NOTIZIARIO

ANNO VIII - NUMERO 26
4º TRIMESTRE 2000

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URANO

Massa (kg)....................................................................... 8,68 x 1025
Diametro equatoriale (km)............................................................. 51.118
Densità media (kg/m3) ................................................................. 1.290
Velocità di fuga (m/sec).............................................................. 21.300
Distanza media dal Sole (UA)........................................................... 19,18
Distanza media dal Sole (Km)................................................... 2.870.000.000
Periodo di rotazione (lunghezza del giorno in ore terrestri)............................ 17,9
Periodo di rivoluzione (lunghezza dell'anno in anni terrestri)......................... 84,01
Obliquità (inclinazione degli assi in gradi)............................................ 97,9
Inclinazione dell'orbita (gradi)........................................................ 0,77
Eccentricità dell'orbita (deviazione dal cerchio)...................................... 0,047
Temperatura media alla sommità delle nubi (K alla pressione di 1 bar)..................... 59
Albedo geometrica visuale (riflettività)................................................ 0,56
Componenti dell'atmosfera.................................. 83% idrogeno, 15% elio, 2% metano
Anelli......................................................... circa 102.000 km di diametro.
Il sistema è formato da 11 anelli, tutti stretti e deboli, con l'esclusione di 1986 U2R (che 
ha una larghezza di 2500 km) e Epsilon (che ha una larghezza compresa tra 20 e 100 km ed è il
più luminoso). Le particelle hanno dimensioni che vanno dalle centimetriche alle decametriche
e sono formate da frammenti di roccia e materiale carbonatico.                               

Tabella tradotta da The Nine Planets.

Urano, settimo pianeta del Sistema Solare per distanza dal Sole, non era noto nei tempi antichi, ma venne scoperto casualmente al telescopio da William Herschel, il 13 marzo 1781 durante una ricerca di stelle doppie.
Esso venne sempre scambiato per una semplice stella, al punto che nel 1690 John Flamsteed lo catalogò come la stella 34 Tauri! Herschel lo chiamò "the Georgium Sidus" (il Pianeta di Giorgio) in onore del suo protettore, Re Giogio III d'Inghilterra (King George III of England); altri in seguito lo designarono "Herschel". Il nome Urano (Uranus in latino) fu proposto per la prima volta dall'astronomo Bode in conformità con gli altri nomi dei pianeti, rispettando la designazione classica che si rifà alla mitologia, ma il suo nome non venne usato frequentemente sino al 1850.

Nella mitologia greca Urano (Uranus) era marito di Gaia (Gaia), mentre Crono (Cronus) era suo figlio e Giove (Zeus) suo nipote.

Immagine 1 - Urano, ripreso dalla sonda spaziale Voyager 2 della NASA, nel mese di gennaio 1986. A destra si vede la stessa inquadratura del pianeta, ma in falsi colori, per evidenziare meglio le deboli strutture atmosferiche. E' stata la prima immagine del pianeta ripresa dalla sonda ed ha letteralmente fatto il giro del mondo. Fonte NASA/JPL/Voyager

Esso è stato visitato sin'ora da una sola sonda spaziale, il Voyager 2, il 24 gennaio 1986; gran parte delle conoscenze fisico-chimiche sul pianeta le sappiamo grazie a questa missione e, solamente negli ultimi anni, il Telescopio Spaziale Hubble e i grandi telescopi a Terra hanno iniziato a studiarlo abbastanza sistematicamente, come il suo "fratello" Nettuno.
Viste le sue dimensioni fa parte anch'esso dei pianeti giganti e presenta diverse analogie con Giove, Saturno e Nettuno.

Immagine 2 - Urano, ripreso dalla sonda Voyager2 il 23 gennaio 1986; si vedono alcuni dei satelliti del pianeta ed i deboli e sottili anelli, ma nessun dettaglio sulla superficie delle nubi del pianeta. Nell'immagine 1, per evidenziare meglio le debolissime strutture atmosferiche, si è ricorso a sofisticate tecniche d'elaborazione delle immagini. L'autore, Erich Karkoschka dell'Università dell'Arizona, ha rielaborato l'immmagine originale del Voyager. Fonte Università Arizona/NASA/JPL/Voyager

Urano ha un'albedo pari a 0,56, dista dal Sole poco più di 19,1 Unità Astronomiche (pari (circa 2 miliardi e 870 milioni di Km), compie una rivoluzione in 84,01 anni.
Ha inoltre un raggio equatoriale di circa 25.000 km e una massa pari a 87.000 miliardi di miliardi di tonnellate (8,7*10²⁸ g), circa 14 volte e mezzo quella della Terra.
E' composto principalmente da roccia e vari tipi di ghiaccio (però in misura minore), quindi presenta una densità media piuttosto bassa, pari a 1,29 g/cm³. Sia Urano che Nettuno hanno una parte centrale (core) abbastanza simile a quelle di Giove e Saturno, eccetto per la parte dell'inviluppo d'idrogeno metallico liquido che circonda il nucleo vero e proprio e del fatto che il materiale sia distribuito in maniera più o meno uniforme.

Immagine 3 - Nell'immagine si osserva Ariel, uno dei satelliti maggiori di Urano, inquadrato dalla camera della sonda spaziale Voyager 2 nel 1986. Ha un diametro di 1158 km ed è il 12° satellite per distanza dal centro del pianeta. Fonte NASA/JPL/Voyager Cliccando l'immagine l'aprirete a 845 x 650 pixel.

L'orbita di Urano ha un'eccentricità di 0,0461 ed è inclinata di soli 0,77 gradi sul piano dell'eclittica, con un'importante particolarità: il suo asse di rotazione, a differenza di quello di tutti gli altri pianeti, giace quasi esattamente nel piano della sua orbita (l'inclinazione è di circa novantotto gradi). Questo fatto comporta un'importante conseguenza: quando nel percorrere l'orbita l'asse viene a trovarsi diretto verso il Sole, una zona polare è sempre illuminata e l'altra sempre oscura, con ciò interrompendo il consueto ciclo giorno-notte. Le regioni polari ricevono, a causa di questa particolarità, una quantità di radiazione maggiore delle zone equatoriali.

Nessun altro pianeta del Sistema Solare presenta questa caratteristica: essa potrebbe essere dovuta a una collisione molto violenta con un altro corpo di grandi dimensioni, in epoche molto remote, probabilmente con un planetaesimo poco dopo la formazione del Sistema Solare.

Immagine 4 - Un altro dei satelliti maggiori è Umbriel, anch'esso inquadrato dalla camera della sonda spaziale Voyager 2 nel 1986. Ha un diametro di 1170 km ed è il 13° satellite per distanza dal centro del pianeta. Fonte NASA/JPL/Voyager

Il pianeta possiede un'atmosfera, composta per l'83% di idrogeno, per il 15% di elio e per il 2% di metano, con tracce di acetilene ed altri idrocarburi; anche qui sono presenti sistemi di nubi simili a quelle di Giove e Saturno, spinti da forti venti e confinate in bande orizzontali; tuttavia l'intensità delle correnti è meno intensa. I venti soffiano con velocità comprese tra 140 e 570 Km/h.
Il colore azzurro di questo pianeta gli deriva dal metano presente nell'alta atmosfera, il quale assorbe la luce rossa e riflette quella azzurra.

Urano, come Giove e Saturno, è circondato da un sistema di ben 11 anelli, molto tenui e meno estesi di quelli di Saturno.

Immagine 5 - ripresa del sistema d'anelli di Saturno, inquadrato dalla sonda spaziale Voyager 2 nel 1980. Fonte NASA/JPL/Voyager		Immagine 6 - ripresa del sistema d'anelli di Urano, inquadrato dalla Voyager 2 nel 1986. Fonte NASA/JPL/Voyager

La scoperta sistema d'anelli del pianeta venne effettuata nel 1977 da un team d'astronomi che stava seguendo l'occultazione di una stella da parte del pianeta. Accortisi che la curva fotometrica della stella aveva avuto due avvallamenti simmetrici prima e dopo l'occultazione vera e propria da parte del pianeta, avevano subito capito che ci doveva essere un sistema d'anelli attorno a Urano. Analizzando più in dettaglio la curva fotometrica si notò che la diminuzione dei fotoni non era regolare, ma saliva e scendeva, denotando un sistema ad addensamenti multipli (cioé a più anelli circondanti il pianeta).
Essi hanno un'albedo pari a solo 0,03, sono composti di grani di polvere abbastanza fini e di corpi più grossi, con dimensioni fino a 10 metri.

Immagine 7 - Qui osserviamo Titania, il più grande dei satelliti di Urano, inquadrato dalla telecamera della sonda spaziale Voyager 2 nel 1986, durante il suo passaggio ravvicinato al pianeta. Ha un diametro di 1578 km ed è il 14° satellite per distanza dal centro del pianeta. Fonte NASA/JPL/Voyager

Anche Urano possiede un campo magnetico ma, rispetto a quello degli altri pianeti, è molto particolare: infatti non è centrato sul nucleo del pianeta ed è inclinato di quasi 60 gradi rispetto al suo asse di rotazione.
La sua origine è ignota: si pensava che fosse da attribuire ad uno strato liquido conduttore compreso tra un ipotetico nucleo roccioso e l'atmosfera. Tuttavia, come Nettuno, non possiede lo strato di idrogeno liquido di Giove e Saturno e, anche se la sua struttura interna è ancora per lo più ignota, sembra che sia differente da quella dei primi due pianeti giganti.
Esso contiene comunque, quasi certamente, un nucleo roccioso.

Il pianeta ha un complesso sistema satelliti, attualmente se ne conoscono 21, del quale i cinque principali sono: Ariel, Umbriel, Titania, Oberon e Miranda. Questi corpi sono primevi, cioé contemporanei per formazione al pianeta, mentre gli altri 16 sono probabilmente corpi acquisiti in un secondo tempo, per cattura gravitazionale. Dieci di essi vennero scoperti dal Voyager 2 nel 1986 (Cordelia, Ophelia, Bianca, Cressida, Desdemona, Juliet, Portia, Rosalind, Belinda e Puck), mentre Caliban e Sycorax vennero scoperti nel 1997 da Gladman. Negli ultimi tempi altri 4 se ne sono aggiunti dopo che osservazioni da terra ne hanno individuato la presenza. Al contrario degli altri corpi del Sistema Solare, i satelliti di Urano non hanno i nomi presi dalla mitologia greca o romana, ma da opere di Shakespeare e Pope.

Immagine 8 - in questa ripresa s'osserva Miranda, il 5° per diametro dei satelliti maggiori di Urano, inquadrato dalla telecamera della sonda spaziale Voyager 2 nel 1986. Ha un diametro di 472 km ed è l'11° per distanza dal centro del pianeta Fonte NASA/JPL/Voyager Cliccando l'immagine l'aprirete a 833 x 733 pixel.

Miranda-con solo 472 km di diametro-è il più piccolo (e il più vicino) fra i cinque maggiori satelliti di Urano. E' anche l'oggetto del sistema di Urano al quale il Voyager 2 passò più vicino, a solamente 30.000 km di distanza.
La sua struttura geologica è particolarmente bizzarra e interessante: il particolare più evidente è una grande e luminosa area a forma di 7 il cui processo di formazione è sconosciuto.
Il terreno corrugato, e la zona circostante di forma trapezoidale più scura, hanno relativamente pochi crateri da impatto, quindi devono essersi formati successivamente alla prima era, quella del bombardamento dei planetesimi originari. Il terreno più fortemente craterizzato è invece più antico.
Un'ipotesi possibile è che Miranda si sia riaggregato dopo un catastrofico impatto, tale da aver letteralmente frantumato il satellite.

Immagine 9 - Il più distante dei satelliti maggiori è Oberon, sempre inquadrato dalla telecamera di bordo della sonda spaziale Voyager 2 nel 1986. Ha un diametro di 1522 km, solamente 56 in meno di Titania, ed è il 15° satellite per distanza dal centro del pianeta. Più lontano di esso dal pianeta ci sono solo i due corpi minori di Caliban e Sycorax, che hanno un diametro di 60 e 120 km rispettivamente. Fonte NASA/JPL/Voyager

Immagine 10 - Immagine del pianeta, col corredo di satelliti e anelli, ripreso dalla camera NICMOS dell'Hubble Space Telescope il 28 luglio 1997. Fonte HSTScI/NASA/University of Arizona

Nel 2003 furono scoperti altri due satelliti, S/2003 U1 e S/2003 U2, con un diametro compreso fra i 12 e i 16 km, con la seconda luna leggermente più grande. Esse sono così poco luminose da essere sfuggite ai sensori del Voyager 2, capace di scoprire una pletora di ben dieci satelliti nel 1985-86. Essi sono i primi due satelliti del sistema di Urano scoperti dalla Terra in cinquant'anni (dal lontano 16 febbraio 1948), quando Gerard P. Kuiper scoprì Miranda, uno dei satelliti maggiori collocato a 130.000 km dal centro del pianeta. In realtà la scoperta non venne fatta da un telescopio a terra, ma dall'Hubble Space Telescope il 25 agosto 2003, mediante la camera ACS nel corso di una survey sul campo del pianeta.

Immagine 11 - Nell'agosto 2007 si osservò il pianeta, col corredo di satelliti e anelli, attraverso il piano orbitale, per cui gli anelli furono ripresi di "taglio". Non accade sovente per cui, ogni volta che si verifica, gli strumenti dell' Hubble Space Telescope e quelli abbinati ai telescopi dell'European Space Observatory (ESO) scattano un certo numero di immagini. Questo sia per riprendere il fenomeno, sia per cercare eventuali nuovi satelliti, visto che gli anelli non disturbano molto con la loro relativa luminosità. Nell'immagine infrarossa qui presentata, si vede Urano, i suoi satelliti Titania, Ariel, Miranda e Umbriel, oltre che gli anelli. Nella parte sinistra si vede l'immagine a sensibilità normale, mentre la parte destra mostra la zona circostante il pianeta con la luminisità molto esaltata, proprio perché si osservi il debole sistema di anelli. Sul disco planetario si notano le bande atmosferiche e la macchia bianca corrispondente a un grande ciclone (simile alla Grande Macchia Rossa di Giove. La fotografia fu scattata alle 9:00 TU del 16 agosto 2007 dalla NAOS-CONICA infrared camera del Very Large Telescope dell'ESO sul Cerro Paranal, in Cile, appena due ore dopo che il nostro pianeta aveva attraversato il piano degli anelli di Urano. Questa foto è stata ottenuta componendo più immagini prese nella banda infrarossa dello spettro elettromagnetico, per cui è in "falsi colori". Il pianeta fu inquadrato alle lunghezze d'onda di di 1,2 e 1,6 micron, mentre gli anelli furono estratti da inquadrature scattate a 2,2 micron, dove il pianeta è scuro e gli anelli risaltano maggiormente, così da rendere più agevole la loro rivelazione. L'osservazione fu fatta da Daphne Stam (TU Delft) e Markus Hartung (ESO, Cile), in stretta collaborazione con Mark Showalter (SETI) e Imke de Pater (UC Berkeley e TU Delft). La press-release fu diffusa nel web il 23 agosto 2007 (e qui commentata il giorno seguente). Fonte ESO 37/07

Immagine 12 - Alle 7 TU del 16 agosto 2007 la Terra attraversò il piano orbitale del sistema di Urano, sul quale si trovano gli anelli e ruotano gran parte dei suoi satelliti. Qui si mostra un confronto del sistema di Urano fatto coi telescopi dell'ESO (European Space Observatory) in Cile, dove a sinistra si osserva il pianeta con alcuni dei suoi satelliti ripreso nel novembre 2002, mentre a destra fu ripreso il 16 agosto alle 9 TU, sempre col VLT del Cerro Paranal. Nella metà destra dell'immagine, con questo livello di luminosità, ovviamente gli anelli non si vedono, mentre risultano presenti i satelliti Titania, Ariel, Miranda e Umbriel. Sul disco planetario si notano anche le bande atmosferiche e la macchia bianca corrispondente a un grande ciclone (simile alla Grande Macchia Rossa di Giove. La metà a sinistra della fotografia fu scattata nel novembre 2002 mediante lo strumento ISAAC del Very Large Telescope, mentre la metà destra impiegando lo strumento NACO abbinato alle ottiche adattive del VLT dell'ESO sul Monte Paranal, in Cile. Per i credits si legga la scheda precedente. La press-release fu diffusa nel web il 23 agosto 2007 (e qui commentata il giorno seguente). Fonte ESO 37/07

               Distanza  Raggio   Massa                        Periodo Orbitale
    Satellite  (000 km)   (km)     (kg)   Scopritore    Data       (hh:mm)
    ---------  --------  ------  -------  ----------   -----   ----------------
01) Cordelia         50      13     ?      Voyager 2    1986
02) Ophelia          54      16     ?      Voyager 2    1986
03) Bianca           59      22     ?      Voyager 2    1986
04) Cressida         62      33     ?      Voyager 2    1986
05) Desdemona        63      29     ?      Voyager 2    1986
06) Juliet           64      42     ?      Voyager 2    1986
07) Portia           66      55     ?      Voyager 2    1986
08) S/2003 U2        74.8  12-16    ?      Hubble ST. 25/08/2003     14:50
09) Rosalind         70      27     ?      Voyager 2    1986
10) Belinda          75      34     ?      Voyager 2    1986
11) Puck             86      77     ?      Voyager 2    1985
12) S/2003 U1        97.7  12-16    ?      Hubble ST. 25/08/2003     22:09
13) Miranda         130     236  6.30*1019  Kuiper      1948
14) Ariel           191     579  1.27*1021  Lassell     1851
15) Umbriel         266     585  1.27*1021  Lassell     1851
16) Titania         436     789  3.49*1021  Herschel    1787
17) Oberon          583     761  3.03*1021  Herschel    1787
18) Caliban       7.200      30     ?      Gladman      1997
19) Sycorax      12.200      60     ?      Gladman      1997
20) S/2000 U1 - scoperto nel 2000
21) S/2000 U2 - scoperto nel 2000
22) S/2000 U3 - scoperto nel 2000
23) S/2000 U4 - scoperto nel 2000
23) nuovo - scoperto nel 2000?

Anello   Distanza Larghezza
           (km)     (km)
-------  --------   -----
1986U2R    38000    2,500
6          41840    1-3
5          42230    2-3
4          42580    2-3
Alpha      44720    7-12
Beta       45670    7-12
Eta        47190    0-2
Gamma      47630    1-4
Delta      48290    3-9
1986U1R    50020    1-2
Epsilon    51140    20-100
(la distanza va' dal centro di Urano al bordo interno dell'anello)

• da ASU
• dal LANL
• dallo StarDate - Università del Texas
• dal Jet Propulsion Laboratory - NASA
• dal RPIF
• dal Royal Greenwich Observatory - UK
• dal NSSDC - NASA
• dal TPS
• dal NASA Spacelink
• Enormi tempeste primaverili destano Urano dal letargo invernale - Hubble Space Telescope Science Institute (PRC-11/1999)
• Hubble scopre molte nuvole brillanti su Urano - Hubble Space Telescope Science Institute (PRC-35/1998)
• Hubble guardò Urano - Hubble Space Telescope Science Institute (PRC-36/1997)
• L'atmosfera di Urano - Hubble Space Telescope Science Institute (PRC-15/1996)
• Urano: anelli, satelliti e nubi - Hubble Space Telescope Science Institute (PRC-50/1994)
• Voyager Uranus Science Summary del JPL - NASA
• The Uranian Ring System - NASA
• Uranian System Nomenclature Tables

Bibliografia: Viaggio nel Cosmo, The Nine Planets, varie note in siti NASA e ESO.

Tabelle: traduzione di quelle di Bill Arnett, presenti nel sito "The Nine Planets", che gentilmente ringraziamo.
Dalle note riportate in internet in tantissimi siti e da quelle riproposte nelle varie riviste italiane (l'Astronomia, Nuovo Orione, Le Stelle, Coelum che gentilmente ringraziamo) si prende spunto per effettuare continue integrazioni e aggiornamenti.

Immagini:
1-2-3-4-5-6-7-8-9) Urano ripreso dalla sonda Voyager 2 (per gentile concessione della NASA);
immagine 2 rielaborata da Erich Karkoschka (University of Arizona/Lunar and Planetary Lab)
10) Urano ripreso dall'Hubble Space Telescope (per gentile concessione di Erich Karkoschka - University of Arizona/Lunar and Planetary Lab, della NASA e del STScI);
11 Urano ripreso nel 2007 dal Very Large Telescope dell'ESO (per gentile concessione di Daphne Stam (TU Delft), Markus Hartung (ESO, Cile), Mark Showalter (SETI), Imke de Pater (UC Berkeley e TU Delft);
12) Urano ripreso nel 2002 e 2007 dal Very Large Telescope dell'ESO (per gentile concessione dell'ESO e di Daphne Stam (TU Delft), Markus Hartung (ESO, Cile), Mark Showalter (SETI), Imke de Pater (UC Berkeley e TU Delft);

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