Uranus
Physikalische Daten
Im Vergleich zu seinem großen Bruder Jupiter ist Uranus nur ein "kleiner Fisch" aber er bringt es mit 51800 km immerhin auf den vierfachen Äquatorumfang der Erde.
Seine mittlere Dichte beträgt 1.19 g/cm³ und seine Masse ist vierzehnmal so hoch wie die der Erde.
Anders als
Über seinen Aufbau sind sichdie Wissenschaftler noch nicht sicher. Vermutlich besitzt Uranus einen festen Kern aus eisenhaltigem Gestein, das von einer dicken Schicht aus Eis, Ammoniak und Methan bedeckt ist. Darüber existiert eine dünne Atmosphäre, die überwiegend aus Wasserstoff besteht, durchmischt mit Methan und 15 % Helium. An der oberen Grenze der Atmosphäre befindet sich eine Wolkenschicht aus gefrorenem Methan. Das Methan absorbiert den roten Anteil des Lichtspektrums -> Uranus leuchtet grünlich. Die Atmosphäre des Uranus hält immer noch Überraschungen für die Forscher bereit. Am 8. August 1998 fotografierte das HST den Planeten und
brachte neben einer gestochen scharfen Aufnahme der Planetenringe auch noch zwanzig verschiedene Wolken zutage, fast so viele Wolken, wie sie bisher in dergesamten Geschichte der Uranus-Beobachtung gesehen wurden.
Einige von ihnen bewegtensich mit 500 km/h durch die Atmosphäre und ähnelten Zirruswolken auf der Erde. Das Merkwürdigste an Uranus ist seine Achsenneigung. Sie
beträgt 98°, also mehr als ein rechter Winkel. Uranus rotiert "im Liegen". Wie alle Gasriesen dreht er sich ziemlich schnell um seine eigene Achse. Ein Tag auf ihm dauert 17.2 Stunden. Da er 2.8 Milliarden km von der Sonne entfernt ist, braucht er 84 Jahre, um die Sonne zu umkreisen. Durch seine Achsenneigung ergibt sich ein ziemlich ungewöhnlicher Kalender: 21 Erdjahre lang wird ein Pol beleuchtet, dann der Äquator und zuletzt der zweite Pol. Mit anderen Worten, der Nordpol des Uranus
erlebt 21 Jahre lang Sonnenschein, dann 21 Jahre Tage und Nächte und schließlich eine 21 Jahre dauernde Nacht. Insgesamt erhalten die Pole mehr Wärme als der Äquator. Die Achsenneigung bereitet der Wissenschaft noch immer Kopfzerbrechen. Man vermutet, dass Uranus kurz nach seinerEntstehung einen kräftigen Zusammenprall mit einem großen kosmischen Körper hatte, der ihn im wahrsten Sinne des Wortes "zur Seite gestoßen" hat. Es klingt unwahrscheinlich, aber andererseits
befinden sich die Monde und Ringe des Uranus alle in der Ebene des Äquators.
Ringe und Monde des Uranus
Bevor man sich Uranus zuwandte, hatte man bereits bei Saturn ein Ringsystem gefunden. Die Ringe des Uranus wurden durch eine Sternfinsternis entdeckt. Als Uranus nämlich am 10. 03. 1977 an einem Stern (SAO 158687) vorbeizog, bedeckte er ihn für kurze Zeit. Die Astronomen nutzten diese Gelegenheit, um Uranus scheinbaren Durchmesser zu messen. Da bei visueller Beobachtung immer Meßfehler auftreten können, wurde die Finsternis genaustens beobachtet und man stellte etwas
Erstaunliches fest: Bevor der Stern verschwand bzw. wieder auftauchte, blinkte er mehrfach, was nur durch ein Ringsystem möglich war.
Voyager 2 untersuchte die Ringe genau. Insgesamt konnten zehn pechschwarze Ringe identifiziert werden. Sie sind nur 10 km breit und durch große Zwischenräume
voneinander getrennt. Da sie nur 2% des Sonnenlichtes reflektieren, sind sie im Gegensatz zu den eisumhüllten Ringen des Saturn von der Erde aus kaum zu beobachten. Der asymmetrische Epsilon-Ring weist eine Besonderheit auf: Ein Teil des Ringes "schlingert" alle neun Monate um Uranus herum, während die übrigen Ringpartikel den Planeten in acht Stunden umkreisen. Der uranusnahe Teil des Ringes ist 20 km breit, während der uranusferne Teil eine maximale Breite von 100 km besitzt. Die anderen
Ringe sind um einiges schmaler. Zusätzlich wird Uranus von einer breiten Scheibe aus Materie umkreist, die sich weiter innen befindet als das Hauptsystem.
Uranus besitzt wie alle Gasriesen eine große Anzahl von Monden. Herschel, der Entdecker des Uranus, fand 1787 Oberon (1523 km) und Titania( 1578). 1851 entdeckte William Lassell Umbriel (1169 km) und Ariel( 1158km). G. P. Kuiper fand schließlich 1948 Miranda, der einen Durchmesser von 481km*466km*466km aufweist.
Daran zeigt sich schon, dass Monde nicht zwangsläufig kugelförmig sein müssen. Bis 1986 kannte man lediglich diese fünf Monde, dann erhöhte sich die Anzahl schlagartig auf fünfzehn, als die Raumsonde Voyager 2 den Planeten erreichte. Doch damit war die Familie noch nicht komplett.
Uranus mit fünf seiner Monden!
Schon bei Jupiter und Saturn stellte man fest, dass es neben den Monden, die den Planeten kreisförmig umrundeten, auch sogenannte irreguläre Monde gab, die
ihren Planeten in großer Entfernung auf unregelmäßigen Bahnen umkreisen. Auch bei Neptun ließ sich ein solcher Einzelgänger finden. Warum sollte Uranus nicht auch
einen besitzen? Die Wissenschaftler Philip Nicholson und Joseph Burns von der Cornell University in Ithaca (New York), Brett Gladman vom Canadian Institute of
Theoretical Astrophysics der Universität Toronto und J. J. Kavelaars von der McMaster University in Hamilton machten sich 1997mit dem legendären 5-Meter-Spiegel auf Mount Palomar auf die Suche. Sie suchten die Umgebung des Uranus mit CCD-Kameras ab, die Uranus ausblendeten, da er alle lichtschwachen Objekte überstrahlt hätte.
Anfang Oktober entdeckten sie schließlich auf zwölf Aufnahmen zwei winzige Lichtpünktchen, die keine Hintergrundsterne waren. Als die Internationale Astronomische Union weitere Astronomen die Monde beobachten ließen, konnte die Entdeckung bestätigt werden. Über die Namen der neuen Monde ist man sich noch nicht klar. Sie müssen auf jeden Fall nach Figuren aus den Werken Shakespeares oder Popes Gedicht "The Rape of the Lock" benannt werden. Pech für Philip Nicholson; er hätte einen
Mond zu gern nach seiner Katze Squeaker ("Quieker") benannt. Die Monde sind wahre Winzlinge, aber mit 80 bzw. 160 km sind sie noch nicht einmal die Kleinsten in Uranus'
Familie (den Rekord halten Cordelia und Ophelia mit je 30 km). Beide sind höchstwahrscheinlich keine Kugeln. Der hellere Mond, noch als S/1997 U2 bezeichnet,
scheint eine Oberfläche aus Kohlenwasserstoff zu besitzen. Er umkreist seinen Planeten in einer mittleren Entfernung von 8 Millionen km, während sein Bruder
mit 6 Millionen km dem Uranus schon näher kommt. Über die neun inneren Satelliten des Uranus lassen sich nur Vermutungen anstellen, da man über ihren physikalischen
Aufbau nichts weiß. Die beiden Monde Cordelia und Ophelia werden als "Schäfer" für den Epsilon-Ring des Uranus bezeichnet. Die Gravitation der beiden Monde verhindert nämlich, dass die kleinen Bestandteile, aus denendie Ringe des Uranus bestehen, sich zu einem weiteren Mond zusammenballen.
Die fünf größten Monde unterscheiden sich stark voneinander. Obwohl sie alle eisbedeckte, felsige Oberflächen besitzen, hört hier auch schon die Ähnlichkeit auf. Der dunkle
Umbriel besitzt eine ziemlich eintönige Oberfläche, die lediglich durch eine seltsame helle Stelle namens Wundaund wenige Krater auf sich aufmerksam macht. Durch seine dunkle Oberfläche strahlt er weniger Licht ab als die anderen großen Monde. Oberon wird zerfurcht von Kratern, von denen einige dunkle Böden besitzen. Sie könnten aus
Eis und Kohlenstoff aus dem Inneren des Mondes bestehen. Titania besitzt Eisfelsen und miteinander verbundene, verzweigte Täler. Höchstwahrscheinlich war dieser Mond in früherer Zeit tektonisch aktiv. Ähnliche Täler findet man bei Ariel und es ist nicht auszuschließen, dass sie von Wasser, zumindest von Flüssigkeiten, geformt wurden. Bei ihm finden sich ebenfalls Anzeichen für vergangene tektonische Aktivitäten und sogar Erosion. Miranda, der innerste der großen Satelliten, besitzt eine erstaunliche Oberfläche, die an ein schlecht zusammengesetztes Kinderpuzzle erinnert. Es gibt Gebiete, die völlig mit Kratern übersät sind, dann wieder Ebenen, bis zu 20 km hohe
Eisfelsen und sogenannte Koronae, große, trapezförmige Gebiete. Nach der Meinung einiger Wissenschaftler zerbrach Miranda während seiner Entwicklung durch einen
Zusammenstoß und die einzelnen Fragmente setzten sich anschließend wieder zusammen, doch diese Ansicht ist noch immer umstritten.
Missionen zum Uranus
Aufgrund seiner entfernten Position ist Uranus bisher nur von einer einzigen Raumsonde besucht worden: Voyager 2. Am 24. Januar 1986 flog die Sonde in 93000 km Entfernung an ihm vorbei und ermittelte Überraschendes. Der Planet ist von einem dichten Dunstschleier umgeben, so dass die Atmosphäre optisch betrachtet nahezu
strukturlos erscheint. Mit Hilfe von Filteraufnahmen wurden in tieferen Schichten der Atmosphäre zwischen dem zwanzigsten und fünfundvierzigsten Breitengrad
sehr dunkle Wolken entdeckt, die sich mit einer Geschwindigkeit von 100 m/s fortbewegten.
In höheren Atmosphäreschichten schienen die Windgeschwindigkeiten höher zu sein. Auf kleineren Breitengraden herrschen westliche Luftströmungen, in der Nähe des Äquators dagegen ein Jet-Strom. Die Wolkenschichten bilden sich durch kondensiertes Wasser, Ammoniak und Methan. Auf der Nachtseite entdeckte Voyager 2 Polarlichter, wie sie auch auf der Erde sichtbar sind, auf der Tagseite erschien im UV-Bereich eine Emission, die man als elektrisches Glühen bezeichnete. Uranus ist eine Quelle von Radiostrahlung und besitzt ein starkes Magnetfeld, dessen Achse seltsamerweise um 58.6 ° von der Rotationsachse abweicht. Außerdem ist die Magnetachse um mehr als 7500 km vom Planetenzentrum verschoben. Ihre Polarität ist der der Erde entgegengesetzt. Da auch Neptun diese seltsame Eigenschaft besitzt, hängt es
nicht mit der Neigung der Rotationsachse zusammen.
Neben den Einzelringen des Uranus entdeckte Voyager die Monde Cordelia, Ophelia, Bianca, Cressida, Desdemona, Juliet, Portia, Rosalind, Belinda und Puck, die sich alle innerhalb der Bahn Mirandas bewegen. Außerdem gelang es der Sonde, gestochen scharfe Bilder der bekannten Uranusmonde zu schießen.