2. osa: Päikesesüsteem

8. peatükk: Uraan

Uraan - esimene uusaegne planeet Avastamine Saturn on inimkonnale iidsetest aegadest teadaolevatest planeetidest kaugeim. Järgmised kolm planeeti on paljale silmale nähtamatud, nad on avastatud alles pärast teleskoobi kasutuselevõttu. 1781. aasta 31. märtsil leidis Saksa päritoluga inglise amatöörastronoom William Herschel (1738-1822) Sõnni ja Kaksikute tähtkuju piiril uduse objekti, mis päevast päeva nihkus tähtede suhtes. Herschel pidas seda esialgu komeediks, kuid orbiidi väljaarvutamine näitas, et tegemist on hoopis planeediga. Eksitus oli tingitud halvast kujutisest, mis ei võimaldanud planeeti kettakujulisena näha. Herschel nimetas uue planeedi kuningas George III auks Georgium Sidus (lad. k. Georgi täht), kuid see nimi ei leidnud poolehoidu. Üldtuntuks sai nimi Uraan, mille pani saksa astronoom Johann Elert Bode (1747-1826). Nii jätkus tava nimetada planeete antiikaja jumalate järgi -- Uranos oli kreeka taevajumal, vanim kõigist jumalatest. Selle avastuse eest määras kuningas W. Herschelile palgaks 200 naela aastas ja ta võis oma senisest muusikuametist loobuda ning täielikult astronoomiale pühenduda. Herschelist sai üks kõigi aegade silmapaistvamaid astronoome. Sinakasroheline planeet Uraan ise kuigi silmapaistev ei ole. Suurte teleskoopidega näeme teda sinakasrohelise kettana, millel pole näha mingeid detaile. Heleduse perioodilise kõikumise ja spektroskoopiliste vaatluste põhjal leiti, et Uraan teeb ühe pöörde ümber oma telje umbes 16 tunniga. Seejuures on täiesti unikaalne pöörlemistelje asend: see asub enam-vähem tema orbiidi tasandis. Pöörlemistelje sellise asendi tõttu on Uraanil omapärane päeva ja öö vaheldumise rütm, mis mõnevõrra sarnaneb Maa polaaraladel valitsevaga. Uraani poolustel kestab nii polaarpäev kui polaaröö 42 maist aastat. Mida rohkem ekvaatori suunas, seda lühemaks nad muutuvad. Kaks korda Uraani aastas ("kevadel" ja "sügisel") teatud ajavahemiku jooksul vahelduvad öö ja päev nii-öelda normaalselt -- mõlemad kestavad siis umbes 8 tundi. Seejuures on huvitav, et ühe Uraani aasta jooksul on Päike kõigis planeedi punktides kaks korda seniidis, peale pooluste, kus seda juhtub vaid kord aastas. Uraan on hiidplaneet, tema läbimõõt ületab Maa oma neli korda, mass aga 14,5 korda. Keskmine kaugus Päikesest on tal 19,2 aü ja tiirlemisperiood 84 aastat. Spektroskoopiliste vaatlustega leiti Uraanilt vesinikku, heeliumi, metaani ning vähesel määral atsetüleeni. Metaan neelab tugevasti päikesekiirguse kollast ja punast osa, seega peegelduvad tagasi vaid sinised ja rohelised kiired. Sellest tulenebki Uraani sinakasroheline värvus. "Voyager 2" möödus Uraanist 107000 km kauguselt 24. jaanuaril 1986 (kaks päeva enne kosmosesüstiku "Challenger'i" katastroofi). Maast oli automaatjaam sel ajal nii kaugel, et raadiosignaalidel kulus siiajõudmiseks 2 tundi ja 45 minutit. Vaatamata lähedusele paistis Uraan automaatjaamale sama ühtlaselt rohekassinine nagu Maalt, meenutades rohkem maist ookeani kui Jupiteri või Saturni tormilisi atmosfääre. Alles pärast fotode kontrastsuse olulist tõstmist arvuti abil õnnestus näha ekvaatoriga paralleelseid vööndeid ja mõnda üksikut pilve. Pilvede omavahelised kiirused on suurusjärgus 100 m/s ja nad liiguvad (st. tuul puhub) planeedi pöörlemisega samas suunas. Raadiovaatlustega leiti sügavamal atmosfääris tihe pilvekiht, mis koosneb ilmselt metaani jääst. Kuna Uraan saab oma suure kauguse tõttu Päikesest ligi 400 korda vähem energiat kui Maa, siis on seal hirmus külm -- atmosfääri ülakihis on temperatuur -200C ümber. Temperatuur on enam-vähem ühesugune ekvaatorist pooluseni, mis viitab mingitele soojust ümberjaotavatele protsessidele atmosfääri sügavamates kihtides, sest Päikeselt saavad rohkem sooja poolused. "Voyager 2" poolt tehtud mõõtmised kinnitasid magnetvälja olemasolu Uraanil. Ootamatu oli aga see, et magnetväli on pöörlemistelje suhtes 60 nurga all, meenutades sellega pulsareid. Uraani magnetväli, nagu ka teiste planeetide magnetväljad, on päikesetuule (Päikeselt lähtuvate laetud osakeste voo) poolt pühitud pikka "magnetsappa". Kuna Uraani magnetväli on pöörlemisteljega suure nurga all, siis moodustab tema "magnetsabä planeedi pöörlemisel korgitõmbaja moodi struktuuri. Magnetvälja pöörlemise perioodiks leiti 17,24 tundi. Kuna magnetväli tekib planeedi sisemuses, siis vastab tema pöörlemisperiood hästi planeedi kui terviku pöörlemisperioodile. Uraani magnetväli on liialt tugev selleks, et tekkida ainult tema kivimitest tuumas, mille läbimõõt on umbes 15000 km. Arvatavasti tekib ta seda tuuma ümbritsevas enam kui 10000 km paksusega kuumas (temperatuuriga mitu tuhat kraadi) veekestas, millele annavad elektrijuhtivuse mitmesugused ioonid. Ka Uraanil rõngad Mõned kuud enne automaatjaama "Voyager 2" starti tehti sensatsiooniline avastus -- 10. märtsil 1977 avastati Uraanil rõngad. Seni oli taoline moodustis teada vaid Saturnil. Erinevalt viimasest on aga Uraani rõngad väga kitsad ja seega väga raskesti märgatavad. Nad avastatigi vaid ainult tänu sellele, et Uraan kattis korraks ühte nõrga tähe. Selle kattumise vaatlemisel märgati tähe heleduse lühiajalisi nõrgenemisi, mis toimusid sümmeetriliselt enne ja pärast tema varjamist Uraani enese poolt. Kokku leiti 5 rõngast. Rõngaste avastamisel olid kõige olulisemad vaatlused, mis tehti kaheteist ja poole kilomeetri kõrgusel India ookeani kohal lendavalt lennukilt (nn. Kuiper'i nimeline Lendav Observatoorium). Hiljem avastatud kuus rõngast (neist neli maa pealt ja kaks "Voyager 2-lt") on tõstnud praegu teadaolevate rõngaste koguarvu üheteistkümnele, millest lähim asub 37000 km, kaugeim 51000 km kaugusel planeedi keskpunktist. "Voyager 2" leidis, et Uraani rõngad sisaldavad väga vähe alla meetrise läbimõõduga osakesi ja osakesed ise on väga tumedad. Arvatakse, et väikesed osakesed on suurte osakeste pinnale kleepunud ja selles on oma osa nii magnetväljal kui laetud osakestel. See-eest on mikromeetri suurusjärgus läbimõõduga tolmu hulgaliselt rõngaste vahel. Ta paikneb seal ebaühtlaselt, moodustades kitsamaid ja laiemaid ribasid. Rõngaste vahel olev materjal oli märgatav vaid siis, kui päike valgustas neid tagantpoolt. Uraani rõngad on väga kitsad (laius 1-100 km) ja järskude servadega. Kuid aja jooksul peaksid rõngaid moodustavad osakesed omavaheliste kokkupõrgete tagajärel laiali lendama ja moodustama ühe ühtse rõnga. Hajumist võivad ära hoida rõnga läheduses tiirlevad kaks kaaslast, kui neist üks tiirleb rõngast seespool, teine väljaspool. Niisugused "karjusteks" kutsutavad kaaslased olid leitud valvamas Saturni F-rõngast, "Voyager 2" avastas kaks "karjust" ka Uraani epsilon-rõnga juurest (kaaslased VI ja VII, vt. tabel). Uraanil 17 kuud Maapealsete vaatlustega on Uraanil avastatud viis kaaslast, mis kõik on meie Kuust väiksemad. "Voyager 2" leidis juurde 10 veelgi väiksemat kaaslast (vt. tabelit). Nad tiirlevad täpselt planeedi ekvaatori tasandis, seega on nende orbiidid risti kõigi teiste Päikesesüsteemi planeetide ja kaaslaste orbiitide tasanditega. Neile pandud nimed on võetud W. Shakespeare ja A. Pope'i teoste tegelastelt. "Voyager 2" tehtud mõõtmised näitasid, et vähemalt suuremad Uraani kaaslased on kaetud jääga. Seejuures on kaaslaste keskmised tihedused nii suured, et neil peab kindlasti olema kivine keskosa. Vaatamata jäisele pinnale pole Uraani kaaslased kuigi heledad, neist väiksemad ("Voyager 2" avastatud) ja rõngaid moodustavad osakesed kuuluvad koguni Päikesesüsteemi kõige tumedamate objektide hulka. Arvatavasti on nende kõigi tumedus tingitud neid katvast süsinikuühendist, mis on moodustunud metaanist selle pommitamisel laetud osakestega. Suurematest kaaslastest on heledaim Ariel, tumedaim Umbriel. Kõige lähemalt lendas "Voyager 2" mööda Mirandast, saadud fotode lahutusvõime on umbes kilomeeter. Selle Uraani varemtuntud kuudest väikseima ja planeedile lähima pind kujutab endast ühe astronoomi sõnul veidrat hübriidi, mis koosneb kõigist päikesesüsteemis esinevatest eksootilistest pinnavormidest. Nii võib sealt leida Marsi looklevaid orge, Ganymedest meelde tuletavaid vagudega piirkondi ja just nagu meie Kuult pärinevaid kraatritega kaetud alasid. Täiesti ainulaadsed on paralleelsetest heledatest ja tumedatest vöönditest moodustunud trapetsikujulised ja ovaalsed moodustised, mida hakati kutsuma "võidusõiduradadeks". Sellise "paigatud" välimuse tekkepõhjuseks arvatakse olevat see, et Miranda on kunagi mingi kokkupõrke tulemusel purunenud ja tükid on hiljem vastastikuse külgetõmbejõu mõjul uuesti ühinenud. Seejuures mõnel tükil on jäänud väljapoole sisemine, kivine külg, mõnel aga välimine, jäine külg. Viimasel ajal on populaarsem hüpotees, mille järgi põhjuseks on poolsulanud jää pinnaletõus. Uraanist võttes järgmise kaaslase Arieli pinnal võib näha risti-rästi kulgevaid siledapõhjalisi orge. See-eest Umbriel on ühtlaselt kaetud suurte, 100 kuni 200 kilomeetrise läbimõõduga kraatritega. Üksluisust rikkusid vaid ühe kraatri sees olev hele rõngas ja teise kraatri keskel olev hele laik. Kraatrid katavad tihedalt ka Uraani suurimat kaaslast Titaniat, kuid erinevalt Umbrielist on nad väiksemad (läbimõõt 10-50 km) ja lisaks esineb seal muidki pinnavorme, näiteks vagusid, astanguid (kõrgus 2-5 km) ja lõhesid. Kõige välimisel kaaslasel Oberonil on peale kraatrite ka mõnede astangute vaevumärgatavad jäänused. Osa kraatreid on ümbritsetud kiirtega sarnaselt Kuu kraatritega ja mõnede kraatrite põhjad on tumedad. 31. oktoobril 1997 teatas Rahvusvaheline Astronoomia Unioon kahe uue Uraani kaaslase avastamisest nelja USA ja Kanada astronoomi poolt Brett J. Gladman'i (Toronto ülikool) juhtimisel. Avastatud kaaslased on äärmiselt väikese heledusega. Tegemist on üldse kõige nõrgemate maa pealt vaadeldud planeetide kaaslastega. Nende avastamise tegi võimalikuks vaid kunagise maailma suurima -- Mt. Palomari 5-meetrise peegliläbimõõduga teleskoobi ja tundliku registreerimis-aparatuuri kasutamine. Uutest kaaslasest nõrgema läbimõõduks hinnatakse 80 km ja ta tiirleb 6 miljoni km kaugusel Uraanist, heledama läbimõõt on 160 km ja kaugus 8 miljonit kilomeetrit. Orbiidid on väga piklikud ja tugevasti kaldu, sellistel planeedist kaugetel orbiitidel liikuvaid kaaslasi nimetatakse irregulaarseteks. Nad olid seni teada kõigil teistel hiidplaneetidel Jupiteril, Saturnil ja Neptuunil peale Uraani. Arvatakse, et taolised kuud on planeedid Päikesesüsteemi algusaegadel endaga kaasa haaranud. Tabel. Uraani süsteem Kuu nr. Nimi Avastamine Kaugus (1000 km) Periood (ööpäev) Läbimõõt (km) 1986U2R rõngas "Voyager 2", 1986 38   2500 6 rõngas   42   1-3 5 rõngas   42   2-3 4 rõngas   43   2-3 Alfa rõngas 1977 45   7-12 Beeta rõngas 1977 46   7-12 Eeta rõngas   47   0-2 Gamma rõngas 1977 48   1-4 Delta rõngas 1977 48   3-9 1986U1R rõngas "Voyager 2", 1986 50   1-2 VI Cordelia "Voyager 2", 1986 50 0,34 26 Epsilon rõngas 1977 51   20-100 VII Ophelia "Voyager 2", 1986 54 0,38 32 VIII Bianca "Voyager 2", 1986 59 0,43 44 IX Cressida "Voyager 2", 1986 62 0,46 66 X Desdemona "Voyager 2", 1986 63 0,47 58 XI Juliet "Voyager 2", 1986 64 0,49 84 XII Portia "Voyager 2", 1986 66 0,51 110 XIII Rosalind "Voyager 2", 1986 70 0,56 54 XIV Belinda "Voyager 2", 1986 75 0,62 68 XV Puck "Voyager 2", 1985 86 0,76 154 V Miranda G. Kuiper, 1948 129 1,41 472 I Ariel W. Lassell, 1851 191 2,52 1158 II Umbriel W. Lassell, 1851 266 4,14 1170 III Titania W. Herschel, 1787 436 8,70 1598 IV Oberon W. Herschel, 1787 584 13,46 1522

[ Peatüki indeks | Õpiku tekst | Illustratsioonid | Viited | Kordamisküsimused ]

• Eelmine peatükk: Saturn
• Järgmine peatükk: Neptuun
• Sisukord
• Täiendavad tekstid

Õpiku tegijad / opik@obs.ee © Tartu Tähetorni Astronoomiaring 1997-99 21. veebruar 1999

Selle õpiku valmimist on toetanud Avatud Eesti Fond.