אורנוס (כוכב לכת): מאפיינים, קומפוזיציה, מסלול, תנועה - ארטה - 2025

אורנוס הוא כוכב הלכת השביעי במערכת השמש ושייך לקבוצת כוכבי הלכת החיצוניים. מעבר למסלול של שבתאי, אורנוס בקושי נראה לעין בלתי מזוינת בתנאים נדירים מאוד, ועליך לדעת לאן לחפש.

מסיבה זו, עבור הקדמונים אורנוס היה כמעט בלתי נראה, עד שהאסטרונום ויליאם הרשל גילה אותו בשנת 1781, עם טלסקופ שבנה. הנקודה הכחולה-ירוקה הזעירה לא הייתה בדיוק מה שהאסטרונום חיפש. מה שרשל רצה היה לגלות את הפרלקס הכוכב שנגרם כתוצאה מתנועת התרגום של כדור הארץ.

איור 1. הכוכב אורנוס, מסיבי פי 14.5 מכדור הארץ. מקור: Pixabay.

לשם כך הוא היה צריך לאתר כוכב רחוק (וכוכב קרוב) ולבחון כיצד הם נראו משני מקומות שונים. אבל בערב אביב אחד בשנת 1781, הבחין הרשל בנקודה קטנה שנראתה זוהרת מעט בהירה יותר מהאחרות.

לא עבר זמן רב הוא ושאר האסטרונומים השתכנעו שמדובר בכוכב לכת חדש, והרשל התפרסם במהרה בגלל הרחבת גודל היקום הידוע, והגדיל את מספר כוכבי הלכת.

כוכב הלכת החדש לא קיבל את שמו מייד, מכיוון שהרשל סירב להשתמש באלילה יוונית או רומאית ובמקום זאת כינה אותו גאורגיום סידו או "כוכב ג'ורג '" לכבוד המלך האנגלי דאז ג'ורג' השלישי.

מטבע הדברים, אפשרות זו לא הייתה לטעמם של חלקם ביבשת אירופה, אך השאלה הוסדרה כאשר האסטרונום הגרמני יוהנס אלרט בודה הציע את שמו של אורנוס, אל השמים ובעלה של גאאה, אם אדמה.

על פי המיתולוגיות היווניות והרומיות הקדומות, אורנוס היה אביו של שבתאי (קרונוס), שהיה בתורו אביו של יופיטר (זאוס). הקהילה המדעית קיבלה סוף סוף את השם הזה, למעט באנגליה, שם המשיך הכוכב לכנות "הכוכב של ג'ורג '", לפחות עד 1850.

מאפיינים כלליים של אורנוס

אורנוס שייך לקבוצת כוכבי הלכת החיצוניים של מערכת השמש, בהיותו כוכב הלכת השלישי בגודלו, אחרי שבתאי ויופיטר. זהו, יחד עם נפטון, ענק קרח, מכיוון שהרכבו ורבים מתכונותיו מבדילים אותו משני הענקים האחרים יופיטר ושבתאי.

בעוד מימן והליום שולטות ב יופיטר ושבתאי, ענקים קפואים כמו אורנוס מכילים יסודות כבדים יותר כמו חמצן, פחמן, חנקן וגופרית.

כמובן שבאורנוס יש גם מימן והליום, אך בעיקר באווירה שלו. והוא מכיל גם קרח, אם כי לא כולם עשויים מים: יש אמוניה, מתאן ותרכובות אחרות.

אבל בכל מקרה האווירה של אורנוס היא אחת הקרות מכולן במערכת השמש. הטמפרטורות שם יכולות להגיע ל -224 מעלות צלזיוס.

למרות שהתמונות מציגות דיסק כחול מרוחק ומסתורי, יש הרבה תכונות בולטות יותר. אחד מהם הוא בדיוק הצבע הכחול, שמקורו במתאן באטמוספירה, הסופג אור אדום ומשקף כחול.

אוראנוס מופיע כחול מגז מתאן באטמוספירתו, הקולט אור אדום ומשקף אור כחול.

בנוסף יש לאוראנוס:

-שדה מגנטי בעל סידור א-סימטרי.

-ירחים רבים.

-מערכת טבעות מתוחכמת יותר מאלה של סטורן.

אבל בהחלט מה שהכי בולט הוא הסיבוב הרטרוגרפי על ציר סיבוב נוטה לחלוטין, עד כדי כך שקטבי האורנוס ממוקמים במקום בו קו המשווה של האחרים נמצא כאילו הוא מסתובב לצדדים.

איור 2. נטייה של ציר הסיבוב של אורנוס. מקור: נאס"א.

אגב, בניגוד למה שמרשים מספר 1, אורנוס אינו כוכב לכת שליו או מונוטוני. וויאג'ר, הגשושית שקיבלה את התמונות, חלפה במקרה בתקופה נדירה של מזג אוויר קל.

באיור הבא מופיע נטיית ציר האורנוס ב 98 מעלות בהשוואה עולמית בין כל כוכבי הלכת. באורנוס הם הקטבים שמקבלים הכי הרבה חום מהשמש הרחוקה, ולא מהקו המשווה.

איור 3. צירי הסיבוב של כוכבי הלכת של מערכת השמש. מקור: נאס"א.

סיכום המאפיינים הפיזיים העיקריים של כדור הארץ

-מסה: 8.69 x 10 ²⁵ ק"ג.

-ראדיו: 2.5362 x 10 ⁴ ק"מ

-צורה: שטוחה.

מרחק ממוצע לשמש: 2.87 x 10 ⁹ ק"מ

- נטיית המסלול : 0.77 מעלות ביחס למישור האקליפטי.

-טמפרטורה: בין -220 ל -205.2 מעלות צלזיוס.

-סמיכות: 8.69 מ '/ ש' ²

-שדה מגנטי עצום: כן.

-אווירה: כן, מימן והליום

צפיפות: 1290 ק"ג / מ ' ³

-ליטלים: 27 עם ייעוד עד היום.

-טבעות: כן, בערך 13 התגלו עד כה.

תנועת תרגום

אוראנוס, כמו כוכבי הלכת הגדולים, מסתובב בצורה מלכותית סביב השמש, לוקח בערך 84 שנים להשלים מסלול אחד.

איור 4. מסלול אורנוס (באדום) סביב השמש. מקור: Wikimedia Commons. סימולציה מקורית = טוד ק. טימברלייק מחבר Easy Java Simulation = פרנסיסקו אסקמבר / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

מסלולו של אורנוס הוא סגלגל בצורה ניכרת והראה תחילה כמה אי התאמות במסלול שחושב לו מחוקי ניוטון וקפלר, על ידי המתמטיקאי הגדול פייר דה לפלס בשנת 1783.

זמן מה מאוחר יותר, בשנת 1841, הציע האסטרונום האנגלי ג'ון קוש אדמס בצורה נכונה כי אי-התאמות אלה עשויות להיות בגלל הפרעות שנגרמו על ידי כוכב לכת אחר שעדיין לא נראה.

בשנת 1846 עידן המתמטיקאי הצרפתי אורבין לה-ורייר את חישובי מסלולו האפשרי של הכוכב הלא ידוע ונתן אותם לאסטרונום הגרמני יוהן גוטפריד גאלה בברלין. נפטון הופיע מיד בטלסקופ שלו בפעם הראשונה, במקום שציין המדען הצרפתי.

איור 5. משמאל סר ויליאם הרשל (1738-1822) ומימין Urbain Le Verrier (1811-1877). מקור: Wikimedia Commons.

מתי ואיך להתבונן באורנוס

אורנוס קשה לראות בעין בלתי מזוינת מכיוון שהוא כל כך מרוחק מכדור הארץ. בקושי יש לו עוצמה של 6 כשהוא הכי בהיר וקוטר של 4 שניות קשת (צדק הוא כ- 47 מעלות כשהוא נראה הכי טוב).

עם שמיים כהים מאוד צלולים, ללא אורות מלאכותיים וידע מראש היכן לחפש, אתה יכול אולי לראות זאת בעין בלתי מזוינת.

עם זאת, מעריצי האסטרונומיה יכולים לאתר אותו בעזרת טבלאות שמימיות שנמצאו באינטרנט ומכשיר, שיכול אפילו להיות משקפת באיכות טובה. זה עדיין ייראה כמו נקודה כחולה ללא פירוט רב.

איור 6. ניתן לראות באורנוס נקודה כחולה קטנה בעזרת הטלסקופ ותרשימי השמיים. מקור: Pexels.

כדי לראות את חמשת הירחים העיקריים של אורנוס, נדרש טלסקופ גדול. ניתן היה לצפות בפרטי כדור הארץ באמצעות טלסקופ של לפחות 200 מ"מ. מכשירים קטנים יותר חושפים רק דיסק זעיר בצבע כחול-ירקרק, עם זאת כדאי לנסות לראות אותו, בידיעה כי שם, כל-כך רחוק, הוא מסתיר כל כך הרבה פלאים.

הטבעות של אורנוס

בשנת 1977 אורנוס עבר מול כוכב והסתיר אותו. במהלך אותה תקופה, הכוכב מצמץ כמה פעמים, לפני ההסתרה ואחריה. ההבהוב נגרם על ידי מעבר הטבעות ובדרך זו גילו שלושה אסטרונומים שלאורנוס מערכת של 9 טבעות הממוקמת במישור קו המשווה.

לכל כוכבי הלכת החיצוניים יש מערכת טבעות, אף על פי שאף אחד מהם לא עולה על היופי של הטבעות של סטורן, עם זאת אלה של אורנוס מעניינים מאוד.

החללית Voyager 2 מצאה טבעות עוד יותר וקיבלה תמונות מעולות. בשנת 2005, טלסקופ החלל האבל גילה עוד 2 טבעות חיצוניות.

העניין שמרכיב את הטבעות של אורנוס הוא כהה, יתכן וסלעים בעלי תכולת פחמן גבוהה ורק הטבעות החיצוניות ביותר עשירות באבק.

הטבעות נשמרות בכושר בזכות לווייני הרועים של אורנוס, שפעולתם הכבדית קובעת את צורתם. הם גם דקים מאוד, כך שהלוויינים שרועים אותם הם ירחים קטנים למדי.

מערכת הטבעת היא מבנה שברירי למדי ולא עמיד במיוחד, לפחות מבחינת התקופות האסטרונומיות.

החלקיקים המרכיבים את הטבעות מתנגשים ברציפות, החיכוך עם האטמוספרה של אורנוס מפורר אותם וגם קרינת השמש התמידית מדרדרת אותם.

לכן ההתמדה של הטבעות תלויה בהגעת חומר חדש, המגיע מפיצול הלוויינים כתוצאה מההשפעות עם אסטרואידים ושביטים. בדומה לטבעות שבתאי, האסטרונומים מאמינים כי הם לאחרונה וכי מקורם הוא בדיוק בהתנגשויות אלה.

איור 7. יש קשר הדוק מאוד בין הטבעות של אורנוס ולווייני הרועים, זה נפוץ בכוכבי לכת עם מערכות טבעת. מקור: Wikimedia Commons. טרסיורף / רשות הרבים.

תנועה סיבובית

בין כל התכונות של אורנוס, זה המדהים ביותר, מכיוון שכוכב לכת זה סובב רטרודרדר; כלומר, זה מסתובב במהירות בכיוון ההפוך לאיך שעושים כוכבי הלכת האחרים (למעט ונוס), לוקח קצת יותר מ 17 שעות לעשות מהפכה אחת. מהירות כזו מנוגדת למדידת אורנוס בזמן שהיא עוברת במסלולו.

יתר על כן, ציר הסיבוב מוטה כל כך עד כי נראה שהכוכב מסתובב שטוח, כפי שמוצג באנימציה באיור 2. מדענים פלנטריים מאמינים כי השפעה קולוסאלית העבירה את ציר הסיבוב של כוכב הלכת למיקומו הנוכחי.

איור 8. סיבוב הרטרו הדרגתי והטיה של ציר האורנוס נובעים מהשפעה קולוסאלית שהתרחשה לפני מיליוני שנים. מקור: נאס"א.

העונות באורנוס

בגלל הנטייה המוזרה הזו העונות באורנוס באמת קיצוניות ומולידות וריאציות אקלימיות נהדרות.

לדוגמה, במהלך סופת שמש, אחד הקטבים מצביע ישירות אל השמש, ואילו השני מצביע על החלל. מטייל בצד המואר היה רואה כי במשך 21 שנה השמש אינה עולה ואינה שוקעת, ואילו הקוטב הנגדי טובל לחושך.

נהפוך הוא, על שוויון השמש השמש נמצאת על קו המשווה של הפלנטה ואז היא עולה וקורה לאורך היום, הנמשך כ 17 שעות.

בזכות החללית Voyager 2 ידוע כי חצי הכדור הדרומי של אורנוס פונה בימים אלה לכיוון החורף, ואילו הצפון פונה לכיוון הקיץ, אשר יתקיים בשנת 2028.

תרשים 9. וריאציה עונתית באורנוס שראתה מטייל היפותטי. מקור: Seeds, M. מערכת שמש.

מכיוון שארורנוס לוקח 84 שנים למסלול סביב השמש והיות כל כך רחוק מכדור הארץ, מובן שרבים מהווריאציות האקלימיות של כדור הארץ עדיין אינן ידועות. מרבית הנתונים הזמינים מגיעים ממשימת וויאג'ר משנת 1986 ותצפיות שנערכו באמצעות טלסקופ החלל האבל.

הרכב

אורנוס אינו ענק גז, אלא ענק קרח. בקטע המוקדש למאפיינים נראה כי צפיפות האוראנוס, אף שהוא נמוכה מזו של כוכבי לכת סלעיים כמו כדור הארץ, גדולה מזו של שבתאי, שיכול היה לצוף על מים.

למעשה, חלק גדול מיופיטר ושבתאי הוא נוזלי ולא גזי, אך אורנוס ונפטון מכילים כמות גדולה של קרח, לא רק מים, אלא תרכובות אחרות.

ומכיוון שמסת האורנוס פחותה, הלחצים המולידים היווצרות מימן נוזלי, האופייניים כל כך לצדק וסטורן, אינם מיוצרים בתוכו. כאשר מימן נמצא במצב זה, הוא מתנהג כמו מתכת, הגורמת לשדות המגנטיים החזקים של שני כוכבי הלכת הללו.

לאורנוס יש גם שדה מגנטי משלו, שיש בו דיאגרמה באיור 12, אם כי באופן מוזר קווי השדה אינם עוברים במרכזו, כמו במקרה של כדור הארץ, אך נראה שמקורם בנקודה אחרת העקירה משם.

אז באטמוספרה של אורנוס יש מימן מולקולרי והליום, עם אחוז קטן של מתאן, האחראי לצבע הכחול שלו, מכיוון שתרכובת זו סופגת את אורכי הגל של האדום.

גוף הפלנטה ככזה מורכב מקרח, לא רק מים, אלא אמוניה ומתאן.

זה הזמן להדגיש פרט חשוב: כשמדעני פלנטה מדברים על "קרח", הם לא מתייחסים למים הקפואים שהכנסנו למשקאות כדי לקרר אותם.

ה"קרח "של כוכבי הלכת הענקיים הקפואים נמצא תחת לחץ רב וטמפרטורות גבוהות, לפחות כמה אלפי מעלות, כך שאין לו שום דבר משותף למה שמאוחסן במקררים, למעט הרכב.

יהלומים באורנוס

האם ניתן לייצר יהלומים ממתאן? מחקרי מעבדה שבוצעו בגרמניה, במעבדת הלמהולץ צנטרום דרזדן-רוסנדורף, מצביעים על כך שזה כל עוד יש תנאי לחץ וטמפרטורה נאותים.

ותנאים אלה קיימים בתוך אורנוס, ולכן הדמיות מחשב מראות שמתאן CH ₄ מתנתק ליצירת תרכובות אחרות.

הפחמן הקיים במולקולות מתאן יורד והופך ללא פחות מיהלום. כאשר הם מתקדמים לעבר פנים הכוכב, הגבישים משחררים חום על ידי חיכוך ומצטברים על ליבת הפלנטה (ראו החלק הבא).

ההערכה היא כי היהלומים שנוצרו כך עשויים להגיע עד 200 ק"ג, אם כי אין זה סביר לאשר זאת, לפחות בעתיד הקרוב.

מבנה פנימי

בתרשים המוצג להלן יש לנו מבנה אורנוס ושכבותיו, אשר הרכבם הוזכר בקצרה בסעיף הקודם:

-אווירה עליונה.

-השכבה האמצעית העשירה במימן מולקולרי והליום, בסך הכל עובי האטמוספרה הוא בערך 7,500 ק"מ.

המעטפת מבוססת הקרח (שכבר ידוע לנו שהיא לא כמו קרח נפוץ על פני כדור הארץ), בעובי של 10,500 ק"מ.

-ליבה סלעית עשויה ברזל, ניקל וסיליקט ברדיוס של 7,500 ק"מ.

גם החומר ה"סלעי "שבליבה אינו דומה לסלעים על פני כדור הארץ, מכיוון שבלב כדור הארץ הלחץ והטמפרטורה גבוהים מדי מכדי ש"סלעים" אלה ידמו לאלה המוכרים לנו, אבל לפחות ההרכב הכימי זה לא צריך להיות שונה.

איור 10. מבנה פנימי של אורנוס. מקור: Wikimedia Commons.

לוויינים טבעיים של אורנוס

לאורנוס יש עד כה 27 לוויינים ייעודיים, הקרויים על שם הדמויות ביצירותיהם של ויליאם שייקספיר ואלכסנדר פופ, בזכות ג'ון הרשל, בנו של ויליאם הרשל, מגלה כדור הארץ.

ישנם 5 ירחים עיקריים שהתגלו בתצפית בטלסקופ, אך לאף אחד מהם אין אטמוספרה, אף כי ידוע שיש להם מים קפואים. כולם קטנים למדי, מכיוון שהמוניהם המשולבים אינם מגיעים למחצית מזו של טריטון, אחד מירחי נפטון, כוכב הלכת התאום של אורנוס.

הגדול מבין אלה הוא טיטניה, שקוטרה 46% מזה של הירח, ואחריו אוברון. שני הלוויינים התגלו על ידי ויליאם הרשל עצמו בשנת 1787. אריאל ואומבריאל התגלו באמצע המאה ה -19 על ידי ויליאם לאסל, אסטרונום חובב שבנה גם טלסקופים משלו.

מירנדה, הירח החמישי בגודלו של אורנוס, עם רק 14% מקוטר הירח, התגלה במאה ה -20 על ידי ג'רארד קיפר. אגב, עם שמו של אסטרונום מדהים זה הוטבל חגורת קויפר גם בתחומי מערכת השמש.

תרשים 11. חמשת הירחים העיקריים של אורנוס, הכוכב עצמו והירח הקטן פאק. משמאל לימין אוראנוס בכחול, פאק, מירנדה, אריאל, אומבריאל, טיטניה הגדולה ואוברון. מקור: Wikimedia Commons.

פני השטח של מירנדה מחוספסים במיוחד בגלל השפעות פוטנציאליות ופעילות גיאולוגית יוצאת דופן.

הלוויינים האחרים קטנים יותר ומוכרים מ- Voyager 2 וטלסקופ החלל האבל. ירחים אלה כהים מאוד, אולי בגלל השפעות רבות שאיידו חומר על פני השטח וריכזו אותו. גם בגלל הקרינה העזה שאליה הם נתונים.

שמותיהם של חלקם ופעולתם לתחזוקת מערכת הטבעת מופיעים באיור 7.

תנועת הלוויינים של אורנוס נשלטת על ידי כוחות הגאות והשפל, כמו גם מערכת הירח. באופן זה, תקופות הסיבוב והתרגום של הלוויינים זהים, והם תמיד מראים את אותו הפנים לכוכב הלכת.

שדה מגנטי

לאורנוס שדה מגנטי בעוצמה של כ 75% מעוצמת כדור הארץ, על פי המגנטומטריה של החללית Voyager 2. מכיוון שחלקו הפנימי של כדור הארץ אינו עומד בתנאים הדרושים לייצור מימן מתכתי, מדענים מאמינים כי ישנו נוזל מוליך נוסף אשר מייצר את התחום.

הדמות הבאה מייצגת את השדות המגנטיים של כוכבי הלכת היוביים. כל השדות דומים במידה מסוימת לזו המיוצרת על ידי מגנט מוט או דיפול מגנטי במרכז, גם זה של כדור הארץ.

אבל הדיפול באורנוס אינו במרכז, וגם לא נפטון, אלא נעקר לכיוון הקוטב הדרומי ומוטה בעיקר לציר הסיבוב, במקרה של אורנוס.

איור 12. תרשים שדה מגנטי לכוכבי הלכת היוביים. שדה האורנוס נעקר מהמרכז והציר הופך זווית חדה עם ציר הסיבוב. מקור: Seeds, M. מערכת השמש.

אם אורנוס מייצר שדה מגנטי, חייבת להיות אפקט דינמו בזכות נוזל נע. מומחים מאמינים שמדובר בגוף מים עם מתאן ואמוניה מומסים, די עמוקים.

עם הלחץ והטמפרטורה בתוך אורנוס הנוזל הזה יהיה מוליך חשמל טוב. איכות זו, יחד עם הסיבוב המהיר של כדור הארץ והעברת חום באמצעות הסעה, הם גורמים המסוגלים ליצור שדה מגנטי.

משימות לאורנוס

אורנוס רחוק מאוד מכדור הארץ, ולכן בהתחלה החקירה הייתה רק דרך הטלסקופ. למרבה המזל גשוש הוויאג'ר התקרב דיו לאיסוף מידע שלא יסולא בפז על הכוכב הזה שלא נודע עד לאחרונה.

נהוג היה לחשוב שמשימת קסיני, שהושקה ללימוד שבתאי, יכולה להגיע לאורנוס, אולם כאשר אזל הדלק שלה, האחראים למשימה גרמו לה להיעלם בתוך שבתאי בשנת 2017.

הגשושית הכילה אלמנטים רדיואקטיביים, שאם זה היה מתרסק לטיטאן, אחד מירחי שבתאי, היה יכול לזהם את העולם הזה, שאולי מכיל חיים פרימיטיביים כלשהם.

טלסקופ החלל האבל מציע גם מידע חשוב וחשף את קיומם של טבעות חדשות בשנת 2005.

לאחר משימת הוויאג'ר הוצעו כמה משימות שלא ניתן היה לבצע, מכיוון שהחקירה של מאדים ואפילו זו של יופיטר נחשבים לעדיפות עבור סוכנויות חלל ברחבי העולם.

נוֹסֵעַ

משימה זו כללה שיגור שני בדיקות: וויאג'ר 1 וויאג'ר 2. באופן עקרוני הם עמדו להגיע רק ליופיטר ושבתאי, אך לאחר ביקור בכוכבי הלכת הללו המשיכו הגששים לכיוון כוכבי הלכת הקפואים.

וויאג'ר 2 הגיע לאורנוס בשנת 1986, והרבה מהנתונים שיש לנו עד כה מגיעים מאותו בדיקה.

באופן זה הושג מידע על הרכב האטמוספרה ומבנה השכבות, גילו טבעות נוספות, חקר את הירחים העיקריים של אורנוס, גילה 10 ירחים נוספים ומדד את השדה המגנטי של כדור הארץ.

הוא גם שלח שלל תמונות באיכות גבוהה, הן של כדור הארץ והן של משטחי ירחיו, מלאי מכתשי השפעה.

לאחר מכן פנה הגשוש לעבר נפטון ונכנס לבסוף לחלל הבין-כוכבי.

הפניות

1. N + 1. על אורנוס ונפטון יורדים גשם של 200 ק"ג. התאושש מ: nmas1.org.
2. פאוול, מ. כוכבי הלכת העירומים בשמי הלילה (ואיך לזהות אותם). התאושש מ: nakedeyeplanets.com.
3. Seeds, M. 2011. מערכת השמש. המהדורה השביעית. לימוד Cengage.
4. ויקיפדיה. טבעת פלנטרית. התאושש מ: es.wikipedia.org.
5. ויקיפדיה. Anneaux d'Uranus. התאושש מ: fr.wikipedia.org.
6. ויקיפדיה. חקר אורנוס. התאושש מ: en.wikipedia.org.
7. ויקיפדיה. אורנוס (כוכב לכת). התאושש מ: es.wikipedia.org.