Pengertian Uranus
Uranus adalah planet
ketujuh dari Matahari dan planet yang terbesar ketiga dan terberat keempat
dalam Tata surya.
Ia dinamai dari nama dewa langit Yunani kuno Uranus (Οὐρανός)
ayah dari Kronos (Saturnus) dan kakek dari Zeus (Jupiter). Meskipun Uranus
terlihat dengan mata telanjang seperti lima planet klasik, ia tidak pernah
dikenali sebagai planet oleh pengamat dahulu kala karena redupnya dan orbitnya
yang lambat. Sir William Herschel mengumumkan penemuannya pada tanggal 13 Maret
1781, menambah batas yang diketahui dari Tata Surya untuk pertama kalinya dalam
sejarah modern. Uranus juga merupakan planet pertama yang ditemukan dengan
menggunakan teleskop.
Uranus
komposisinya sama dengan Neptunus dan keduanya mempunyai komposisi yang berbeda
dari raksasa gas yang lebih besar, Jupiter dan Saturn. Karenanya, para astronom
kadang-kadang menempatkannya dalam kategori yang berbeda, "raksasa
es". Atmosfer Uranus, yang sama dengan Jupiter dan Saturnus karena
terutama terdiri dari hidrogen dan helium, mengandung banyak "es"
seperti air, amonia dan metana, bersama dengan jejak hidrokarbon. Atmosfernya itu adalah atmofer yang terdingin
dalam Tata Surya, dengan suhu terendah 49 K (−224 °C). Atmosfer planet
itu punya struktur awan berlapis-lapis dan kompleks dan dianggap bahwa awan
terendah terdiri atas air dan lapisan awan teratas diperkirakan terdiri dari
metana. Kontras dengan itu, interior Uranus terutama terdiri atas es dan
bebatuan.
Seperti
planet raksasa lain, Uranus mempunyai sistem cincin, magnetosfer serta banyak
satelit alami. Sistem Uranian konfigurasinya unik di antara planet-planet
karena sumbu rotasi miring ke sampingnya, hampir pada bidang revolusinya
mengelilingi Matahari. Sehingga, kutub utara dan selatannya terletak pada
tempat yang pada banyak planet lain merupakan ekuator mereka. Dilihat dari
Bumi, cincin Uranus kadang nampak melingkari planet itu seperti sasaran panah
dan satelit-satelitnya mengelilinginya seperti jarum-jarum jam, meskipun pada
tahun 2007 dan 2008 cincin itu terlihat dari tepi. Tahun 1986, gambar dari Voyager
2 menunjukkan Uranus sebagai planet yang nampak tidak berfitur pada cahaya
tampak tanpa pita awan atau badai yang diasosiasikan dengan raksasa lain.Akan
tetapi, pengamat di Bumi melihat tanda-tanda perubahan musim dan aktivitas
cuaca yang meningkat pada tahun-tahun belakangan bersamaan dengan Uranus
mendekati ekuinoksnya. Kecepatan angin di planet Uranus dapat mencapai 250
meter per detik (900 km/jam, 560 mil per jam)
Uranus
mengitari Matahari sekali dalam 84 tahun. Jarak rata-ratanya dari Matahari
kira-kira 3 milyar km (sekitar 20 SA). Intensitas sinar Matahari di Uranus
sekitar 1/400 yang ada di Bumi. Elemen orbitnya dihitung pertama kali tahun
1783 oleh Pierre-Simon Laplace. Dengan berjalannya waktu, perbedaan mulai
terlihat antara orbit yang diprediksikan dan yang diamati dan pada tahun 1841,
John Couch Adams pertama kali mengajukan bahwa perbedaan itu mungkin disebabkan
sentakan gravitasi oleh sebuah planet yang tidak terlihat. Pada tahun 1845,
Urbain Le Verrier mulai riset mandirinya sendiri tentang orbit Uranus. Pada 23
September 1846, Johann Gottfried Galle menemukan lokasi satu planet baru, yang
kemudian diberinama Neptunus, hampir pada posisi yang diprediksikan oleh Le
Verrier.
Periode
rotasi interior Uranus adalah 17 jam, 14 menit. Akan tetapi, seperti
semua raksasa gas lainnya, atmosfer atasnya mengalami angin badai yang sangat
kuat pada arah rotasi. Akibatnya, pada beberapa garis lintang, seperti dua per
tiga lintang dari khatulistiwa ke kutub selatan, fitur-fitur atmosfer itu yang
nampak bergerak jauh lebih cepat, menjadikan rotasi penuhnya sekecil 14 jam.
Kemiringan sumbu
Sumbu rotasi Uranus
terletak pada sisinya dipandang dari bidang Tata Surya, dengan kemiringan sumbu
97,77°. Ini memberinya perubahan musim yang sama sekali tidak seperti planet
utama lain. Planet-planet lain dapat dibayangkan sebagai gasing yang berputar
termiring-miring relatif terhadap bidang tata surya, sementara Uranus berotasi
lebih seperti bola yang menggelinding termiring-miring. Berdekatan dengan waktu
solstis Uranian, satu kutubnya menghadap Matahari terus-menerus sedangkan kutub
lainnya menghadap ke arah sebaliknya. Hanya segaris daerah sempit di sekitar
ekuator yang mengalami pergantian siang-malam dengan cepat, namun dengan
Matahari sangat rendah dari kaki langit seperti di daerah kutub di Bumi. Pada
sisi orbit Uranus yang lain orientasi kutub-kutubnya terhadap Matahari adalah
sebaliknya. Tiap kutub terus-menerus disinari Matahari sekitar 42 tahun,
diikuti dengan 42 tahun yang gelap. Dekat waktu ekuinoks, Matahari
menghadap ekuator Uranus memberi periode pergantian siang-malam sama seperti
yang terlihat pada kebanyakan planet lain. Uranus mencapai ekuinoks terkininya
pada tanggal 7 December 2007Salah satu akibat orientasi sumbu rotasi ini adalah
bahwa, rata-rata dalam satu tahun, daerah kutub menerima masukan energi yang
lebih besar dari Matahari daripada daerah ekuatornya. Namun demikian, Uranus
lebih panas ekuatornya daripada kutubnya. Mekanisme yang mendasari yang
menyebabkan hal ini tidak diketahui. Alasan tidak biasanya kemiringan sumbu
Uranus juga tidak diketahui pasti, namun perkiraan umum adalah bahwa selama
pembentukan Tata Surya, protoplanet seukuran Bumi bertubrukan dengan Uranus,
menyebabkan orientasinya yang miring tersebut. Kutub selatan Uranus menunjuk
hampir kepada Matahari saat terbang dekat Voyager 2 tahun 1986.
Penyebutan kutub ini sebagai "selatan" menggunakan definisi yang
sekarang disetujui oleh Persatuan Astronomi Internasional, yaitu bahwa kutub
utara suatu planet atau satelit adalah kutub yang menunjuk ke atas bidang
invariabel Tata Surya, kemanapun arah planet itu berputar. Akan tetapi, perjanjian
yang berbeda kadang digunakan, di mana kutub utara dan selatan suatu benda
didefinisikan menurut aturan tangan kanan sehubungan dengan arah rotasi.Menurut
sistem koordinat yang belakangan ini, kutub utara Uranus adalah yang
disinari Matahari pada tahun 1986.
Kecemerlangan
Dari tahun 1995
sampai 2006, magnitudo tampak Uranus berfluktuasi antara +5,6 dan +5,9;
menempatkannya hampir pada batas daya lihat mata telanjang pada +6.5. Diameter
angularnya antara 3,4 dan 3,7 detik busur, dibandingkan dengan 16 hingga
20 detik busur untuk Saturnus dan 32 sampai 45 detik busur untuk Jupiter.Saat oposisi, Uranus terlihat dengan mata telanjang dalam langit yang gelap dan
tidak terpolusi cahaya dan menjadi sasaran yang mudah bahkan dalam kondisi
perkotaan dengan teropong. Dalam teleskop amatir yang lebih besar dengan
diameter lensa objektif antara 15 dan 23 cm, planet itu nampak sebagai
piringan biru pucat dengan penggelapan tepi yang khas. Dengan teleskop besar
yang ukurannya 25 cm atau lebih lebar, pola-pola awan, begitu pula
beberapa satelit yang lebih besar, seperti Titania dan Oberon, mungkin juga
kelihatan.
Struktur
internal
Secara kasar Uranus massanya 14,5 kali massa Bumi, menjadikannya planet yang paling ringan di antara planet-planet raksasa, sementara itu kerapatannya 1,27 g/cm³ membuatnya planet paling tidak padat kedua setelah Saturnus. Meskipun bergaristengah sedikit lebih besar daripada Neptunus (kira-kira garis tengah Bumi), Uranus lebih ringan. Nilai ini menandakan bahwa ia terutama terdiri dari beragam es, seperti air, amonia dan metana.Massa total es di bagian dalam Uranus tidak diketahui secara tepat, dengan munculnya gambaran-gambaran berbeda tergantung dari model yang dipilih; namun pasti antara 9,3 dan 13,5 massa Bumi. Hidrogen dan helium hanya menyusun sebagian kecil dari keseluruhan, sebesar antara 0,5 dan 1,5 massa Bumi. Massa sisanya (0,5 hingga 3,7 massa Bumi) diperhitungkan untuk massa material batuan.
Model standar struktur Uranus adalah ia
terdiri dari tiga lapisan: inti di bagian tengah, mantel ber-es di lapisan
tengah dan selubung hidrogen/helium gas. Intinya relatif kecil, dengan massa
hanya 0,55 massa Bumi dan jari-jari kurang dari 20 persen jari-jari
Uranus; mantelnya merupakan bagian terbesar planet tersebut, dengan sekitar
13,4 massa Bumi, sementara itu atmosfer atas relatif kecil, dengan berat
sekitar 0,5 massa Bumi dan meluas sampai 20 persen terakhir jari-jari
Uranus. Inti Uranus kerapatannya sekitar 9 g/cm³, dengan tekanan di
tengahnya 8 juta bar (800 GPa) dan suhu sekitar 5000 K. Mantel
esnya nyatanya tidak terdiri dari es dalam pengertian pada umumnya, tetapi dari
fluida panas dan rapat yang terdiri atas air, amonia dan volatil lain. Fluida
ini, yang berdaya hantar listrik tinggi, kadang-kadang disebut lautan
air–amonia. komposisi terbesar Uranus dan Neptunus sangat berbeda dari Jupiter
dan Saturnus, dengan es mendominasi atas gas, oleh karenanya memberi alasan
klasifikasi mereka yang terpisah sebagai raksasa es.
Sementara model yang diperkirakan di atas
lebih atau kurang standar, ia tidaklah unik; model-model lain juga sesuai
dengan pengamatan. Contohnya, jika jumlah substansial hidrogen dan materi
batuan bercampur dalam mantel es, massa es total di interior akan lebih kecil
dan begitu pula, massa batuan total akan lebih besar. Data yang ada sekarang
tidak memungkinkan sains menentukan model mana yang benar. Struktur interior fluida
Uranus berarti bahwa ia tidak memiliki permukaan padat. Atmosfer gasnya sedikit
demi sedikit berganti menjadi lapisan cairan internal. Namun, demi kemudahan,
sebuah bola pepat yang berevolusi ditetapkan di titik dimana tekanan sama
dengan 1 bar (100 kPa), dibuat secara kondisional sebagai suatu
‘permukaan’. Uranus mempunyai jari-jari ekuator dan kutub masing-masing 25 559
± 4 dan 24 973 ± 20 km. Permukaan ini akan digunakan di seluruh artikel ini
sebagai titik nol untuk ketinggian.
Panas
internal
Panas internal Uranus jelas nampak lebih
rendah daripada planet raksasa lain; dalam istilah astronomi, fluks panasnya
rendah. Penyebab begitu rendahnya suhu internal Uranus masih tidak dimengerti. Neptunus,
yang hampir merupakan kembaran Uranus dalam hal ukuran dan komposisi,
meradiasikan sebanyak 2,61 kali energi yang diterimanya dari Matahari ke
angkasa. Kontrasnya, Uranus, hampir tidak meradiasikan panas berlebih sama
sekali. Daya total yang diradiasikan oleh Uranus dalam bagian inframerah jauh
dari spektrum adalah 1,06 ± 0,08 kali energi Matahari yang diserap dalam atmosfernya.
Kenyataannya, fluks panas Uranus hanya 0,042 ± 0,047 W/m², yang lebih rendah
daripada panas internal Bumi yang sekitar 0,075 W/m².Suhu terendah yang
tercatat di tropopause Uranus adalah 49 K (−224 °C),menjadikan Uranus
sebagai planet terdingin dalam Tata Surya.
Hipotesis dari perbedaan ketidaksesuaian ini
di antaranya bahwa saat Uranus "dipukul" oleh penabrak yang sangat
berat yang menyebabkan kemiringan sumbunya yang ekstrem, peristiwa itu juga
menyebabkan keluarnya sebagian besar panas primordialnya, meninggalkannya
dengan suhu intinya yang sangat menurun. Hipotesis lain adalah bahwa beberapa
bentuk penghalang ada di lapisan atas Uranus yang mencegah panas inti mencapai
di permukaan. Contohnya, konveksi mungkin berlangsung pada sekumpulan lapisan
yang komposisinya berbeda, yang menghalangi penghantaran panas ke atas.
Atmosfer
Meskipun tidak ada permukaan padat yang
terdefinisi dengan jelas dalam interior Uranus, bagian terluar dari selimut gas
Uranus yang dapat diakses oleh penginderaan jauh disebut atmosfernya. Kemampuan
penginderaan jauh berlanjut ke bawah hingga kira-kira 300 km di bawah
level 1 bar (100 kPa), dengan tekanan yang bersesuaian sekitar 100 bar
(10 MPa) dan suhu 320 K. Korona yang tipis atmosfer itu meluas jauh
hingga lebih dari dua jari-jari planet dari permukaan nominal pada tekanan 1
bar. Atmosfer Uranian dapat dibagi menjadi tiga lapisan: troposfer, antara
ketinggian −300 dan 50 km dan tekanan dari 100 sampai 0,1 bar;
(10 MPa sampai 10 kPa), Stratosfer, kisaran ketinggiannnya antara 50
dan 4000 km dan tekanan antara 0,1 and 10–10 bar
(10 kPa to 10 µPa) dan termosfer/korona
yang meluas dari 4.000 km hingga setinggi 50.000 km dari permukaan. Mesosfer
tidak ada.
Komposisi
Komposisi atmosfer Uranian berbeda dari
komposisi Uranus secara keseluruhan, ia terutama terdiri dari hidrogen
molekuler dan helium. Fraksi mol helium, yaitu jumlah atom helium per molekul
gas, adalah 0,15 ± 0,03di troposfer atas, yang bersesuaian dengan fraksi massa
0,26 ± 0,05. Nilai ini sangat dekat dekat fraksi massa helium protosolar 0,275
± 0,01, menandakan bahwa helium tidak pernah berada di tengah-tengah planet
seperti halnya pada raksasa-raksasa gas. Penyusun yang paling melimpah ketiga
dari atmosfer Uranian adalah metana (CH4). Metana memiliki pita
penyerapan yang kuat pada cahaya tampak dan dekat-inframerah membuat Uranus
nampak berwarna hijau-biru atau sian. Molekul metana menempati 2,3% atmosfernya
dalam fraksi mol di bawah lapisan awan metana pada level tekanan 1,3 bar
(130 kPa); ini menyatakan kira-kira 20 hingga 30 kali limpahan karbon
yang ditemukan di Matahari. Rasio pencampuran jauh
lebih rendah di atmosfer atas dikarenakan suhunya yang
sangat rendah, yang menurunkan level kejenuhan dan menyebabkan metana yang
berlebih membeku. Kelimpahan senyawa yang kurang volatil seperti amonia, air
dan hidrogen sulfida pada atmosfer yang dalam tidak begitu diketahui. Namun,
mungkin nilainya juga lebih tinggi daripada yang ada di Matahari. Selain
metana, sejumlah kecil berbagai hidrokarbon ditemukan di stratosfernya Uranus,
yang diperkirakan dihasilkan dari metana oleh fotolisis yang diinduksi oleh
radiasi ultraviolet Matahari. Mereka termasuk etana (C2H6),
asetilena (C2H2), metilasetilena (CH3C2H),
diasetilena (C2HC2H). Spektroskopi juga mengungkapkan
jejak-jejak uap air, karbon monoksida dan karbon dioksida di atmosfer atas,
yang hanya dapat berasal dari sumber luar seperti debu yang jatuh dan komet.
Troposfer
Troposfer adalah bagian atmosfer terbawah dan
paling rapat dan bercirikan dengan turunnya suhu bersama dengan naiknya
ketinggian. Suhu menurun dari sekitar 320 K di dasar troposfer nominal
pada −300 km hingga 53 K pada 50 km. Suhu di daerah atas
terdingin dari troposfer (tropopause) sebenarnya bervariasi dalam kisaran
antara 49 dan 57 K bergantung pada ketinggian di planet. Daerah tropopause
bertanggungjawab bagi kebanyakan pancaran inframerah jauh panas planet itu dan
oleh karenanya menentukan suhu efektif 59,1 ± 0,3 K.
Troposfernya dipercaya memiliki struktur awan
yang sangat kompleks; awan air dihipotesiskan terletak dalam kisaran tekanan 50
sampai 100 bar (5 sampai 10 MPa), awan amonium hidrosulfida dalam kisaran 20
sampai 40 bar (2 sampai 4 MPa), awan amonia atau hidrogen sulfida antara 3 dan
10 bar (0,3 to 1 MPa) dan terakhir awan metana tipis yang terdeteksi
langsung pada 1 sampai 2 bar (0,1 sampai 0,2 MPa). Troposfer Uranus
merupakan bagian atmosfernya yang sangat dinamis, menunjukkan angin yang kuat,
awan yang cerah dan perubahan musim, yang akan dibahas di bawah.
Atmosfer
atas
Lapisan tengah atmosfer Uranian adalah stratosfer, dimana
suhu umumnya naik sesuai dengan naiknya ketinggian dari 53 K di tropopause
sampai antara 800 dan 850 K di dasar termosfer.
Cincin
planet
Uranus mempunyai sistem cincin planet yang rumit, yang
merupakan sistem demikian yang kedua yang ditemukan di Tata Surya setelah cincin
Saturnus. Cincin-cincin tersebut tersusun dari partikel yang sangat gelap, yang
beragam ukurannya dari mikrometer hingga sepersekian meter. Tiga belas cincin
yang berbeda saat ini diketahui, yang paling terang adalah cincin ε (epsilon).
Semua cincin Uranus (kecuali dua) sangat sempit—umumnya mereka lebarnya
beberapa kilometer. Cincin tersebut mungkin cukup muda; pertimbangan dinamis
menandakan bahwa mereka tidak terbentuk bersamaan dengan pembentukan Uranus.
Materi di cincin-cincin itu mungkin dulu adalah bagian dari satu (atau
beberapa) satelit yang terpecah oleh tubrukan berkecepatan tinggi. Dari banyak
pecahan-pecahan yang terbentuk sebagai hasil dari tabrakan itu hanya beberapa
partikel yang bertahan dalam jumlah terbatas zona stabil yang bersesuaian
dengan cincin yang ada sekarang.
Medan
magnet
ebelum kedatangan Voyager 2, tidak ada
pengukuran magnetosfer Uranian yang dilakukan, sehingga sifatnya tetap jadi
misteri. Sebelum tahun 1986, para astronom telah memperkirakan medan magnet
Uranus segaris dengan angin surya , maka karenanya ia akan segaris dengan kutub
planet itu yang terletak di ekliptika.
Pengamatan Voyager' mengungkapkan
bahwa medan magnet Uranus aneh, baik karena ia tak berasal dari pusat geometrik
planet tersebut dan karena ia miring 59° dari poros rotasi. Faktanya dwikutub
magnetiknya bergeser dari tengah planet itu ke kutub rotasi selatan sejauh
sepertiga radius planet itu. Geometri yang tidak biasa ini menyebabkan
magnetosfer yang sangat tidak simetris, dimana kuat medan magnet pada permukaan
di belahan selatan dapat serendah 0,1 gauss (10 µT), sedangkan di
belahan utara kuatnya dapat setinggi 1,1 gauss (110 µT). Medan
rata-rata di permukaan adalah 0,23 gauss (23 µT). Sebagai
perbandingan, medan magnet Bumi kuatnya kira-kira sama pada kedua kutub dan
"ekuator magnetik"nya kira-kira sejajar dengan ekuator geografisnya.
Momen dipol Uranus 50 kali momen dipol Bumi. Neptunus juga punya medan
magnetik yang bergeser dan miring, menyarankan bahwa ini mungkin fitur umum
raksasa es. Satu hipotesis ialah bahwa, tidak seperti medan magnet planet
kebumian dan raksasa gas, yang dibangkitkan dalam inti mereka, medan magnet
raksasa es dibangkitkan oleh gerakan pada kedalaman yang relatif dangkal,
contohnya, di lautan air–amonia.
Meskipun penjajarannya mengundang
keingintahuan, dalam segi lain magnetosfer Uranian mirip seperti planet lain:
ia memiliki kejutan busur yang berlokasi 23 radius Uranian darinya, magnetopause
pada 18 jari-jari Uranian, ekor magnetofer yang terbentuk penuh, serta sabuk
radiasi. Secara keseluruhan, struktur magnetosfer Uranus berbeda dari Jupiter dan lebih mirip dengan Saturnus. Ekor magnetosfer
Uranus memanjang di balik planet itu ke luar angkasa sejauh jutaan kilometer
dan terpuntir oleh rotasi menyamping planet itu menjadi seperti pembuka tutup
botol yang panjang.
Di magnetosfer Uranus terdapat partikel
bermuatan: proton dan elektron dengan sejumlah kecil ion H2+.Tidak
ada ion yang lebih berat yang terdeteksi. Banyak partikel ini mungkin berasal
dari korona atmosfernya yang panas. Energi ion dan elektron masing-masing bisa
setinggi 4 dan 1,2 megaelektronvolt. Kerapatan ion berenergi rendah (di
bawah 1 kiloelektronvolt) di magnetosfer dalam adalah sekitar 2 cm−3.
Populasi partikel ini sangat dipengaruhi oleh satelit-satelit Uranus yang
melalui magnetosfer itu meninggalkan celah-celah yang dapat diketahui. Fluks
partikelnya cukup tinggi untuk menyebabkan penggelapan atau pencuacaan angkasa
dari permukaan satelit dalam skala waktu yang secara astronomis cepat
100.000 tahun. Ini mungkin penyebab dari warna satelit-satelit dan
cincin-cincinnya yang gelap seragam. Uranus mempunyai aurora yang terbentuk
dengan baik, yang terlihat sebagai busur yang terang di sekitar kedua kutub
magnetik. Namun, tidak seperti pada Jupiter, Uranus auroranya nampak tidak
penting bagi keseimbangan energi termosfer planet
Satelit
Uranus memiliki 27 satelit
alam yang telah diketahui. Nama bagi satelit-satelit ini dipilih dari karakter
karya Shakespeare dan Alexander Pope. Lima satelit utamanya adalah Miranda, Ariel,
Umbriel, Titania dan Oberon. Sistem satelit Uranian adalah yang paling kurang
masif di antara raksasa gas; memang, massa gabungan kelima satelit utamanya
itupun hanya kurang dari setengah massa Triton. Satelit yang terbesar, Titania,
radiusnya hanya 788,9 km, atau kurang dari setengah jari-jari Bulan,
tetapi sedikit lebih besar daripada Rhea, satelit kedua terbesar Saturnus,
menjadikan Titania satelit berukuran terbesar kedelapan dalam Tata Surya. Satelit itu memiliki albedo yang relatif rendah;
berkisar dari 0,20 untuk Umbriel
hingga 0,35 untuk Ariel (dalam cahaya hijau). Satelit itu merupakan kumpulan
es-batu yang kira-kira terdiri lima puluh persen es dan lima puluh persen batu.
Es itu mungkin termasuk amonia dan karbon dioksida
Tidak ada komentar:
Posting Komentar