A többi nagybolygóval ellentétben nem ismeri őket az ember az ókor óta, hanem jóval később, a távcsöves észlelések és az égi mechanika korszakában fedezték fel mindkettőt. Az Uránusz szabad szemmel nézve rendkívül halvány, a Neptunusz pedig nem is látszik, így észlelésükhöz mindenképpen távcső használata javasolt. Cikkünkben kitérünk e két jeges testvér legfontosabb jellemzőire.
1. Uránusz
Az Uránuszt, bár a feljegyzések szerint megfigyelték az ókori csillagászok is, csillagnak vélték, így bolygóként 1781-ben azonosította először William Herschel. Eleinte az akkor uralmon lévő III. György, angol király tiszteletére a György csillaga nevet adta neki, ez az elnevezés azonban nem terjedt el a köztudatban. Végül a Szaturnusznak megfelelő Kronosz apjának, az ég uraként jelen lévő Uránusznak a nevét kapta, s ezt az elnevezést használjuk rá napjainkban is.
Az Uránusz csillagászati szimbóluma.
A Naprendszer hetedik bolygója a Naptól igen távol, több mint 19 csillagászati egység távolságban kering, és ennek megfelelően a keringési ideje is rendkívül hosszú, nagyjából 84 év. Egyenlítői átmérője a Földének körülbelül négyszerese, így a Jupiternél és a Szaturnusznál jóval kisebb, de ennek ellenére az óriásbolygók közé sorolandó. Forgási periódusa hasonló a Földéhez, 17 óra.
Az Uránusz legkülönlegesebb jellemzője a forgástengelyének iránya: ez 8 fokos szöget zár be az ekliptikával, ami a bolygók keringési síkját jelöli ki, és éppen ezért a köznyelvben „elbillent bolygó” néven is ismertté vált. Ezen jelenség oka nagy valószínűséggel az, hogy a korai Naprendszerben az Uránusz ütközhetett egy Földhöz hasonló méretű égitesttel. A rendkívüli tengelyferdeség miatt az Uránusz a Nap körül „gurulni” látszik, s helyzetéből adódóan az egyik pólusának környékét 42 éven keresztül folyamatosan süti a Nap. Ennek ellenére a bolygó mégis az egyenlítői vidékein a legmelegebb, amely jelenségnek az oka jelenleg ismeretlen. Hőmérsékletét tekintve az Uránusz a Naprendszer leghidegebbjének számít, felszínén akár -230 °C is lehet.
A bolygó belseje az elméleti modellek szerint egy vas-nikkel magból áll, ami a bolygó sugarának ötödéig terjed ki. Ezt egy ennél jóval vastagabb, vízből, ammóniából és metánból álló, forróbb köpeny és egy felette lévő, többek között hidrogént, héliumot és metánt tartalmazó légkör követi. A légköri metántartalom okozza az Uránusz jellegzetesen kékes színét. A többi gázóriással szemben az Uránusz légkörében nem figyelhetőek meg szembetűnő turbulens jelenségek, leginkább egy jórészt homogén, kék gömbnek látszik, néhány világosabb vagy sötétebb folttal, kisebb felhővel.
A tudományos szaknyelvben Naprendszerünk két legkülső bolygójára elterjedt a jégóriás elnevezés is. Ez azonban nem jelenti azt, hogy a felszínükön vízjég található, egész egyszerűen a jég csillagászatban használatos definíciójának köszönhető. A bolygókkal foglalkozó tudományág gáznak tekinti ugyanis a hidrogén és a hélium mellett azokat az anyagokat, amelyek forráspontja 100 kelvin alatti, a többit pedig jég néven tartja számon.
2023-ig az Uránusznak 27 holdját fedezték fel, amelyek közül 5 nagyobb méretű, és közel gömb alakú (Titania, Oberon, Umbriel, Miranda, Ariel), a többi pedig azokhoz képest elhanyagolható méretű.
A holdak közül talán a 468 km átmérőjű Miranda a legérdekesebb és legismertebb, erről ugyanis sikerült képet alkotnia a mellette elhaladó Voyager–2 űrszondának. Felszínformái különlegesek, és eltérnek minden eddig megfigyelttől: a kráterek mellett barázdák és mély kanyonok kaotikus váltakozása jelenik meg rajta. A legelfogadottabb elmélet szerint a hold belsejében részben megolvadt jég felszínre törése hozhatta létre ezeket a különleges alakzatokat.
A Miranda hold.
A Voyager–2 űrszonda felvételei alapján, a Szaturnuszhoz hasonlóan az Uránusznak is vannak gyűrűi, utóbbi azonban kevésbé szembetűnő, hiszen vékonyabb és halványabb gyűrűkből áll.
Az Uránusz gyűrűi.
2. Neptunusz
A Neptunusz, a Naprendszer legkülső nagybolygója élénk kék színe előtt tisztelegve a római mitológia tengeristenéről, Neptunusról kapta a nevét. Ennek megfelelően csillagászati szimbóluma az istenség háromágú szigonyát testesíti meg.
A Neptunusz csillagászati szimbóluma.
Tömegét tekintve a harmadik legnagyobb a Naprendszer bolygói közül. A Naptól 30 csillagászati egység távolságban kering, így ez a bolygó tesz meg egy kört a Nap körül a leglassabban, mintegy 165 év alatt. Távolsága miatt szabad szemmel a Földről nem látszik. Keringése rezonanciában van a Plútóéval: amíg a Plútó kétszer kering körbe a Nap körül, a Neptunusz pontosan háromszor.
Felfedezését az égi mechanika diadala néven is emlegetik, hiszen ez az egyetlen olyan bolygó, amelynek a létezését számításokkal jósolták meg először, és csak később mutatták ki bizonyossággal. A francia Urbain Le Verrier és az angol John Couch Adams egymástól függetlenül végzett számolásai ugyanis kimutatták azt, hogy az Uránusz pályájában észlelt apró változásokat nagy valószínűséggel egy addig ismeretlen, 8. bolygó gravitációs hatása okozza. Ennek a pozícióját is nagy pontossággal meghatározták, amelynek alapján Johann G. Galle fel is fedezte az új bolygót, a Neptunuszt.
A Neptunusz kék légköre.
Belső szerkezete az Uránuszéhoz hasonlatos, a kékes szín ezúttal is a metán jelenlétének tudható be, ám az Uránuszéval ellentétben a Neptunusz légkörének kinézete változatosabb. Viharai elsöprő sebességükkel a Naprendszer rekordereinek számítanak, amelynek megfelelően különféle felhőalakzatokat is láthatunk rajta. A Voyager–2 felvételei alapján a Neptunuszon is található egy, a Jupiteren jelenlévő Nagy Vörös Folthoz hasonló légköri mintázat, amely a Nagy Sötét Folt nevet viseli. Tengelyferdesége 28 fokos, így a Földhöz hasonlóan itt is megfigyelhetőek különféle évszakok és éghajlati elemek.
A Nagy Sötét Folt.
Jelenleg 14 holdját ismerjük a Neptunusznak, amelyek közül a legnagyobb, és legkorábban felfedezett hold a Triton nevet viseli. Az elméletek szerint a Triton nem a Neptunusz környezetében, hanem kijjebb, a Kuiper-övben keletkezett, és csak később fogta be maga köré a Neptunusz. Mivel a Triton folyamatosan közelít anyabolygójához, a számítások szerint 3,5 milliárd év múlva valószínűleg szétmorzsolja őt a Neptunusz árapályhatása.
Egy másik érdekes és jelentős hold a Nereida, ami abból a szempontból különleges, hogy a Naprendszerben eddig ismert holdak közül ennek a pályája a leginkább elliptikus.
A Szaturnusz és az Uránusz mellett a Neptunusz körül is vannak gyűrűk, ezek azonban ugyancsak kevésbé markánsak és kiterjedtek, mint a gyűrűs bolygóé.
Szerző: Könyves-Tóth Réka, Tudományos munkatárs
CSFK Konkoly-Thege Miklós Csillagászati Intézet