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KVHS Northeim 2025 : Astronomie - eine Reise durch Raum und Zeit

Der Planet Uranus

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- Wikipedia - Der Planet Uranus

Eigenschaften des Uranus

Der Planet Uranus ist ein eisreicher Gasplanet mit einer extrem schiefen Rotationsachse,
der längste Jahreszeiten und die kältesten Temperaturen im Sonnensystem aufweist.
Uranus besitzt eine ungewöhnliche Magnetosphäre, ein schwaches Ringsystem und zahlreiche Monde,
von denen einige geologisch aktiv sein könnten.

Allgemeine Eigenschaften:

• - Typ: Eisriese (gasreicher Planet, aber mit mehr Eisanteilen als Jupiter & Saturn)
• - Grösse: Drittgrösster Planet des Sonnensystems (nach Jupiter & Saturn)
• - Äquatordurchmesser: $50724 km$ (ca. 4-mal der Erddurchmesser)
• - Polardurchmesser: $49946 km$ (durch schnelle Rotation leicht abgeflacht)
• - Umfang: $159354 km$
• - Masse: $8.681 \cdot 10^{25} kg$ (ca. 14,5-mal die Erdmasse)
• - Dichte: $1.27 g/cm^3$ (niedriger als Jupiter & Erde, aber höher als Saturn)
• - Schwerkraft: $8.69 m/s^2$ (etwa 89 % der Erdanziehungskraft)
• - Form: Abgeplattetes Sphäroid (leicht gedrungen wegen Rotation)

Umlaufbahn & Rotation:

• - Mittlere Entfernung zur Sonne: 2.87 Mrd. km (19.2 AE)
• - Exzentrizität der Umlaufbahn: 0.046 (nahezu kreisförmig)
• - Perihel (sonnennächster Punkt): 2.74 Mrd. km
• - Aphel (sonnenfernster Punkt): 3.00 Mrd. km
• - Umlaufzeit um die Sonne: 84.02 Erdjahre
• - Rotationsperiode (Uranustag): 17 h 14 min
• - Rotationsrichtung: Retrograd (dreht sich rückwärts wie Venus)
• - Neigung der Rotationsachse: $97.77 ^{\circ}$ (Uranus 'rollt' praktisch um die Sonne)
• - Mittlere Bahngeschwindigkeit: $6,80 km/s$

Atmosphäre:

• - Gesamtdruck: Sehr hoch in tiefen Schichten
• - Hauptbestandteile:
  • - 83 % Wasserstoff ($H_2$)
  • - 15 % Helium ($He$)
  • - 2 % Methan ($CH_4$) (verleiht Uranus die blaue Farbe)
  • - Spuren von Ammoniak ($NH_3$), Wasser ($H_2O$) und Schwefelwasserstoff ($H_2S$)
• - Farben:
  • - Blassblau-grünlich durch Methan, das rotes Licht absorbiert
• - Winde: Bis zu 900 km/h (stärkere Winde in tieferen Atmosphärenschichten)
• - Temperatur:
  • - Oberste Wolkenschicht: $-224 ^{\circ}C$ (kältester Planet im Sonnensystem)
  • - Tiefere Schichten deutlich wärmer
• - Wolken: Bestehend aus Methan-, Ammoniak- und Wassereis
• - Stürme: Weit weniger sichtbar als auf Jupiter & Saturn, aber dennoch vorhanden

Innere Struktur:

• - Kein feste Oberfläche, Übergang von Gas zu Flüssigkeit
• - Aufbau:
  • - Äussere Atmosphäre aus Wasserstoff & Helium
  • - Flüssige 'Eis'-Schicht aus Wasser ($H_2O$), Ammoniak ($NH_3$) und Methan ($CH_4$)
  • - Fester Gesteinskern (Silikate, Metalle, Eis), ca. 0.55 Erdmassen
• - Temperaturen:
  • - Extrem niedrige innere Wärmeabstrahlung $\rightarrow$ Uranus strahlt kaum mehr Energie ab, als er empfängt
  • - Möglicher Grund: Alte Kollision könnte interne Wärme verloren haben

Magnetfeld & Strahlung:

• - Schwaches, stark geneigtes Magnetfeld (ca. $59 ^{\circ}$ zur Rotationsachse)
• - Magnetosphäre:
  • - Unregelmässiges, asymmetrisches Magnetfeld
  • - Wahrscheinlich durch elektrisch leitende Schichten im Inneren erzeugt
• - Polarlichter: Sichtbar, aber schwächer als auf Jupiter & Saturn

Ringe:

• - Uranus hat ein Ringsystem, aber dünner und dunkler als das von Saturn
• - Bestehend aus: Dunklen Kohlenstoffhaltigen Partikeln (nicht aus Wassereis wie bei Saturn)
• - Anzahl der Haupt-Ringe: 13
• - Breite der Hauptringe: 1 bis 100 km
• - Entdeckung: 1977 durch Sternbedeckung

Monde:

• - Anzahl der Monde: 27 bekannte (Stand 2023)
• - Die grössten Monde:
  1. - Titania - Grösster Uranusmond (1578 km Durchmesser)
  2. - Oberon - Zweitgrösster Mond (1523 km Durchmesser)
  3. - Umbriel - Dunkel und stark verkratert
  4. - Ariel - Junge, eisreiche Oberfläche mit Spuren von Kryovulkanismus
  5. - Miranda - Kleine, stark deformierte Oberfläche (möglicherweise durch Einschläge)
• - Benennung: Monde wurden nach Figuren aus Shakespeare- und Pope-Werken benannt
• - Eigenschaften:
  • - Viele bestehen aus einem Mix aus Eis und Gestein
  • - Einige könnten unterirdische Ozeane aus flüssigem Wasser haben

Besondere Eigenschaften:

• - 'Liegendster' Planet : Achse fast horizontal zur Sonne
• - Extrem lange Jahreszeiten: Jeder Pol erlebt 42 Jahre Dunkelheit & 42 Jahre Sonne
• - Extrem niedrige Temperaturen: Kältester Planet trotz weiter Entfernung von der Sonne
• - Ungewöhnliches Magnetfeld: Nicht vom Zentrum des Planeten ausgerichtet
• - Schwaches Ringsystem: Sehr dünne, dunkle Ringe
• - Mögliche Riesen-Kollision: Vermutlich vor Milliarden Jahren von einem Protoplaneten getroffen

Erforschung:

• Bisherige Missionen:
  • - Voyager 2 (1986, einzige Raumsonde, die Uranus besucht hat)
• Zukünftige Missionen:
  • - NASA & ESA planen mögliche Orbiter-Missionen für die 2030er/2040er Jahre
  • - James Webb Space Telescope untersucht Uranus aktuell im Detail

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