Urano
¿Cómo se vio por primera vez?
Urano es el séptimo planeta del sistema solar, el
tercero de mayor tamaño, y el cuarto más masivo. Llamado así en honor de la
divinidad griega del cielo Urano, el padre de Cronos y el abuelo de Zeus. Hacia
1773, William Herschel construyó un telescopio de 18 centímetros de apertura
(que podemos apreciar en un grabado de la época) e inició la exploración del
cielo nocturno, comenzando con la observación de estrellas dobles en busca
de su paralaje, de esta manera descubrió que las estrellas binarias se
mueven una alrededor de la otra alrededor de un centro común.
El 13 de Marzo de 1781, Herschel realizó su
histórico descubrimiento: el planeta Urano. Este descubrimiento lo llevó a la
fama internacional y a ganarse el favor del Rey Jorge III, quien lo
nombró caballero de la corte y se convirtió en astrónomo, cargo que
le permitió dedicarse totalmente a la Astronomía.
Este gigante azul está conformado principalmente
de agua, metano y amoníaco posados sobre una pequeña superficie rocosa. Su
atmósfera está compuesta de hidrógeno y helio como en Júpiter y Saturno, además
de tener metano lo que le otorga a Urano ese color azul característico.
Está a una distancia media de 2.872 millones de kilómetros del Sol Aproximadamente. Urano pertenece al grupo de planetas exteriores del Sistema Solar, que está conformado por 4 gigantes gaseosos: Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. El radio medio del planeta Urano es de 25363 kilómetros, siendo así cuatro veces más amplio que el planeta Tierra. A diferencia de su masa total que es casi 15 veces superior que la de la Tierra. Su baja densidad es una característica particular de Urano, solo superior a la de Saturno, convirtiendo a Urano en el segundo planeta menos denso de todo el Sistema Solar. Aunque sea un planeta ligeramente más grande que Neptuno posea menos masa. La superficie de Urano es de 8.1156 mil millones de kilómetros cuadrados. La densidad promedio de Urano es de 1.27 gramos por centímetro cúbico. La aceleración de la gravedad en Urano es de 8.87 metros por segundo al cuadrado (0.886 g).
La característica más notoria de Urano es la
posición de su eje de rotación que está deliberadamente inclinado a la
dirección respecto al Sol. Teniendo concretamente un eje de rotación de 98
grados. Siendo así un hecho único entre los planetas del Sistema Solar.
Provocando que durante la mitad de su órbita alrededor del Sol el polo Norte de
Urano esté apuntando al Sol. Mientras la otra mitad, el hemisferio Sur queda
orientado en la cara siendo iluminada por el Sol.
Debido a las sorprendentes dimensiones de su
órbita, Urano tarda 84 años en dar una vuelta alrededor del Sol. Esto combinado
con la inclinación de su eje de rotación produce que el hemisferio Norte del
planeta esté siendo iluminado por el Sol durante 42 años y se encuentre en
obscuridad durante 42 años. Este mismo fenómeno ocurre con el hemisferio Sur.
Urano comparte una característica única con el planeta Venus, Urano gira en
sentido a las agujas del reloj.
Urano tarda tan solo 17 horas y 14 minutos en completar una vuelta sobre su propio eje. Esta rápida velocidad a afectado al planeta y sobre todo su masa interna, teniendo en cuenta su naturaleza gaseosa, este fenómeno le ha otorgado una forma ligeramente achatada, característica que comparten otros planetas gaseosos.
Un hecho poco conocido sobre el Urano es que
también posee anillos así como lo hace Saturno. Una característica poco
conocida de los cuatro planetas gaseosos es que todos poseen un sistema de
anillos pero únicamente los de Saturno son claramente visibles. Urano posee un
sistema de 13 anillos, todos ellos de solo unos pocos kilómetros de amplitud.
Existen una gran variedad de teorías explicando el origen de estos anillos en
Urano. Pero lo más probable es que sean el resultado de una desintegración de
una de sus lunas debido al impacto de asteroides y se hayan formado mediante
los restos de la misma.
Actualmente se conocen 27 lunas de Urano. Las
cinco más grandes son Titania, Oberón, Umbriel, Ariel y Miranda. Estas lunas no
fueron nombradas siguiendo nombres de la mitología grecorromana sino que
recibieron nombres de personajes de obras de William Shakespeare y Alexander
Pope.
Las lunas de Urano:
Titania es la luna más grande de Urano. Posee un diámetro de 1.580 kilómetros.
Está cubierta por pequeños cráteres y rocas muy rugosas, con fallas que indican
que las fuerzas internas han moldeado su superficie. La órbita de Titania pasa
a 436.000 Km. del centro de Urano. Da una vuelta al planeta cada 8 días y 17
horas. También se puede apreciar la presencia de fallas, que nos indican que
las fuerzas internas del satélite han dado forma a su superficie.
La luna más brillante de Urano es Ariel, que en su superficie presenta numerosos cañones y valles, además de cráteres.
Oberón: Se caracteriza por una superficie helada, cubierta de cráteres, algunos de un tamaño considerable. Tiene reflejos brillantes en algunos lugares, igual que Calisto, la luna de Júpiter. Su diámetro es de 1.523 Km. y gira alrededor de Urano a una distancia media de 582.600 Km. en 13 días y 11 horas.
Por el contrario, Umbriel es el satélite más oscuro de Urano. Al igual que Oberon, Umbriel tiene una superficie prácticamente cubierta de cráteres.
La quinta gran luna de Urano, Miranda, tiene una superficie muy peculiar. Está
formada por grandes cañones de gran profundidad, de hasta 20 kilómetros. En
ellos se alternan capas de restos de antiguas y recientes superficies.
A pesar de no ser el planeta más lejano del sistema solar, alcanza las
temperaturas más frías al llegar a unos extremos de -224 ºC, ligeramente por
debajo de los -218 ºC de Neptuno.
Una de las curiosidades de Urano es que la extraña forma y orientación de su
campo magnético. En el caso de la Tierra el campo magnético está prácticamente
alineado con el eje de rotación del planeta. Esto no ocurre en Urano ni tampoco
en Neptuno. En el caso de Urano, el campo magnético tiene una inclinación 59º
con el eje de rotación. Además, las medidas tomadas por la sonda Voyager 2
indican que el campo magnético de Urano no pasa exactamente por el punto
central del planeta.
Anillos planetarios
Urano, como los otros planetas
gigantes del sistema solar tiene un sistema de anillos. El
sistema anular de Urano fue el segundo en ser descubierto en el sistema
solar tras el de Saturno.Las partículas que componen los
anillos son muy oscuras, y tienen tamaños desde micrómetros hasta
fracciones de metro. Actualmente se conocen 13 anillos, de los cuales el
más brillante es el anillo ε. Todos los anillos (menos dos) son
extremadamente estrechos, teniendo algunos anillos tan solo unos cuantos
kilómetros de anchura. Principalmente está compuesto por cuerpos grandes, de
0,2-20 m de diámetro. No obstante, algunos anillos son ópticamente
delgados. Los anillos son probablemente bastante recientes, consideraciones
dinámicas indican que no se formaron junto con Urano. La materia de los anillos
puede haber sido parte de un satélite (o satélites) que fue hecho
añicos por impactos a alta velocidad. De los numerosos trozos de escombros
generados por estos impactos, solo sobrevivieron algunas pocas partículas en un
número limitado de zonas estables que corresponden a los anillos actuales.
La primera mención al sistema de
anillos de Urano procede de notas de William Herschel que detallan
sus observaciones del planeta en el siglo XVIII, y que incluyen el
siguiente pasaje: «22 de febrero de 1789: Se sospecha de la existencia de un
anillo». Esta observación suele considerarse dudosa, ya que los anillos son muy
tenues, y en los dos siglos siguientes ningún observador se percató de la
existencia de estos. Sin embargo, Herschel hizo una descripción detallada del
anillo ε en cuanto al tamaño, el ángulo con respecto a la Tierra, el color
rojo, y los cambios aparentes a medida que Urano se movía alrededor del Sol.
Los anillos fueron descubiertos fortuitamente el 10 de marzo de 1977
por James L. Elliot, Edward W. Dunham y Douglas J. Mink,
que, utilizando el Kuiper Airborne Observatory, observaron cómo la luz de
una estrella cercana a Urano se desvanecía al aproximarse el planeta.
Después de analizar con detalle sus observaciones, observaron que la estrella
había desaparecido brevemente cinco veces tanto antes como después de
desaparecer detrás del planeta. Concluyeron que la única explicación era que
había un sistema de anillos estrechos alrededor de Urano. Posteriormente,
se detectaron cuatro más. Los anillos fueron observados directamente por
la sonda espacial Voyager 2 en su paso por el sistema de Urano
en 1986. El Voyager 2 también descubrió dos anillos
tenues adicionales hasta llegar a once.
En diciembre de 2005, el telescopio espacial Hubble detectó un par de anillos desconocidos hasta ese momento; que posteriormente fueron bautizados como μ y ν. El más grande se encuentra al doble de distancia desde el planeta que los anillos conocidos anteriormente. Estos anillos se encuentran tan lejos del planeta que fueron denominados «sistema de anillos exteriores». El Hubble también localizó dos satélites pequeños, uno de los cuales, Mab, comparte órbita con el anillo más exterior descubierto recientemente. Los anillos nuevos hacen que el número total de anillos de Urano sea de 13. En abril de 2006, imágenes de los nuevos anillos obtenidos por el Observatorio Keck mostraron los colores de los anillos exteriores: el más lejano es azul y, por otro lado, el otro es de color ligeramente rojizo. Una hipótesis sobre el color azul del anillo exterior es que está compuesto de pequeñas partículas de agua helada de la superficie de Mab que son lo suficientemente pequeñas para esparcir la luz azul. En contraste, los anillos internos del planeta se ven grises.
Visibilidad
Desde 1995 hasta 2006, la magnitud aparente de Urano fluctuó entre +5,6 y +5,9, lo que le colocaba en el límite mismo de la visibilidad a simple de +6,5. Su diámetro angular es de entre 3,4 y 3,7 arcosegundos, comparado entre los 16 a 20 arcosegundos por Saturno y 32 a 45 arcosegundos por Júpiter. En el momento de la oposición, Urano es visible a simple vista en cielos oscuros, sin contaminación lumínica, y es fácil de observar incluso en un entorno urbano con prismáticos. En los telescopios de aficionado más potentes con un diámetro de objetivo de 15 a 23 cm, el planeta aparece como un disco pálido de color cian que se oscurece hacia los bordes. Con un telescopio de 25 cm o más, se pueden llegar a distinguir formas de nubes, así como algunos de los satélites más grandes, como Titania y Oberón.
Estructura de Urano:
Según las observaciones satelitales, un núcleo de piedra de hierro con una
temperatura de aproximadamente 7000 K está presente en Urano, pero no se
observan ríos ni océanos, la ausencia de hidrógeno metálico reduce la cantidad
de calor generado por el planeta al 30%, por lo que Urano recibe el 70% de la
energía térmica del Sol.
Detrás del núcleo, comienza una atmósfera muy densa, con un espesor de
aproximadamente 8 mil km, la composición química de la atmósfera de Urano es la
siguiente:
83% de hidrógeno (H2),
15% de helio (He)
2% de metano (CH4).
Troposfera
La troposfera es la parte más baja y
densa de la atmósfera y se caracteriza por una disminución de la temperatura
con la altitud. La temperatura cae desde unos 320 K en la base de la
troposfera nominal (−300 km) hasta 53 K en 50 km. Las
temperaturas en la región superior más fría de la troposfera
(la tropopausa) varía entre los 49 y 57 K según
la latitud planetaria. La región de la tropopausa es responsable de
la gran mayoría de las emisiones térmicas en el infrarrojo lejano del planeta,
determinando así su temperatura efectiva de
59,1 ± 0,3 K.
Se cree que la troposfera tiene una
estructura de nubes altamente compleja; se cree que se pueden encontrar nubes
de agua en el rango de presiones de 50 a 100 bar (5 a 10 MPa), nubes
de hidrosulfuro de amonio en el rango de 20 a 40 bar (2 a
4 MPa), nubes de amoníaco o sulfuro de hidrógeno entre
3 y 10 bar (0,3 a 1 MPa) y finalmente nubes altas de metano que se
han detectado directamente en el rango de 1 a 2 bar (0,1 a 0,2 MPa).
La troposfera es una parte muy dinámica de la atmósfera, con vientos fuertes,
nubes brillantes, y cambios estacionales, que se comentarán más abajo.
Atmósfera superior
La capa media de la atmósfera de
Urano es la estratosfera, donde la temperatura aumenta en general con la
altitud desde 53 K en la tropopausa hasta entre 800 y 850 K en la
base de la termosfera. El calentamiento de la estratosfera se debe a la
absorción de radiación solar ultravioleta e infrarroja por el metano y otros
hidrocarburos, que se forman en esta parte de la atmósfera como resultado de
la fotólisis del metano. El calor también llega por conducción desde
la termosfera. Los hidrocarburos ocupan una capa relativamente estrecha
en altitudes entre 100 y 280 km, que corresponden con un rango
de presiones de 10 a 0,1 bar (1000 a 10 kPa) y temperaturas
entre 75 y 170 K Los hidrocarburos más abundantes son el metano, el
acetileno y el etano con tasas de mezcla alrededor de 10-7 en relación con el hidrógeno.
La tasa de mezcla del monóxido de carbono es similar en estas
altitudes. Los hidrocarburos más pesados y el dióxido de
carbono tienen tasas de mezcla inferiores en tres órdenes de magnitud. La
tasa de abundancia de agua es alrededor de 7 × 10−9. El
etanol y el acetileno tienden a condensarse en la parte inferior, más
fría, de la estratosfera y la tropopausa (por debajo del nivel de 10 mBar)
formando capas de niebla o bruma, que pueden ser responsables
en parte del aspecto liso de Urano. Sin embargo, la concentración de
hidrocarburos en la estratosfera de Urano por encima de la niebla es
significativamente más baja que en las estratosferas de los otros planetas
gigantes.
La capa más exterior de la atmósfera
de Urano es la termosfera-corona, que tiene una temperatura uniforme alrededor
de 800 a 850 K. Las fuentes de calor necesarias para sostener un valor tan
elevado todavía no se entienden, ya que ni la radiación solar ultravioleta
lejana o ultravioleta extrema ni la actividad de las auroras pueden
proporcionar la energía necesaria. También puede contribuir la débil eficiencia
de refrigerado debida a la falta de hidrocarburos en la estratosfera por encima
del nivel de presión de 0,1 mBar. Además de hidrógeno molecular, la
termosfera-corona contiene una proporción elevada de átomos de
hidrógeno libres. Su pequeña masa junto con las altas temperaturas explican por
qué la corona se extiende hasta 50 000 km o dos radios «uranianos»
desde el planeta. Esta corona tan extensa es una propiedad única de Urano. Uno
de sus efectos es la resistencia aerodinámica sobre partículas
pequeñas en órbita alrededor de Urano, provocando que en general se agote
el polvo interestelar a los anillos del planeta. La termosfera de
Urano, junto con la parte superior de la estratosfera, corresponde con
la ionosfera de Urano. Las observaciones muestran que la ionosfera
ocupa altitudes desde 2000 a 10 000 km. La ionosfera de Urano es más
densa que la de Saturno o Neptuno, lo que puede deberse a la
baja concentración de hidrocarburos en la estratosfera. La ionosfera se
sostiene principalmente por la radiación UV solar y su densidad depende de
la actividad solar. La actividad de auroras es insignificante comparada
con la de Júpiter y Saturno.
Calor interno
El calor interno de Urano parece ser
más bajo que la de los otros planetas gigantes, en términos astronómicos tiene
un flujo térmico bajo. Todavía no se esclarece el por qué la temperatura
interna de Urano es tan baja. Neptuno, que es prácticamente idéntico a
Urano en tamaño y composición, irradia 2,61 veces más energía hacia el
espacio de la que recibe del Sol. Urano, en contraste, apenas irradia
calor. La potencia total irradiada por Urano en la parte
infrarroja lejana del espectro (es decir, el calor) es 01:06 ± 12:08
veces la energía solar absorbida en su atmósfera. De hecho, el flujo
térmico de Urano es solamente de 0,042 ± 0,047 W/m², que es más
bajo que el flujo térmico interno de la Tierra (aproximadamente
0,075 W/m²). La temperatura más baja registrada
en la tropopausa de Urano es de 49 K (−224 °C), haciendo de
Urano el planeta más frío del sistema solar.
Una de las hipótesis para esta
discrepancia es que cuando Urano recibió el impacto que provocó su
elevada inclinación axial, el evento le hizo expeler la mayor parte de su
calor primigénico, agotando la temperatura de su núcleo. Otra hipótesis es
que existe algún tipo de barrera en las capas superiores de Urano que impide
que el calor del núcleo llegue a la superficie. Por ejemplo, puede
haber convección en un conjunto de capas de composición diferente,
que inhiben el transporte de calor hacia arriba.
Misiones a Urano:
En 1986, la misión Voyager 2 de
la NASA visitó Urano. Esta es la única misión para investigar el
planeta desde una distancia corta, y no se prevé ninguna otra sonda. Lanzada en
1977, la Voyager 2 hizo su aproximación más cercana a Urano el
24 de enero de 1986, a 81.500 kilómetros de las nubes más exteriores, antes de
continuar su trayecto hacia Neptuno. Estudió la estructura y la composición
química de la atmósfera, descubrió 10 nuevos satélites y también estudió el
clima único del planeta, provocado por su inclinación del eje de 97,77°, e hizo
la primera investigación detallada de sus cinco lunas más grandes, y estudió
los nueve anillos conocidos del sistema, descubriendo dos nuevos. También
estudió el campo magnético, su estructura irregular, su inclinación y su
particular cola de la magnetosfera en forma de tirabuzón.
El telescopio espacial Hubble (HST) ha observado en varias ocasiones
el planeta y su sistema y ha mostrado la aparición ocasional de tormentas.
El 26 de julio de 2006 con la cámara
avanzada ACS del Telescopio Espacial Hubble, se logró realizar una imagen
compuesta en tres longitudes de
onda del infrarrojo cercano, de
un tránsito del satélite natural de Urano, Ariel, que
pasa junto con su sombra por el disco de este planeta, por encima de sus nubes
altas de color verde-azulado. Aunque estos «tránsitos» de satélites sobre el
disco son frecuentes en Júpiter, los satélites de Urano rara vez muestran
sombras en la superficie del mismo planeta; recordemos que en Urano, su eje
gira casi exactamente sobre el plano orbital, por lo cual durante el curso de
una órbita alrededor del Sol, primero un polo de Urano es iluminado y después
de 42 años el otro.
Durante una fase de planificación y
extensión de la misión en el año 2009 se evaluó la posibilidad de enviar a la
nave espacial Cassinni de Saturno a Urano. Tomaría alrededor de
veinte años llegar al sistema de Urano luego de despegar desde Saturno.
El Infirme Decenal de la Ciencia Planetaria 2013-2022 publicado en el
año 2011 recomendó una sonda de órbita para Urano; la propuesta calcula un
lanzamiento durante el período 2020-2023 y un viaje de 13 años a Urano.
Una sonda de entrada a Urano podría utilizar conocimientos adquiridos de la
Multisonda Pionera de Venus y descender entre 1 y 5 atmósferas. La ESA
evaluó una misión de «clase media» llamada Uranus Pathfinder. Se
ha evaluado y recomendado una nueva propuesta para una sonda orbital en el
estudio: The Case for a Uranus Orbiter. Una misión como esta
contaría con la facilidad con la cual una masa relativamente grande puede ser
enviada al sistema; más de 1500 kilogramos con un Atlas 521 y un
viaje de 12 años.
Todas las imágenes extraídas de: https://images.nasa.gov/
Referencias y vínculos
https://www.planetario.net/urano/
https://www.google.com/amp/s/www.postposmo.com/caracteristicas-de-urano/amp/
https://www.astromia.com/fotosolar/lunasurano.htm
https://www.astromia.com/solar/saturano.htm
https://spaceplace.nasa.gov/all-about-uranus/sp/
https://www.geoenciclopedia.com/urano/
https://guaix.fis.ucm.es/~ncl/lucia_crespo/urano.html
https://es-academic.com/dic.nsf/eswiki/937310
