Sao Thiên Vương


Bách khoa toàn thư mở Wikipedia




Sao Thiên Vương Đặc điểm của quỹ đạo (Kỷ nguyênJ2000) Đặc điểm của hành tinh Cấu tạo của khí quyển

Sao Thiên Vương, chụp bởi Voyager 2
Bán trục lớn	2.870.972.220 km hay 19,19126393 đơn vị thiên văn.
Chu vi	18,029 × 1012 km hay 120,515 đơn vị thiên văn hay 19,18 lần Trái Đất.
Độ lệch tâm	0,04716771 hay 2,737 lần Trái Đất.
Cận điểm	2.735.555.035 km hay 18,28605596 đơn vị thiên văn.
Viễn điểm	3.006.389.405 km hay 20,0964719 đơn vị thiên văn.
Chu kỳ theo sao	30.708,16 ngày hay 84,07 năm hay 84,011 lần Trái Đất.
Chu kỳ giao hội	369,65 ngày hay 1,013 năm.
Vận tốc quỹ đạo:
- trung bình	6,795 km/s hay 0,229 lần Trái Đất.
- tối đa	7,128 km/s hay 0,235 lần Trái Đất.
- tối thiểu	6,485 km/s hay 0,222 lần Trái Đất.
Độ nghiêng	0,76986° với Hoàng Đạo hay 6,48° với xích đạo Mặt Trời.
Hoàng kinh của điểm nút lên	74,22988°
Acgumen của điểm cận nhật	96,73436°
Tổng số vệ tinh	27
Đường kính:
- tại xích đạo	51.118 km hay 4,007 lần Trái Đất.
- qua hai cực	49.946 km hay 3,929 lần Trái Đất.
Độ dẹt	0,0229
Diện tích	8,084 × 109 km² hay 15,849 lần Trái Đất.
Thể tích	68,34 × 1012 km³ hay 63,086 lần Trái Đất.
Khối lượng	86,832 × 1024 kg hay 14,536 lần Trái Đất.
Khối lượng riêng	1318 kg/m³ hay 0,24 lần Trái Đất.
Gia tốc trọng trường tại xích đạo	8,69 m/s² hay 0,886 lần Trái Đất.
Vận tốc thoát ly	21,29 km/s hay 1,903 lần Trái Đất.
Chu kỳ quay quanh trục	−0,7183 ngày hay 17.233 giờ hay 0,720 lần Trái Đất.
Vận tốc quay quanh trục tại xích đạo	9320 km/h hay 5,566 lần Trái Đất.
Độ nghiêng trục quay	97.77° hay 4,169 lần Trái Đất.
Xích kinh của cực bắc	5 h 9 m 15 s (hay 77,31°)
Xích vĩ của cực bắc	15,175°
Hệ số phản xạ	0,51 hay 1,39 lần Trái Đất.
Nhiệt độ tại bề mặt:
- tối thiểu	59K (hay -214°C)
- trung bình	68K (hay -205°C)
- tối đa	K (hay °C)
Áp suất khí quyển tại bề mặt	120 kPa hay 1,2 lần Trái Đất.
H2 He CH4 NH3 C2H6 C2H2	83% 14% 1,99% 0,01% 0,00025% 0,00001%

Sao Thiên Vương hay Thiên Vương Tinh hay Thiên Tinh thật ra không phải là một ngôi sao, mà là hành tinh thứ bảy tính từ Mặt Trời trở ra và cũng là hành tinh lớn thứ ba của Thái Dương Hệ nếu theo đường kính, hay thứ tư nếu theo khối lượng. Các quốc gia Tây phương dùng tên của thần Uranus (Ουρανός), vị thần của bầu trời trong thần thoại Hy Lạp, cho hành tinh này; vị thần tương đương trong thần thoại La Mã có tên là Caelus. Tên tiếng Việt của hành tinh được dịch ra dựa vào Uranus vì Sao Thiên Vương, viết theo chữ Nho là 天王星, có nghĩa là "ngôi sao của vị vua trên trời".

Sự khám phá ra hành tinh

Sao Thiên Vương là một trong ba hành tinh không được biết ở thời thượng cổ vì không nhìn được bằng mắt thường từ Trái Đất. Vào năm 1690 Sao Thiên Vương được quan sát lần đầu bởi John Flamsteed. Nhà thiên văn này tưởng đó là một ngôi sao tại chòm sao Kim Ngưu và đặt tên cho nó là 34 Tauri. Gần năm 1769 Sao Thiên Vương được quan sát 12 lần bởi Pierre Charles Le Monnier, nhưng nhà thiên văn học này cũng nghĩ rằng ông ta nhìn thấy một ngôi sao. Sự khám phá của hành tinh này được chính thức cấp cho William Herschel vào ngày 13 tháng 3 năm 1781, khi ông ta phân loại nó như một hành tinh. Ông ta cũng đặt tên cho nó là Georgium Sidus, dựa vào tên của vua George III đang ngự trì Đế quốc Anh lúc bấy giờ. Một tên khác cũng được dùng ở thời này là Herschel. Nhưng từ 1850 tên Uranus - đề xuất bởi Johann Bode - đã trở nên thông dụng với các ngôn ngữ Tây phương.

Cấu tạo và khí quyển


Cũng giống như Sao Mộc và Sao Thổ, Sao Thiên Vương là loại hành tinh cấu tạo bằng các chất khí ở thể lỏng nhưng không chứa nhiều khinh khí (H2) như hai hành tinh trên. Sao Thiên Vương có một cấu tạo giống như các lõi của Sao Mộc và Sao Thổ mà không có lớp khinh khí ở thể đặc bọc bên ngoài.
Voyager 2 chỉ nhận thấy các lớp mây mỏng và không có gì đặc sắc khi bay ngang Sao Thiên Vương vào năm 1986. Nhưng gần đây (2004), viễn vọng kính Hubble lại nhận thấy nhiều vòng mây tựa như các vòng mây của Sao Mộc.

Độ nghiêng của trục quay


The magnetic field of Uranus as seen by Voyager 2 in 1986. S and N are magnetic south and north poles.



Trong khi Sao Mộc có Đốm Đỏ Lớn khổng lồ và Sao Thổ có một vòng đai nhiều mầu thì điểm đặc biệt của Sao Thiên Vương là trục quay của nó. Trong khi các hành tinh khác hầu như đứng thẳng trên quỹ đạo của chúng, Sao Thiên Vương quay trong khi nằm ngang trên quỹ đạo. Độ nghiêng của trục quay đối với quỹ đạo của nó là 97°.

Hậu quả của việc nằm ngang trên quỹ đạo là hai cực của Sao Thiên Vương nhận được nhiều năng lượng Mặt Trời hơn vùng xích đạo. Khi Sao Thiên Vương ở trong khoảng 1/4 phần của quỹ đạo, Mặt Trời chiếu gần như thẳng vào một cực; khi ở trong khoảng 1/4 phần đối diện, Mặt Trời chiếu gần như thẳng vào cực kia. Tuy nhiên vùng xích đạo của Sao Thiên Vương vẫn nóng hơn hai vùng cực và các nhà khoa học vẫn chưa giải thích được.

Khi Voyager 2 bay ngang Sao Thiên Vương vào năm 1986 thì Mặt Trời đang chiếu thẳng vào "cực Nam" của nó. Sự phân biệt giữa hai cực của Sao Thiên Vương không được rõ vì Sao Thiên Vương có thể được xem như quay ngược với một trục quay nghiêng 97°, hay xem như quay bình thường với một trục quay nghiêng 83° theo hướng kia. Nguyên nhân của độ nghiêng lớn này vẫn chưa được giải thích rõ, ngoại trừ một sự va chạm với một hành tinh khác trong quá khứ.

Vòng đai
Vành đai Thiên Vương và các vệ tinh


Bài chi tiết: Vành đai Thiên Vương


Sao Thiên Vương có một vòng đai rất mờ tạo bằng những hòn đá với đường kính vào khoảng 10 m. Vòng đai này thật sự bao gồm nhiều vòng đai nhỏ và được khám phá bất ngờ bởi James L. Elliot, Edward W. Dunham và Douglas J. Mink khi họ dùng viễn vọng kính để nghiên cứu bầu khí quyển của Sao Thiên Vương vào tháng 3 năm 1977.
Sư hiện diện của các vòng đai này đã được kiểm chứng bởi Voyager 2 khi phi thuyền này bay ngang Sao Thiên Vương vào 1986.

A close-up view of the ε ring of Uranus

Các vòng đai của Sao Thiên Vương

Tên	Khoảng cách từ tâm sao Thiên Vương (ngàn km)	Bề rộng (km)
1986 U2R	38	2500?
Vòng số 6	41,84	1 - 3
Vòng số 5	42,23	2 - 3
Vòng số 4	42,48	2 - 3
Vòng Alpha	44,72	7 - 12
Vòng Beta	45,67	7 - 12
Vòng Eta	47,19	0 - 2
Vòng Gamma	47,63	1 - 4
Vòng Delta	48,29	3 - 9
1986 U1R	50,02	1 - 2
Vòng Epsilon	51,14	20 - 100

Vệ tinh

Cho đến nay (2004) các nhà khoa học đã công nhận 27 vệ tinh tự nhiên của Sao Thiên Vương. Titania và Oberon được khám phá bởi William Herchel vào năm 1787. Ariel và Umbirel được khám phá bởi William Lassell vào năm 1852. Miranda được khám phá bởi Gerard Kuiper vào năm 1948. Đây là các vệ tinh lớn nhất của Sao Thiên Vương và lập thành một nhóm. Nhóm này có quỹ đạo nằm giữa 120 ngàn km và 590 ngàn km nếu kể từ tâm của Sao Thiên Vương ra. Cả 5 vệ tinh tự quay một vòng chung quanh chính mình trong cùng một thời gian với một vòng chung quanh Sao Thiên Vương nên luôn luôn có một mặt hướng về Sao Thiên Vương và một mặt quay đi – giống như trường hợp của Mặt Trăng đối với Địa Cầu.

Trong số 22 vệ tinh nhỏ, một nửa được khám phá bởi Voyager 2 khi phi thuyền này bay ngang Sao Thiên Vương vào năm 1986 và một nửa được khám phá với các viễn vọng kính tân tiến hiện nay.
21 vệ tinh lớn nhất của Sao Thiên Vương

Tên	Đường kính của vệ tinh (km)	Khối lượng của vệ tinh (kg)	Bán kính của quỹ đạo (ngàn km)	Chu kỳ của quỹ đạo (ngày)	Hình
Cordelia	40	45 × 1015	49,77	0,335034
Ophelia	42	54 × 1015	53,79	0,3764
Bianca	51	93 × 1015	59,17	0,434579
Cressida	80	343 × 1015	61,78	0,463570
Desdemona	64	178 × 1015	62,68	0,473650
Juliet	93	557 × 1015	64,35	0,493065
Portia	135	1680 × 1015	66,09	0,513196
Rosalind	72	254 × 1015	69,94	0,558460
Belinda	80	357 × 1015	75,26	0,623527
Puck	162	2890 × 1015	86,01	0,761833
Miranda	472	66 × 1018	129,39	1,413479 S
Ariel	1158	1,35 × 1021	191,02	2,520379 S
Umbriel	1170	1,17 × 1021	266,30	4,144177 S
Titania	1578	3,52 × 1021	435,91	8,705872 S
Oberon	1523	3,01 × 1021	583,52	13,463239 S
Caliban	98	730 × 1015	7231	−579,7
Stephano	20	6 × 1015	8004	−677,4
Trinculo	10	Không biết	8504	−759,0
Sycorax	190	5,4 × 1018	12179	−1288,3
Prospero	30	21 × 1015	16256	−1977,3
Setebos	30	21 × 1015	17418	−2234,8
Chu kỳ của quỹ đạo mang dấu trừ (−) nếu vệ tinh đi ngược với chiều quay của sao Thiên Vương. S có nghĩa là chu kỳ quay của vệ tinh bằng đúng chu kỳ của quỹ đạo.

Quá trình thám hiểm



Cho đến 2004 chỉ có một phi thuyền đi gần đến Sao Thiên Vương. Vào ngày 24 tháng 1 năm 1986 Voyager 2, phóng lên với mục đích thám hiểm Sao Hải Vương, đã bay gần Sao Thiên Vương nhất – vào khoảng 9,1 triệu km – và gửi về nhiều bức ảnh của hành tinh cũng như những vòng đai của nó.