Uran, Neptun, Pluton

  Prawie do końca XVIII wieku astronomowie byli niemal pewni, ze Saturn jest najdalszą planetą Układu Słonecznego. Wielkie było zdziwienie, gdy w 1781 roku William Herschel - Anglik, z zawodu muzyk odkrył nową planetę. Dzięki temu odkryciu został królewskim astronomem. Obserwując niebo zbudowanym przez siebie teleskopem, robił listę gwiazd, które leżą bardzo blisko siebie. Pewnego razu zobaczył obiekt powoli poruszający się na tle gwiazd. Myślał, iż jest to jest kometa, ale kilka tygodni obserwacji wykazało, iż nie ma do czynienia z kometą (por. KoK nr 2 /AM 44/) lecz z nową planetą! Początkowo astronomowie nie wiedzieli jak ją nazwać, ale po jakim czasie zdecydowano się na nazwę "Uran", który według mitologii jest dziadem Jowisza.


  Stwierdzono, że glob Urana jest silnie spłaszczony co wiąże się z jego szybkim ruchem obrotowym. Jest to jedyna planeta w naszym Układzie Słonecznym, która, musicie przyznać, dość dziwnie "się zachowuje". U innych planet kąt nachylenia równików względem płaszczyzn ich orbit jest mały, czyli tłumacząc to na ludzki, planety biegną po orbitach jak wirujące bąki, a Uran toczy się po orbicie jak beczka. W związku z tym występują tam anomalie klimatyczne, gdyż koła podbiegunowe leżą bliżej równika niż zwrotniki, a te z kolei leżą blisko biegunów. Ba, mało tego: Słońce też "szaleje": może świecić w zenicie nie tylko nad obszarami równikowymi, ale i nad okolicami podbiegunowymi.
Orbity księżyców tej niesamowitej planety leżą w płaszczyźnie równika. Toteż jak planeta jest zwrócona ku nam biegunami, księżyce zataczają wielkie kręgi, a gdy obserwujemy tę planetę z boku, księżyce oscylują się wokół niego. W przypadku innych planet odbywa się to w kierunku wschód-zachód, a w przypadku Uranu - północ-południe. Czym to jest spowodowane? Odpowiednim położeniem w przestrzeni ich orbit, usytuowanych prostopadle do płaszczyzny orbity Uranu.


  Bardzo ciekawą rzeczą odkrytą 26 lat temu (a gdy czytacie te słowa to 27 lat temu) są pierścienie. Nie są one tak rozległe i okazałe jak te saturnowskie, ale i tak budzą podziw. Niestety, z Ziemi ich nie dostrzeżemy, bo są za małe. Astronomowie odkryli je przez przypadek, gdy podczas obserwacji przysłoniły na chwilę jedną z gwiazd konstelacji Wagi 10 marca 1977 roku. Szczegółowe badania doprowadziły do tego, iż stwierdzono, że planeta ma pięć cienkich pierścieni. Dokładniej astronomowie mogli im się przyjrzeć 24 stycznia 1986 roku, gdy do planety zbliżyła się sonda Voyager-2. okazało się, że nie jest ich 5 tylko 10 a tak naprawdę (kurczę, pisze się to razem czy osobno bo jakoś nigdy nie wiem:)) mamy do czynienia z całym systemem pierścieni przypominającymi pierścienie Saturna. Na tym nie koniec podobieństw między tymi dwiema planetami. Atmosfera Uranu składa się z wodoru i helu, a że doba trwa tam bardzo krótko (17h i 14min), tamtejsze chmury również układają się w pasy. Oczekiwano, iż owa planeta będzie miała bardzo silne pole magnetyczne - tak też jest. Magnetosfera rozciąga się na 18 promieni Uranu. Oś magnetyczna leży prawie w płaszczyźnie równika.


  Podobnie jak dwie inne planety naszego Układu Słonecznego mają wiele księżyców (Jowisz i Saturn) tak i Uran nie musi się "wstydzić" swych towarzyszy. Jest ich 15. 5 znano od dawna, a resztę odkryto dzięki Voyager'owi 2. Nie mają zbyt imponujących rozmiarów: średnica 24-145 km, okrążają planetę w odległości od 49300 do 85390 km. Ewolucja dużych księżyców Uranu jest złożona, ponieważ na ich powierzchni odkryto dużo kraterów meteorytowych, podłużnych dolin i innych formacji topograficznych.


  Uran od zawsze sprawiał przyjemne niespodzianki astronomom. Okazało się, iż był wielokrotnie obserwowany, ale wtedy uważano, że ma się do czynienia z gwiazdą stałą. Nie ma tego złego, co by na dobre nie wyszło, obserwacje te z powodzeniem wykorzystano do obliczeń orbity tej planety. Wynik jaki otrzymano był niezwykle dokładny, możliwy do osiągnięcia po wielu latach obserwacji. Niewiele lat później, odkryto anomalie w ruchu Uranu, niezgodne z dopiero co wyznaczoną orbitą.


  Dzięki tym obliczeniom astronomowie zaczęli nieśmiało snuć przypuszczenia, iż musi być jeszcze jakaś dalsza planeta, która swym przyciąganiem grawitacyjnym wywołuje perturbacje w ruchu Uranu. Nawet niektórzy wpadli na pomysł, by na podstawie zaobserwowanych odchyleń, obliczyć orbitę nieznanej planety, wyznaczyć jej masę i aktualne położeniem na niebie. Wielu uczonych popukało się w czoło twierdząc, iż jest to nierealne. Jednak znalazło się dwóch "wariatów", którzy zabrali się za matematyczne poszukiwania kolejnej planety. Tymi "wariatami" byli John C. Adams, który pod koniec 1845 roku ogłosił wyniki swych obliczeń, ale zostały one totalnie zignorowane i Urban J.J. Leverrier, który doszedł do podobnych rezultatów. Jednak ten ostatni miał więcej szczęścia, gdyż swe obliczenia przekazał astronomowi G. Gallemu. Ku wielkiemu zdziwieniu odnalazł hipotetyczną planetę dokładnie tam, gdzie wskazywały obliczenia Levierr'a!!!

  O Neptunie nie wiadomo zbyt wiele. Posiada on księżyce, z których największy jest Tryton. Jego atmosfera składa się głownie z azotu, a sam zbudowany jest z 7/10 ze skał i 3/10 z wody. Gdy komety zbliżały się do Układu Słonecznego, Neptun zmieniał grawitacyjne ich tory, więc uderzały w Trytona. W ten sposób mogły powstać kratery. Na owym księżycu znajdują się również rejony pokryte materiałem wulkanicznym. Naukowcy sądzą, iż wulkany wyrzucają zamarzniętą wodę, metan i azot.

  Matematycy dokonali kolejnych obliczeń, dotyczących m. in. masy planety. Niestety, masa jak orbita planety niebyły zgodne z obliczeniami, więc zaczęto snuć przypuszczenia o kolejnej planecie. Odchylenia w ruchu Neptuna były jednak tak małe, że znów stwierdzono niemożność wykonania obliczeń dotyczących kolejnej planety. Tego zadania podjął się jednak Percival Lowell, ogłaszając wyniki wych obliczeń w 1915 roku. Rok później zmarł. Niestety, nie doczekał więc chwili znalezienia planety. Odnaleziono ją dopiero w 1930 roku. Dokonał tego Clyde W. Tombaugh.
  Tę nową planetę nazwano Plutonem z dwóch przyczyn: po pierwsze dwie początkowe litery to inicjały Percivala Lowella, a po drugie Pluton to rzymski Hades - bóg ciemności. Nawa doskonale odzwierciedla warunki tam panujące. Nawet w dzień na Plutonie jest ciemno, a Słońce to tylko biała gwiazda królująca na czarnym niebie. Jej orbitę obliczył w 1930 roku Tadeusz Banachiewicz. Okazało się iż jest ona mniej wiecej zgodna z obliczeniami Lowell'a.

  Nasze wiadomości o Plutonie są prawdę mówiąc zerowe. Jak do tej pory nie dotarła do niej jeszcze ani jedna sonda kosmiczna. Trudno cokolwiek powiedzieć na jego temat. Polepszyło się, choć nieznacznie w 1978 roku, gdy W. Christy odkrył Charona - księżyc owej planety. Okrąża on Plutona w odległości 20000 km. Co ciekawe Pluton i Charon zwrócone są do siebie zawsze tą samą stroną (jak para tańcząca...). Odkrycie księżyca pozwoliło na obliczenie masy i orbity Plutona, jednak problem był niemały, gdyż wiązało się to z zagadnieniem czy na podstawie anomalii w ruchach Uranu i Neptuna można obliczyć orbitę i jej miejsce na niebie. Astronomowie sądzili, iż masa Plutona jest równa masie Ziemi, jednak "nienormalne" ruchy Charona doprowadziły do założenia, iż masa planety jest 2 razy mniejsza. Zamieniając to wszystko w jedno zdanie: nie wiadomo co jest przyczyną nieregularności w ruchach Uranu i Neptuna.

  Co więc powoduje anomalie w ruchach Uranu i Neptuna? Niektórzy astronomowie tłumaczą to polem grawitacyjnym pozaplutonowej planety. Powinna ona oddziaływać na ruchy dwóch ostatnich planet naszego układu, więc teoretycznie łatwo możnaby ją wykryć. Jednak tak nie jest. Orbity tych planet nie są dobrze zbadane, więc milczą na temat ewentualnej planety X. Komety - jedyna nadzieja - tajemnicza planeta X ma mieć wpływ na ich ruch. Na podstawie tego J.L. Brady stwierdził, iż winna ona okrążać Słońce w odległości 9 mld km raz na 460 lat. 1972 roku podjęto próbę poszukiwania owej planety, jednak spęzły one na niczym. Tak prawdę mówiąc nie wydaje mi się by coś poza Plutonem było. Układ Słoneczny powstał z wielkiej chmury gazów i pyłów, a im dalej od centralnego punktu, tym gęstość tej "mieszaniny" była mniejsza, więc planeta X nie miałaby się z czego wytworzyć. Ale... no właśnie... niezwykłą hipotezę wysunęli astronomowie Robert S. Harrington i Thomas Van Flandern. Ci dwaj panowie uważają, iż Pluton był kiedyś satelitą Neptuna, a za nim krążyła hipotetyczna planeta. Gdy obie planety zbliżyły się do siebie na niebezpieczną odległość, Tryton został skierowany na wsteczny tor, a Pluton "wyrwany" z pola grawitacyjnego Neptuna i "wskoczył" na samodzielną orbitę okołosłoneczną. A siły pływowe planety X oderwały od Plutona spory fragment i tak powstał Charon.

  A może Tryton wszystkiemu winien? On ma masę 20 razy większą od Plutona i mógł być dawno temu planetą. Wtedy Pluton spokojnie krążył sobie wokół Neptuna. Przed 100 milionami lat Tryton za bardzo zbliżył się do Neptuna, wyrwał Plutona z pola grawitacyjnego Neptuna i stał się planetą. Tryton za karę został uwięziony w polu grawitacyjnym Neptuna. Na dodatek Pluton został rozerwany na kilka części, jedną z nich jest obecny jego satelita - Charon, a drugą - satelita Neptuna, Nereida. Tryton poza tym porusza się ruchem wstecznym co jest charakterystyczne dla księżyców schwytanych przez planety (4 zewnętrzne księżyce Jowisza i najdalszy Saturna).

Dane o Uranie i Neptunie
 Uran Neptun
Masa 14,5 masy Ziemi; 8,7x1025kg 17,2 masy Ziemi; 1,0x1026kg
Średnica równikowa 4,0 ziemskiej;
51300 km
3,9 ziemskiej;
49500 km
Gęstość 1,25 g/cm3 1,64 g/cm3
Temperatura -220ºC -213ºC
Okres obrotu względem
gwiazd
17h 14min 17h 52 min
Średnia
odległość od Słońca
19,2 jedn. astronomicznych;
2,86 mld km
30 jedn. astronomicznych;
4,5 mld km
Okres orbitalny (rok) 84 ziemskie lata 165 ziemskich lat

Dane o Plutonie i Charonie
 Pluton Charon
Masa 0,0022 masy Ziemi; 1,3x1022kg 0,0003 masy Ziemi; 1,8x1021kg
Średnica równikowa 2324 km 1212 km
Gęstość 2 g/cm3 2 g/cm3
Temperatura -230ºC -230ºC
Średnia
odległość od Słońca
między 29,65 a 49,24 jednostek
astronomicznych
między 29,65 a 49,24 jednostek
astronomicznych

Korzystałem z następujących źródeł:
"W kręgu astronomii" - Stanisław R. Brzostkiewicz
"Astronomia" - Simon i Jacqueline Mitton; wyd. Oxford (z tej książki pochodzą tabele)

Harry Kotlet