Urano: caratteristiche, storia, e curiosità del “pianeta di Re Giorgio”

Settimo pianeta a partire dal Sole, terzo per dimensioni e quarto per massa, Urano è il primo della coppia di "giganti ghiacciati" che domina la parte più lontana del nostro Sistema Solare insieme al suo "gemello" Nettuno. Prende il nome greco del dio del cielo, è molto freddo (sfiora i –200 °C) e orbita attorno al Sole in 84 anni. Come gli altri pianeti gassosi, Urano ha una consistente corte di satelliti (attualmente ne sono note 28, di cui 5 lune maggiori) e un significativo sistema di anelli, ma la particolare inclinazione del suo asse di rotazione fa sì che si presentino in maniera quasi "verticale" rispetto al piano dell'orbita. Come Giove e Saturno, è un pianeta gigante, ma al contrario dei precedenti ha un nucleo roccioso ben formato grande più o meno come la Terra, e un volume ricco di acqua, ammoniaca e metano, che gli danno la caratteristica colorazione ciano (azzurro-turchese). È stato scoperto nel 1781 dall'astronomo tedesco naturalizzato britannico William Herschel, e ha rischiato seriamente di chiamarsi "Giorgio".

La scoperta di Urano, da stella a pianeta del sistema solare

Urano è il primo pianeta della storia scoperto in epoca moderna: è infatti troppo debole per essere osservato facilmente a occhio nudo, e il suo movimento è così lento che è difficile misurarlo senza strumenti di precisione. In realtà, altri astronomi avevano già osservato Urano in precedenza, ma era stato classificato come una stella: per gli antichi il Sistema Solare finiva con Saturno, e l'ipotesi di altri pianeti oltre a quelli conosciuti dall'epoca classica non era lontanamente immaginabile.

Il 13 marzo 1781 l'astronomo britannico (ma tedesco di nascita) William Herschel osservò una stella dall'aspetto particolare nella costellazione dei Gemelli, che mostrava il comportamento di un oggetto più vicino rispetto alle stelle. Nelle serate successive decise di ripetere l'osservazione, misurando che l'oggetto sembrava muoversi rispetto alle altre stelle. Lo classificò quindi come una cometa. Successivamente comprese che si trattava di un pianeta, dandogli il nome prima di Georgian Sidus (stella Georgiana) e poi di Georgian Planet (pianeta Georgiano): il nome non fu particolarmente apprezzato fuori dalla Gran Bretagna, e dopo numerose proposte alternative (tra cui anche Nettuno), l'astronomo tedesco Johann Elert Bode propose Urano, che divenne in breve tempo il nome ufficiale.

Caratteristiche e particolarità di Urano

Vediamo brevemente le principali caratteristiche e particolarità del primo gigante ghiacciato del Sistema Solare.

L'orbita di Urano

La sua distanza media dal Sole è di circa 2,9 miliardi di chilometri (poco più di 19 volte la distanza media della Terra), e impiega circa 84 anni a compiere un'orbita completa intorno al Sole.

Urano ruota su se stesso in 17 ore e 15 minuti, ma la caratteristica più particolare è l'inclinazione del suo asse di rotazione, che risulta quasi allineato con il piano della sua orbita. In altre parole, l'equatore di Urano è estremamente inclinato rispetto al suo piano orbitale. Questo significa che, al contrario degli altri pianeti che "girano" come una trottola, Urano "rotola" come una palla. Questo fa sì che durante il suo movimento intorno al Sole, Urano rivolga verso la nostra stella per metà del tempo (circa 40 anni) principalmente l'emisfero boreale, e per l'altra metà principalmente quello australe, il che rende le "stagioni" su Urano completamente diversa da quelle degli altri pianeti del Sistema Solare.

La ragione per questa particolarità non è nota con sicurezza, ma l'ipotesi più probabile è che nelle fasi di formazione del pianeta, Urano sia stato colpito da un proto-pianeta di dimensioni almeno simili alla Terra, e che questo abbia scombussolato il suo orientamento senza però distruggerlo completamente.

Dimensioni e massa

Urano ha un diametro medio 25.362 km (3,9 volte il diametro della Terra) e una massa pari a circa 14,5 volte quella della Terra (quindi circa 6 volte più piccola della massa di Saturno, e 22 volte minore della massa di Giove): la sua massa è la più piccola tra tutti i pianeti giganti. Curiosamente, pur avendo una massa minore di Nettuno, Urano ha una dimensione leggermente maggiore: la sua densità è quindi più piccola rispetto al suo "gemello" (ma anche, seppur di poco, minore rispetto a quella di Giove; l'unico pianeta con una densità ancora minore è Saturno).

Struttura interna, composizione e colore azzurro

L'interno del pianeta Urano è composto da tre strati: un nucleo roccioso, ricco di silicati, ferro e nichel, di dimensioni paragonabili all'intero pianeta Terra; un mantello liquido composto da acqua, ammoniaca, metano ed altre sostanze, ma senza una superficie definita; infine, un'atmosfera estremamente spessa costituita da idrogeno ed elio con tracce di acqua, ammoniaca, e metano congelati che si possono condensare in nubi. Data la sua distanza dal Sole, Urano è estremamente freddo: la sua temperatura raggiunge i –197°C; pur essendo leggermente meno freddo di Nettuno, Urano è il pianeta con il minor irraggiamento termico di tutto il Sistema Solare, ossia è quello che emette meno calore nello spazio di tutti gli altri pianeti.

Satelliti e anelli di Urano

In orbita intorno a Urano si trovano 28 satelliti conosciuti, tra lune maggiori e corpi minori, e un sistema di anelli piuttosto ampio ma composto principalmente da polveri poco riflettenti.

Anelli

Come gli altri pianeti giganti, anche Urano possiede un sistema di anelli, secondo solo a quello di Saturno. Al contrario di questi, composti principalmente da pezzi di ghiaccio molto riflettente e quindi visibili anche da osservazioni amatoriali, gli anelli di Urano sono costituiti da polveri, come accade anche per quelli di Giove e Nettuno. Gli astronomi hanno individuato 13 anelli, indicati con lettere e numeri (in ordine dall'interno verso l'esterno): zeta, 6, 5, 4, alfa, beta, eta, gamma, delta, lambda, epsilon, ni, mi.

La caratteristica più appariscente degli anelli di Urano è la loro inclinazione: dal momento che un sistema di anelli planetario può formarsi solo in coincidenza con il piano equatoriale del pianeta (perpendicolare all'asse di rotazione), gli anelli di Urano si trovano quindi "in verticale" rispetto al piano dell'orbita del pianeta, una peculiarità che le differenzia da tutti gli altri anelli dei pianeti giganti del Sistema Solare.

Lune maggiori

Urano possiede 5 lune maggiori, la cui massa è sufficiente perché la loro gravità faccia assumere loro una forma sferoidale. Le 4 lune più grandi sono Ariel, Umbriel, Oberon e Titania, con un diametro compreso tra 1.600 e 1.200 km (meno della metà della nostra Luna), mentre la più piccola è Miranda, con un diametro di quasi di 500 km.  Per proseguire con il tema "britannico" della scoperta del pianeta, i loro nomi sono stati scelti tra quelli dei personaggi delle opere dei poeti inglesi William Shakespeare ed Alexander Pope.

Le lune hanno una composizione simile tra loro, e risultano formati da un nucleo roccioso e un mantello ghiacciato, con una superficie piuttosto scura: fa eccezione Miranda, che sembra essere formata soprattutto da ghiaccio senza un nucleo differenziato e con una superficie più chiara. Le due lune più grandi, Oberon e Titania, potrebbero avere uno strato di acqua liquida tra il nucleo e il mantello. Le lune sembrano essersi formate insieme al pianeta o in un'epoca di poco successiva, e condividono con Urano la sua bizzarra inclinazione dell'asse di rotazione, che indica un formazione comune.

Satelliti minori

Oltre alle lune di forma sferoidale, Urano possiede altri satelliti più piccoli di forma irregolare. Sono divisi in due gruppi: 13 lune interne, più vicine al pianeta (Cordelia, Ofelia, Bianca, Cressida, Desdemona, Giulietta, Porzia, Rosalinda, Cupido, Belinda, Perdita, Puck, Mab) con un diametro che va da circa 150 a 15 km e strettamente legati alla formazione al mantenimento del sistema di anelli; 9 lune esterne, più lontane e con un'orbita retrograda rispetto alle precedenti (Francisco, Calibano, Stefano, Trinculo, Sicorace, Margherita, Prospero, Setebos, Ferdinando, e S/2023 U 1, una luna ancora senza nome scoperta nel novembre 2023) con un diametro che va da circa 190 a 10 km: probabilmente oggetti dello fascia esterna catturati in tempi remoti dalla gravità di Urano.

Esplorazione di Urano

Come abbiamo detto, Urano è stato il primo pianeta scoperta con osservazioni fatte in epoca moderna. A causa della grande distanza dal Sole, con i telescopi è sempre stato difficile individuare le caratteristiche della sua atmosfera, e per decenni le uniche cose che sapevamo sul pianeta si limitavano ad alcune informazioni di base. Questo è cambiato con l'avvento dei telescopi più moderni, e in particolar modo grazie alle immagini dei telescopi spaziali Hubble e James Webb.

Ma l'impulso più significativo per la comprensione di Urano è venuta con la storica missione della Voyager 2: lanciata nel 1977, dopo aver sfiorato Giove e Saturno, la sonda della NASA è proseguita verso i giganti ghiacciati. Nel 1986 ha incontrato Urano, mostrandoci immagini superlative e ricavando dati preziosissimi sull'atmosfera del pianeta e sulla superficie dei suoi satelliti, nonché informazioni sul suo sistema di anelli.

Da allora nessun'altra sonda spaziale è mai passata altrettanto vicina ad Urano, ma molte agenzie spaziali sono impegnate nella valutazione di diversi progetti per la realizzazione di nuove missioni verso la "stella di Re Giorgio".

non perderti questo articolo

Il Sistema Solare: come è fatto, origine e quali pianeti ci sono

Di Stefano Gandelli