Urano

Urano

Urano en color real, [a] tal como lo capturó la Voyager 2. Su apariencia pálida y apagada se debe a un velo de neblina sobre sus nubes.
Descubrimiento
Descubierto por	Guillermo Herschel
Fecha de descubrimiento	13 de marzo de 1781
Designaciones
Pronunciación	/ ˈjʊərənəs /​​​​​ ⓘ [1]o/ j ʊ ˈ r eɪ n ə s / ⓘ [2]
Llamado en honor a	la forma latina Ūranus del dios griego Οὐρανός Ouranos
Adjetivos	Uraniano ( / j ʊ ˈ r eɪ n i ə n / ) [3]
Símbolo	(mayoritariamente astronómico), (mayormente astrológico)
Características orbitales [4] [b]
Época J2000
Afelio	20.0965  UA ( 3.006 39  mil millones  de km )
Perihelio	18,2861 UA ( 2,735 56  mil millones de km)
Semieje mayor	19.191 26  UA ( 2.870 972  mil millones de km)
Excentricidad	0,047 17
Periodo orbital (sideral)	84.0205  años 30.688,5 días [5] 42.718 días solares uranianos [6]
Periodo orbital (sinódico)	369,66 días [7]
Velocidad orbital media	6,80 kilómetros por segundo [7]
Anomalía media	142.238 600 °
Inclinación	0,773° a la eclíptica 6,48° al ecuador del Sol 0,99° al plano invariable [8]
Longitud del nodo ascendente	74.006°
Tiempo del perihelio	17–19 de agosto de 2050 [9] [10]
Argumento del perihelio	96.998 857 °
Satélites conocidos	28
Características físicas
Radio medio	25.362 ± 7 kilómetros [11] [c]
Radio ecuatorial	25.559 ± 4 km 4,007 Tierras [11] [c]
Radio polar	24.973 ± 20 km 3,929 Tierras [11] [c]
Aplastamiento	0,0229 ± 0,0008 [d]
Circunferencia	159.354,1 kilómetros [5]
Área de superficie	8,1156 × 10 9  km 2 [5] [c] 15,91 Tierras
Volumen	6.833 × 10 13  km 3 [7] [c] 63.086 Tierras
Masa	(8,6810 ± 0,0013) × 10 25  kg 14,536 Tierras [12] GM =5.793.939 ± 13 km3 / s2
Densidad media	1,27 g/cm3 [ 7] [e]
Gravedad superficial	8,69 m/s2 ( 0,886  g0 ) [ 7] [c]
Factor de momento de inercia	0,23 [13] (estimación)
Velocidad de escape	21,3 kilómetros por segundo [7] [c]
Periodo de rotación sinódica	−0,718 32  d −17 h 14 m 23 s ( retrógrado ) [6]
Periodo de rotación sideral	−0,718 33  d −17 h 14 min 24 s (retrógrado) [11]
Velocidad de rotación ecuatorial	2,59 kilómetros por segundo
Inclinación axial	82,23° (en órbita, retrógrado). [7] 97,77° (prógrado, regla de la mano derecha)
Ascensión recta del polo norte	17 horas 9 minutos 15 segundos 257,311° [11] [14]
Declinación del polo norte	−15,175° [11] [14]
Albedo	0,300 ( Enlace ) [15] 0,488 ( Geométrico ) [16]
Temperatura de la superficie . mín. significar máximo 1  nivel de barra [17] 76 K (−197,2 °C) 0,1 bar ( tropopausa ) [18] 47 mil 53 mil 57 mil
Magnitud aparente	5,38 [19] a 6,03 [19]
Magnitud absoluta  (H)	−7,2 [20]
Diámetro angular	De 3,3″ a 4,1″ [7]
Atmósfera [18] [21] [22] [f]
Altura de la escala	27,7 kilómetros [7]
Composición por volumen	Por debajo de 1,3 bar (130 kPa): 83 ± 3% de hidrógeno 15 ± 3% de helio 2,3% metano 0,009 % (0,007–0,015 %) deuteruro de hidrógeno sulfuro de hidrógeno ( cantidad traza ) Volátiles helados : amoníaco hielo de agua hidrosulfuro de amonio hidrato de metano

Urano es el séptimo planeta desde el Sol . Es un gigante de hielo gaseoso de color cian . La mayor parte del planeta está hecho de agua , amoníaco y metano en una fase supercrítica de materia , que la astronomía llama "hielo" o volátiles . La atmósfera del planeta tiene una estructura de nubes compleja en capas y tiene la temperatura mínima más baja (49 K (−224 °C; −371 °F)) de todos los planetas del Sistema Solar . Tiene una marcada inclinación axial de 82,23° con un período de rotación retrógrada de 17 horas y 14 minutos. Esto significa que en un período orbital de 84 años terrestres alrededor del Sol, sus polos obtienen alrededor de 42 años de luz solar continua, seguidos de 42 años de oscuridad continua.

Urano tiene el tercer diámetro más grande y la cuarta masa más grande entre los planetas del Sistema Solar. Según los modelos actuales, dentro de su volátil capa del manto hay un núcleo rocoso, y a su alrededor hay una espesa atmósfera de hidrógeno y helio . Se han detectado trazas de hidrocarburos (que se cree que se producen mediante hidrólisis ) y monóxido de carbono junto con dióxido de carbono (que se cree que se originó a partir de cometas ) en la atmósfera superior. Hay muchos fenómenos climáticos inexplicables en la atmósfera de Urano , como su velocidad máxima del viento de 900 km/h (560 mph), ^[23] variaciones en su capa polar y su formación errática de nubes. El planeta también tiene un calor interno muy bajo en comparación con otros planetas gigantes, cuya causa sigue sin estar clara.

Al igual que los otros planetas gigantes, Urano tiene un sistema de anillos , una magnetosfera y muchos satélites naturales . El sistema de anillos extremadamente oscuro refleja solo alrededor del 2% de la luz entrante. Los 28 satélites naturales de Urano incluyen 18 lunas regulares conocidas , de las cuales 13 son pequeñas lunas interiores . Más lejos están las cinco lunas principales más grandes del planeta: Miranda , Ariel , Umbriel , Titania y Oberón . Orbitando a una distancia mucho mayor de Urano están las diez lunas irregulares conocidas . La magnetosfera del planeta es altamente asimétrica y tiene muchas partículas cargadas , lo que puede ser la causa del oscurecimiento de sus anillos y lunas.

Urano es visible a simple vista, pero es muy tenue y no fue clasificado como planeta hasta 1781, cuando fue observado por primera vez por William Herschel . Unas siete décadas después de su descubrimiento, se llegó a un consenso para que el planeta fuera nombrado en honor al dios griego Urano (Ouranos), una de las deidades primordiales griegas . Hasta 2024, había sido visitado de cerca solo una vez cuando en 1986 la sonda Voyager 2 sobrevoló el planeta. ^[24] Aunque hoy en día se puede resolver y observar con telescopios, hay mucho deseo de volver a visitar el planeta, como lo demuestra la decisión de Planetary Science Decadal Survey de hacer de la propuesta misión Uranus Orbiter and Probe una prioridad máxima en el estudio 2023-2032, y la propuesta de la CNSA de sobrevolar el planeta con una subsonda de Tianwen-4 . ^[25]

Al igual que los planetas clásicos , Urano es visible a simple vista, pero los observadores antiguos nunca lo reconocieron como un planeta debido a su oscuridad y su órbita lenta. ^[26] William Herschel observó a Urano por primera vez el 13 de marzo de 1781, lo que llevó a su descubrimiento como planeta, expandiendo los límites conocidos del Sistema Solar por primera vez en la historia y convirtiendo a Urano en el primer planeta clasificado como tal con la ayuda de un telescopio . El descubrimiento de Urano también duplicó efectivamente el tamaño del Sistema Solar conocido porque Urano está aproximadamente al doble de distancia del Sol que el planeta Saturno .

Antes de su reconocimiento como planeta, Urano había sido observado en numerosas ocasiones, aunque generalmente se lo había identificado erróneamente como una estrella. La observación más antigua posible conocida fue la de Hiparco , quien en el año 128 a. C. podría haberlo registrado como una estrella para su catálogo de estrellas que luego se incorporó al Almagesto de Ptolomeo . ^[27] El primer avistamiento definitivo fue en 1690, cuando John Flamsteed lo observó al menos seis veces, catalogándolo como 34 Tauri . El astrónomo francés Pierre Charles Le Monnier observó a Urano al menos doce veces entre 1750 y 1769, ^[28] incluidas cuatro noches consecutivas.

William Herschel observó a Urano el 13 de marzo de 1781 desde el jardín de su casa en 19 New King Street en Bath, Somerset , Inglaterra (ahora el Museo Herschel de Astronomía ), ^[29] e inicialmente lo reportó (el 26 de abril de 1781) como un cometa . ^[30] Con un telescopio reflector casero de 6,2 pulgadas, Herschel "se dedicó a una serie de observaciones sobre el paralaje de las estrellas fijas". ^{[31] [32]}

Herschel registró en su diario: "En el cuartil cerca de ζ Tauri  ... o bien [una] estrella nebulosa o tal vez un cometa". ^[33] El 17 de marzo anotó: "Busqué el cometa o la estrella nebulosa y encontré que es un cometa, porque ha cambiado su lugar". ^[34] Cuando presentó su descubrimiento a la Royal Society , continuó afirmando que había encontrado un cometa, pero también lo comparó implícitamente con un planeta: ^[31]

La potencia que tenía cuando vi por primera vez el cometa era 227. Por experiencia sé que los diámetros de las estrellas fijas no se magnifican proporcionalmente con potencias mayores, como ocurre con los planetas; por lo tanto, ahora fijé las potencias en 460 y 932, y descubrí que el diámetro del cometa aumentaba en proporción a la potencia, como debería ser, suponiendo que no fuera una estrella fija, mientras que los diámetros de las estrellas con las que lo comparaba no aumentaban en la misma proporción. Además, el cometa, al estar magnificado mucho más allá de lo que su luz permitiría, aparecía borroso y mal definido con estas grandes potencias, mientras que las estrellas conservaban ese brillo y esa nitidez que, por muchos miles de observaciones, sabía que conservarían. Lo que siguió demostró que mis conjeturas estaban bien fundadas, y resultó ser el cometa que hemos observado recientemente. ^[31]

Herschel notificó su descubrimiento al astrónomo real Nevil Maskelyne y recibió esta desconcertada respuesta de él el 23 de abril de 1781: "No sé cómo llamarlo. Es tan probable que sea un planeta regular que se mueve en una órbita casi circular alrededor del Sol como un cometa que se mueve en una elipsis muy excéntrica. Todavía no he visto ninguna coma ni cola en él". ^[35]

Aunque Herschel siguió describiendo su nuevo objeto como un cometa, otros astrónomos ya habían empezado a sospechar lo contrario. El astrónomo sueco-finlandés Anders Johan Lexell , que trabajaba en Rusia, fue el primero en calcular la órbita del nuevo objeto. ^[36] Su órbita casi circular le llevó a la conclusión de que se trataba de un planeta y no de un cometa. El astrónomo berlinés Johann Elert Bode describió el descubrimiento de Herschel como "una estrella en movimiento que puede considerarse un objeto parecido a un planeta hasta ahora desconocido que circula más allá de la órbita de Saturno". ^[37] Bode concluyó que su órbita casi circular se parecía más a la de un planeta que a la de un cometa. ^[38]

El objeto fue rápidamente aceptado universalmente como un nuevo planeta. En 1783, Herschel se lo reconoció al presidente de la Royal Society, Joseph Banks : "De las observaciones de los astrónomos más eminentes de Europa se desprende que la nueva estrella, que tuve el honor de señalarles en marzo de 1781, es un planeta primario de nuestro sistema solar". ^[39] En reconocimiento a su logro, el rey Jorge III le dio a Herschel un estipendio anual de 200 libras esterlinas (equivalente a 30.000 libras esterlinas en 2023) ^[40] con la condición de que se mudara a Windsor para que la familia real pudiera mirar a través de sus telescopios. ^[41]

El nombre Urano hace referencia a la antigua deidad griega del cielo Urano ( griego antiguo : Οὐρανός ), conocido como Caelus en la mitología romana, el padre de Cronos ( Saturno ), abuelo de Zeus ( Júpiter ) y bisabuelo de Ares ( Marte ), que fue traducido como Urano en latín ( IPA: [ˈuːranʊs] ). ^[2] Es el único de los ocho planetas cuyo nombre en inglés deriva de una figura de la mitología griega . La pronunciación del nombre Urano preferida entre los astrónomos es / ˈjʊərənəs / YOOR -ə-nəs , [ ^1] con la "u" larga del inglés y acento en la primera sílaba como en el latín Uranus , en contraste con / jʊˈr eɪnəs / yoo - RAY - nəs , con acento en la segunda sílaba y una a larga , aunque ambas se consideran aceptables. ^[g]

El consenso sobre el nombre no se alcanzó hasta casi 70 años después del descubrimiento del planeta. Durante las discusiones originales posteriores al descubrimiento, Maskelyne le pidió a Herschel que "hiciera al mundo astronómico el favor de darle un nombre a su planeta, que es completamente suyo, [y] por el cual le estamos tan agradecidos por el descubrimiento". ^[43] En respuesta a la petición de Maskelyne, Herschel decidió llamar al objeto Georgium Sidus (Estrella de Jorge), o el "Planeta Georgiano" en honor a su nuevo patrón, el rey Jorge III. ^[44] Explicó esta decisión en una carta a Joseph Banks: ^[39]

En las fabulosas épocas de la antigüedad, los planetas recibían los nombres de Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno, que eran los nombres de sus principales héroes y divinidades. En la era actual, más filosófica, difícilmente sería admisible recurrir al mismo método y llamarlo Juno, Palas, Apolo o Minerva para dar nombre a nuestro nuevo cuerpo celeste. La primera consideración de cualquier acontecimiento particular o incidente notable parece ser su cronología: si en alguna época futura se preguntara cuándo se descubrió este último planeta, sería una respuesta muy satisfactoria decir: "Durante el reinado del rey Jorge III".

El nombre propuesto para Herschel no fue popular fuera de Gran Bretaña y Hannover, y pronto se propusieron alternativas. El astrónomo Jérôme Lalande propuso que se llamara Herschel en honor a su descubridor. ^[45] El astrónomo sueco Erik Prosperin propuso los nombres Astraea , Cybele (ahora los nombres de asteroides) y Neptune , que se convertiría en el nombre del próximo planeta en ser descubierto. Georg Lichtenberg de Göttingen también apoyó Astraea (como Austräa ), pero tradicionalmente se la asocia con Virgo en lugar de Tauro. Neptune fue apoyado por otros astrónomos a quienes les gustó la idea de conmemorar las victorias de la flota naval real británica en el curso de la Guerra de Independencia de los Estados Unidos llamando al nuevo planeta Neptuno Jorge III o Neptuno Gran Bretaña , un compromiso que también sugirió Lexell. ^{[36] [46]} Daniel Bernoulli sugirió Hypercronius y Transaturnis . También se propuso Minerva ^{. [46]}

En un tratado de marzo de 1782, Johann Elert Bode propuso Urano , la versión latinizada del dios griego del cielo, Urano . ^[47] Bode argumentó que el nombre debería seguir la mitología para no sobresalir como diferente de los otros planetas, y que Urano era un nombre apropiado como el padre de la primera generación de los Titanes . ^[47] También notó la elegancia del nombre en que así como Saturno era el padre de Júpiter , el nuevo planeta debería llamarse en honor al padre de Saturno. ^{[41] [47] [48] [49]} Sin embargo, aparentemente no sabía que Urano era solo la forma latinizada del nombre de la deidad, y el equivalente romano era Caelus. En 1789, el colega de Bode en la Real Academia, Martin Klaproth, nombró uranio a su elemento recién descubierto en apoyo de la elección de Bode. ^[50] Finalmente, la sugerencia de Bode se convirtió en la más utilizada y se hizo universal en 1850 cuando la Oficina del Almanaque Náutico de Su Majestad , el último en oponerse, dejó de utilizar Georgium Sidus y pasó a utilizar Uranus . ^[48]

Urano tiene dos símbolos astronómicos . El primero que se propuso,, ^[h] fue propuesta por Johann Gottfried Köhler a petición de Bode en 1782. ^[51] Köhler sugirió que se le diera al nuevo planeta el símbolo del platino , que había sido descrito científicamente solo 30 años antes. Como no había un símbolo alquímico para el platino, sugirió⛢o⛢, una combinación de los símbolos de los metales planetarios ☉ (oro) y ♂ (hierro), ya que el platino (u 'oro blanco') se encuentra mezclado con hierro. Bode pensó que una orientación vertical, ⛢, encajaba mejor con los símbolos de los otros planetas sin dejar de ser distinta. ^[51] Este símbolo predomina en el uso astronómico moderno en los raros casos en que se utilizan símbolos. ^{[52] [53]} El segundo símbolo,, ^[i] fue sugerido por Lalande en 1784. En una carta a Herschel, Lalande lo describió como " un globe surmonté par la première lettre de votre nom " ("un globo coronado por la primera letra de tu apellido"). ^[45] El segundo símbolo es casi universal en astrología.

En la cultura popular en lengua inglesa , el humor a menudo se deriva de la pronunciación común del nombre de Urano, que se parece a la de la frase "tu ano ". ^[54]

Urano recibe diversos nombres en otros idiomas. El nombre de Urano se traduce literalmente como "estrella rey del cielo" en chino (天王星; Tiānwángxīng ), japonés (天王星), coreano (천왕성) y vietnamita ( sao Thiên Vương ). ^{[55] [56] [57] [58]} En tailandés , su nombre oficial es Dao Yurenat ( ดาวยูเรนัส ), como en español. Su otro nombre en tailandés es Dao Maruettayu ( ดาวมฤตยู , Estrella de Mṛtyu), por la palabra sánscrita para 'muerte', Mrtyu ( मृत्यु ). En mongol , su nombre es Tengeriin Van ( Тэнгэрийн ван ), traducido como 'Rey del Cielo', lo que refleja el papel de su dios homónimo como gobernante de los cielos. En hawaiano , su nombre es Heleʻekala , la traducción hawaiana del nombre 'Herschel'. ^[59] En maorí , su nombre es Whērangi . ^{[60] [61]}

Se argumenta que las diferencias entre los gigantes de hielo y los gigantes gaseosos surgen de su historia de formación. ^{[62] [63] [64]} Se plantea la hipótesis de que el Sistema Solar se formó a partir de un disco giratorio de gas y polvo conocido como nebulosa presolar . Gran parte del gas de la nebulosa, principalmente hidrógeno y helio, formó el Sol, y los granos de polvo se juntaron para formar los primeros protoplanetas. A medida que los planetas crecieron, algunos de ellos eventualmente acumularon suficiente materia para que su gravedad retuviera el gas sobrante de la nebulosa. ^{[62] [63] [65]} Cuanto más gas retenían, más grandes se volvían; cuanto más grandes se volvían, más gas retenían hasta que se alcanzó un punto crítico, y su tamaño comenzó a aumentar exponencialmente. ^[66] Los gigantes de hielo, con solo unas pocas masas terrestres de gas nebular, nunca alcanzaron ese punto crítico. ^{[62] [63] [67]} Simulaciones recientes de migración planetaria han sugerido que ambos gigantes de hielo se formaron más cerca del Sol que sus posiciones actuales, y se movieron hacia afuera después de su formación (el modelo de Niza ). ^[62]

Urano orbita alrededor del Sol una vez cada 84 años. Visto en el contexto de las estrellas, desde su descubrimiento en 1781 ^[68] el planeta ha regresado al punto de su descubrimiento al noreste de la estrella binaria Zeta Tauri dos veces (en marzo de 1865 y marzo de 1949) y volverá a esta ubicación nuevamente en abril de 2033. ^[69]

Su distancia media al Sol es de aproximadamente 20  UA (3.000  millones  de km ; 2.000 millones  de mi ). La diferencia entre su distancia mínima y máxima al Sol es de 1,8 UA, mayor que la de cualquier otro planeta, aunque no tan grande como la del planeta enano Plutón . ^[70] La intensidad de la luz solar varía inversamente con el cuadrado de la distancia: en Urano (a unas 20 veces la distancia del Sol en comparación con la Tierra), es aproximadamente 1/400 de la intensidad de la luz en la Tierra. ^[71]

Los elementos orbitales de Urano fueron calculados por primera vez en 1783 por Pierre-Simon Laplace . ^[72] Con el tiempo, comenzaron a aparecer discrepancias entre las órbitas predichas y observadas, y en 1841, John Couch Adams propuso por primera vez que las diferencias podrían deberse a la atracción gravitatoria de un planeta invisible. En 1845, Urbain Le Verrier comenzó su propia investigación independiente sobre la órbita de Urano. El 23 de septiembre de 1846, Johann Gottfried Galle localizó un nuevo planeta, más tarde llamado Neptuno , en casi la posición predicha por Le Verrier. ^[73]

El período de rotación del interior de Urano es de 17 horas y 14 minutos. Como en todos los planetas gigantes , su atmósfera superior experimenta fuertes vientos en la dirección de rotación. En algunas latitudes, como alrededor de los 60 grados sur, las características visibles de la atmósfera se mueven mucho más rápido, realizando una rotación completa en tan solo 14 horas. ^[74]

El eje de rotación de Urano es aproximadamente paralelo al plano del Sistema Solar, con una inclinación axial de 82,23°. (Dependiendo de qué polo se considere norte, la inclinación puede describirse como 82,23° o como 97,8°. El primero sigue la definición de la Unión Astronómica Internacional de que el polo norte es el polo que se encuentra en el lado norte de la Tierra del plano invariable del Sistema Solar . Urano tiene rotación retrógrada cuando se define de esta manera. Alternativamente, la convención en la que los polos norte y sur de un cuerpo se definen de acuerdo con la regla de la mano derecha en relación con la dirección de rotación, la inclinación axial de Urano puede darse en cambio como 97,8°, lo que invierte qué polo se considera norte y cuál se considera sur y da al planeta una rotación prograda. ^[75] ) Esto le da cambios estacionales completamente diferentes a los de los otros planetas. (Plutón y el protoplaneta-asteroide 2 Pallas también tienen inclinaciones axiales extremas). Cerca del solsticio , un polo mira al Sol continuamente y el otro mira hacia el otro lado, con solo una estrecha franja alrededor del ecuador experimentando un rápido ciclo día-noche, con el Sol bajo sobre el horizonte. En el otro lado de la órbita de Urano, la orientación de los polos hacia el Sol está invertida. Cada polo recibe alrededor de 42 años de luz solar continua, seguidos de 42 años de oscuridad. ^[76] Cerca del momento de los equinoccios , el Sol mira hacia el ecuador de Urano, lo que da un período de ciclos día-noche similares a los que se ven en la mayoría de los otros planetas.

Un resultado de esta orientación del eje es que, en promedio a lo largo del año uraniano, las regiones cercanas a los polos de Urano reciben una mayor entrada de energía del Sol que sus regiones ecuatoriales. Sin embargo, Urano es más caliente en su ecuador que en sus polos. El mecanismo subyacente que causa esto es desconocido. La razón de la inclinación axial inusual de Urano tampoco se conoce con certeza, pero la especulación habitual es que durante la formación del Sistema Solar, un protoplaneta del tamaño de la Tierra chocó con Urano, lo que causó la orientación sesgada. ^[77] La ​​investigación de Jacob Kegerreis de la Universidad de Durham sugiere que la inclinación fue el resultado de una roca más grande que la Tierra que se estrelló contra el planeta hace 3 a 4 mil millones de años. ^[78] El polo sur de Urano apuntaba casi directamente al Sol en el momento del paso de la Voyager 2 en 1986. ^{[79] [80]}

La magnitud aparente media de Urano es 5,68 con una desviación estándar de 0,17, mientras que los extremos son 5,38 y 6,03. ^[19] Este rango de brillo está cerca del límite de visibilidad a simple vista . Gran parte de la variabilidad depende de las latitudes planetarias iluminadas por el Sol y vistas desde la Tierra. ^[82] Su diámetro angular está entre 3,4 y 3,7 segundos de arco, en comparación con los 16 a 20 segundos de arco de Saturno y los 32 a 45 segundos de arco de Júpiter. ^[83] En oposición , Urano es visible a simple vista en cielos oscuros y se convierte en un objetivo fácil incluso en condiciones urbanas con binoculares. ^[7] En telescopios amateurs más grandes con un diámetro objetivo de entre 15 y 23 cm, Urano aparece como un disco cian pálido con un oscurecimiento distintivo del limbo . Con un telescopio grande de 25 cm o más de ancho, se pueden ver patrones de nubes, así como algunos de los satélites más grandes, como Titania y Oberon . ^[84]

La masa de Urano es aproximadamente 14,5 veces la de la Tierra, lo que lo convierte en el menos masivo de los planetas gigantes. Su diámetro es ligeramente mayor que el de Neptuno, aproximadamente cuatro veces el de la Tierra. Una densidad resultante de 1,27 g/cm ³ convierte a Urano en el segundo planeta menos denso, después de Saturno. ^{[11] [12]} Este valor indica que está compuesto principalmente de varios hielos, como agua, amoníaco y metano. ^[17] La ​​masa total de hielo en el interior de Urano no se conoce con precisión, porque surgen cifras diferentes según el modelo elegido; debe estar entre 9,3 y 13,5 masas terrestres. ^{[17] [85]} El hidrógeno y el helio constituyen solo una pequeña parte del total, con entre 0,5 y 1,5 masas terrestres. ^[17] El resto de la masa no helada (0,5 a 3,7 masas terrestres) se explica por material rocoso . ^[17]

El modelo estándar de la estructura de Urano es que consta de tres capas: un núcleo rocoso ( silicato / hierro-níquel ) en el centro, un manto helado en el medio y una envoltura exterior gaseosa de hidrógeno/helio. ^{[17] [86]} El núcleo es relativamente pequeño, con una masa de solo 0,55 masas terrestres y un radio de menos del 20% del planeta; el manto comprende su mayor parte, con alrededor de 13,4 masas terrestres, y la atmósfera superior es relativamente insustancial, pesa alrededor de 0,5 masas terrestres y se extiende por el último 20% del radio de Urano. ^{[17] [86]} La densidad del núcleo de Urano es de alrededor de 9 g/cm ³ , con una presión en el centro de 8 millones  de bares (800 GPa ) y una temperatura de aproximadamente 5000  K . ^{[85] [86]} El manto de hielo en realidad no está compuesto de hielo en el sentido convencional, sino de un fluido caliente y denso que consiste en agua, amoníaco y otros volátiles . ^{[17] [86]} Este fluido, que tiene una alta conductividad eléctrica, a veces se denomina océano de agua y amoníaco. ^[87]

La presión y temperatura extremas en las profundidades de Urano pueden romper las moléculas de metano, y los átomos de carbono se condensan en cristales de diamante que caen a través del manto como granizos. ^{[88] [89]} Este fenómeno es similar a las lluvias de diamantes que los científicos teorizan que existen en Júpiter , Saturno y Neptuno . ^{[90] [91]} Los experimentos de muy alta presión en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore sugieren que un océano de carbono líquido metálico, tal vez con "témpanos de diamante" sólidos flotantes, puede comprender la base del manto. ^{[92] [93] [94]}

La composición de Urano y Neptuno es diferente a la de Júpiter y Saturno , ya que el hielo predomina sobre los gases, lo que justifica su clasificación por separado como gigantes de hielo . Puede haber una capa de agua iónica donde las moléculas de agua se descomponen en una sopa de iones de hidrógeno y oxígeno, y más abajo, agua superiónica en la que el oxígeno cristaliza pero los iones de hidrógeno se mueven libremente dentro de la red de oxígeno. ^[95]

Aunque el modelo considerado anteriormente es razonablemente estándar, no es único; otros modelos también satisfacen las observaciones. Por ejemplo, si se mezclan cantidades sustanciales de hidrógeno y material rocoso en el manto de hielo, la masa total de hielo en el interior será menor y, correspondientemente, la masa total de rocas e hidrógeno será mayor. Los datos disponibles actualmente no permiten una determinación científica de qué modelo es correcto. ^[85] La estructura fluida interior de Urano significa que no tiene superficie sólida. La atmósfera gaseosa pasa gradualmente a las capas líquidas internas. ^[17] Por conveniencia, un esferoide achatado giratorio situado en el punto en el que la presión atmosférica es igual a 1 bar (100 kPa) se designa condicionalmente como una "superficie". Tiene radios ecuatoriales y polares de 25.559 ± 4 km (15.881,6 ± 2,5 mi) y 24.973 ± 20 km (15.518 ± 12 mi), respectivamente. ^[11] Esta superficie se utiliza a lo largo de este artículo como punto cero para las altitudes.

El calor interno de Urano parece notablemente inferior al de los otros planetas gigantes; en términos astronómicos, tiene un flujo térmico bajo . ^{[23] [96]} Aún no se entiende por qué la temperatura interna de Urano es tan baja. Neptuno, que es el gemelo cercano de Urano en tamaño y composición, irradia 2,61 veces más energía al espacio que la que recibe del Sol, ^[23] pero Urano apenas irradia calor en exceso. La potencia total irradiada por Urano en la parte infrarroja lejana (es decir, calor) del espectro es1,06 ± 0,08 veces la energía solar absorbida en su atmósfera . ^{[18] [97]} El flujo de calor de Urano es sólo0,042 ± 0,047  W / m2 , que es inferior al flujo de calor interno de la Tierra de ^{aproximadamente}0,075  W / m ² . ^{[97] La ​​temperatura más baja registrada en} la tropopausa de Urano es de 49 K (−224,2 °C; −371,5 °F), lo que convierte a Urano en el planeta más frío del Sistema Solar. ^{[18] [97]}

Una de las hipótesis para esta discrepancia sugiere que el impactador del tamaño de la Tierra que se teoriza que está detrás de la inclinación axial de Urano dejó al planeta con una temperatura central reducida, ya que el impacto causó que Urano expulsara la mayor parte de su calor primordial. ^[98] Otra hipótesis es que existe algún tipo de barrera en las capas superiores de Urano que impide que el calor del núcleo llegue a la superficie. ^[17] Por ejemplo, la convección puede tener lugar en un conjunto de capas de composición diferente, lo que puede inhibir el transporte de calor ascendente ; ^{[18] [97]} tal vez la convección difusiva doble sea un factor limitante. ^[17]

En un estudio de 2021, se imitaron las condiciones interiores de los gigantes de hielo comprimiendo agua que contenía minerales como el olivino y la ferropericlasa , lo que demostró que se podían disolver grandes cantidades de magnesio en los interiores líquidos de Urano y Neptuno. Si Urano tiene más de este magnesio que Neptuno, podría formar una capa de aislamiento térmico , lo que podría explicar la baja temperatura del planeta. ^[99]

Aunque no hay una superficie sólida bien definida dentro del interior de Urano, la parte más externa de la envoltura gaseosa de Urano que es accesible a la teledetección se llama atmósfera . [ ^18] La capacidad de teledetección se extiende hasta aproximadamente 300 km por debajo del nivel de 1 bar (100 kPa), con una presión correspondiente de alrededor de 100 bar (10 MPa) y una temperatura de 320 K (47 °C; 116 °F). ^[100] La tenue termosfera se extiende sobre dos radios planetarios desde la superficie nominal, que se define como una presión de 1 bar. ^[101] La atmósfera de Urano se puede dividir en tres capas: la troposfera , entre altitudes de −300 y 50 km (−186 y 31 mi) y presiones de 100 a 0,1 bar (10 MPa a 10 kPa); la estratosfera , que abarca altitudes entre 50 y 4.000 km (31 y 2.485 mi) y presiones de entre 0,1 y 10 ⁻¹⁰  bar (10 kPa a 10  μPa ); y la termosfera, que se extiende desde los 4.000 km hasta los 50.000 km de la superficie. ^[18] No hay mesosfera .

La composición de la atmósfera de Urano es diferente de su masa, ya que consiste principalmente en hidrógeno molecular y helio. ^{[18] La} fracción molar de helio , es decir, el número de átomos de helio por molécula de gas, es0,15 ± 0,03 ^[22] en la troposfera superior, lo que corresponde a una fracción de masa0,26 ± 0,05 . ^{[18] [97]} Este valor está cerca de la fracción de masa de helio protosolar de0,275 ± 0,01 , ^[102] lo que indica que el helio no se ha asentado en su centro como lo ha hecho en los gigantes gaseosos. ^[18] El tercer componente más abundante de la atmósfera de Urano es el metano ( CH ₄ ). ^{[18] El metano tiene} bandas de absorción prominentes en el visible y el infrarrojo cercano (IR), lo que hace que Urano sea de color aguamarina o cian . ^[18] Las moléculas de metano representan el 2,3% de la atmósfera por fracción molar por debajo de la capa de nubes de metano al nivel de presión de 1,3 bar (130 kPa); esto representa alrededor de 20 a 30 veces la abundancia de carbono encontrada en el Sol. ^{[18] [21] [103]}

La relación de mezcla ^[j] es mucho menor en la atmósfera superior debido a su temperatura extremadamente baja, lo que reduce el nivel de saturación y hace que el exceso de metano se congele. ^[104] Las abundancias de compuestos menos volátiles como el amoníaco, el agua y el sulfuro de hidrógeno en la atmósfera profunda son poco conocidas. Probablemente también sean más altas que los valores solares. ^{[18] [105]} Junto con el metano, se encuentran trazas de varios hidrocarburos en la estratosfera de Urano, que se cree que se producen a partir del metano por fotólisis inducida por la radiación ultravioleta (UV) solar. ^[106] Incluyen etano ( C ₂ H ₆ ), acetileno ( C ₂ H ₂ ), metilacetileno ( CH ₃ C ₂ H ) y diacetileno ( C ₂ HC ₂ H ). ^{[104] [107] [108]} La espectroscopia también ha descubierto rastros de vapor de agua, monóxido de carbono y dióxido de carbono en la atmósfera superior, que solo pueden tener su origen en una fuente externa, como el polvo y los cometas que caen . ^{[107] [108] [109]}

La troposfera es la parte más baja y densa de la atmósfera y se caracteriza por una disminución de la temperatura con la altitud. ^[18] La temperatura cae desde aproximadamente 320 K (47 °C; 116 °F) en la base de la troposfera nominal a −300 km a 53 K (−220 °C; −364 °F) a 50 km. ^{[100] [103]} Las temperaturas en la región superior más fría de la troposfera (la tropopausa ) en realidad varían en el rango entre 49 y 57 K (−224 y −216 °C; −371 y −357 °F) dependiendo de la latitud planetaria. ^{[18] [96]} La región de la tropopausa es responsable de la gran mayoría de las emisiones térmicas infrarrojas lejanas de Urano , determinando así su temperatura efectiva de 59,1 ± 0,3 K (−214,1 ± 0,3 °C; −353,3 ± 0,5 °F). ^{[96] [97]}

Se cree que la troposfera tiene una estructura de nubes altamente compleja; se plantea la hipótesis de que las nubes de agua se encuentran en el rango de presión de 50 a 100 bar (5 a 10 MPa), las nubes de hidrosulfuro de amonio en el rango de 20 a 40 bar (2 a 4 MPa), nubes de amoníaco o sulfuro de hidrógeno entre 3 y 10 bar (0,3 y 1 MPa) y finalmente nubes delgadas de metano detectadas directamente a 1 a 2 bar (0,1 a 0,2 MPa). ^{[18] [21] [100] [110]} La troposfera es una parte dinámica de la atmósfera, que exhibe fuertes vientos, nubes brillantes y cambios estacionales. ^[23]

La capa media de la atmósfera de Urano es la estratosfera , donde la temperatura generalmente aumenta con la altitud desde 53 K (−220 °C; −364 °F) en la tropopausa hasta entre 800 y 850 K (527 y 577 °C; 980 y 1070 °F) en la base de la termosfera. ^[101] El calentamiento de la estratosfera es causado por la absorción de la radiación solar UV e IR por el metano y otros hidrocarburos , ^[112] que se forman en esta parte de la atmósfera como resultado de la fotólisis del metano . ^[106] El calor también se conduce desde la termosfera caliente. ^[112] Los hidrocarburos ocupan una capa relativamente estrecha a altitudes de entre 100 y 300 km correspondientes a un rango de presión de 1.000 a 10 Pa y temperaturas de entre 75 y 170 K (−198 y −103 °C; −325 y −154 °F). ^{[104] [107]}

Los hidrocarburos más abundantes son el metano, el acetileno y el etano , con proporciones de mezcla de alrededor de 10.⁻⁷ en relación con el hidrógeno. La proporción de mezcla del monóxido de carbono es similar a estas altitudes. ^{[104] [107] [109]} Los hidrocarburos más pesados ​​y el dióxido de carbono tienen proporciones de mezcla tres órdenes de magnitud menores. ^[107] La ​​proporción de abundancia del agua es de alrededor de 7 × 10⁻⁹ . ^[108] El etano y el acetileno tienden a condensarse en la parte inferior más fría de la estratosfera y la tropopausa (por debajo del nivel de 10 mBar) formando capas de neblina, ^[106] que pueden ser en parte responsables de la apariencia insulsa de Urano. La concentración de hidrocarburos en la estratosfera uraniana por encima de la neblina es significativamente menor que en las estratosferas de los otros planetas gigantes. ^{[104] [113]}

La capa más externa de la atmósfera de Urano es la termosfera y la corona, que tiene una temperatura uniforme de alrededor de 800 K (527 °C) a 850 K (577 °C). ^{[18] [113]} No se conocen las fuentes de calor necesarias para mantener un nivel tan alto, ya que ni la radiación ultravioleta solar ni la actividad auroral pueden proporcionar la energía necesaria para mantener estas temperaturas. La débil eficiencia de enfriamiento debido a la falta de hidrocarburos en la estratosfera por encima de los niveles de presión de 0,1 mBar también puede contribuir. ^{[101] [113]} Además del hidrógeno molecular, la termosfera-corona contiene muchos átomos de hidrógeno libres. Su pequeña masa y altas temperaturas explican por qué la corona se extiende hasta 50.000 km (31.000 mi), o dos radios uranianos, desde su superficie. ^{[101] [113]}

Esta corona extendida es una característica única de Urano. ^[113] Sus efectos incluyen un arrastre sobre las partículas pequeñas que orbitan Urano, causando un agotamiento general del polvo en los anillos uranianos. ^[101] La termosfera uraniana, junto con la parte superior de la estratosfera, corresponde a la ionosfera de Urano. ^[103] Las observaciones muestran que la ionosfera ocupa altitudes de 2.000 a 10.000 km (1.200 a 6.200 mi). ^[103] La ionosfera uraniana es más densa que la de Saturno o Neptuno, lo que puede surgir de la baja concentración de hidrocarburos en la estratosfera. ^{[113] [114]} La ionosfera se sustenta principalmente por la radiación UV solar y su densidad depende de la actividad solar . ^{[115] La actividad} auroral es insignificante en comparación con Júpiter y Saturno. ^{[113] [116]}

En longitudes de onda ultravioleta y visible, la atmósfera de Urano es insulsa en comparación con la de otros planetas gigantes, incluso la de Neptuno, al que por lo demás se parece mucho. ^[23] Cuando la Voyager 2 pasó por Urano en 1986, observó un total de 10 formaciones nubosas en todo el planeta. ^{[117] [118]} Una explicación propuesta para esta escasez de formaciones nubosas es que el calor interno de Urano es notablemente inferior al de los otros planetas gigantes, siendo el planeta más frío del Sistema Solar. ^{[18] [97]}

En 1986, la Voyager 2 descubrió que el hemisferio sur visible de Urano se puede subdividir en dos regiones: un casquete polar brillante y bandas ecuatoriales oscuras. ^[117] Su límite se encuentra a unos −45° de latitud . Una banda estrecha que se extiende a lo largo del rango latitudinal de −45 a −50° es la característica grande más brillante en su superficie visible. ^{[117] [119]} Se llama "collar" del sur. Se cree que el casquete y el collar son una región densa de nubes de metano ubicadas dentro del rango de presión de 1,3 a 2 bar. ^[120] Además de la estructura en bandas a gran escala, la Voyager 2 observó diez pequeñas nubes brillantes, la mayoría de ellas a varios grados al norte del collar. ^[117] En todos los demás aspectos, Urano parecía un planeta dinámicamente muerto en 1986.

La Voyager 2 llegó durante el apogeo del verano austral de Urano y no pudo observar el hemisferio norte. A principios del siglo XXI, cuando la región polar norte apareció a la vista, el telescopio espacial Hubble (HST) y el telescopio Keck inicialmente no observaron ni un collar ni un casquete polar en el hemisferio norte. ^[119] Por lo tanto, Urano parecía ser asimétrico: brillante cerca del polo sur y uniformemente oscuro en la región al norte del collar sur. ^[119] En 2007, cuando Urano pasó su equinoccio, el collar sur casi desapareció y un débil collar norte emergió cerca de los 45° de latitud. ^[121] En 2023, un equipo que empleó el Very Large Array observó un collar oscuro a 80° de latitud y un punto brillante en el polo norte, lo que indica la presencia de un vórtice polar . ^[122]

En la década de 1990, el número de características de nubes brillantes observadas aumentó considerablemente, en parte porque se dispuso de nuevas técnicas de imágenes de alta resolución. ^[23] La mayoría se encontraron en el hemisferio norte cuando comenzó a hacerse visible. ^[23] Una explicación temprana —que las nubes brillantes son más fáciles de identificar en su parte oscura, mientras que en el hemisferio sur el collar brillante las enmascara— resultó ser incorrecta. ^{[123] [124]} Sin embargo, existen diferencias entre las nubes de cada hemisferio. Las nubes del norte son más pequeñas, más nítidas y más brillantes. ^[124] Parecen estar a mayor altitud. ^[124] La vida de las nubes abarca varios órdenes de magnitud. Algunas nubes pequeñas viven durante horas; al menos una nube del sur puede haber persistido desde el sobrevuelo de la Voyager 2. ^{[23] [118]} Observaciones recientes también descubrieron que las características de las nubes en Urano tienen mucho en común con las de Neptuno. ^[23] Por ejemplo, las manchas oscuras comunes en Neptuno nunca se habían observado en Urano antes de 2006, cuando se fotografió la primera característica de este tipo, denominada Mancha Oscura de Urano . ^[125] La especulación es que Urano se está volviendo más parecido a Neptuno durante su estación equinoccial. ^[126]

El seguimiento de numerosas características de las nubes permitió la determinación de los vientos zonales que soplan en la troposfera superior de Urano. ^[23] En el ecuador, los vientos son retrógrados, lo que significa que soplan en dirección inversa a la rotación planetaria. Sus velocidades van de −360 a −180 km/h (−220 a −110 mph). ^{[23] [119]} Las velocidades del viento aumentan con la distancia desde el ecuador, alcanzando valores cero cerca de ±20° de latitud, donde se encuentra el mínimo de temperatura de la troposfera. ^{[23] [96]} Más cerca de los polos, los vientos cambian a una dirección prograda, fluyendo con la rotación de Urano. Las velocidades del viento continúan aumentando y alcanzan máximos a ±60° de latitud antes de caer a cero en los polos. ^[23] Las velocidades del viento a una latitud de -40° varían de 540 a 720 km/h (340 a 450 mph). Debido a que el collar oscurece todas las nubes por debajo de ese paralelo, las velocidades entre él y el polo sur son imposibles de medir. ^[23] En cambio, en el hemisferio norte se observan velocidades máximas de hasta 860 km/h (540 mph) cerca de una latitud de +50°. ^{[23] [119] [127]}

En 1986, el experimento de radioastronomía planetaria (PRA) Voyager 2 observó 140 relámpagos, o descargas electrostáticas uranianas con una frecuencia de 0,9-40 MHz. ^{[128] [129]} Las UED se detectaron a 600.000 km de Urano durante 24 horas, la mayoría de las cuales no fueron visibles. ^[130] Sin embargo, el modelado microfísico sugiere que los relámpagos uranianos ocurren en tormentas convectivas que ocurren en nubes de agua de la troposfera profunda. ^{[131] [132]} Si este es el caso, los relámpagos no serán visibles debido a las gruesas capas de nubes sobre la troposfera. ^[133] Las UED se detectaron a 600.000 km de Urano, la mayoría de las cuales no fueron visibles. ^[134] Los rayos uranianos tienen una potencia de alrededor de 10 ⁸ W, emiten 1×10^7 J - 2×10^7 J de energía y duran un promedio de 120 ms. Existe la posibilidad de que la potencia de los rayos uranianos varíe en gran medida con las estaciones causadas por cambios en las tasas de convección en las nubes. ^[135] Los UED se detectaron a 600.000 km de Urano, la mayoría de los cuales no eran visibles. ^[136] Los rayos uranianos son mucho más potentes que los rayos en la Tierra y comparables a los rayos jovianos. ^[137] Durante los sobrevuelos de los gigantes de hielo, la "Voyager 2" detectó rayos con mayor claridad en Urano que en Neptuno debido a la menor gravedad del planeta y a una posible atmósfera profunda más cálida. ^[138]

Durante un breve período de marzo a mayo de 2004, aparecieron grandes nubes en la atmósfera de Urano, dándole una apariencia similar a la de Neptuno. ^{[139] [124] [140]} Las observaciones incluyeron velocidades de viento récord de 820 km/h (510 mph) y una tormenta eléctrica persistente conocida como "fuegos artificiales del 4 de julio". ^[118] El 23 de agosto de 2006, investigadores del Instituto de Ciencias Espaciales (Boulder, Colorado) y la Universidad de Wisconsin observaron una mancha oscura en la superficie de Urano, lo que proporcionó a los científicos más información sobre la actividad atmosférica de Urano. ^[125] No se sabe con certeza por qué se produjo este aumento repentino de la actividad, pero parece que la inclinación axial extrema de Urano da lugar a variaciones estacionales extremas en su clima. ^{[141] [126]} Determinar la naturaleza de esta variación estacional es difícil porque existen buenos datos sobre la atmósfera de Urano desde hace menos de 84 años, o un año uraniano completo. La fotometría a lo largo de medio año uraniano (a partir de la década de 1950) ha mostrado una variación regular del brillo en dos bandas espectrales , con máximos en los solsticios y mínimos en los equinoccios. ^[142] Se ha observado una variación periódica similar, con máximos en los solsticios, en las mediciones de microondas de la troposfera profunda iniciadas en la década de 1960. ^{[143] Las mediciones de temperatura} estratosférica a partir de la década de 1970 también mostraron valores máximos cerca del solsticio de 1986. ^[112] Se cree que la mayor parte de esta variabilidad se debe a cambios en la geometría de observación. ^[123]

Existen algunos indicios de que en Urano se están produciendo cambios físicos estacionales. Aunque se sabe que Urano tiene una región polar sur brillante, el polo norte es bastante tenue, lo que es incompatible con el modelo de cambio estacional descrito anteriormente. ^[126] Durante su anterior solsticio boreal en 1944, Urano mostró niveles elevados de brillo, lo que sugiere que el polo norte no siempre fue tan tenue. ^[142] Esta información implica que el polo visible se ilumina algún tiempo antes del solsticio y se oscurece después del equinoccio. ^[126] Un análisis detallado de los datos visibles y de microondas reveló que los cambios periódicos en el brillo no son completamente simétricos alrededor de los solsticios, lo que también indica un cambio en los patrones de albedo meridional . ^[126]

En la década de 1990, cuando Urano se alejaba de su solsticio, el Hubble y los telescopios terrestres revelaron que el casquete polar sur se oscureció notablemente (excepto el collar sur, que permaneció brillante), ^[120] mientras que el hemisferio norte mostró una actividad creciente, ^[118] como formaciones de nubes y vientos más fuertes, lo que reforzó las expectativas de que debería brillar pronto. ^[124] Esto sucedió de hecho en 2007 cuando pasó un equinoccio: surgió un débil collar polar norte y el collar sur se volvió casi invisible, aunque el perfil del viento zonal permaneció ligeramente asimétrico, con los vientos del norte siendo algo más lentos que los del sur. ^[121]

El mecanismo de estos cambios físicos aún no está claro. ^[126] Cerca de los solsticios de verano e invierno, los hemisferios de Urano se encuentran alternativamente en pleno resplandor de los rayos del Sol o de cara al espacio profundo. Se cree que el brillo del hemisferio iluminado por el Sol es el resultado del engrosamiento local de las nubes de metano y las capas de neblina ubicadas en la troposfera. ^[120] El collar brillante en la latitud −45° también está relacionado con las nubes de metano. ^[120] Otros cambios en la región polar sur pueden explicarse por cambios en las capas de nubes inferiores. ^[120] La variación de la emisión de microondas de Urano probablemente esté causada por cambios en la circulación troposférica profunda , porque las nubes polares espesas y la neblina pueden inhibir la convección. ^[144] Ahora que los equinoccios de primavera y otoño están llegando a Urano, la dinámica está cambiando y la convección puede volver a ocurrir. ^{[118] [144]}

Antes de la llegada de la Voyager 2 , no se habían tomado mediciones de la magnetosfera de Urano, por lo que su naturaleza seguía siendo un misterio. Antes de 1986, los científicos esperaban que el campo magnético de Urano estuviera en línea con el viento solar , porque entonces se alinearía con los polos de Urano que se encuentran en la eclíptica . ^[145]

Las observaciones de la Voyager revelaron que el campo magnético de Urano es peculiar, tanto porque no se origina en su centro geométrico como porque está inclinado 59° respecto del eje de rotación. ^{[145] [146]} De hecho, el dipolo magnético está desplazado desde el centro de Urano hacia el polo sur de rotación hasta un tercio del radio planetario. ^[145] Esta geometría inusual da como resultado una magnetosfera altamente asimétrica, donde la intensidad del campo magnético en la superficie en el hemisferio sur puede ser tan baja como 0,1  gauss (10  μT ), mientras que en el hemisferio norte puede ser tan alta como 1,1 gauss (110 μT). ^[145] El campo promedio en la superficie es de 0,23 gauss (23 μT). ^[145]

Estudios de datos de la Voyager 2 en 2017 sugieren que esta asimetría hace que la magnetosfera de Urano se conecte con el viento solar una vez al día uraniano, abriendo el planeta a las partículas del Sol. ^[147] En comparación, el campo magnético de la Tierra es aproximadamente igual de fuerte en cada polo, y su "ecuador magnético" es aproximadamente paralelo a su ecuador geográfico. ^[146] El momento dipolar de Urano es 50 veces el de la Tierra. ^{[145] [146]} Neptuno tiene un campo magnético desplazado e inclinado de manera similar, lo que sugiere que esta puede ser una característica común de los gigantes de hielo. ^[146] Una hipótesis es que, a diferencia de los campos magnéticos de los gigantes terrestres y gaseosos, que se generan dentro de sus núcleos, los campos magnéticos de los gigantes de hielo se generan por el movimiento a profundidades relativamente superficiales, por ejemplo, en el océano de agua y amoníaco. ^{[87] [148]} Otra posible explicación para la alineación de la magnetosfera es que existen océanos de diamante líquido en el interior de Urano que desviarían el campo magnético. ^[93]

A pesar de su curiosa alineación, en otros aspectos la magnetosfera de Urano es como la de otros planetas: tiene un arco de choque a unos 23 radios uranianos por delante, una magnetopausa a 18 radios uranianos, una magnetocola completamente desarrollada y cinturones de radiación . ^{[145] [146] [149]} En general, la estructura de la magnetosfera de Urano es diferente a la de Júpiter y más similar a la de Saturno. ^{[145] [146]} La magnetocola de Urano se arrastra detrás de él en el espacio durante millones de kilómetros y está retorcida por su rotación lateral en un largo sacacorchos. ^{[145] [150]}

La magnetosfera de Urano contiene partículas cargadas : principalmente protones y electrones , con una pequeña cantidad de iones H ₂ ^{+ . [146] [149]} Muchas de estas partículas probablemente derivan de la termosfera. ^[149] Las energías de iones y electrones pueden ser tan altas como 4 y 1,2  megaelectronvoltios , respectivamente. ^[149] La densidad de iones de baja energía (por debajo de 1  kiloelectronvoltio ) en la magnetosfera interior es de aproximadamente 2 cm ⁻³ . ^[152] La población de partículas se ve fuertemente afectada por las lunas de Urano, que barren la magnetosfera, dejando huecos notables. ^[149] El flujo de partículas es lo suficientemente alto como para causar oscurecimiento o erosión espacial de sus superficies en una escala de tiempo astronómicamente rápida de 100.000 años. ^[149] Esta puede ser la causa de la coloración uniformemente oscura de los satélites y anillos de Urano. ^[153]

Urano tiene auroras relativamente bien desarrolladas, que se ven como arcos brillantes alrededor de ambos polos magnéticos. ^[113] A diferencia de las de Júpiter, las auroras de Urano parecen ser insignificantes para el balance energético de la termosfera planetaria. ^[116] Estas, o más bien las emisiones espectrales infrarrojas de sus cationes trihidrógeno , han sido estudiadas en profundidad a finales de 2023. ^[154]

En marzo de 2020, los astrónomos de la NASA informaron sobre la detección de una gran burbuja magnética atmosférica, también conocida como plasmoide , liberada al espacio exterior desde el planeta Urano, después de reevaluar datos antiguos registrados por la sonda espacial Voyager 2 durante un sobrevuelo del planeta en 1986. ^{[155] [156]}

Urano tiene 28 satélites naturales conocidos . ^[157] Los nombres de estos satélites se eligen de personajes de las obras de Shakespeare y Alexander Pope . ^{[86] [158]} Los cinco satélites principales son Miranda , Ariel , Umbriel , Titania y Oberón . ^[86] El sistema de satélites de Urano es el menos masivo entre los planetas gigantes; la masa combinada de los cinco satélites principales sería menos de la mitad de la de Tritón (la luna más grande de Neptuno ) solo. ^[12] El más grande de los satélites de Urano, Titania, tiene un radio de solo 788,9 km (490,2 mi), o menos de la mitad del de la Luna , pero un poco más que Rea, el segundo satélite más grande de Saturno, lo que convierte a Titania en la octava luna más grande del Sistema Solar. Los satélites de Urano tienen albedos relativamente bajos ; que van desde 0,20 para Umbriel hasta 0,35 para Ariel (en luz verde). ^[117] Son conglomerados de hielo y roca compuestos aproximadamente por un 50% de hielo y un 50% de roca. El hielo puede incluir amoníaco y dióxido de carbono . ^{[153] [159]}

Entre los satélites de Urano, Ariel parece tener la superficie más joven, con la menor cantidad de cráteres de impacto, y Umbriel la más antigua. ^{[117] [153]} Miranda tiene cañones de falla de 20 km (12 mi) de profundidad, capas en terrazas y una variación caótica en las edades y características de la superficie. ^[117] Se cree que la actividad geológica pasada de Miranda fue impulsada por el calentamiento de las mareas en un momento en que su órbita era más excéntrica que actualmente, probablemente como resultado de una antigua resonancia orbital de 3:1 con Umbriel. ^{[160] Los procesos} extensionales asociados con diapiros ascendentes son el origen probable de las coronas de Miranda, similares a una "pista de carreras" . ^{[161] [162]} Se cree que Ariel alguna vez estuvo en una resonancia de 4:1 con Titania. ^[163]

Urano tiene al menos un orbitador en herradura que ocupa el punto lagrangiano L 3 _del Sol , una región gravitacionalmente inestable a 180° en su órbita, 83982 Crantor . ^{[164] [165]} Crantor se mueve dentro de la región coorbital de Urano en una órbita de herradura compleja y temporal. 2010 EU 65 también es un prometedor candidato a librador en herradura de Urano . ^[165]

Los anillos de Urano están compuestos de partículas extremadamente oscuras, cuyo tamaño varía desde micrómetros hasta una fracción de metro. ^[117] Actualmente se conocen trece anillos distintos, siendo el más brillante el anillo ε. Todos, excepto los dos anillos de Urano, son extremadamente estrechos (normalmente tienen unos pocos kilómetros de ancho). Los anillos son probablemente bastante jóvenes; las consideraciones dinámicas indican que no se formaron con Urano. La materia de los anillos puede haber sido alguna vez parte de una luna (o lunas) que se hizo añicos por impactos de alta velocidad. De los numerosos fragmentos de escombros que se formaron como resultado de esos impactos, solo sobrevivieron unas pocas partículas, en zonas estables que corresponden a las ubicaciones de los anillos actuales. ^{[153] [166]}

William Herschel describió un posible anillo alrededor de Urano en 1789. Este avistamiento se considera generalmente dudoso, porque los anillos son bastante débiles, y en los dos siglos siguientes ninguno fue notado por otros observadores. Aun así, Herschel hizo una descripción precisa del tamaño del anillo épsilon, su ángulo relativo a la Tierra, su color rojo y sus cambios aparentes a medida que Urano viajaba alrededor del Sol. ^{[167] [168]} El sistema de anillos fue descubierto definitivamente el 10 de marzo de 1977 por James L. Elliot , Edward W. Dunham y Jessica Mink utilizando el Observatorio Aerotransportado Kuiper . El descubrimiento fue fortuito; planearon utilizar la ocultación de la estrella SAO 158687 (también conocida como HD 128598) por Urano para estudiar su atmósfera . Cuando se analizaron sus observaciones, encontraron que la estrella había desaparecido brevemente de la vista cinco veces antes y después de desaparecer detrás de Urano. Llegaron a la conclusión de que debía haber un sistema de anillos alrededor de Urano. ^[169] Más tarde, detectaron cuatro anillos adicionales. ^[169] Los anillos fueron fotografiados directamente cuando la Voyager 2 pasó por Urano en 1986. ^[117] La ​​Voyager 2 también descubrió dos anillos tenues adicionales, lo que elevó el número total a once. ^[117]

En diciembre de 2005, el telescopio espacial Hubble detectó un par de anillos hasta entonces desconocidos. El más grande se encuentra a una distancia de Urano que es el doble de la de los anillos conocidos anteriormente. Estos nuevos anillos están tan lejos de Urano que se los llama el sistema de anillos "externos". El Hubble también detectó dos pequeños satélites, uno de los cuales, Mab , comparte su órbita con el anillo más externo recientemente descubierto. Los nuevos anillos elevan el número total de anillos uranianos a 13. ^[170] En abril de 2006, las imágenes de los nuevos anillos del Observatorio Keck revelaron los colores de los anillos externos: el más externo es azul y el otro rojo. ^{[171] [172]} Una hipótesis sobre el color azul del anillo externo es que está compuesto por diminutas partículas de hielo de agua de la superficie de Mab que son lo suficientemente pequeñas como para dispersar la luz azul. ^{[171] [173]} En contraste, los anillos internos de Urano parecen grises. ^[171]

Aunque los anillos de Urano son muy difíciles de observar directamente desde la Tierra, los avances en imágenes digitales han permitido a varios astrónomos aficionados fotografiar con éxito los anillos con filtros rojos o infrarrojos; los telescopios con aperturas tan pequeñas como 36 cm (14 pulgadas) pueden ser capaces de detectar los anillos con el equipo de imágenes adecuado. ^[174]

La Voyager 2 , lanzada en 1977, alcanzó su punto más cercano a Urano el 24 de enero de 1986, acercándose a 81.500 km (50.600 mi) de las nubes, antes de continuar su viaje hacia Neptuno. La sonda estudió la estructura y la composición química de la atmósfera de Urano, ^[103] incluyendo su clima único, causado por su inclinación axial extrema. Realizó las primeras investigaciones detalladas de sus cinco lunas más grandes y descubrió 10 nuevas. La Voyager 2 examinó los nueve anillos conocidos del sistema y descubrió dos más. ^{[117] [153] [175]} También estudió el campo magnético, su estructura irregular, su inclinación y su singular cola magnética en forma de sacacorchos causada por la orientación lateral de Urano. ^[145]

Desde entonces, ninguna otra sonda espacial ha sobrevolado Urano, aunque se han propuesto muchas misiones para volver a visitar el sistema de Urano. La posibilidad de enviar la nave espacial Cassini desde Saturno a Urano se evaluó durante una fase de planificación de la extensión de la misión en 2009, pero finalmente se rechazó a favor de destruirla en la atmósfera saturniana, ^[176] ya que habría llevado unos veinte años llegar al sistema de Urano después de salir de Saturno. ^[176] Una sonda de entrada a Urano podría utilizar el legado de la sonda múltiple Pioneer Venus y descender a 1-5 atmósferas. ^[177] Un orbitador y una sonda de Urano fueron recomendados por la Encuesta Decenal de Ciencia Planetaria 2013-2022 publicada en 2011; la propuesta preveía el lanzamiento durante 2020-2023 y un crucero de 13 años a Urano. ^[177] La ​​opinión del comité se reafirmó en 2022, cuando una misión de sonda/orbitador a Urano se colocó como máxima prioridad, debido a la falta de conocimiento sobre los gigantes de hielo . ^[178] Más recientemente, se planea que el orbitador Tianwen-4 de Júpiter de la CNSA, que se lanzará en 2029, tenga una subsonda que se desprenderá y recibirá asistencia gravitatoria en lugar de entrar en órbita, volando cerca de Urano en marzo de 2045 antes de dirigirse al espacio interestelar. ^[25] China también tiene planes para un posible Tianwen-5 que puede orbitar Urano o Neptuno que aún no se han hecho realidad. ^[25]

• En la astrología moderna , el planeta Urano (símbolo) es el planeta regente de Acuario ; antes del descubrimiento de Urano, el planeta regente de Acuario era Saturno. Debido a que Urano es cian y está asociado con la electricidad, el color azul eléctrico , que es cercano al cian, está asociado con el signo de Acuario. ^[179]
• El elemento químico uranio , descubierto en 1789 por el químico alemán Martin Heinrich Klaproth , recibió su nombre del entonces recién descubierto Urano. ^[180]
• Lydia Sigourney incluyó su poemaEl Planeta Georgiano en su colección de poesía de 1827.
• "Urano, el mago" es un movimiento de la suite orquestal Los planetas de Gustav Holst , escrita entre 1914 y 1916.
• La Operación Urano fue la exitosa operación militar del Ejército Rojo durante la Segunda Guerra Mundial para recuperar Stalingrado y marcó el punto de inflexión en la guerra terrestre contra la Wehrmacht .
• Los versos "Entonces me sentí como un observador de los cielos/Cuando un nuevo planeta nada hacia su alcance", de " Al mirar por primera vez a Homero de Chapman " de John Keats , son una referencia al descubrimiento de Urano por parte de Herschel. ^[181]