Urán je siedma planéta od Slnka, tretia najväčšia a štvrtá najhmotnejšia planéta v slnečnej sústave. Patrí medzi plynné obry a spolu s Neptúnom aj medzi tzv. ľadové obry. Meno má po gréckom bohovi nebies Uránovi, čo je ojedinelé – ostatné planéty sú pomenované po rímskych bohoch. Symbolom planéty Urán je znak (používaný v astronómii) alebo (používaný v astrológii). Je to najbližšia planéta k Zemi, ktorá nebola ľuďom známa už od staroveku. Aj napriek tomu, že Urán je možné za priaznivých podmienok pozorovať voľným okom na nočnej oblohe, antickí astronómovia ho kvôli pomalej rýchlosti a nízkej jasnosti nepovažovali za planétu, ale za hviezdu. Objav Urána ohlásil William Herschel 13. marca 1781, čím prvýkrát v modernej dobe posunul známe hranice slnečnej sústavy.

Chemickým zložením sa Urán podobá Neptúnu. Obe planéty majú rozdielne celkové zastúpenie prvkov oproti Jupiteru či Saturnu. Urán má podobné zloženie atmosféry ako Jupiter či Saturn. Tvoria ju prevažne plynné formy vodíka a hélia, ale obsahuje aj výrazný podiel vody, amoniaku a metánu so stopami ďalších uhľovodíkov. Atmosféra Uránu je najchladnejšou v slnečnej sústave, minimálne teploty sa pohybujú okolo 49 K. Jej štruktúra je vrstevnatá: v najnižších poschodiach sa nachádzajú mraky vody, vo vrchných poschodiach mraky tvorené hlavne metánom. Vnútro planéty je pravdepodobne zložené predovšetkým z ľadu a kamenia.

Podobne ako ďalšie plynné planéty má aj Urán prstence, magnetosféru a množstvo mesiacov. Zvláštnosťou Urána je sklon jeho rotačnej osi: os leží takmer v rovine, v ktorej planéta obieha. Severný a južný pól sa preto nachádzajú v oblastiach, ktoré sú u iných planét charakteristické pre rovník. Pri pohľade zo Zeme sa preto občas stane, že sa prstence Urána javia ako terč s Uránom v strede.

Planétu skúmala zblízka iba sonda Voyager 2, ktorá okolo nej preletela v roku 1986. Sonda nespozorovala v atmosfére planéty žiadne väčšie množstvo mračien a búrkových systémov, ktoré sú typické pre iné plynné obry. Pozemské pozorovania priniesli náznaky sezónnych zmien počasia, s čím súvisia aj vetry vanúce v atmosfére. Tie môžu dosahovať rýchlosť až /h.

Fyzikálne a chemické vlastnosti Urán je približne 14,5-krát hmotnejší ako Zem, takže je najľahší zo všetkých plynných obrov. Jeho hustota je 1,27 g/cm³, čo je druhá najmenšia hodnota z planét v slnečnej sústave po Saturne. Priemer planéty je o málo väčší než priemer Neptúna a je približne 4-krát väčší ako priemer Zeme, ale Urán je ľahší ako menší Neptún. náhľad|vľavo|Porovnanie veľkostí Zeme a Urána

Jupiter a Saturn sú zložené takmer výhradne z vodíka. Urán na rozdiel od nich obsahuje len 83 % vodíka, ďalej 15 % hélia a stopové množstvá metánu a ďalších látok. Jadrá Urána a Neptúna sa v mnohých smeroch podobajú jadrám Jupitera a Saturna, nemajú však masívnu obálku z tekutého kovového vodíka. Zdá sa, že Urán nemá výrazne diferencované kamenné jadro ako Jupiter a Saturn, ale jeho materiál je viac-menej rovnomerne rozložený. Uránova modrozelená farba je spôsobená absorpciou červeného svetla jeho metánovou atmosférou.

Pomerne rýchla rotácia planéty je príčinou jej zreteľného sploštenia na póloch. Pre opis planéty sa preto používa rotačný elipsoid, u ktorého je povrch umelo definovaný ako miesto, kde sa atmosférický tlak rovná 1 baru. Ako rovníkový polomer sa udáva hodnota  ±, a polárny polomer je  ±. Takto definovaný povrch planéty sa používa ako nulová nadmorská výška.

Dráha a rotácia Urán obieha Slnko v strednej vzdialenosti . Planéta sa približuje k Slnku najviac na a vzďaľuje na . Okolo Slnka obehne raz za 84,07 rokov a okolo svojej osi sa otočí za 17 hodín a 14 minút.

Odklon osi Jedným z najvýraznejších znakov Urána je sklon rovníka k rovine jeho dráhy o 97,86°, takže planéta rotuje retrográdne (spätne). Rovina obehu Urána je k rovine ekliptiky sklonená len pod uhlom 0,769 86°, preto rotačná os leží takmer v rovine ekliptiky. V dôsledku toho svieti Slnko počas Uránovho roka striedavo na severný a južný pól. Deň na póle trvá 42 rokov a nasleduje po ňom 42 rokov dlhá noc. Iba na dvoch miestach obežnej dráhy, keď je planéta natočená rovníkom k Slnku, Slnko vychádza a zapadá obdobne ako na Zemi. Prstence spoločne s mesiacmi obiehajú v rovine Uránovho rovníka, takže sa celá Uránova sústava v podstate okolo Slnka „valí“. náhľad|Posledná snímka Urána, ktorú vytvorila sonda Voyager 2. Zo Zeme nikdy nie je možné vidieť Urán ako kosáčik. V čase preletu Voyagera 2 bol Uránov južný pól nasmerovaný takmer presne k Slnku. Samotné označenie tohto pólu je predmetom diskusií. O Uráne možno povedať, že buď má odklon osi rotácie o niečo málo viac ako 90°, alebo že má odklon osi rotácie o niečo málo menej než 90° a rotuje v spätnom smere. Tieto dva opisy presne zodpovedajú skutočnému správaniu planéty; výsledkom odlišných definícií je len určenie, ktorý pól je severný a ktorý južný. Keďže rotačná os nie je presne rovnobežná s rovinou ekliptiky, nachádza sa jeden pól nad rovinou a druhý pod rovinou podobne ako pozemské póly. Vzhľadom na medzinárodnú dohodu sa využíva označenie severný pól pre ten, ktorý sa nachádza nad rovinou ekliptiky bez ohľadu na smer, ktorým sa planéta otáča.

Možným vysvetlením takejto nezvyčajnej orientácie rotačnej osi je teória kolízie Urána s veľkou protoplanétou, ktorá by mohla vysvetliť tiež stratu vnútorného tepla. Simulácie ju však nepotvrdzujú, pretože osi jeho mesiacov nie sú odklonené. Z tohto dôvodu sa uvažuje aj o vplyve hustej atmosféry, ktorá kvôli sklonu osi rotácie cirkuluje zvláštnym spôsobom. Ďalšou možnosťou vysvetlenia je dočasná prítomnosť veľkého mesiaca. Ak by podľa vykonaných simulácií mal Urán v minulosti mesiac s 1 % svojej hmotnosti (teda teleso porovnateľné s veľkosťou planéty Mars), mohol by po 2 miliónoch rokoch skloniť rotačnú os planéty na súčasnú úroveň.

Podľa štúdie z Durham University publikovanej v 2018 do Uránu skutočne narazil objekt vo veľkosti približne dvojnásobku Zeme. Tento náraz vysvetľuje odklon od osi aj extrémne nízke teploty na okraji atmosféry.J. A. Kegerreis, L. F. A. Teodoro, V. R. Eke, R. J. Massey, D. C. Catling, C. L. Fryer, D. G. Korycansky, M. S. Warren, K. J. Zahnle. Consequences of Giant Impacts on Early Uranus for Rotation, Internal Structure, Debris, and Atmospheric Erosion. The Astrophysical Journal, 2018; 861 (1): 52 http://dx.doi.org/10.3847/1538-4357/aac725

Je zrejmé, že Uránov extrémny odklon osi spôsobuje aj radikálne sezónne výkyvy počasia. Počas preletu Voyagera 2 bol pásový vzor atmosféry Urána veľmi jemný a pokojný. Pozorovanie Hubblovho vesmírneho ďalekohľadu vo chvíli, keď Slnko osvetľovalo Uránov rovník (presne nad Uránovým rovníkom bolo Slnko v roku 2007), zase ukazovalo oveľa zreteľnejšie pásovanie.

Vznik a vývoj planéty

Predpokladá sa, že Urán spolu s ostatnými plynnými obrami vznikol z protoplanetárneho disku pred 4,6 až 4,7 miliardami rokov. Existujú dve hlavné teórie, ako mohli veľké plynné planéty vzniknúť a sformovať sa do súčasnej podoby: teória akrécie [Ďalej len Pokorný] a teória gravitačného kolapsu.

Teória akrécie predpokladá, že sa v protoplanetárnom disku postupne zlepovali drobné prachové častice, čím začali vznikať väčšie častice a následne balvany. Neustálymi zrážkami častice rástli, až vznikli telesá s veľkosťou niekoľko tisíc kilometrov. Tieto veľké železokamenité telesá začali vplyvom veľkej gravitácie strhávať do svojho okolia plyn a prach, ktorý sa postupne nabaľoval na pevné jadro, až planéta dorástla do dnešnej veľkosti.Pokorný, str. 75.

Na druhej strane, teória gravitačného kolapsu predpokladá, že veľké planéty nevznikali postupným zlepovaním drobných častíc, ale pomerne rýchlym zmrštením z nahusteného zhluku v zárodočnom disku podobným spôsobom, ktorý je známy pri vzniku hviezd. Podľa teórie niekoľkých gravitačných kolapsov, ktorej autorom je Alan Boss z Carnegie Institution of Washington, bol vznik plynných obrov krátky.

Je pravdepodobné, že Urán nevznikol na súčasnom mieste, pretože v tejto vzdialenosti od Slnka zrejme nebolo v čase formovania planét dostatočné množstvo zárodočného materiálu. Jeho zrod (či akréciou alebo gravitačným kolapsom) preto prebehol na miestach bližších k Slnku a Urán potom postupne migroval na svoju súčasnú polohu.

Magnetické pole náhľad|upright=1.6|left|Magnetické pole Urána zaznamenané sondou Voyager 2 v roku 1986. N a S sú magnetický severný a južný pól. Magnetické pole Urána je zvláštne tým, že jeho centrum sa nenachádza v strede planéty, ale o ďalej a je vychýlené takmer o 59° vzhľadom na os rotácie. Magnetická os je posunutá od stredu planéty smerom k južnému rotačnému pólu o jednu tretinu polomeru Urána. Magnetosféra je skrútená rotáciou planéty do dlhého vývrtkovitého tvaru tiahnuceho sa za planétou do vzdialenosti miliónov kilometrov.

Anomálna poloha magnetického poľa spôsobuje silnú asymetriu magnetosféry na rôznych stranách planéty. Na južnej pologuli môže intenzita magnetického poľa pri povrchu dosahovať len 10 μT, na severnej pologuli však môže dosahovať až 110 μT. V priemere má pole silu okolo 23 μT. Pre porovnanie, magnetické pole Zeme je zhruba rovnako silné pri oboch póloch (a porovnateľné svojou intenzitou s poľom Urána), a jej „magnetický rovník“ je približne rovnobežný so zemepisným rovníkom. Magnetický dipólový moment Urána je 50-krát väčší ako v prípade Zeme. Neptún má podobne posunuté a odklonené magnetické pole, čo napovedá, že by mohlo ísť o všeobecný znak ľadových obrov a nie je to následok nezvyčajného sklonu osi Urána. Jedna hypotéza predpokladá, že u ľadových obrov je vznik magnetického poľa spojený s pohybom v menšej hĺbke, ako u terestrických planét a plynných obrov – napríklad v oceáne vody a amoniaku nachádzajúcom sa v oblasti nad jadrom, ale podľa novších poznatkov tento oceán neexistuje.

V iných ohľadoch je však magnetosféra rovnaká ako u iných planét: má rázovú vlnu nachádzajúcu sa 23 polomerov planéty pred Uránom, magnetopauzu vo vzdialenosti 18 polomerov Urána, úplne vyvinutý magnetický chvost a radiačné pásy. Celkovo je štruktúra magnetosféry odlišná od magnetosféry Jupitera a skôr sa podobá magnetosfére Saturna.

Magnetosféra Urána obsahuje nabité častice: protóny a elektróny s malým množstvom iónov H2+. Ťažšie ióny neboli zaznamenané. Väčšina spomínaných častíc pravdepodobne pochádza z horúcej atmosférickej koróny. Energia iónov a elektrónov môže dosahovať 1,2 až 4 miliónov elektrónvoltov. Hustota nízkoenergetických iónov (pod 1 kiloelektrónvolt) je vo vnútornej magnetosfére okolo −3. Množstvo častíc je veľmi ovplyvnené mesiacmi Urána, ktoré vyčistili oblasti okolo svojich dráh, a vytvorili tak medzery. Tok častíc je dostatočne vysoký, aby spôsobil stmavnutie mesačných povrchov za astronomicky relatívne krátku dobu 100 000 rokov, čo môže byť príčinou rovnomerne tmavého sfarbenia mesiacov a prstencov. Urán má pomerne dobre vyvinutú polárnu žiaru, ktorá je viditeľná ako jasný oblúk okolo oboch magnetických pólov. Na rozdiel od Jupitera polárna žiara Urána výrazne neovplyvňuje energetickú bilanciu termosféry.

Atmosféra Kvôli výraznému odklonu rotačnej osi prijímajú polárne oblasti od Slnka oveľa viac energie ako rovníkové oblasti. Napriek tomu je teplota v oblasti rovníka rovnaká ako na póloch. Mechanizmus spôsobujúci tento jav zatiaľ vedci nepoznajú.

Vzhľad atmosféry Urána je väčšinu času jednoliaty bez viditeľnej štruktúry ako vo viditeľnom, tak aj ultrafialovom spektre. Jedným z možných vysvetlení je, že Urán nemá takmer žiadne zdroje vnútorného tepla v porovnaní s inými plynnými obrami, a preto je dynamika jeho atmosféry veľmi slabá. Na snímkach sondy Voyager 2 sa zistilo desať nevýrazných svetlých škvŕn, ktoré neskôr pozoroval aj Hubblov teleskop a boli interpretované ako mračná.

V novembri 2018 Hubblov teleskop spozoroval nad severným pólom veľkú svetlú búrku.

Zloženie