Urano, un gigante… ribaltato!

Rubrica del weekend a spasso nell’eliosfera – Episodio 11

Il titolo dell’articolo di oggi potrebbe essere l’esclamazione di coloro che per primi videro Golia sconfitto dal temerario Davide, celebri protagonisti delle vicende bibliche. Ebbene, già ai loro tempi – siamo intorno al 1000 a.C. – i primi sei pianeti del sistema solare erano conosciuti: basti pensare che il periodo di rivoluzione di Giove era stato accuratamente calcolato già dagli eruditi di corte dell’impero assiro-babilonese, nel II millennio a.C.. L’umanità del tempo, o almeno i più fortunati, conosceva già Mercurio, Venere, Marte, Giove e Saturno, sapeva individuarli nel cielo e prevedere i loro spostamenti, seppure l’affermazione della teoria eliocentrica fosse ancora molto lontana. Come molti sapranno, infatti, è storia degli ultimi secoli la scoperta – e soprattutto l’accettazione – del moto di rotazione dei pianeti intorno al Sole, anziché intorno alla Terra, sebbene già nella Grecia del III secolo a.C. più di un astronomo ne avesse arditamente proposto un modello. Tornando a noi, dunque, chi sarebbe questo gigante ribaltato? Forse anche Caravaggio avrebbe preferito il nostro gigante alla sua rappresentazione di Davide e Golia, se solo fosse vissuto tanto da poter ammirare il gigante di cui parleremo oggi, insieme a tutte le bellezze del cosmo che ci circondano!

Rileggi le puntate precedenti di questa rubrica:
👉🏻 Il signore degli anelli – 23 aprile, episodio 10
👉🏻 I satelliti di Giove – 16 aprile, episodio 9
👉🏻 Una stella mancata – 9 aprile, episodio 8
👉🏻 Il pianeta mancante – 2 aprile, episodio 7
👉🏻 Marziani, rover e droni – 19 marzo, episodio 6
👉🏻 Di passaggio sulla Terra: perché esistono le stagioni? – 12 marzo, episodio 5
👉🏻 Venere, pianeta infernale – 5 marzo, episodio 4
👉🏻 Mercurio, dove i giorni durano più degli anni – 19 febbraio, episodio 3
👉🏻 Un sabato al Sole – 12 febbraio, episodio 2
👉🏻 Prendiamo le misure: quando siamo piccoli? – 5 febbraio, episodio 1


Massa

8.681×1025 kg, ovvero 86.81 milioni di miliardi di miliardi di kg

Pari a 14.53 volte la massa della Terra (5.973×1024 kg)


Diametro medio(1)

5.112×107 m, ovvero 51,120 km

4 volte il diametro medio della Terra (1.275×107 m)


Superficie

8.116×1015 m2, ovvero 8.116 miliardi di km2

Pari a quasi 16 volte la superficie della Terra (5.095×1014 m2)


Volume

6.833×1022 m3, ovvero 68.33 milioni di milioni di km3

Pari a 63 volte il volume della Terra (1.083×1021 m3)


Densità media

1271 kg/m3

Si tratta solo del 23% della densità media della Terra (5514 kg/m3)

Urano – questo il nome del nostro gigante – è decisamente poco denso, per l’esattezza il secondo pianeta meno denso del sistema solare dopo Saturno, davanti a Giove per pochissimo in questa speciale classifica. Come questi altri due corpi mastodontici, anche Urano viene classificato come gigante gassoso, sebbene la definizione di gigante ghiacciato venga più frequentemente utilizzata data la grande quantità di materia ghiacciata (termine lievemente improprio per la concezione comune che ne abbiamo, ma apriremmo un discorso troppo complesso) che lo compone. Come Giove e Saturno, la maggior parte del suo volume è occupata da idrogeno ed elio, a cui si aggiungono grandi quantità di acqua, ammoniaca, metano e una piccola parte di idrocarburi (come su Titano, ricordi?). Il metano, in particolare, è responsabile della colorazione ciano che caratterizza il pianeta, assorbendo la luce rossa e riflettendo quella blu. Sotto ad un mantello di idrogeno metallico liquido dovrebbe trovarsi un nucleo di rocce e ghiacci


Accelerazione di gravità in superficie

8.69 m/s2

Pari all’89% dell’accelerazione di gravità in superficie sulla Terra (9.81 m/s2)

Con il solito giochino, un uomo di 70 kg su Urano leggerebbe sulla bilancia 62.3 kg: ottima dieta!


Velocità di fuga(2)

21300 m/s

Pari a 1.9 volte la velocità di fuga sulla Terra (11186 m/s)


Periodo di rotazione all’equatore

17 ore, 14 minuti e 24 secondi

Periodo di rivoluzione o periodo orbitale

84 anni terrestri e 4 giorni

Come stiamo imparando nel corso delle puntate di questa rubrica, la velocità con cui i pianeti compiono il loro moto di rivoluzione è inversamente proporzionale alla distanza dal Sole. Più ci allontaniamo dalla nostra stella, e più piano si muoveranno intorno ad essa i pianeti che incontriamo.


Velocità di rotazione all’equatore

2590 m/s, ovvero 9324 km/h

Contro i 465 m/s (1674 km/h) della Terra

Si tratta di un valore piuttosto elevato, seppur non rapportabile ai dati impressionanti di Saturno e ancor più di Giove. Da segnalare la presenza di una rotazione differenziale nei suoi strati gassosi in funzione della latitudine, come osservato già su Giove: in alcune zone gli stati più superficiali arrivano a compiere una rotazione in appena 14 ore, contro le oltre 17 all’equatore, viste pocanzi. 


Velocità orbitale

(6.80±~0.31) km/s

Contro i (29.789±~0.5) km/s della Terra


Distanza dal Sole

Media: 2.872×109 km, ovvero 2.872 miliardi di km o 19.201 au

Contro i 1.496×108 km (149,597,870,700 m, pari per definizione ad una au, unità astronomica) della Terra.

Perielio (minima): 2.741×109 km, ovvero 2.741 miliardi di km o 18.324 au

Afelio (massima): 3.004×109 km, ovvero 3.004 miliardi di km o 20.078 au


Eccentricità dell’orbita

0.0457

Contro lo 0.0167 della Terra.


Inclinazione dell’asse sull’eclittica(3)

97° 46’ 12”

Dato molto lontano dai 23° 27’ della Terra. 

Ecco spiegato il titolo della puntata odierna. Urano ruota su se stesso intorno ad un asse quasi orizzontale rispetto al piano di rotazione stesso, o meglio anche leggermente sottosopra. La prima conseguenza pratica di quest’ultima affermazione è che la rotazione del pianeta è tecnicamente retrograda, cioè Urano ruota su se stesso apparentemente nel senso opposto rispetto alla Terra e a quasi tutti gli altri pianeti del sistema solare, ad eccezione di Venere

Una seconda grossa osservazione da fare riguarda la sua posizione nei confronti del Sole: Urano infatti, a causa di questa inclinazione assiale particolare, mostra alla nostra stella comune sempre i poli, dove quindi – ricordando il periodo di rivoluzione pari a 84 anni – si vivrà un giorno perenne di 41 anni seguito da una notte perenne altrettanto lunga. 

Rapportato al periodo di rivoluzione terrestre, è circa quello che succede sulla Terra, ma con delle sostanziali differenze. Immaginando di trovarci nel polo in ombra del pianeta, all’inizio del nostro periodo di luce di 41 anni vedremo il sole sorgere basso all’orizzonte e senza mai tramontare, alzandosi di giorno in giorno sempre di più in una sorta di traiettoria a spirale nel cielo. Dopo 20,5 anni terrestri dall’alba al polo, il sole apparirà al culmine della sua spirale, fermo allo zenith, dritto sopra la nostra testa per tutto il giorno. Inizierà successivamente il percorso opposto, in una spirale discendente per venti anni e mezzo fino al tramonto. Non è affascinante?

L’ultima delle più importanti conseguenze di questa particolare inclinazione dell’asse di rotazione del pianeta è l’estremizzazione delle stagioni, in un ciclo completamente snaturato rispetto a quanto siamo abituati a vivere sulla Terra. Qui, infatti, il Sole si trova a picco sull’equatore due volte l’anno – equinozi di primavera e autunno – per “spostarsi” una volta l’anno sul tropico del Cancro e del Capricorno – solstizi d’estate e d’inverno. Anche su Urano il Sole transita a picco sull’Equatore due volte l’anno (inteso come anno di Urano, periodo pari a 84 anni, lo ricordiamo), ma si spinge ben oltre degli eventuali tropici, arrivando fino a picco sui poli una volta l’anno. In pratica, l’equatore di Urano è la zona più temperata, ma anche i poli vivono una piena estate e un pieno inverno, con sole a picco o totalmente mancante.


Inclinazione orbitale(4)

0° 46’ 11.5”


Temperatura superficiale

Media: 68 K, ovvero -205 °C

Sensibilmente minore della temperatura superficiale media della Terra, pari a 288 K o 15 °C

Minima: 59 K, ovvero -214 °C

E noi che pensavamo di avere freddo con 187 K (-86 °C)…

La temperatura più fredda registrata su Urano è di appena 49 K (-224 °C), il che lo mette di diritto tra i pianeti più freddi dell’intero sistema solare. Sebbene la temperatura media nelle sue nubi sia di circa 53-55 K, proseguendo verso l’esterno si nota un ambiguo aumento fino agli 800-850 K nella termosfera, a cui gli studiosi non hanno ancora dato una spiegazione certa. 

Piccola parentesi: qualcuno potrebbe chiedersi come sia possibile stabilire una temperatura superficiale su un gigante gassoso, data l’assenza di una vera e propria superficie solida su cui poggiare i piedi e puntare gli strumenti. Sui giganti gassosi, infatti, procedendo dall’atmosfera verso l’interno si passa da gas più o meno rarefatti ad altri via via più compressi fino a sostanze liquide (senza necessariamente incontrare una vera e propria interfaccia netta tra le due fasi), materia degenere come l’idrogeno metallico e infine il nucleo solido. Per convenzione, la temperatura “superficiale” in questi casi viene misurata nel punto in cui, procedendo in profondità, la pressione assume il valore di 1 atmosfera.


Pressione atmosferica

1.2 bar, ovvero 1200 hPa

Pressione atmosferica media sulla Terra: 1013 hPa


Satelliti

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Non siamo certamente al livello di Saturno e Giove, che insieme vantano più di 150 lune, ma anche Urano fa la sua bella figura. Si tratta di corpi tutto sommato piccolini, battezzati con nomi di personaggi di opere di William Shakespeare e Alexander Pope. Il più grande di essi, Titania, ha un diametro di 1578 km, meno della metà della nostra Luna, mentre Miranda porta evidenti i segni di un’attività geologica molto intensa, con i canyon più profondi del sistema solare, che possono raggiungere la profondità di 20 chilometri. 


Anelli 

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Vennero scoperti quasi per sbaglio nel 1977, durante l’osservazione di una stella che avrebbe dovuto transitare dietro Urano. La strumentazione rilevò la scomparsa della stella per cinque volte a brevi intervalli prima che questa passasse definitivamente dietro al disco del pianeta, indicando senza ombra di dubbio la presenza di altri corpi interposti. Questi erano proprio gli anelli di Urano, piuttosto sottili e composti da molta meno materia di quelli spettacolari di Saturno, ma pur sempre degni di essere menzionati e… ammirati.


(1) Nonostante le rappresentazioni che ne facciamo, e la forma comunque apprezzabilmente sferica all’occhio umano, i pianeti non sono sfere perfettamente regolari; la loro forma risulta invece leggermente schiacciata ai poli, presentando quindi generalmente un diametro maggiore – in misura più o meno rilevante a seconda dei casi – all’equatore e più ridotto ai poli.

(2) La velocità di fuga indica la velocità che deve essere superata da un corpo affinché possa allontanarsi indefinitamente dal campo di gravità a cui è soggetto. Per la Terra, significa che un ipotetico mezzo lanciato a 11186 m/s (40270 km/h) ci permetterebbe di vincere la forza di gravità che lo riporterebbe al suolo con un moto parabolico, o che lo manterrebbe su un’orbita circolare o ellittica attorno al pianeta.

(3) Indica l’inclinazione dell’asse di rotazione del pianeta nei confronti del piano orbitale sul quale lo stesso ruota intorno al Sole.

(4) Indica l’inclinazione dell’orbita del pianeta rispetto all’equatore del Sole.

FONTI

Cain, F. (2009). How many rings does Uranus have? Universe Today. Pubblicato il 23 agosto 2009, consultato il 3 maggio 2022, URL: https://www.universetoday.com/38182/how-many-rings-does-uranus-have/ 

Davide e Golia. In Enciclopedia Treccani – Enciclopedia dei ragazzi. A cura di M. Ziti. Consultato il 3 maggio 2022, URL: https://www.treccani.it/enciclopedia/davide-e-golia_%28Enciclopedia-dei-ragazzi%29/ 

Erikson, K. (n.d.). Why did it takes so long to discover Uranus? NASA Science Space Place. Ultima modifica 8 maggio 2015, consultato il 3 maggio 2022, URL: https://spaceplace.nasa.gov/uranus/en/ 

Urano. (2000). Casfvg.it. Pubblicato il 30 novembre 2000, ultima modifica 23 ottobre 2012, consultato il 3 maggio 2022, URL: https://www.castfvg.it/sistsola/urano/urano.htm 

Urano. In Wikipedia. Ultima modifica 18 marzo 2022, consultato il 3 maggio 2022, URL: https://it.wikipedia.org/wiki/Urano_(astronomia) 
Williams, D. R. (n.d.). Uranus Fact Sheet. Nssdc.gsfc.nasa.gov. Ultima modifica 23 dicembre 2021, consultato il 3 maggio 2022, URL: https://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/uranusfact.html

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