مذنباً. كما توقع عالم الفلك الألماني يوهان إليرت بودي أن كوكبًا غير معروف يدور في مدار أبعد من مدار زحل. وسرعان ما بدأ الإجماع العالمي على قبول هذا الكائن باعتباره كوكبًا جديدًا. وفي عام 1783، اعترف هيرشل بالحقيقة.
التركيب الداخلي لأورانوس
ويبلغ حجم كوكب أورانوس حوالي 60 مرة حجم الأرض، ويتكون من كتلة مضغوطة من الغازات السامة، والتي تشمل الميثان وكبريتيد الهيدروجين والأمونيا. ويتكون من ثلاث طبقات: نواة صخرية في الوسط، وطبقة من الوشاح الجليدي في الوسط، وطبقة خارجية من غازي الهيليوم والهيدروجين. تبلغ كثافة أورانوس حوالي 1.27 جم/سم3، وهو ثاني أقل الكواكب كثافة بعد زحل. تبلغ كتلته حوالي 14.5 مرة كتلة الأرض، مما يجعله الأقل كتلة بين الكواكب العملاقة.
مدار ودوران أورانوس
ويبعد كوكب أورانوس عن الشمس نحو ثلاثة مليارات كيلومتر، ويدور حولها مرة كل 84 سنة أرضية، وتبلغ فترة دورانه الذاتي حوالي سبعة عشر ساعة وأربع عشرة دقيقة.
أقمار أورانوس
هناك 27 قمراً تدور حول كوكب أورانوس. وقد أُطلق على هذه الأقمار أسماء مستمدة من أعمال الكاتب الإنجليزي ويليام شكسبير والشاعر ألكسندر بوب. وتتكون هذه الأقمار من كتل صخرية تشكل حوالي 50%، وكتل جليدية تشكل حوالي 50%. تتكون الكتل الجليدية من الأمونيا وثاني أكسيد الكربون. وأكبر هذه الأقمار هي: ميراندا، وأرييل، وتيتانيا، وأوبرون، وأومبرييل.
درجة الحرارة الداخلية لأورانوس
ويعتبر كوكب أورانوس من الكواكب التي تتميز بدرجة حرارة منخفضة مقارنة بالكواكب العملاقة الأخرى. أقل درجة حرارة سجلت على كوكب أورانوس بلغت حوالي 42 كلفن، مما يعني أن كوكب أورانوس من أبرد الكواكب في المجموعة الشمسية.
الغلاف الجوي لأورانوس
يتكون كوكب أورانوس من ثلاث طبقات جوية:
– طبقة التروبوسفير، وتمتد على ارتفاع ما بين 300-50 كم، ويصل الضغط فيها ما بين 100-0.1 بار.
طبقة الستراتوسفير، والتي تمتد على ارتفاع ما بين 50-4000 كم، ويتراوح الضغط فيها ما بين 0.1-10 بار.
– الغلاف الحراري والذي يمتد ما بين 4000 – 50000 كم .
حلقات أورانوس
كوكب أورانوس محاط بنظام كامل من الحلقات. ويأتي هذا النظام في المرتبة الثانية بعد النظام الحلقي لكوكب زحل. ويبلغ عدد هذه الحلقات في أورانوس 13 حلقة. وقد تشكلت هذه الحلقات نتيجة انهيار أحد الأقمار أو عدد من أقمار أورانوس، نتيجة اصطدامها بسرعة عالية.
المدار والدوران
يقوم أورانوس بدورة واحدة حول الشمس كل 84 سنة أرضية. ويبلغ متوسط بعده عن الشمس 3 مليار كيلومتر. تصل شدة الضوء الشمسي على سطح أورانوس إلى 1/400 مما هو عليه على سطح الأرض. تم حساب عناصره المدارية لأول مرة من قبل العالم بيير لابلاس في عام 1783. وبمرور الوقت، بدأت التناقضات تظهر بين التنبؤات الرياضية والملاحظات الرصدية. اقترح جون كوش آدامز في عام 1841 أن سبب هذا الاختلاف يرجع إلى تأثيره على جاذبية كوكب غير مرئي. في عام 1845، بدأ أوربان لو فيرير بحثًا مستقلاً في مدار أورانوس. لاحظ يوهان جيفريد جالي كوكبًا جديدًا، سُمي فيما بعد نبتون، والذي كان قريبًا جدًا من المكان الذي توقعه لو فيرير.
تبلغ فترة الدوران التلقائي لأورانوس 17 ساعة و14 دقيقة. كغيرها من الكواكب العملاقة تظهر في الغلاف الجوي رياح قوية في اتجاه الدوران، كما تظهر عند بعض خطوط العرض، على سبيل المثال ثلثي الطريق من خط الاستواء نحو القطب الجنوبي، وتظهر علامات واضحة على تحرك الغلاف الجوي بشكل أسرع، مما يجعل سرعة الدوران الإجمالية أقل من 14 ساعة.
التثبيت الداخلي
تبلغ كتلة أورانوس حوالي 14.5 مرة كتلة الأرض، مما يجعله الأقل كتلة من الكواكب العملاقة، على الرغم من أن قطره أكبر قليلاً من قطر نبتون، وحوالي أربعة أضعاف قطر الأرض. تبلغ كثافته 1.27 جم/سم3، وبالتالي فإن أورانوس هو ثاني أقل الكواكب كثافة في النظام الشمسي بعد زحل. وتشير هذه الكثافة إلى أنها تتكون أساسًا من أشكال مختلفة من الجليد، مثل جليد الماء والأمونيا والميثان. إن قيمة الكتلة الإجمالية داخل أورانوس ليست معروفة تمامًا. . وتظهر نماذج المحاكاة أرقاما مختلفة لقيمة هذه الكتلة، إلا أن القيم تتراوح بين 9.3 و13.5 من كتلة الأرض. بينما يشكل الهيدروجين والهيليوم جزءا صغيرا من الكتلة الكلية لأورانوس حيث تتراوح قيمة كتلتها بين 0.5 إلى 1.5 من كتلة الأرض. بينما الكتلة المتبقية والتي تتراوح ما بين 0.5 إلى 3.7 من كتلة الأرض تتكون من مادة صخرية.
مناخ
ويظهر أورانوس في الضوء المرئي والأشعة فوق البنفسجية له غلاف جوي رقيق مقارنة بالكواكب العملاقة الأخرى، وحتى نبتون الذي يعتبر الكوكب الأكثر شبها بأورانوس. أثناء تحليقها بالقرب من أورانوس في عام 1986، لاحظت فوييجر طبقة رقيقة من السحب تعبر طبقاتها الداخلية. ومن التفسيرات المقترحة لتشكل هذه السحب يعود إلى انخفاض درجة الحرارة الداخلية لأورانوس، إذ يعتبر أورانوس أبرد كوكب في المجموعة الشمسية. أدنى درجة حرارة تم قياسها على أورانوس كانت 49 كلفن.