كوكب اورانوس4

لم تكن هناك قياسات لخصائص الغلاف المغناطيسي لأورانوس قبل وصول المسبار فوياجر 2، لذلك بقيت طبيعة هذا الغلاف لغز. وقد توقع الفلكيين قبل سنة 1986 أن الحقل المغناطيسي لأورانوس سيكون على نفس خط الرياح الشمسية، وبذلك سيكون بمحاذاة قطبي الكوكب المتوضعي على مستوي مسار الشمس.[78]

كشفت رصود فوياجر أن الحقل المغناطيسي لأورانوس غريب، فهو لا ينشأ من المركز الهندسي للكوكب إضافة إلى ميلانه 59 درجة عن محور دورانه.[78][79] فينحرف المركز القطبي له بمقدار ثلث نصف قطر الكوكب باتجاه القطب الجنوبي الدوراني.[78] وتسبب هذا التوزيع الهندسي الغريب عدم تناظر عالي في الغلاف المغناطيسي، فتكون شدة الحقل المغناطيسي السطحي في النصف الجنوبي أقل من 0.1 غاوص، بينما تزيد في النصف الشمالي عن 1.1 غاوس.[78] ويساوي متوسط الحقل المغناطيسي السطحي 0.23 غاوس.[78] وبالمقارنة مع الحقل المغناطيسي الأرضي، فهو تقريباً متساوي في كلا القطبين، كما أن الحقل المغناطيسي عند خط الاستواء يوازي خط الاستواء الجغرافي.[79] ويساوي العزم المغناطيسي القطبي لأورانوس 50 ضعف من العزم الأرضي.[78][79] يوجد لنبتون نفس الإزاحة تقريباً، مما يوحي بأن هذا صفة مشتركة للعمالقة الجليدية.[79] تفرض إحدى الفرضيات أن الحقل المغناطيسي للعمالقة الجليدية لا ينشأ في النواة مثل الكواكب الصخرية أو العمالقة الغازية، إنما ينشأ بسبب حركة في أعماق ليست بالبعيدة مثل محيط الماء-أمونيا.[46][80]

وعلى الرغم من هذا الانرياح الغريب، فيملك الغلاف المغناطيسي لأورانوس نفس الخواص لباقي الأغلفة المغناطيسية لمختلف الكواكب. فيوجد تقوس صدمي على بعد يساوي 23 مرة من نصف قطر أورانوس، كما يوجد حزام إشعاعي على بعد 18 ضعف من نصف قطر أورانوس.[78][79][81] ويعتبر الغلاف المغناطيسي لأورانوس أكثر شبهاً لغلاف زحل ومختلف عن غلاف المشتري.[78][79] تمتد مسارات للذيل المغناطيسي خلف الكوكب لمسافة بملايين الكيلومترات إلى الفضاء الخارجي.[78][82]

يحتوي الغلاف المغناطيسي لأورانوس على جسيمات مشحونة مثل البروتونات والإلكترونات وكميات قليلة من شوارد H2+ ولم يتم تحديد شوارد أثقل من هذه.[79][81] ومن الممكن أن هذه الجسيمات المشحونة مستمدة من هالة الغلاف الجوي الحار.[81] ويمكن أن تصل طاقة الشوارد والإلكترونات إلى 4 و 1.2 ميجا إلكترون فولت على التوالي.[81] تصل كثافة الشوارد ذات الطاقة المنخفضة (أقل من 1 كيلو إلكترون فولت) في الغلاف المغناطيسي الداخلي إلى 2 سم−3.[83] تتأثر كثافة الجسيمات المشحونة بحركة أقمار أورانوس حيث تشكل فجوات ملحوظة في الغلاف المغناطيسي.[81] كما أن كثافة الجسيمات المشحونة عالية بما فيه الكفاية لتُحدث تجوية فضائية والتي تؤثر على جيولوجيا أقمار أورانوس.[81] وهذا ما قد سبب عدم تجانس في لون سطوح أقمار أورانوس وحلقاته[70] يظهر لأوارنوس شفق متطور نسبياً على شكل قوس ساطع حول كلا القطبين.[65]
[عدل] المناخ
النصف الجنوبي لأورانوس بألوان حقيقية تقريباً وفق فوياجر 2 وتظهر حزم الغيوم والغلاف الجوي

يظهر أورانوس بالأشعة المرئية والأشعة فوق البنفسجية ذو تركيب رقيق في الغلاف الجوي مقارنة بالكواكب العملاقة الأخرى، وحتى من نبتون والذي يعتبر أكثر الكواكب مشابهةً لأورانوس.[13] وقد رصد فوياجر أثناء تحليقه حول أورانوس سنة 1986 طبقة رقيقة من السحب تعبر الطبقات الداخلية له.[12][84] وإحدى التفسيرات المقترحة لتشكل هذه السحب هو بسبب الحرارة الداخلية المنخفضة لأورانوس حيث يعتبر أورانوس أبرد كوكب في المجموعة الشمسية. كانت أقل حرارة مقاسة على أورانوس تساوي 49 كلفن .[10][49]
[عدل] بنية حزم الغيوم والرياح والسحب
منطقة رياح سريعة على أورانوس، تظهر المنظقة المظللة الطوق الجنوبي ونظيرتها الشمالية المستقبلية. المنحني الأحمر يبين انسجام البيانات.

حلق فوياجر 2 في سنة 1986 فوق النصف الجنوبي، ليجد أن النصف الجنوبي يمكن أن يقسم إلى منطقتين: قبعة قطبية ساطعة، ونطاقات استوائية معتمة.[12] والمنطقة الفاصلة بينهما تقع على خط عرض -45 درجة. توجد منطقة تقع في المجال العرضي -45 إلى -50 درجة هي المنطقة ذات السطوع الأعلى في القسم المرئي من الكوكب.[12][85] وتسمى هذه المنطقة الطوق ويعتقد أن منطقة القبعة القطبية والطوق عي مناطق كثيفة بسحب الميثان الواقعة ضمن مجال الضغط ما بين 1.3 إلى 2 بار.[86] بالإضافة إلى بنية النطاقات الممتدة بشكل واسع، لاحظ فوياجر بنية سحب رقيقة تمتد لعدة درجات شمال الطوق.[12] للاسف وصل فوياجر 2 أثناء ذروة الصيف الجنوبي ولذلك لم يستطع رصد النصف الشمالي لأورانوس. وعندما وصل أورانوس لذروة الشتاء في بداية القرن الواحد والعشرين تم رصد النصف الشمالي بواسطة مرصد هابل الفضائي ومرصد كيك ولم يتم ملاحظة طوق أو قبعة قطبية في النصف الشمالي.[85] وبذلك يظهر أورانوس عدم تجانس في بنية النطاقات. على أي حال ظهر في سنة 2007 عندما كان أورانوس عند نقطة الاعتدال أن الطوق الجنوبي اختفى تقريباً، مع ظهور طوق رقيق في النصف الشمالي على درجة 45.[87]

أدى تطور تقنيات دقة التصوير إلى ازدياد كبير في رصد سحب ساطعة منذ سنة 1990.[13] ومعظم هذه السحب التي تم رصدها كانت في النصف الشمالي منذ أن بدأ بالظهور.[13] وإحدى التفسيرات المبكرة من أن رصد السحب الساطعة في الجزء المظلم أسهل منه في النصف الجنوي بسبب أن الطوق يجعل من الصعب تمييزها.[88][89] ومع ذلك يوجد اختلاف في نمط هذه السحب بين الجزئين الشمالي والجنوبي، فالسحب الشمالية أصغر وأكثر وضوحاً وسطوعاً.[89] وتظهر عند خطوط عرض أعلى.[89] لكن عمر هذه السحب قصير، فبعض السحب الصغيرة يصل عمرها لساعة واحدة فقط. بينما واحدة على الأقل من السحب الجنوبية ما زالت مستمرة منذ تحليق فوياجر.[13][84] كشفت الأرصاد الحالية وجود قواسم مشتركة ما بين سحب أورانوس وسحب نبتون.[13] فعلى سبيل المثال البقعة المظلمة على نبتون لم بتم رصد مثيل لها على أورانوس في ما قبل 2006، حيث تم تصوير مثيل لها ويطلق عليها اسم البقعة المظلمة على أورانوس.[90] وتفرض إحدى التوقعات أن أورانوس يصبح أكثر شبهاً لنبتون خلال فترة الاعتدالان.[91]
أول بقعة مظلمة تم رصدها على أورانوس سنة 2006

سمح تتبع أثر السحب من تحديد مناطق الرياح التي تهب في أعلى التربوسفير.[13] فيكون اتجاه الرياح عند خط الاستواء إلى الوراء أي أنها تهب بعكس اتجاه دوران الكوكب بسرعة تتراوح من -100 إلى -50 متر في الثانية.[13][85] تزداد سرعة الرياح بالابتعاد عن خط الاستواء لتصل إلى قيمة الصفر عند خطي عرض ±20° حيث توجد أق درجة حرارة في التربوسفير.ref name=Sromovsky2005/>[48] تستمر الزيادة في سرعة الرياح وتبلغ أعلى قيمة لها عند خطي عرض ±60° ثم تتناقص لتصل إلى الصفر عند القطبين. بالقرب من القطبين تتبع الرياح حركة الكوكب التراجعية.[13] تتراوح سرعة الرياح عند خط عرض −40° من 100 إلى 150 متر في الثانية. وبما أن الطوق يحجب جميع الغيوم الأدنى منه فمن المستحيل حالياً قياس سرعة الرياح من الطوق وحتى قبعة القطب.[13] في المقابل، وصلت أعلى سرعة رياح لاكثر من 240 متر في الثانية عند خط عرض +50.[13][85][92]
[عدل] التغيرات الفصلية
صورة ملتقطة سنة 2005 تظهر الحلقات والطوق الجنوبي وغيوم ساطعة في النصف الشمالي.

ظهرت في الفترة الممتدة من مارس إلى مايو في سنة 2004 عدد كبير من السحب في الغلاف الجوي لأورانوس، جاعلةً مظهره مشابه إلى حد كبير مظهر نبتون.[89][93] وقد تضمن هذا الرصد تسجيل أعلى سرعة للرياح والتي بلغت 229 متر في الثانية إضافة إلى عاصفة رعدية مستمرة أطلق عليها اسم ألعاب 4 مايو النارية.[84] كما رصد الباحثون في مؤسسة علوم الفلك وجامعة ويسكنسون في 24 أغسطس سنة 2006 بقعة مظلمة على سطح أورانوس، اعطت علماء الفلك نظرة أكثر عمقاً لنشاط الغلاف الجوي لهذا الكوكب[90] اما سبب هذه التغيرات الفجائية في الطقس غير معروفة تماماً، لكن يعتقد أن الميلان المحوري الكبير لأورانوس والمسبب لتغيرات فصلية متباينة هو السبب.[37][91] من الصعب تحديد طبيعة التغيرات الفصلية علىأورانوس لأن البيانات المتوافرة عن أورانوس لا تشمل كامل فتر 84 سنة(سنة لأورانوس كاملة). ومع ذلك فقد حدثت بعض الاكتشافات. أظهرت القياسات المتخذة بواسطة القياس الضوئي الفلكي على مدار عام ونصف العام الأورانوسي (منذ سنة 1950) وجود تغيرات في السطوع لنطاقين طيفيين، وأعظم تغير يحدث في فترة الانقلاب والأصغري في فترةالاعتدال.[94] كما بدأت قياسات لتغيرات دورية مشابهة تم الحصول عليها باستخدام الأشعة الصغرية في الطبقة السفلى من التربوسفير، وقد بدأت هذه القياسات منذ سنة 1960.[95] كما بدأت قياس درجة الحرارة بدءاً من سنة 1970 لتظهر أعلى قيمة للحرارة في الستراتوسفير عند انقلاب سنة 1986.[64] ويعتقد أن سبب هذه التغيرات بسبب التغيرات في هندسة المشاهدة.[88]

على أي حال، توجد بعض الأسباب تجعل الاعتقاد بأن أسباب فيزيائية وراء التغيرات الفصلية. فبينما يعتقد أن الكوكب يملك قطب جنوبي ساطع، وقطب شمالي معتم تقريباً، وهو مايتنافى مع نموذج التغيرات الموسمية أعلاه.[91] في خلال الانقلاب الشتوي السابق سنة 1944، أظهر أورانوس مستويات عالية من السطوع مما يوحي بأن القطب الشمالي ليس في حالة إعتام دائم.[94] وتعني هذه المعلومات أن القطب المرئي يسطع قبل الانقلاب ويعتم بعد الاعتدال.[91] كشفت تحاليل تفاصيل البيانات المُحصلة بواسطة الضوء المرئي والأشعة الصغرية من أن التغيرات الدورية للسطوع ليس متجانس بشكل دائم خلال فترة الاعتدال. والتي تشير إلى اختلافات في البياض وفق التغيرات في خطوط الطول والعرض.[91] وفي سنة 1990 ابتعد أورانوس عن نقطة الانقلاب ليلاحظ من خلال مرصد هابل والمراصد الأرضية بأن سطوع القطب الجنوبي بدأ يعتم بشكل تدريجي (باستثناء الطوق الجنوبي الذي حافظ على سطوعه),[86] في حين ظهرت زيادة في النشاط في النصف الشمالي،[84] مثل تشكل السحب وزيادة سرعة الرياح، مما يوحي بأن النصف الشمالي سيصبح أكثر سطوعاً.[89] وقد حدث هذا بالفعل في سنة 2007 أثناء الاعتدال، عندم ظهر طوق شمالي خافت، وأصبح الطوق الجنوبي غير مرئي تقريباً، مع بقاء عدم تجانس في الرياح، حيث أن الرياح الشمالية أبطأ منها في النصف الجنوبي.[87]

ماتزال آلية حدوث التغيرات الفصلية غير واضحة.[91] في نقطة الانقلاب الصيفي أو الشتوي يبقى تصف أورانوس معرض للأشعة الشمسية أو يتوضع بعيداً عنها. ويعتقد أن سطوع النصف المعرض للأشعة الشمسية ناتج عن سحب الميثان المحلية السميكة، وطبقات الضباب المتوضعة في التربوسفير.[86] كما أن الطوق الساطع مرتبط أيضاً بسحب الميثان.[86] ويمكن تفسير التغيرات في المنطقة الجنوبية بتغيرات السحب في الطبقات السفلية.[86] ومن المحتمل أن تغيرات انبعاثات الأشعة الصغرية يحدث بسبب تغيرات في عمق التربوسفير.[96] يمر أورانوس حالياً في فترة الاعتدال الخريفي والربيعي فيمكن أن تحدث تغيرات ديناميكية وتغيرات بالحمل الحراري.[84][96]
[عدل] نشأة أورانوس

العديد من النظريات تشير إلى اختلافات في نشأة العمالقة الغازية والعمالقة الجليدية.[97][98] يعتتقد أن المجموعة الشمسية تشكلت من كرة عملاقة من الغاز والعملاق تعرف باسمسديم الشمس الأولي. أغلب غازات السديم، وبشكل رئيسي الهيليوم والهيدروجين شكلت الشمس، في حين تجمع الغبار مشكلاً الكواكب الأولية. وكلما نما الكوكب ازدادت جاذبيته لتضم إليها غازات أكثر من السديم.[97][98] وكلما ضم إليه مزيد من الغاز كلما أصبح أكبر، وكلما أصبح أكبر كلما ضم غاز أكثر. إلى أن يصل إلى نقطة حرجة، ليزداد حجمه بقيمة أسية. لا تصل العمالقة الجليدية إلى هذه القيمة الحدية.[97][98][99] أظهرت نماذج محاكاة هجرة الكواكب أن العمالقة الجليدية تشكلت على مسافة أقرب مما هي عليه الآن من الشمس، ثم انتقلت فيما بعد إلى وضعها الحالي.[97]
[عدل] أقمار أورانوس
الأقمار الرئيسية لأورانوس، ويظهر الحجم النسبي لهذه الأقمار

يملك أورانوس 27 قمر طبيعي.[99] وقد أعطيت هذه الاقمار أسماء مستمدة من أعمال ويليام شكسبير وألكسندر بوب.[45][100] والأقمار الخمسة الرئيسية هم ميراندا وأرييل وتيتانيا وأوبيرون وأومبريل.[45] تعتبر كتل نظام أقمار أورانوس هي الأصغر من بين العمالقة الغازية. فكتلة الأقمار الخمسة الرئيسية تعادل فقط نصف كتلة تريتون قمر نبتون.[43] أكبر هذه الأقمار تيتانيا له نصف قطر يصل إلى 788.9كم أي أقل من نصف قطر القمر ولكنه أكبر قليلاً من ريا ثاني أكبر أقمار زحل، ليكون تيتانيا 8 أقمار المجموعة الشمسية من حيث الكبر, تملك أقمار أورانوس بياض قليل نسبياً يتراوح من 0.20 لأوبيرون إلى 0.35 لأرييل).[12] تتركب الأقمار من كتل جليدية وكتل صخرية بنسبة 50% للمكونات الجليدية و50% للمكونات الصخرية تقريباً، ومن الممكن أن يحوي الجليد الأمونيا وثاني أكسيد الكربون.[70][101]

يبدو أن أرييل لديه سطح أحدث من بين جميع الأقمار، بينما يبدو أن أوبيرون هو الأقدم.[12][70] يملك ميراندا أخاديد عميقة تصل لعمق 20 كم، وطبقات مدرجة، وتوزع عشوائي في عمر السطح والتضاريس.[12] ويعتقد أن النشاط الجيولوجي القديم لميراندا كان نتيجة التسخين المدي في وقت كان مداره أكثر شذوذاً وربما كان نتيجة ذلك نسبة الرنين المداري مع أوبيرون البالغة1:3.[102] وربما أن العمليات الصدعية مرتبطة بتقلبات الانحناءات والتي قد تكون هي السبب الرئيسي في تشكل الأخدود الرئيسي على ميراندا والمشابه لمضمار السباق.[103][104] كذلك يعتقد وجود رنين مداري 1:4 بين أرييل وتيتانيا.[105]
[عدل] استكشاف أورانوس
أورانوس على شكل هلال كما تم رؤويته من خلال فوياجر 2 أثناء مغادرته إلى نبتون

زار فوياجر 2 أورانوس في سنة 1986. وكانت هذه الرحلة الوحيدة التي أقتربت من أورانوس، ولا توجد حالياً مخططات لرحلات لزيارة أورانوس. أطلق فوياجر 2 في سنة 1977 من قبل وكالة ناسا، ليبدأ أول اقتراب من أورانوس في 24 يناير من سنة 1986، ليحلق على مسفة 81500 كم من فوق السحب العليا لأورانوس، قبل أن يكمل رحلته إلى نبتون. درس فوياجر 2 البنية والتركيب الكيميائي للغلاف الجوي،[56] كما قام باكتشاف 10 أقمار جديدة لم تكن معروفة من قبل، بالإضافة إلى دراسة مناخه الفريد نتيجة ميلانه المحوري بمقدار 97.77°.[12][106] كما درس الحقل المغناطيسي، والبنية غير المنتظمة لهذا الحقل.[78] بالإضافة إلى عرض تفاصيل أكثر عن تضاريس والاستكشافات ضمن الأقمار الخمسة الكبيرة ودراسة الحلقات التسع التي كانت معروفة آنذاك إضافة إلى اكتشاف حلقتين جديدتين.[12][70]
[عدل] في الثقافة

يعتبر أورانوس وفق التنجيم الفلكي بأنه الكوكب القائد لمواليد برج الدلو. كما يربط بالكهرباء نظراً للونه السماوي والقريب من اللون الأزرق للكهرباء.[107]

كما سمي العنصر الكيميائي اليورانيوم مشتقاً من اسم أورانوس، وكان هذا العنصر قد اكتشفه العالم الألماني مارتن كلابروث سنة 1789 وسمي على اسم أورانوس والذي كان مكتشفاً حديثاً.[108] كما كانت سميت إحدى العمليات العسكرية الهامة باسم الكوكب وهي عملية أورانوس وقد كانت عملية ناجحة للجيش الأحمر لفك الحصار عن مدينة ستالينغراد