Uranus

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Einleitung

Uranus, der von der Sonne aus gezählte siebte und gleichzeitig drittgrößte Planet des Sonnensystems.

Die Umlaufbahn des Uranus um die Sonne befindet sich außerhalb der Umlaufbahn des Saturns. Er besitzt eine scheinbare Helligkeit der sechsten Größenklasse (5,6), ist also mit bloßem Auge gerade noch zu erkennen.

Uranus wurde im Jahr 1781 von dem britischen Astronomen William Herschel entdeckt und erhielt zu Ehren König Georgs III. zunächst den Namen Georgium Sidus (Georgs Stern). Später wurde der Planet nach seinem Entdecker in Herschelium Sidus umbenannt, ehe man ihm gegen Ende des 19. Jahrhunderts auf Vorschlag des deutschen Astronomen Johann Elert Bode den Namen Uranus (nach dem griechischen Himmelsgott Uranos) gab.

Der Durchmesser des Uranus beträgt 51 120 Kilometer, seine durchschnittliche Entfernung von der Sonne 2,87 Milliarden Kilometer. Für einen Bahnumlauf benötigt Uranus 84 Erdjahre, für eine vollständige Umdrehung um die eigene Achse 17 Stunden und 15 Minuten. Die Rotationsachse des Planeten liegt sehr schief, sogar leicht überkippt: Sie steht in einem Winkel von 98 Grad zur Senkrechten auf die Ebene der Planetenumlaufbahn um die Sonne, d. h., Uranus rotiert im Vergleich zu den anderen Planeten gegenläufig. Da die Rotationsachse mit der Bahnebene nur einen Winkel von acht Grad einschließt, sind die Polgebiete für jeweils eine halbe Umlaufzeit, also etwa 42 Jahre, der Sonne zu- bzw. abgewandt. An den Polen entspricht daher der Jahreszeitenzyklus ungefähr dem Tag-Nacht-Zyklus. Die Atmosphäre des Uranus besteht in ihren höheren Teilen größtenteils aus Methaneiskristallen, in ihren tieferen Teilen aus Wasserstoff, Helium und Ammoniak. Der feste Gesteinskern des Uranus ist vermutlich nicht viel größer als die Erde. In der Atmosphäre wurden von der Sonde Voyager 2 (siehe Weltraumforschung) Wolkenbänder beobachtet, in denen Stürme mit Geschwindigkeiten bis 550 Kilometer pro Stunde wehen. Durch ein Teleskop erscheint der Planet als kleine, bläulich grüne Scheibe mit einem Durchmesser von maximal vier Bogensekunden. Auf dem Planeten sind von der Erde aus keine Strukturen erkennbar. Die Masse des Uranus ist im Vergleich zur Erde 14,5-mal größer, das Volumen 67-mal größer, und die Schwerkraft beträgt das 1,17fache der Erdschwerkraft. Doch das Magnetfeld der Erde ist zehnmal stärker als das des Uranus. Die Achse des magnetischen Feldes von Uranus ist um einen Winkel von 55 Grad zur Rotationsachse geneigt. Auch damit nimmt Uranus unter den Planeten eine Sonderstellung ein, denn üblicherweise beträgt die Neigung nur wenige Grad. Die Dichte des Planeten beträgt etwa das 1,2fache der Dichte von Wasser.

Computerberechnungen und -simulationen lassen die Annahme zu, dass Uranus – und offensichtlich auch Neptun – in der Umgebung des Planeten Jupiter entstanden. Hier, so die Hypothese, konnte der Planet mehr Masse ansammeln, als dies nach einem Modell auf seiner heutigen Bahn möglich gewesen wäre. Die anschließende Aufblähung von Jupiter und die damit wirkenden Gravitationskräfte hätten Uranus dann auf seine heutige Umlaufbahn katapultiert.

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Das Ringsystem

William Herschel beschrieb in einer 1797 erschienenen Abhandlung ein Ringsystem, das den Uranus umkreist. Weil jedoch kein anderer Astronom Herschels Beobachtungen bestätigen konnte, ging man fast 200 Jahre lang davon aus, dass der Planet keine Ringe besitzt. Erst 1977 bemerkte der amerikanische Astronom James L. Elliot, als er die Bedeckung eines Sternes durch Uranus beobachtete, Helligkeitsschwankungen des Sternes bei der Annäherung an den Planeten. Er schloss daraus auf fünf Ringe, die den Uranus in der Ebene seines Äquators umkreisen. Sie bilden einen 9 400 Kilometer breiten Gürtel und wurden, beginnend vom innersten Ring, Alpha, Beta, Gamma, Delta und Epsilon genannt. Die Ringe sind zwischen 38 000 Kilometer und 51 300 Kilometer vom Zentrum des Planeten entfernt. Später konnte die Existenz weiterer Ringe nachgewiesen werden, so 1986 durch Aufnahmen der Raumsonde Voyager 2 sowie 1988 durch Aufnahmen des Hubble-Weltraumteleskops. Unterdessen sind mindestens 13 Ringe bekannt. Diese dunklen Ringe sind zumeist maximal 15 Kilometer breit, nur der innerste Ring ist etwa 2 500 Kilometer breit und der äußerste (Epsilon) etwa 100 Kilometer.

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Uranusmonde

Außer seinen Ringen besitzt Uranus mindestens 21 Trabanten. Die beiden größten Monde, Oberon und Titania, hatte Herschel 1787 entdeckt, die beiden nächsten, Umbriel und Ariel, fand der britische Astronom William Lassell 1851. Miranda beobachtete erstmals 1948 der amerikanische Astronom Gerard Peter Kuiper. Die Trabanten Setebos, Stephano und Prospero wurden 1999 entdeckt.

Die von Voyager 2 zur Erde gefunkten Bilder der Mondoberflächen zeigen sehr interessante Strukturen. Erkennbar sind nicht nur die erwarteten Meteoritkrater, sondern auch Spuren von vulkanischen Tätigkeiten. Wegen der geringen Massen der Monde sind allerdings Aufschmelzvorgänge in ihrem Inneren nicht vorstellbar, so dass bis heute für diese Vorgänge keine befriedigende Erklärung gefunden wurde. Auf Titania zeigten sich Täler mit Längserstreckungen von mehreren hundert Kilometern, möglicherweise handelt es sich um Grabenbrüche. Der Mond Miranda besitzt besonders wilde und unruhige Oberflächenstrukturen. Die ungewöhnlichen Strukturen der Uranusmonde werden zum Teil durch Zusammenstöße mit anderen Himmelskörpern erklärt. Möglicherweise sind die Monde aber auch in Folge eines Zusammenstoßes des Uranus mit einem ungefähr erdgroßen Himmelskörper entstanden. Diese Theorie wird allem Anschein nach von den Ende Oktober 1997 entdeckten zwei Uranusmonden (siehe unten) unterstützt, denn diese Trabanten umlaufen den Planeten auf kometenartigen Bahnen. Möglicherweise könnte eine vor Urzeiten stattgefundene Kollision auch eine Erklärung der extremen Schiefe der Rotationsachse des Uranus sein. Die Neigung der Äquatorebene gegen die Bahnebene liegt bei 98 Grad (der Neigungswinkel bei der Erde liegt um 23 Grad).

Neben den fünf großen Uranusmonden gibt es zwei Gruppen weiterer Trabanten: zehn innere und sechs irreguläre Monde. Die inneren Monde sind: Cordelia, Ophelia, Bianca, Cresida, Desdemona, Juliet, Portia, Rosalind, Belinda sowie Puck. Bis auf Puck besitzen diese Zwergsatelliten Durchmesser von weniger als 60 Kilometern – Puck hat einen Durchmesser von etwa 170 Kilometern. Der innerste Trabant, Cordelia (1986 entdeckt), befindet sich innerhalb des Ringsystems und umkreist Uranus im Abstand von 49 750 Kilometern alle 8,1 Stunden einmal.

Die beiden 1997 entdeckten irregulären Monde erhielten die Namen Caliban und Sycorax – nach Figuren aus Shakespeares Drama The Tempest (Der Sturm). Caliban besitzt einen Durchmesser von rund 60 Kilometern und benötigt für einen Uranus-Umlauf 1,6 Jahre. Sycorax’ Durchmesser ist etwa doppelt so groß, er umrundet Uranus in einer Zeit von 3,5 Jahren. Die 1999 entdeckten Monde Setebos, Stephano und Prospero umkreisen den Planeten auf großen Umlaufbahnen (zwischen zehn und 25 Millionen Kilometern).

Zwischen 2001 und 2003 wurden sechs mondähnliche Objekte entdeckt, die Uranus umkreisen. Die Internationale Astronomische Union (IAU) erkannte das Objekt S/2001 U1 als Mond an und gab ihm den Namen Trinculo. Bei den anderen prüft die IAU, ob sie wissenschaftlich als „Mond” bezeichnet werden dürfen. Dem 1986 anhand von Vergleichsdaten der Voyager-2-Mission gefundenen Objekt S/1986 U10 hat sie den Status „Mond” aberkannt.

Siehe auch Weltraumforschung