Uranus (planeet)

Ontdekking

Uranus is vele malen door een telescoop en zelfs met het blote oog waargenomen, maar werd vanwege zijn trage baan voor een ster aangezien. Sir William Herschel nam Uranus op 13 maart 1781 waar vanuit de tuin van zijn huis in 19 New King Street in Bath, Somerset, Engeland (nu het Herschel Museum of Astronomy), en meldde het voor het eerst (op 26 april 1781) als een komeet. Met een zelfgemaakte 6,2 inch spiegeltelescoop deed Herschel "een reeks waarnemingen aan de parallax van de vaste sterren".

Herschel schreef in zijn dagboek: "In het kwartiel bij ζ Tauri ... ofwel [een] nevelster of misschien een komeet." Op 17 maart noteerde hij: "Ik zocht de komeet of nevelster en ontdekte dat het een komeet is, want hij is van plaats veranderd." Toen hij zijn ontdekking voorlegde aan de Royal Society, bleef hij beweren dat hij een komeet had gevonden, maar vergeleek deze ook impliciet met een planeet:

Het vermogen dat ik aan had staan toen ik de komeet voor het eerst zag was 227. Uit ervaring weet ik dat de diameters van de vaste sterren niet evenredig worden vergroot met hogere vermogens, zoals planeten; daarom zette ik nu de vermogens op 460 en 932, en vond dat de diameter van de komeet toenam in verhouding tot de vermogens, zoals het zou moeten zijn, in de veronderstelling dat het geen vaste ster is, terwijl de diameters van de sterren waarmee ik het vergeleek niet in dezelfde verhouding toenamen. Bovendien leek de komeet, die veel sterker werd vergroot dan zijn licht toeliet, bij deze grote krachten wazig en slecht gedefinieerd, terwijl de sterren die glans en helderheid behielden waarvan ik na vele duizenden waarnemingen wist dat ze die zouden behouden. Het vervolg heeft aangetoond dat mijn vermoeden gegrond was en dat dit de komeet is die wij onlangs hebben waargenomen.

Herschel bracht de koninklijke astronoom Nevil Maskelyne op de hoogte van zijn ontdekking en ontving van hem op 23 april 1781 dit antwoord: "Ik weet niet hoe ik het moet noemen. Het is even waarschijnlijk dat het een gewone planeet is die beweegt in een baan die bijna cirkelvormig is ten opzichte van de zon als een komeet die beweegt in een zeer excentrische ellips. Ik heb nog geen coma of staart gezien."

Hoewel Herschel zijn nieuwe object bleef beschrijven als een komeet, waren andere astronomen al anders gaan denken. De Fins-Zweedse astronoom Anders Johan Lexell, werkzaam in Rusland, was de eerste die de baan van het nieuwe object berekende. De bijna cirkelvormige baan bracht hem tot de conclusie dat het eerder een planeet dan een komeet was. De Berlijnse astronoom Johann Elert Bode beschreef de ontdekking van Herschel als "een bewegende ster die kan worden beschouwd als een tot nu toe onbekend planeetachtig object dat voorbij de baan van Saturnus cirkelt". Bode concludeerde dat zijn bijna-cirkelvormige baan meer leek op die van een planeet dan op die van een komeet.

Het object werd al snel algemeen aanvaard als een nieuwe planeet. In 1783 erkende Herschel dit aan de voorzitter van de Royal Society, Joseph Banks: "Uit de observatie van de meest eminente astronomen in Europa blijkt dat de nieuwe ster, die ik de eer had hen in maart 1781 aan te wijzen, een primaire planeet van ons zonnestelsel is." Als erkenning voor zijn prestatie gaf koning George III Herschel een jaarlijkse toelage van 200 pond op voorwaarde dat hij naar Windsor verhuisde zodat de koninklijke familie door zijn telescopen kon kijken (gelijk aan 24.000 pond in 2019).

Uranus heeft 27 bekende manen. Ze zijn genoemd naar personages uit de werken van Shakespeare en Alexander Pope. De vijf grootste manen zijn Miranda, Ariel, Umbriël, Titania en Oberon. Veel manen moeten nog worden ontdekt.

In 1986 bezocht NASA's Voyager 2 Uranus. Dit is de enige ruimtesonde die de planeet van korte afstand probeerde te onderzoeken. Het ruimtevaartuig bestudeerde de atmosfeer van de planeet.

Uranus is bedekt met blauwe wolken. De bovenste wolken, gemaakt van methaan, zijn moeilijk te zien. Lagere wolken bestaan vermoedelijk uit bevroren water. Er zijn ook hevige stormen. Windsnelheden kunnen oplopen tot 250 meter per seconde (900 km/h; 560 mph). Wetenschappers bestuderen de wolken om te proberen de stormen op de planeet te begrijpen.

De planeet Uranus heeft een systeem van 13 ringen, veel minder dan de ringen van Saturnus, maar meer dan die rond Jupiter en Neptunus. De ringen van Uranus werden ontdekt in 1977. Meer dan 200 jaar geleden meldde William Herschel ook al dat hij ringen had waargenomen, maar moderne astronomen geloven niet dat hij ze heeft gezien, omdat ze erg donker en zwak zijn. Twee extra ringen werden in 1986 ontdekt op beelden van Voyager 2, en twee buitenste ringen werden in 2003-2005 gevonden door de Hubble-ruimtetelescoop. De ringen bestaan waarschijnlijk voornamelijk uit bevroren water.

Men denkt dat de ringen van Uranus relatief jong zijn, niet ouder dan 600 miljoen jaar. Het ringenstelsel van Uranus is waarschijnlijk ontstaan uit de botsende fragmentatie van manen die ooit rond de planeet bestonden. Na de botsing zijn de manen waarschijnlijk uiteengevallen in vele deeltjes, die als smalle, optisch dichte ringen alleen in zones van maximale stabiliteit zijn blijven bestaan.

Algemene eigenschappen

Het ringenstelsel van Uranus telt dertien verschillende ringen. In volgorde van toenemende afstand tot de planeet zijn dat: 1986U2R/ζ, 6, 5, 4, α, β, η, γ, δ, λ, ε, ν, μ ringen. Ze kunnen in drie groepen worden verdeeld: negen smalle hoofdringen (6, 5, 4, α, β, η, γ, δ, ε), twee stofringen (1986U2R/ζ, λ) en twee buitenringen (μ, ν). De ringen van Uranus bestaan voornamelijk uit macroscopische deeltjes en weinig stof, hoewel bekend is dat stof aanwezig is in de ringen 1986U2R/ζ, η, δ, λ, ν en μ.

Naast deze bekende ringen kunnen er talrijke optisch dunne stofbanden en zwakke ringen tussen de ringen zijn. Deze zwakke ringen en stofbanden bestaan mogelijk slechts tijdelijk. Sommige daarvan werden zichtbaar tijdens een reeks ringvlakdoorgangen in 2007. Een aantal stofbanden tussen de ringen is door Voyager 2 waargenomen in een voorwaarts verstrooiende geometrie. Alle ringen van Uranus vertonen azimutale helderheidsvariaties.

De ringen zijn gemaakt van een extreem donker materiaal. De ringen zijn lichtrood in het ultraviolette en zichtbare deel van het spectrum en grijs in het nabij-infrarood. Ze vertonen geen identificeerbare spectrale kenmerken. De chemische samenstelling van de ringdeeltjes is niet bekend. Ze kunnen echter niet uit zuiver waterijs bestaan, zoals de ringen van Saturnus, omdat ze te donker zijn, donkerder dan de binnenste manen van Uranus. Hieruit blijkt dat ze waarschijnlijk een mengsel zijn van het ijs en een donker materiaal. De aard van dit materiaal is niet duidelijk, maar het kunnen organische verbindingen zijn die aanzienlijk donkerder zijn geworden door de straling van geladen deeltjes uit de magnetosfeer van Uranus. De deeltjes van de ringen kunnen bestaan uit zwaar bewerkt materiaal dat aanvankelijk vergelijkbaar was met dat van de binnenmanen.

Als geheel lijkt het ringenstelsel van Uranus niet op de vage stofringen van Jupiter of de brede en complexe ringen van Saturnus, waarvan sommige bestaan uit zeer helder materiaal - waterijs. Toch zijn er overeenkomsten met sommige delen van dit laatste ringenstelsel; de Saturnus F-ring en de ε-ring zijn beide smal, relatief donker en worden geleid door een paar manen. De pas ontdekte buitenste ringen van Uranus lijken op de buitenste G- en E-ringen van Saturnus. Smalle ringetjes in de brede Saturnusringen lijken ook op de smalle ringen van Uranus. Bovendien kunnen stofbanden die tussen de hoofdringen van Uranus zijn waargenomen, lijken op de ringen van Jupiter. Het ringensysteem van Neptunus lijkt daarentegen sterk op dat van Uranus, hoewel het minder complex en donkerder is en meer stof bevat. De Neptuniaanse ringen bevinden zich ook verder van de planeet.

Uranus draait elke 84 jaar om de zon. Zijn gemiddelde afstand tot de zon is ongeveer 3 miljard km (ongeveer 20 AE). De intensiteit van het zonlicht op Uranus is ongeveer 1/400 van die op aarde. Zijn baanelementen werden in 1783 voor het eerst berekend door Pierre-Simon Laplace. Na verloop van tijd begonnen er verschillen te ontstaan tussen de voorspelde en de waargenomen banen, en in 1841 stelde John Couch Adams voor het eerst voor dat de verschillen te wijten konden zijn aan de zwaartekracht van een onzichtbare planeet. In 1845 begon Urbain Le Verrier zijn eigen onafhankelijke onderzoek naar de baan van Uranus. Op 23 september 1846 vond Johann Gottfried Galle een nieuwe planeet, later Neptunus genoemd, op bijna de door Le Verrier voorspelde positie.

De rotatieperiode van het inwendige van Uranus bedraagt 17 uur en 14 minuten, met de klok mee (retrograde). Zoals bij alle reuzenplaneten ondervindt zijn bovenste atmosfeer zeer sterke winden in de draairichting. Op sommige breedtegraden, zoals ongeveer tweederde van de weg van de evenaar naar de zuidpool, bewegen zichtbare delen van de atmosfeer veel sneller, waardoor een volledige omwenteling in slechts 14 uur plaatsvindt.

• Lijst van planeten