Una delle caratteristiche più insolite del pianeta è l'orientamento del suo asse di rotazione. Tutti gli altri pianeti hanno il proprio asse quasi perpendicolare al piano dell'orbita, mentre quello di Urano è quasi parallelo. Ruota quindi mantenendo uno dei suoi poli verso il Sole per metà del periodo di rivoluzione con conseguente estremizzazione delle fasi stagionali.Inoltre, poiché l'asse è inclinato di poco più di 90°, la rotazione è tecnicamente retrograda: Urano ruota nel verso opposto rispetto a quello di tutti gli altri pianeti del sistema solare (eccetto Venere) anche se, vista l'eccezionalità dell'inclinazione la rotazione retrograda, è solo una nota minore. Il periodo della sua rivoluzione attorno al Sole è di circa 84 anni terrestri e quindi ogni 42 anni cambia il polo esposto alla nostra stella. L'orbita di
Urano giace in pratica sul piano dell'eclittica (inclinazione di 0,7°).
Come gli altri pianeti giganti, Urano
possiede un sistema di anelli planetari, una magnetosfera e numerosi
satelliti; visti da Terra, a causa
dell'inclinazione del pianeta, i suoi
anelli possono talvolta apparire come un sistema concentrico che
circonda il
pianeta, oppure come nel 2007 e 2008 apparire di taglio. Nel 1986 la
sonda
Voyager 2 mostrò Urano come un pianeta senza alcun segno
distintivo sulla sua
superficie, senza le bande e tempeste tipiche degli altri giganti
gassosi.Tuttavia, osservazioni successive condotte da Terra, hanno
mostrato
delle evidenze di cambiamenti legati alle stagioni e un aumento
dell'attività climatica, quando il pianeta si è
avvicinato.
Il pianeta manifesta fluttuazioni
nella luminosità, ben
documentate, determinate sia da cambiamenti fisici
dell'atmosfera del pianeta, sia da
considerazioni geometriche e
prospettiche. La luminosità di Urano è
influenzata dalla sua distanza dal
Sole, dalla distanza dalla Terra e dalla particolare vista che offre al
nostro
pianeta: Urano appare leggermente più grande e
più luminoso
quando mostra le regioni polari alla Terra. Inoltre è stata
individuata una correlazione tra
l'attività solare e la luminosità del pianeta:
durante i periodi di intensa
attività solare, le fluttuazioni nella luminosità
del pianeta sono
più pronunciate.
Tra il 1995 ed il 2006 la magnitudine
apparente di Urano è variata fluttuando tra +5,5 e +6,0,
ponendolo giusto al
di sopra del limite per la visibilità ad occhio nudo,
intorno +6,5.
All'opposizione, è visibile come una debole stella quando il
cielo è scuro e
può essere osservato anche in ambiente urbano usando un
binocolo. Dalla terra ha un
diametro compreso tra 3,4 e i 3,7 secondi d'arco. Con un telescopio a
100 ingrandimenti si riesce ad intravedere la forma di un disco, fino
ad arrivare a 500× dove raggiunge le dimensioni angolari
della Luna. Anche
usando grossi telescopi non può essere visto nessun
dettaglio del suo disco.
Ad ogni modo osservazioni
all'infrarosso della sua atmosfera
mediante l'utilizzo di ottiche adattive e del Telescopio spaziale
Hubble hanno
riportato dati interessanti nei vari anni dopo il passaggio della sonda
Voyager 2.
L'osservazione dei satelliti del
pianeta è difficoltosa. Oberon e Titania possono essere
individuati con un
telescopio da 8'', in un cielo
particolarmente buio. Aperture di
12-14 '' e 16 '' dovrebbero permettere l'individuazione di Ariel ed
Umbriel
rispettivamente. Miranda può essere osservata solo con
grandi telescopi.
Urano ruota attorno al Sole una volta
ogni 84 anni terrestri. La sua distanza media dal Sole è di
circa
3.000 milioni di chilometri
(circa 20 UA). L'intensità della luce
solare su Urano è quindi circa 1/400 che sulla Terra.
Gli elementi orbitali furono calcolati
pr la prima volta nel 1783 da Pierre-Simon Laplace. Le discrepanze tra
l'orbita predetta e quella osservata portarono alla proposta di John
Couch
Adams, nel 1841, che la causa sarebbe potuta essere la forza
gravitazionale
dovuta alla presenza di un altro pianeta al di là di Urano.
Nel 1845, Urbain Le Verrier iniziò la propria ricerca di un
altro pianeta nelle
vicinanza dell'orbita di Urano. Il 23 settembre 1846, Johann Galle
trova un
nuovo pianeta, più tardi chiamato Nettuno,
nella posizione prevista da
Le Verrier.
Il periodo di rotazione dell'interno
di Urano è di 17 ore e 14 minuti, in senso retrogrado. Come
in tutti i
pianeti giganti gassosi, la sua atmosfera superiore è
soggetta a
forti venti in direzione di rotazione. Ad alcune latitudini, come a
circa 60 gradi sud,
l'atmosfera visibile ruota molto più velocemente,
completando una rotazione
in meno a 14 ore.
Inclinazione assiale.
La principale particolarità di Urano sta nell'inclinazione
del suo asse che si trova inclinato di 97,77°
sul piano dell'orbita. Si può pertanto affermare che l'asse
di rotazione di Urano giace
quasi sul suo piano orbitale. Di conseguenza, uno dei due poli
è diretto verso il Sole per metà dell'orbita, e
per la successiva metà
dell'orbita cadrà nella zona in ombra. Nel tratto intermedio
all'inversione dei due poli
rispetto al Sole, si verifica la situazione in cui il Sole sorge e
tramonta intorno all'equatore normalmente.
Il polo sud di Urano era diretto verso
il Sole al momento del fly-by della Voyager 2 nel 1986, risultando
completamente illuminato. Quel polo è definito come "sud" in
base alle convenzioni
dell'Unione Astronomica Internazionale, che definisce il polo nord di
un
pianeta o satellite il polo che punta "sopra" il piano del Sistema
Solare,
indipendentemente dalla direzione della rotazione del pianeta. Un
risultato di
questo strano orientamento è che le regioni polari di Urano
ricevono una
grande quantità di energia dal Sole in maniera maggiore
rispetto alle regioni
prossime all'equatore. Tuttavia Urano è più caldo
all'equatore che ai poli, anche se il meccanismo responsabile di
ciò non è
attualmente conosciuto.
Sembra anche che l'estrema
inclinazione dell'asse di rotazione di Urano causi delle variazioni
estreme nelle
stagioni per quanto riguarda il tempo meteorologico. Durante il viaggio
del
Voyager 2 le nubi di Urano erano estremamente deboli e miti, mentre
osservazioni più recenti (2005) fatte tramite il telescopio
spaziale Hubble
hanno rilevato una presenza molto più accentuata e
turbolenta di allora,
quando l'inclinazione dell'asse stava portando l'equatore nella
direzione
perpendicolare al Sole (tale allineamento si è avuto nel
2007).
La ragione dell'insolita inclinazione assiale di Urano non è nota con certezza: si è pensato in passato che durante la formazione del sistema solare un protopianeta con massa due volte quella terrestre sia entrato in collisione col pianeta facendo "ruotare" il proprio asse. Tuttavia questa ipotesi non spiegherebbe perché le lune principali di Urano siano inclinate anch'esse di 98°, così come l'asse di rotazione e non abbiano invece conservato le orbite originarie. Nel 2011, un gruppo di astronomi guidati da Alessandro Morbidelli ha pubblicato uno studio basato su delle simulazioni al computer riguardo diversi scenari d'impatto avuti da Urano durante la formazione del sistema solare. Morbidelli et al. affermano che le collisioni subite da Urano durante la formazione del sistema solare dovrebbero essere state ripetute, due o forse più, perché nel caso di un solo impatto, le lune avrebbero assunto molto probabilmente una rotazione retrogada, al contrario di quanto effettivamente osservato nell'era attuale.
Massa e dimensioni.
Le dimensioni di Urano comparate con
quelle della Terra.
La massa di Urano è circa 14,5 volte quella della Terra, il
che lo rende il meno massiccio dei pianeti giganti,
nonostante il suo diametro, circa quattro volte quella della Terra, sia
leggermente più grande di quello Nettuno. Con una
densità di 1,27 g/cm3
Urano è il secondo pianeta meno denso del sistema solare,
dopo Saturno. La sua
densità indica che Urano è composto
principalmente di acqua, ammoniaca e
metano congelati. La massa totale di ghiaccio interno di Urano non
è nota con precisione, perché emergono alcune
differenze a seconda del modello
scelto; essa dovrebbe essere compresa tra 9,3 e 13,5 masse terrestri.
L'idrogeno
e l'elio costituiscono solo una piccola parte della massa totale,
rispettivamente 0,5 e 1,5 masse terrestri. Il resto della massa non
ghiacciata (
da 0,5 a 3,7 masse terrestri) è costituita da materiale
roccioso.
Struttura interna.
La struttura interna di Urano sta a significare che non possiede una
crosta solida; il gas atmosferico diventa
sempre più denso procedendo verso l'interno e gradualmente
si converte
in liquido. Per convenzione, viene designata come superficie di uno
sferoide oblato il punto dove la pressione atmosferica è
pari a 1 bar;
quindi Urano ha un raggio equatoriale e un raggio
polare pari rispettivamente a 25 559
± 4 e 24 973 ± 20 km.
Urano (come Nettuno) è solo
in parte simile alla parte interna di Giove e Saturno, non essendo
presente
l'idrogeno metallico liquido che i due pianeti giganti posseggono,
grazie alle
pressioni enormi che esercitano sulle loro parti interne. Urano, di
massa
più piccola, non può generare una pressione
sufficiente. Il nucleo roccioso di
Urano è relativamente piccolo e poco massiccio, inoltre si
differenzia da
Nettuno e dagli altri pianeti giganti per la mancanza di calore
interno: in
termini astronomici esso ha un basso flusso termico. Non è
chiaro esattamente il motivo per cui Urano non irradia verso l'esterno
energia, come fa ad
esempio il "gemello" Nettuno, che irradia
2,61 volte più energia
nello spazio di quanto ne riceve dal Sole. Il calore irradiato da Urano
nella banda
del lontano infrarosso dello spettro è solo 1,06
± 0,08 volte
l'energia solare assorbita nella sua atmosfera. Infatti, il flusso di
calore di Urano
è solo 0,042 ± 0,047 W/m2, che è
inferiore al flusso di calore interno
della Terra di circa 0,075 W/m2.
La temperatura più bassa registrata nella tropopausa di
Urano è di 49 K (-224°C), il che rende Urano il
pianeta
più freddo del Sistema Solare.Una delle ipotesi per questa
differenza rispetto altri altri giganti gassosi è che quando
Urano fu
colpito nell'impatto col corpo che ha causato la sua peculiare
inclinazione assiale, venne
espulsa la maggior parte del calore interno originario, riducendo
sensibilmente la temperatura del nucleo. Un'altra ipotesi è
che ci
sia un qualche tipo di barriera negli strati superiori che impedisce al
calore del
nucleo di raggiungere la superficie. Ad esempio, potrebbe esistere una
convezione tra strati di diversa composizione,
che inibisce il trasporto di calore
verso l'esterno.Anelli.
Urano possiede un sistema di anelli
appena percettibile, composto da
materia scura e polverizzata fino a 10 km di
diametro. Il sistema di anelli fu scoperto il 10 marzo 1977 da James L.
Elliot, Edward W. Dunham e Douglas J. Mink grazie all'osservatorio
volante
Kuiper Airborne Observatory. La scoperta fu inaspettata: gli astronomi
avevano
predisposto l'aereo appositamente per studiare un fenomeno molto raro:
l'occultazione di una stella (SAO 158687) da parte di Urano, con
l'intento di poter
studiare la sua atmosfera, che avrebbe
filtrato i raggi della stella, prima
che questa scomparisse dietro il pianeta. Il C141 trasportava un
telescopio di 90 cm e un fotometro
fotoelettrico molto sensibile, capace
di misurare le più piccole variazioni di
luminosità. Quando i
ricercatori analizzarono le loro osservazioni scoprirono che la stella
era scomparsa
brevemente dalla vista cinque volte prima e dopo l'occultamento da
parte
del pianeta. Dopo ripetuti controlli, nel dubbio di un difetto nello
strumento, conclusero che intorno ad Urano doveva esserci un sistema di
anelli
analoghi a quelli di Saturno, almeno cinque. Successivamente vennero
scoperti quattro ulteriori anelli. Tale sistema venne rilevato
direttamente
quando la sonda spaziale Voyager 2 passò nei pressi di Urano
nel 1986. La
Voyager scoprì anche altri due anelli,
portando il numero totale degli anelli
a undici.
Nel dicembre 2005 il telescopio
spaziale Hubble fotografò due nuovi anelli, il
più largo dei quali ha
un diametro due volte più grande degli anelli
precedentemente conosciuti. Data la
lontananza da Urano, i nuovi anelli sono stati definiti "sistema di
anelli
esterno". I due anelli sono così lontani dal pianeta che
sono stati chiamati il
"secondo sistema di anelli" di Urano.
Gli scienziati che hanno effettuato lo
studio ipotizzano che l'anello più esterno venga
continuamente alimentato
dal satellite Mab, scoperto nel 2005 e dal diametro di circa 20 km, che
orbita all'interno di tale anello.
Nell'aprile del 2006, le immagini dei
nuovi anelli dell'Osservatorio Keck hanno rivelato i colori degli
anelli
esterni: il più esterno è blu mentre l'altro
è rosso. Una
ipotesi che spiegherebbe il colore blu dell'anello esterno è
che esso sia
composto da minuscole particelle di ghiaccio d'acqua rilasciato dalla
superficie di Mab,
sufficientemente piccole da diffondere la luce blu.
Satelliti naturali.
I 5 satelliti principali di
Urano , in
ordine crescente di distanza dal pianeta : Miranda, Ariel,
Umbriel, Titania e Oberon.
I satelliti naturali di Urano conosciuti sono 27, e tra questi i 5
principali sono: Ariel, Umbriel, Titania, Oberon,
Miranda.
I nomi dei satelliti derivano da personaggi delle opere di
Shakespeare e Alexander Pope. I primi ad essere scoperti, da parte di
William Herschel
nel 1787, furono Titania e Oberon, mentre nel 1840 William Lassell
scoprì Ariel e Umbriel. Passò poi quasi un secolo
senza nessuna scoperta, fino a
quando, nel 1948, Gerard Kuiper scoprì Miranda, il
più piccolo dei
satelliti principali di Urano. Il sistema
satellitare di Urano è il
meno massiccio tra quelli dei pianeti giganti; infatti, la massa
combinata dei cinque
maggiori satelliti è meno della metà di quella
del solo Tritone, la
maggiore delle lune di Nettuno. Il più grande dei satelliti
di Urano, Titania, ha un
diametro di 1578 km, meno della metà della Luna della Terra,
ma poco
più grande di Rea, la seconda più grande luna di
Saturno, il che rende Titania
l'ottavo satellite più grande del Sistema Solare.
Tra i satelliti di Urano, Ariel sembra
avere la superficie più giovane con il minor numero di
crateri da impatto,
mentre la superficie di Umbriel appare la più antica. La
superficie
di Miranda appare caotica e pare sia stata interessata in passato da
un'intensa
attività geologica. Sono evidenti vari strati sovrapposti,
alcuni recenti ed
altri più antichi, solcati dai canyon più
profondi del Sistema
solare, che raggiungono anche i 20 km di profondità. Si
pensa che la sua superficie abbia
sofferto intense forze mareali nel passato, in un momento in cui la sua
orbita era più eccentrica di quella odierna.
Almeno un oggetto è legato
a Urano in un'orbita a ferro di cavallo, che occupa il punto
lagrangiano Sole-Urano
L3, 83982 Crantor, che si muove in un'orbita temporanea all'interno
della
regione orbitale di Urano. Un altro candidato oggetto
in orbita a ferro di
cavallo è 2010 EU65.
Possibilità di sostenere la vita.
È altamente improbabile che su Urano ci possa essere qualcosa da poter chiamare vita. Urano è un gigante gassoso, e non possiede quindi una superficie solida definita. Anche l'atmosfera è inadatta: al di là della composizione (idrogeno, metano e ammoniaca sono composti troppo semplici per generare vita) possiede pressioni e temperature proibitive. In superficie le temperature sono bassissime, intorno ai 50 K (-223 °C), e dove queste potrebbero essere accettabili, è la pressione insieme alla mancanza di luce solare, e quindi di una fonte di energia, a impedire processi chimici avanzati che sono alla base di qualsiasi forma di vita.
Sui satelliti la questione
è diversa: se i maggiori possedessero oceani di acqua
liquida sotto la crosta
ghiacciata, come Europa, Ganimede o Titano, allora potrebbero formarsi
colonie di
organismi molto semplici nei pressi degli hotspot termali sui
fondali.Urano nella cultura umana.
Significato mitologico e astrologico.
Urano prende il nome dall'omonimo dio greco, figlio e sposo di Gea, la
Madre Terra, e personificazione del cielo,
come descrisse Esiodo nella sua opera Teogonia. Secondo Esiodo Urano
fecondò Gea gettandole addosso gocce d'acqua, dando origine
alle prime generazioni
di Titani. Nelle antiche popolazioni riferimenti al pianeta ovviamente
non
ne esistono, essendo Urano stato scoperto solo alla fine del XVIII
secolo.
In astrologia Urano rappresenta
l'intuizione, l'inventiva, la forza decisionale, e i rinnovamenti e i
cambiamenti in genere. Urano è domiciliato nel Aquario, in
esaltazione nello
Scorpione, in esilio nel Leone e in caduta nel Toro.
Nell'astrologia medica Urano regola il
sistema nervoso, l'ipofisi, le meningi, il midollo spinale.
Raggiungere i 250 m/s, pari a 900 km/h.
