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Urano (astronomia)

settimo pianeta del sistema solare, appena visibile a occhio nudo, alle opposizioni, come un debole oggetto di 6a magnitudine. Quantunque fosse già stato osservato da altri astronomi, fu riconosciuto quale pianeta nel 1781, da W. Herschel, che gli diede il nome di Georgium Sidus (stella di Giorgio), in onore di Giorgio III d'Inghilterra; il nome di Urano gli fu poi assegnato da J. E. Bode. Caratteristica di Urano è il grande valore dell'inclinazione dell'asse di rotazione sul piano orbitale, 97° 55‟ per cui volge al Sole, durante lunghi periodi, l'uno o l'altro polo, con esasperazione estrema degli effetti stagionali. L'anomala inclinazione dell'asse uraniano lascia supporre che il pianeta abbia subito un ribaltamento dovuto a una probabile collisione. Sulla superficie di Urano non si è registrato alcun contrasto di luminosità superiore al 5% e vi è apparentemente assente la struttura a bande, tipica di Giove e di Saturno. Dopo l'avvicinamento al pianeta da parte della sonda Voyager 2(1986), questo fatto è stato spiegato dalla stratificazione di un denso involucro di nebbia generata per effetti di fotodissociazione e polimerizzazione molecolare alimentati dalla radiazione solare. L'atmosfera si estende verosimilmente per 11.000 km di spessore, mantenendo, alla sommità, una temperatura di -210 ºC e, alla base, una pressione di più centinaia di atmosfere. Accertata spettroscopicamente da G. Kuiper nel 1949, la presenza di metano conferisce al disco planetario tipica colorazione verdastra; l'ulteriore conoscenza fisica del pianeta ha permesso di verificare l'esistenza di una molteplice cintura corpuscolare (complessivamente 9 anelli) rivoluenti nel piano equatoriale del pianeta (salvo il più esterno), a distanze comprese fra 42.000 e 50.900 km dal suo centro. Infine, è stato possibile determinare precisamente il periodo di rotazione equatoriale (ca. 17 h) della natura del sistema anulare (particelle di grafite), dell'entità del campo magnetico, che appare molto apprezzabile e inclinato di 58º rispetto all'asse di rotazione. Urano è un mondo gigante appartenente alla famiglia dei “pianeti di ghiaccio”, così detti per consistere – in almeno metà della massa complessiva – di un mantello di acqua allo stato solido avvolgente il nucleo roccioso (30% della massa totale), che si estende fino ai due terzi del raggio. Per altro, alcune esperienze di laboratorio sulla struttura chimica del pianeta avrebbero dimostrato indirettamente che, piuttosto che di un nocciolo roccioso, per le regioni centrali di Urano si debba parlare di una composizione mista di acqua, ammoniaca, isopropanolo, mantenuta allo stato di liquido supercompresso a 2 ∤ 106 atm. Sotto tale aspetto, Urano differisce da Giove e da Saturno (pianeti gassosi) e si rivela affine a Nettuno, pur non mostrando di possedere – come quest'ultimo – significative sorgenti interne di calore. Le più recenti indagini sulla morfologia del pianeta (situato a 19 u.a. dal Sole) sono dovute alla Wide Field Planetary Camera del telescopio spaziale Hubble che, in coordinazione con le osservazioni in infrarosso eseguite alle Hawaii, ha fornito testimonianza di profonde alterazioni prodottesi nella meteorologia di Urano dall'epoca (1989) delle immagini inviate dalla sonda Voyager 2. Le deboli fasce nuvolose di metano condensato, allora appena percettibili, hanno infatti dato luogo a bianche formazioni ben pronunciate attestanti un'odierna, vigorosa circolazione di gas atmosferici. Al tempo dell'avvicinamento della Voyager 2, Urano esponeva al Sole il suo polo settentrionale (va ricordato che l'asse del pianeta giace quasi completamente sul piano orbitale) e la circostanza potrebbe essere stata causa temporanea di inibizione per alcuni processi di rimescolamento atmosferico. Il pianeta sta avvicinandosi a uno dei suoi equinozi e, con la radiazione solare pressoché diretta sulle regioni equatoriali, la situazione sembra rivelarsi radicalmente diversa. A differenza del pianeta gemello Nettuno, nel quale appare prevalente il riscaldamento d'origine interna, Urano presenta un bilancio termico ove la componente del riscaldamento solare non risulta trascurabile e deve pertanto influire in modo sostanziale – insieme agli effetti connessi alla rotazione assiale – nella generazione di un sistema di venti che si distribuiscono conformemente ai paralleli. Peraltro non si hanno ancora vere certezze su quelle che possono essere le condizioni dominanti nella meteorologia uraniana. La descrizione più convincente si basa sul rilevamento (nelle osservazioni all'infrarosso) del metano atmosferico, una sostanza che, per il pianeta, svolge un ruolo notevolmente affine con quello ricoperto dal vapor d'acqua in seno all'atmosfera della Terra. Il CH4, infatti, vi compie le proprie trasformazioni (trasporto in quota con le correnti convettive, condensazione, cristallizzazione, precipitazione) mantenendosi nell'ambito di un ben definito strato atmosferico – a gradiente termico negativo – che può esser considerato l'effettiva troposfera del pianeta. Il vigore col quale si realizza il rimescolamento di codesto strato aereo viene di norma attestato dalla quantità di CH4 che è rilevabile in stratosfera, vale a dire nelle masse aeree che sovrastano la quota di minima temperatura, limite superiore alla troposfera uraniana. Il rimescolamento convettivo appare comunque meno vigoroso che su Nettuno, e ciò spiegherebbe l'assenza negli strati accessibili dell'atmosfera di Urano sia da parte del monossido di carbonio CO sia dell'acido cianidrico HCN, molecole che presumibilmente risultano stabili solo nelle calde profondità interne. Si è accennato alla circostanza per la quale, in Urano, la dissipazione dell'energia gravitazionale sotto forma di calore interno appaia confrontabile con quella del riscaldamento solare. Anche se la minor distanza dal Sole – col conseguente maggior riscaldamento – che su Nettuno sembra influire nell'ostacolare il rilascio del calore generato dalla progressiva compressione di tutta la massa planetaria, l'effettiva distribuzione di strati di diversa natura e consistenza, all'interno, non viene considerata estranea al processo. Urano – alla stregua di Nettuno – si è formato dall'accumulo di piccole masse (planetesimi) di roccia e ghiaccio, mescolate a ingenti quantità di gas (idrogeno, elio). Tuttavia, per i nuclei protoplanetari in formazione nella nebulosa primordiale a distanze superiori alle 10-12 u.a., i tempi d'accrezione dovettero risultare troppo lunghi rispetto alla rapidità con la quale la locale componente gassosa andava esaurendosi sotto l'azione repulsiva dell'impetuoso “vento solare” delle prime età. Di conseguenza, la mole dei due pianeti non poté raggiungere l'imponenza di Giove e di Saturno né, tanto meno, l'entità dei loro involucri gassosi. Nello stesso tempo, e a causa dei medesimi prolungati tempi d'accrezione, la stratificazione per gravità da parte dei materiali solidi componenti i nuclei centrali delle due masse planetarie dovette procedere verosimilmente in modo più pronunciato. Ciò finì col conferire loro un grado minore di compressibilità complessiva e – nel caso di Urano – contribuirebbe a spiegarne il bilancio termico osservato.Urano ha finora 21 satelliti conosciuti, quattro dei quali noti dalla fine del sec. XIX, Ariel, Umbriel, Titania e Oberon, un quinto, Miranda, scoperto nel 1948 da Kuiper, 10 trovati dalla sonda Voyager 2 durante il suo viaggio ai confini del sistema solare e sei scoperti tra il 1997 e il 2000. Dei satelliti di Urano si conoscono solo dimensioni e parametri orbitali.