Urano è il settimo pianeta del Sistema solare, in ordine di distanza dal Sole, il quarto per massa e il terzo, dopo Giove e Saturno, come dimensioni; il suo diametro è circa 4 volte più grande di quello della Terra. Urano, come Giove, Saturno e Nettuno, è un pianeta gassoso o gioviano. Ha 15 satelliti principali e due sistemi di anelli.
A differenza degli altri pianeti del Sistema solare, il cui asse di rotazione risulta quasi perpendicolare al piano dell’orbita, Urano (come Plutone) ha un asse di rotazione pressoché parallelo al piano orbitale. Nel moto del pianeta attorno al Sole, dunque, ciascuno dei due poli resta esposto alla luce solare per un tempo pari alla metà del periodo di rivoluzione (che ha una durata di circa 84 anni). Una prima conseguenza di questo fatto sono le variazioni estreme delle condizioni meteorologiche stagionali nelle regioni polari, che ricevono ininterrottamente la luce solare diretta per circa 40 anni. Nonostante il prolungato irraggiamento solare ai poli, la temperatura media si mantiene su valori più elevati nella regione equatoriale del pianeta.
A causa dello stato fluido della materia, la velocità di rotazione di Urano non è uniforme in tutti i suoi punti; analogamente a ciò che avviene per gli altri pianeti gassosi, il periodo di rotazione è più lento (poco più di 17 ore) per il nucleo e più rapido (fino a 14 ore) per le regioni esterne equatoriali. Come per Plutone, l’inclinazione dell’asse oltre i 90° determina inoltre nel pianeta un moto retrogrado, ossia in senso contrario a quello degli altri pianeti (vedi anche Mercurio).
La massa del pianeta è pari a circa 14 volte e mezza quella della Terra, ma la sua densità è solo un quarto di quella terrestre. La forza di gravità sulla superficie di Urano risulta dunque paragonabile a quella del nostro pianeta (analogamente a ciò che avviene su Saturno e Nettuno) ed ha una intensità di poco inferiore (circa il 10%) a quella del campo terrestre. Per fare un esempio, un oggetto che sulla Terra pesasse 100 chili, su Urano ne peserebbe 90.
Urano ha una composizione simile a quella di Nettuno ed è costituito principalmente da ghiaccio e roccia, con circa il 15% di idrogeno e una piccola parte di elio. La sua struttura è simile a quella della parte interna di Giove e Saturno; a causa però della minore massa, insufficiente a generare le enormi pressioni che si hanno su questi due pianeti, manca l’involucro di idrogeno metallico liquido. Il materiale dovrebbe inoltre essere distribuito in modo più uniforme, senza la presenza di un vero nucleo roccioso.
Esternamente al nucleo è presente un mantello liquido composto principalmente di ghiaccio, metano e ammoniaca (spesso 7.500 km), quindi un’atmosfera gassosa (spessa 7.600 km) formata essenzialmente da idrogeno ed elio, con un piccola parte di metano e tracce di altri gas, acqua e ammoniaca. La parte più esterna dell’atmosfera è costituita da nubi di colore blu-verde, formate da piccoli cristalli di metano che provengono dalle regioni interne più calde e congelano una volta raggiunti gli strati più alti dell’atmosfera. Al di sotto di questo strato visibile potrebbero esserci nuvole di acqua e cristalli di ammoniaca.
I venti si muovono con velocità che superano i 700 km/h, parallelamente all’equatore; il moto delle correnti atmosferiche esterne è dunque determinato dalla rotazione del pianeta e non dall’illuminazione solare. La pressione atmosferica è di circa 1,33 bar, mentre la temperatura arriva negli strati più alti a -215 °C, anche se a causa della notevole distanza dal Sole non varia molto tra estate e inverno.
Urano, come gli altri pianeti gioviani, possiede un campo magnetico piuttosto intenso e presenta uno schiacciamento dei poli dovuto alla combinazione dell’alta velocità di rotazione e dello stato fluido della materia.
Attorno a Urano orbitano numerosi satelliti, di cui 15 sono quelli considerati principali. I dieci satelliti interni sono più piccoli e molto scuri. I cinque maggiori, Ariel, Umbriel , Titania , Oberon e Miranda , sono più esterni, formati da roccia e ghiaccio, e mostrano sulla superficie tracce di forte craterizzazione e attività geologica interna. I satelliti di Urano hanno delle orbite quasi circolari poste sul piano equatoriale del pianeta, quindi con un grande angolo rispetto al piano dell’eclittica.
Urano è fornito di due sistemi di anelli, molto più sottili e deboli di quelli di Saturno. Sono di colore scuro, come quelli di Giove, ma hanno una composizione simile a quelli di Saturno, con particelle di dimensioni variabili da pochi centimetri a diversi metri. Il sistema più interno è formato da 11 anelli, il più brillante dei quali è noto come anello Ipsilon; il sistema più esterno è costituito da due anelli e si pensa che possa essere alimentato continuamente dal satellite Mab, che orbita al suo interno.
L’avvistamento ad occhio nudo di Urano, nel cielo notturno, è estremamente difficile in quanto il piccolo diametro apparente e la scarsa luminosità sono al limite della visibilità umana. Più semplice risulta la sua individuazione con un binocolo, mentre con un piccolo telescopio Urano appare come un piccolo disco.
La superficie visibile di Urano mostra delle bande atmosferiche simili a quelle presenti su Giove, Saturno e Nettuno, formate dall’organizzazione delle nubi in fasce parallele all’equatore a causa dell’elevata velocità di rotazione del pianeta. Su Urano le bande si muovono molto velocemente, tuttavia sono molto più deboli e non sembrano mostrare variazioni notevoli di aspetto con la latitudine e la longitudine. Le piccole macchie che appaiono sulla superficie sono dovute a locali regioni di intensa turbolenza. Bande colorate potrebbero esistere infine alle quote più basse, vista la minore temperatura, ma sarebbero comunque nascoste dagli strati di metano sovrastanti.
Proprio il metano è responsabile della colorazione blu-verde della superficie del pianeta. L’atmosfera è infatti formata essenzialmente da idrogeno ed elio, che lasciano passare tutta la radiazione visibile e risultano incolori. Il terzo componente è invece il metano, il quale assorbe la radiazione rossa e riflette quella blu.
L’osservazione amatoriale di Urano è ostacolata dal piccolo diametro apparente del disco planetario e dal basso contrasto delle strutture atmosferiche. La visibilità delle deboli bande è resa difficoltosa anche dalla notevole inclinazione, sul piano orbitale, dell’asse di rotazione del pianeta. Le bande sono comunque state avvistate più volte ed è possibile che la loro visibilità segua dei ritmi ciclici, in funzione della posizione del pianeta. Il periodo di migliore osservazione sembra coincidere con la piena illuminazione delle regioni equatoriali.
Nel cielo notturno Urano è visibile come una debole stellina dal colore bluastro. Ha una magnitudine apparente che può arrivare ad un valore massimo di +5,3 e un diametro apparente di 3,87 secondi d’arco, ossia 465 volte più piccolo di quello della Luna piena.
Da un punto di vista fisico, Urano può essere indifferentemente descritto come un pianeta con moto di rotazione diretto e asse di rotazione inclinato di 98° rispetto al piano orbitale, oppure come un pianeta con moto di rotazione retrogrado e asse di rotazione inclinato di 82°. La descrizione scelta è importante però per quella che risulta essere la definizione del polo Nord e del polo Sud del pianeta, in quanto le due diverse interpretazioni determinano un’opposta assegnazione dei nomi dei due poli. Al momento la questione è ancora aperta, dunque non è ancora possibile stabilire quale sia il polo Nord (e il polo Sud) di Urano.
Il campo magnetico di Urano (come quello di Nettuno), presenta la singolare caratteristica di non essere centrato nel nucleo del pianeta e di risultare inclinato (di almeno 60°) rispetto all’asse di rotazione. Il campo è generato probabilmente dai movimenti che avvengono nella regione interna del pianeta e produce una magnetosfera attorcigliata dalla rotazione del pianeta in una spirale retrostante il pianeta stesso.
Urano è stato il primo pianeta scoperto in tempi moderni e la sua scoperta avvenne i maniera del tutto inaspettata. I pianeti visibili ad occhio nudo (fino a Saturno) erano infatti conosciuti fin dall’antichità e nessuno aveva mai pensato che potessero esisterne altri, finché l’astronomo britannico William Herschel notò una piccola stellina, nel cielo, che sembrava spostarsi. Sebbene occorse del tempo prima che gli astronomi si rendessero conto di avere a che fare con un nuovo pianeta, da quel momento nessuno fu più sicuro del vero numero dei pianeti del Sistema solare; divenne infatti possibile ipotizzare l’esistenza di nuovi pianeti, che prima non erano semplicemente mai stati cercati.
