Sonnensystem-Basiswissen: Steckbrief: Uranus - der rollende Planet

Der drittgrößte Planet unseres Sonnensystems wurde erst im Jahr 1781 mit einem Teleskop entdeckt. Seine Ringe wurden sogar erst 1977 mit Hilfe einer Raumsonde aufgefunden.
Uranus
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Uranus war der erste Planet, der mit Hilfe des Teleskops entdeckt wurde. Bis dahin gehörten nur die seit der Antike bekannten Planeten Merkur, Venus, Mars, Jupiter und Saturn zum Repertoire der "Wandelsterne" am Himmel.

Auf den neuen Planeten stieß im Jahr 1781 der zu dieser Zeit als Amateurastronom zu bezeichnende deutschstämmige Friedrich Wilhelm Herschel (1738-1822) im englischen Bath, als er mit einem Sechs-Zoll-Teleskop den Himmel erkundete. Zwar lässt sich der maximal 5,7 mag helle Uranus unter optimalen Bedingungen auch mit dem bloßen Auge sichten, er wurde aber vor Herschel nicht als Planet erkannt. Im Teleskop zeigt sich der nach dem griechischen Gott Uranos benannte Himmelskörper als ein winziges, grünlich blaues Scheibchen ohne besondere Merkmale. Gelegentlich berichteten visuelle Beobachter über sichtbare Bänder und Zonen, aber diese ließen sich erst im 20. Jahrhundert eindeutig nachweisen. Mit einem Durchmesser von rund 51 000 Kilometern ist Uranus der drittgrößte Planet des Sonnensystems – er ist etwa viermal so groß wie die Erde und hat die 14,5-fache Masse.

Steckbrief: Uranus
© Uranus: NASA; Text: Sterne und Weltraum
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Uranus
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Die Uranusmonde

Schon sechs Jahre nach der Entdeckung des Planeten stieß Wilhelm Herschel auf die beiden größten Monde Titania und Oberon, die bis auf drei Ausnahmen (Ariel, Umbriel und Belinda) nach Figuren aus dem "Sommernachtstraum" von William Shakespeare benannt wurden. Titania hat einen Durchmesser von 1580 Kilometern, Oberon von 1520 Kilometern. Bis zum Vorbeiflug der US-Raumsonde Voyager 2 im Jahr 1986 waren insgesamt fünf Uranusmonde bekannt. Mittlerweile ist deren Zahl auf 27 angestiegen.

Die Ringe von Uranus

Eine Sensation war im Jahr 1977 der Nachweis eines Ringsystems um Uranus, als der Planet vor einem Stern im Hintergrund vorbeizog. Dabei blinkte dieser vor und nach der eigentlichen Bedeckung mehrmals und zwar symmetrisch im Abstand zum Planeten. Damit hatte der siebte Planet mit Saturn gleichgezogen, wenn auch seine Ringe sehr dunkel und schmal sind. Mit dem Auge am Teleskop sind sie nicht zu sehen. Insgesamt elf Ringe konnte Voyager 2 nachweisen, sie bestehen aus größeren Partikeln als die Ringe des Saturn. Im Jahr 2005 wurden dann mit dem Weltraumteleskop Hubble noch zwei weitere wesentlich breitere Ringe entdeckt, die weit außerhalb der vorher bekannten Ringe Uranus umgeben. Sie bestehen aus sehr feinen Partikeln, ähnlich jenen im E-Ring des Saturn.

Das Ringsystem des Uranus (Schemazeichnung)
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Insgesamt 13 Ringe umgeben den Planeten Uranus und in ihrer Nähe halten sich zahlreiche kleine Monde auf. Die weiß eingezeichneten Ringe wurden im Jahr 1977 bei einer Sternbedeckung entdeckt, auf den innersten Ring mit der Bezeichnung R1986 U2 stieß die die US-Raumsonde Voyager 2 bei ihrem Vorbeiflug im Januar 1986. Die Ringe mit den griechischen Buchstaben Ny (orange) und My (blau) wurden 2005 mit dem Weltraumteleskop Hubble aufgespürt.

Voyager 2 erkundet Uranus

Uranus ist eine eigentümliche Welt, denn seine Achsenneigung zur Ebene seiner Umlaufbahn beträgt rund 98 Grad. Der Planet rollt so scheinbar auf seiner Umlaufbahn entlang und unterliegt im Lauf seiner 84 Jahre langen Bahnperiode extremen jahreszeitlichen Effekten. Alle 42 Jahre zeigt einer seiner Rotationspole auf die Sonne, und es ist dann am Äquator kälter als am beleuchteten Pol. Als die US-Raumsonde Voyager 2 an Uranus vorbeizog, wies gerade einer seiner Pole zur Sonne. Der Planet präsentierte sich den Kameraaugen der Sonde als ein perfekter bläulicher Ball nahezu ohne Atmosphärenmerkmale.

Uranus im Blick von Teleskopen

Spätere Aufnahmen mit dem Weltraumteleskop Hubble und irdischen Großteleskopen, die Uranus zu anderen Jahreszeiten beobachteten, enthüllten jedoch, dass Uranus ein lebhaftes Atmosphärengeschehen mit Stürmen und Bändern aufweist. Seit Voyager 2 hat keine Sonde mehr Uranus besucht, und es sind derzeit auch keine Missionen zum siebten Planeten geplant.

Die Atmosphäre von Uranus

Die grünliche Farbe des Planeten kommt durch Beimengungen von Methangas (CH4) zu Stande, welches das rote Licht absorbiert. Überwiegend besteht die Atmosphäre von Uranus aus einer Mischung und Wasserstoff und Helium, ganz ähnlich seinen inneren Nachbarn Jupiter und Saturn. Die Temperatur in der oberen Atmosphäre liegt bei nur rund –197 Grad Celsius oder 76 Kelvin.

Der innere Aufbau von Uranus

Weiter nach innen nehmen Druck und Temperatur rasch zu, so dass die Gase im Planeteninneren eine hohe Dichte erreichen. Nach etwa einem Drittel des Planetenradius beginnt ein Mantel aus Hochdruckvarianten aus Wassereis mit Beimengungen von Methan und Ammoniak (NH3). Dieser Mantel ist leicht plastisch deformierbar und dürfte auch die Quelle des Magnetfelds von Uranus sein. Wegen dieses Mantels wird Uranus ebenso wie sein äußerer Nachbar Neptun auch als Eisriese bezeichnet. Die Druck im Inneren von Uranus und Neptun reicht aber nicht aus, dass Wasserstoff in metallischer Phase auftritt, wie das bei Jupiter und Saturn der Fall ist. Im Zentrum von Uranus und auch Neptun dürfte sich ein kleiner Kern aus Silikatmineralen und Metallen befinden. Er könnte etwa die Masse der Erde aufweisen.

Der innere Aufbau der Riesenplaneten
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Die vier Riesenplaneten des Sonnensystems, Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun unterteilen sich nach ihrem inneren Aufbau in zwei Gruppen: Gasriesen und Eisriesen. Die Gasriesen Jupiter und Saturn bestehen überwiegend aus Wasserstoff, der sowohl in flüssiger als auch metallischer Form vorliegt. Dagegen befinden sich im Inneren der Eisriesen Uranus und Neptun Hochdruckvarianten von Eis, die auch bei sehr hohen Temperaturen fest sind und nicht verdampfen. Der Kern aller Riesenplaneten sollte aus einer Mischung aus Silikatmineralen und metallischem Eisen bestehen.


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Die Planeten im Größenvergleich (Grafik)
© SuW-Grafik / Axel M. Quetz
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