Uranus (Planet)

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie

Du hast neue Nachrichten auf deiner Diskussionsseite.

Uranus

Eigenschaften des Orbits
Große Halbachse	19,201 AE
Perihel – Aphel	18,324 – 20,078 AE
Exzentrizität	0,0457
Neigung der Bahnebene	0,772°
Siderische Umlaufzeit	84 a
Synodische Umlaufzeit	369,66 d
Mittlere Bahngeschwindigkeit	6,81 km/s
Kleinster – größter Erdabstand	17,259 – 21,105 AE
Physikalische Eigenschaften
Äquator – Poldurchmesser^*	51.118 – 49.949 km
Masse	8,683 · 10²⁵ kg
Mittlere Dichte	1,27 g/cm³
Fallbeschleunigung^*	8,87 m/s²
Fluchtgeschwindigkeit	21,3 km/s
Rotationsperiode	-17 h 14 min 24 s
Neigung der Rotationsachse	97,77°
Albedo	0,51
Eigenschaften der Atmosphäre
Temperatur^* Min. – Mittel – Max.	?–76–? K
Hauptbestandteile	Wasserstoff: 82 ± 3,3 % Helium: 15,2 ± 3,3 % Methan: ~2,3 % Deuterium: ~148 ppm
^bezogen auf das Nullniveau des Planeten*
Geschichte und Sonstiges
Entdecker	Wilhelm Herschel
Datum der Entdeckung	13. März 1781
Ältere Bezeichnung	Georgium Sidus, Herschel
Monde	27: u. a. Titania und Oberon

Uranus ist von der Sonne aus der siebte Planet im Sonnensystem und wird zu den äußeren, jupiterähnlichen (iovianischen) Planeten gerechnet. Er wurde 1781 entdeckt und nach dem griechischen Himmelsgott Uranos benannt.

Das traditionelle Zeichen für den Planeten ist dem des Mars ähnlich. Als Unterschied hat es im Kreis einen Zentralpunkt und der Pfeil auf dem Kreis steht senkrecht. Das neue Zeichen ist unverwechselbar und trägt anstelle der Pfeilspitze ein H, nach dem Uranus-Entdecker Wilhelm Herschel: .

Der Gasplanet ist unter günstigen Umständen freiäugig sichtbar und physikalisch mit dem Neptun vergleichbar. Er nimmt an Masse (14 × Erde) den 4. Rang im Sonnensystem ein. Hinsichtlich seines Durchmessers liegt er knapp vor Neptun auf dem dritten Rang (nach Jupiter und Saturn).

Inhaltsverzeichnis

1 Umlaufbahn und Rotation
- 1.1 Umlaufbahn
- 1.2 Rotation
2 Aufbau des Planeten
3 Mond- und Ringsystem
- 3.1 Monde
- 3.2 Ringe
4 Geschichte der Erforschung
5 Sichtbarkeit 2006–2008
6 Sonstiges
7 Siehe auch
8 Literatur
9 Weblinks
- 9.1 Videos

[Bearbeiten] Umlaufbahn und Rotation

[Bearbeiten] Umlaufbahn

Uranus läuft auf einer annähernd kreisförmigen Umlaufbahn mit einer Exzentrizität von 0,0457 um die Sonne. Sein sonnennächster Punkt, das Perihel, liegt bei 18,324 AE und sein sonnenfernster Punkt, das Aphel, bei 20,078 AE. Seine Bahnebene ist mit 0,772° nur sehr leicht gegen die Erdbahnebene geneigt. Für einen Umlauf um die Sonne benötigt Uranus etwa 84 Jahre.

Uranus mit Wolken, Ringen und Monden im nahen Infrarot (Hubble-Weltraumteleskop, Falschfarben-Darstellung)

[Bearbeiten] Rotation

Uranus rotiert in 17 Stunden 14 Minuten und 24 Sekunden einmal um seine Achse. Als Besonderheit liegt seine Rotationsachse annähernd in der Bahnebene, er „wälzt“ sich gewissermaßen in ihr voran. Die Achsneigung gegen die Bahnebene beträgt 97,77°, so dass Uranus rückläufig rotiert. Als Folge dieser Neigung ist nach jedem halben Umlauf einmal die Nordhalbkugel und einmal die Südhalbkugel fast genau der Sonne zugewandt. Damit schwankt die Dauer eines Sonnentages auf dem Planeten nur mit Ausnahme der Äquatorialzone bis zu der Länge eines halben Uranusjahres.

Als Voyager 2 am 24. Januar 1986 am Uranus vorbeiflog, stand die Sonne annähernd über seinem Südpol. 2007 wird sie kurz in seiner Äquatorebene liegen.

Die Ursache der starken Achsneigung ist unbekannt. Die verbreitetste Hypothese nimmt eine Kollision mit einem großen Protoplaneten während der Entstehungsphase an.

[Bearbeiten] Aufbau des Planeten

Größenvergleich Erde-Uranus

Uranus hat einen Äquatordurchmesser von 51.118 km (4 × Erde), eine Abplattung von 1:40 und eine für Gasplaneten typisch niedrige Dichte von 1,27 g/cm³. Er ist nach Jupiter und Saturn der drittgrößte Planet des Sonnensystems, aber, obwohl etwas größer als Neptun, hat er durch seine noch geringere Dichte eine etwas kleinere Masse als dieser und rangiert in dieser Beziehung auf Rang vier.

[Bearbeiten] Innerer Aufbau

Unter einer dichten Wasserstoff-Methan-Atmosphäre besteht Uranus aus Gasen (teilweise verflüssigt), Eis und einem kleinen Gesteinskern. Die Gashülle geht durch Kompression in eine „Kruste“ aus Wasserstoff und Helium über, die etwa 30 % des Planetenradius ausmacht. Der etwas dickere Mantel aus Wasser, Methan und Ammoniak hat vermutlich die Konsistenz von Eis und umschließt einen kleinen, evtl. flüssigen Kern mit Silizium und Eisen.

Dieser Aufbau ist mit dem des Neptun vergleichbar, unterscheidet sich aber deutlich von den Riesenplaneten Jupiter und Saturn. Diese haben prozentuell mehr Wasserstoff und weniger Helium (ähnlich wie die Sonne), und ihre Mäntel bestehen großteils aus metallischem Wasserstoff. Im Kern ähneln Uranus und Neptun jenem von Jupiter und Saturn, doch ohne die stark komprimierte Hülle aus Wasserstoff.

Man vermutet, dass Uranus' Materie relativ gleichmäßig verteilt ist, sein Magnetfeld aber weniger von Kern-Konvektionen als bei Neptun verursacht wird. Was interne Wärmequellen betrifft, ist er eine Ausnahme unter den äußeren Planeten: er hat aus bisher unerklärlichen Gründen keinen Wärmevorrat von der ursprünglichen Kontraktion und Stofftrennung mehr; seine Energiequelle ist absorbierte Sonnenstrahlung, denn er strahlt im Unterschied zu den anderen Gasplaneten nicht mehr Wärme ab, als er von der Sonne erhält. Daher liegt seine effektive Temperatur bei nur 60 K (-213 °C) – kaum mehr als der viel entferntere Neptun.

[Bearbeiten] Atmosphäre

Die hellblaue Farbe von Uranus entsteht durch die Absorption von rotem Licht durch seine Methan-Atmosphäre.

Während des Vorbeifluges von Voyager 2 waren die Wolkenbänder sehr schwach ausgeprägt. Neuere Aufnahmen des Hubble-Teleskops zeigen viel stärker ausgebildete Bänder.

Auf dem Uranus halten sich häufig monatelang Wirbelstürme, wie Bilder des Keck-Teleskops auf Hawaii zeigten. Diese damit aufgenommenen Bilder zeigten bislang den besten Einblick in das rätselhafte Wettergeschehen des Planeten. In der nördlichen Hemisphäre des Uranus entdeckten Forscher der Universität von Wisconsin in Madison eine rund 29.000 km lange Wolkenformation. Sie war die größte ihrer Art, die auf Uranus je beobachtet wurde, hatte sich aber nach einem Monat komplett wieder aufgelöst. Langlebiger hingegen sei ein großer Sturm in der südlichen Hemisphäre. Seit mehreren Jahren bewegt er sich über fünf Breitengrade hinweg auf und ab. Eine Erklärung für dieses Phänomen haben die Wissenschaftler noch nicht.

[Bearbeiten] Magnetosphäre

Auch das Magnetfeld von Uranus ist ungewöhnlich. Sein Ursprung ist nicht im Zentrum des Planeten und es ist um fast 60° gegenüber der Achse geneigt. Vermutlich wird es durch Bewegungen in nicht allzu großer Tiefe erzeugt. Neptun hat ein ähnlich verschobenes Magnetfeld, was darauf hindeutet, dass es nichts mit der großen Achsenneigung von Uranus zu tun hat. Die Magnetosphäre hinter dem Planeten ist durch die Rotation korkenzieherartig verwirbelt. Es wird vermutet, dass ionisiertes Wasser die Quelle des Magnetfelds ist.

[Bearbeiten] Mond- und Ringsystem

[Bearbeiten] Monde

Übersicht: Liste der Uranusmonde

Die fünf größeren Uranusmonde im Größenverhältnis zueinander

Es sind 27 Monde des Uranus bekannt. Ihr Durchmesser liegt zwischen 10 und 1600 km. Die beiden ersten wurden von Wilhelm Herschel 1787 entdeckt und von seinem Sohn John Herschel nach Figuren aus Shakespeares Sommernachtstraum Titania und Oberon benannt. Zwei weitere Monde, die William Lassell 1851 entdeckte, wurden Ariel und Umbriel getauft, Gerard Kuiper entdeckte 1948 den Mond Miranda. Alle weiteren Monde von Uranus wurden ebenfalls nach Figuren von Shakespeare oder Alexander Pope benannt. Durch den Vorbeiflug der Raumsonde Voyager 2 im Januar 1986 wurden zehn weitere Monde entdeckt. Seitdem wurden weitere Monde durch Teleskope entdeckt.

Die letzten Entdeckungen datieren dabei aus dem Jahr 2005, als mit dem Hubble Space Telescope neben zwei weiteren Ringen auch zwei weitere Monde entdeckt wurden. Einer dieser beiden Monde, der den Namen Mab erhalten hat, zerbröselt vermutlich langsam unter dem ständigen Bombardement von Mikrometeoriten und bildet dadurch einen der beiden neu entdeckten Ringe. Bei dieser Gelegenheit wurde außerdem entdeckt, dass vor allem die Bahnen der inneren Monde keine stabilen Keplerbahnen sind, sondern dass die Monde auf chaotische Weise Energie und Drehmoment austauschen. Nach in Science veröffentlichten Berechnungen könnten in wenigen Millionen Jahren einige der Monde auf Kollisionskurs gehen.

[Bearbeiten] Ringe

Aufnahme der Uranus-Ringe durch Voyager 2 (als Falschfarbenbild). Rechts der Epsilon-Ring.

Uranus ist wie alle Gasriesen im Sonnensystem auch von einer Menge sehr kleiner Körper und Teilchen umgeben, die den Planeten in Richtung seiner Rotation umrunden und mit ihren verschieden konzentrierten Umlaufbahnen ein System konzentrischer Ringe bilden. Sie befinden sich auch bei Uranus in der Äquatorebene des Planeten und hauptsächlich innerhalb der Roche-Grenze.

Ring	Abstand der Innenkante vom Zentrum (km)	Abstand der Innenkante vom Äquator (km)	Breite (km)
1986U2R	38.000	12.440	2.500
6	41.840	16.280	1-3
5	42.230	16.670	2-3
4	42.580	17.020	2-3
Alpha	44.720	19.160	7-12
Beta	45.670	20.110	7-12
Eta	47.190	21.630	0-2
Gamma	47.630	22.070	1-4
Delta	48.290	22.730	3-9
Lambda (1986U1R)	50.020	24.460	1-2
Epsilon	51.140	25.580	20–100
R/2003 U2	65.400	39.840	3.800
R/2003 U1	86.000	60.440	17.000

Uranus hat ein sehr feines und wie Jupiter ein sehr dunkles Ringsystem. Was die Größe der Teilchen betrifft, besteht es aber wie bei Saturn aus groben Partikeln und Brocken bis zu 10 Meter Durchmesser sowie auch aus feinem Staub. Derzeit sind 13 Ringe bekannt, der hellste wird Epsilon-Ring genannt.

Die zwei neu entdeckten Ringe befinden sich weit außerhalb der schon bekannten elf und sind wesentlich breiter. Der Ring R/2003 U1 zeigt seine höchste Dichte in einem Abstand von 97.700 km zum Uranuszentrum und fällt darin mit der Umlaufbahn des Mondes Mab zusammen, von dem die Ringpartikel stammen könnten. Die Innenkante des Ringes liegt 86.000 km vom Planetenzentrum entfernt, an der Umlaufbahn des Mondes Puck. Eine Besonderheit dieses Ringes ist ein blaues Leuchten, das bislang nur vom E-Ring des Saturn bekannt war. Jener Saturnring besteht offenbar aus sehr feinen Eiskristallen, die das Sonnenlicht reflektieren und die ihre Quelle in Geysiren auf dem Saturnmond Enceladus haben. Das stützt die Vermutung, dass die weniger als 0,0001 Millimeter großen Eispartikel des Uranusrings von dem sehr eishaltigen Uranusmond Mab stammen und durch Meteoriteneinschläge ins All befördert wurden.

Der weiter innen liegende Ring R/2003 U2 ist von rötlicher Farbe und besteht wahrscheinlich neben kleinen auch aus größeren Komponenten als der Blaue. Seine höchste Dichte befindet sich in einem Abstand von 67.300 km zum Uranuszentrum. In seinem Dichtemaximum konnte noch kein Mond entdeckt werden.

[Bearbeiten] Geschichte der Erforschung

Uranus ist bei guten Bedingungen mit bloßem Auge sichtbar, allerdings entspricht seine Helligkeit nur einem gerade noch erkennbaren Stern 6. Größe. Hingegen zählen alle weiter innen liegenden Planeten (bis Saturn) zu den auffälligsten Objekten am Himmel (1. Größe und heller) und sind seit der Antike wohlbekannt. Auch wegen seiner langsamen Bewegung blieb Uranus lange als Planet unerkannt und wurde bei vereinzelten Beobachtungen als Fixstern interpretiert, so auch von John Flamsteed, der ihn 1690 erstmals katalogisierte oder von Tobias Mayer im Jahre 1756.

Sir Friedrich Wilhelm Herschel entdeckte den Planeten am 13. März 1781 zwischen zehn und elf Uhr abends mit einem selbst entwickelten Teleskop von seinem Garten in der englischen Stadt Bath aus. Er hielt den Himmelskörper jedoch zunächst für einen Kometen. Innerhalb von drei Monaten nach seiner Entdeckung erkannte die Wissenschaft Herschels Entdeckung aber als Planeten an. Er ist der erste Planet, der nicht schon in der Antike bekannt war. Uranus fügte sich genau in die vom deutschen Astronomen Johann Elert Bode veröffentlichte Titius-Bode-Reihe der Bahnradien, was die seit Johannes Kepler postulierte „Harmonie des Himmels“ eindrucksvoll zu bestätigen schien.

Mit der Entdeckung eines neuen Planeten begann eine über sechzig Jahre dauernde Debatte um seine Benennung. Auf Herschel deutet die Initiale H im neuen astronomischen Symbol des Uranus hin. Herschel selbst benannte ihn zu Ehren des englischen Königs Georg III. Georgium Sidus (Georgs Stern). In Frankreich bezeichneten ihn die Astronomen als Herschel, bis Bode vorschlug, ihn nach dem griechischen Gott Uranos zu benennen. Der Name setzte sich aber erst gegen 1850 durch und wurde, entsprechend den römischen Namen der anderen Planeten, der lateinischen Schreibweise angepasst. Die Bahnstörungen (Abweichung der beobachteten Positionen von den berechneten) des Uranus führten zur gezielten Suche nach Neptun, die 1845/46 erfolgreich war.

Das Ringsystem wurde am 10. März 1977 von James L. Elliot und seinem Team mit dem Kuiper Airborne Observatory entdeckt, als sie während eines Fluges über dem Indischen Ozean eine Sternbedeckung durch Uranus beobachteten. Diese Beobachtung diente der genaueren Bestimmung seines Durchmessers und des Aufbaus seiner Atmosphäre. Die Ringe waren dabei unverhofft durch ein symmetrisch periodisches Flackern der Lichtkurve kurz vor und kurz nach der Bedeckung zu bemerken.

Am 24. Januar 1986 passierte die Raumsonde Voyager 2 den Uranus und übermittelte die meisten der heute bekannten Erkenntnisse über den Planeten.

[Bearbeiten] Sichtbarkeit 2006–2008

Hauptartikel: Uranuspositionen bis 2021

In der folgenden Tabelle sind spezielle Sichtbarkeiten für die Jahre 2006 bis 2008 aufgeführt. Neben dem Datum der Opposition ist für diesen Aspekt jeweils auch die scheinbare Helligkeit, der Abstand zur Erde und der Winkeldurchmesser des Uranus angegeben.

Stationär, dann rückläufig	Opposition	Oppositions- entfernung	Oppositions- helligkeit	Winkel- durchmesser	Stationär, dann rechtläufig	Konjunktion zur Sonne
19. Juni 2006	5. September 2006	19,07541 AE	5,7 mag	3,67"	20. November 2006	1. März 2007
23. Juni 2007	9. September 2007	19,08609 AE	5,7 mag	3,67"	24. November 2007	5. März 2008
27. Juni 2008	13. September 2008	19,09220 AE	5,7 mag	3,67"	27. November 2008	8. März 2009