Zdjęcia zrobione z satelity Voyager 2 w odległych latach 90. pokazały nam niesamowite rezultaty. Tajemnicza zielonkawa atmosfera Urana to wszystko, z czego zbudowana jest ta planeta, z wyjątkiem maleńkiego kamienno-metalowego rdzenia. Faktem jest, że nasi przodkowie, którzy są właścicielami odkryć zewnętrznych planet Układu Słonecznego, byli pewni, że wszystkie one, podobnie jak Ziemia, mają powierzchnię, powłokę powietrzną i warstwy podziemne. Jak się okazało, gazowe olbrzymy są tego wszystkiego pozbawione, ponieważ są przedstawicielami dwuwarstwowego modelu planet.
Historia odkrycia i ogólne dane o planecie
Uran jest siódmą planetą pod względem odległości od Słońca. Został odkryty przez Williama Herschela pod koniec XVIII wieku, kiedy jako pierwszy użył teleskopu do obserwacji astronomicznych. Wcześniej przez długi czas naukowcy wierzyli, że Uran jest tylko odległą, bardzo jasną gwiazdą. Sam Herschel, robiąc notatki na temat tego ciała niebieskiego, początkowo porównał je z kometą, później doszedł do wniosku, że może to być inna planeta SS. Oczywiście po potwierdzeniu wszystkich obserwacji odkrycie stało się sensacją. Jednak w tamtym czasie nikt nie wiedział, jaką atmosferę miał Uran.i jaka jest jego struktura. Teraz wiemy, że jego orbita jest jedną z największych w układzie. Planeta krąży wokół Słońca w 84 ziemskich latach. Jednocześnie jego okres obrotu wokół własnej osi trwa nieco ponad 17 godzin. Z tego powodu atmosfera Urana, która już składa się z ciężkich gazów, staje się niewiarygodnie gęsta i wywiera ogromne ciśnienie na jądro.
Historia powstawania atmosfery
Uważa się, że na wygląd i dane fizyczne Urana wpływa jego rdzeń, a także proces jego powstawania. W porównaniu z parametrami samej planety (25 559 km - promień równikowy) rdzeń jest po prostu miniaturowy. Dlatego nie dostarcza energii ani pola magnetycznego, jak w przypadku Jowisza, a także nie ogrzewa dostatecznie wszystkich gazów tworzących atmosferę Urana. Z kolei jego składu nie można porównać ze składem Jowisza czy Saturna, chociaż wszystkie te planety należą do tej samej kategorii. Faktem jest, że Uran otoczony jest lodowymi gazami, lodem w najwyższych odmianach, chmurami metanu i innymi ciężkimi pierwiastkami. Lekkie gazy, takie jak wodór i hel, są obecne w atmosferze tylko w niewielkich ilościach. Istnieją dwie wersje tego paradoksu. Zgodnie z pierwszym, rozmiar i siły grawitacyjne jądra w czasie formowania SS były zbyt małe, aby przyciągnąć lekkie gazy. Po drugie, w miejscu, w którym powstał Uran, znajdowały się tylko ciężkie składniki chemiczne, które stały się podstawą planety.
Obecność atmosfery, jej skład
Uran został po raz pierwszy szczegółowo zbadany dopiero po podróży Voyagera 2, który wykonał zdjęcia w wysokiej rozdzielczości. Pozwoliły naukowcom ustalić dokładną strukturę samej planety, a także jej atmosfery. Że tak powiem, powłoka powietrzna Urana jest podzielona na trzy części:
- Troposfera leży najgłębiej. Ciśnienie tutaj mieści się w zakresie od 100 do 0,1 bara, a wysokość tej warstwy nie przekracza 500 km od warunkowego poziomu płaszcza.
- Stratosfera - warstwa atmosfery pośrodku. Zajmuje wysokości od 50 do 4000 km.
- Egzosfera. Zewnętrzna atmosfera Urana, gdzie ciśnienie spada do zera, a temperatura powietrza jest najniższa.
Wszystkie te warstwy zawierają następujące gazy w różnych proporcjach: hel, wodór, metan, amoniak. Jest też woda w postaci różnych modyfikacji lodu i pary. Jednak atmosfera Urana, której skład jest porównywalny do powłoki powietrznej Jowisza, jest niesamowicie zimna. Jeśli w największym gazowym gigancie masy powietrza są maksymalnie podgrzewane, to tutaj są one schładzane do 50 kelwinów, a zatem mają dużą masę.
Troposfera
Najgłębsza warstwa atmosfery jest teraz obliczana tylko teoretycznie, ponieważ technologia Ziemian nie pozwala jeszcze do niej dotrzeć. Kamienny rdzeń planety otoczony jest chmurami składającymi się z kryształków lodu. Są ciężkie i wywierają ogromny nacisk na środek planety. Za nimi podążają chmury wodorosiarczku amonu, a następnie - formacje powietrzne siarkowodoru i amoniaku. Najbardziej ekstremalną część troposfery zajmują chmury metanu, któreodcień planety na ten sam zielony kolor. Temperatura powietrza w troposferze jest uważana za najwyższą na planecie. Oscyluje w granicach 200 K. Z tego powodu niektórzy badacze uważają, że płaszcz planety tworzy duża warstwa lodu. Ale to tylko hipoteza.
Stratosfera
Obecność atmosfery Urana zapewniają związki ciężkich i lekkich gazów, a ich synteza nadaje planecie zielonkawy odcień. Wszystkie te procesy zachodzą w środkowej szczelinie powietrznej, gdzie cząsteczki amoniaku i metanu spotykają się z helem i wodorem. Kryształki lodu przybierają tu zupełnie inne modyfikacje niż w troposferze, dzięki amoniakowi pochłaniają wszelkie światło pochodzące z kosmosu. Prędkość wiatrów w stratosferze sięga 100 m/s, dzięki czemu wszystkie chmury szybko zmieniają swoje położenie w przestrzeni. Zorze polarne występują w stratosferze, często tworzą się mgły. Ale nie ma opadów, takich jak śnieg lub deszcz.
Egzosfera
Początkowo atmosfera Urana była oceniana dokładnie po zewnętrznej powłoce. Jest to cienki pasek skrystalizowanej wody, który jest owiany silnymi prądami wiatru i jest ogniskiem najniższej temperatury w Układzie Słonecznym. Składa się z lekkich gazów (cząsteczkowy wodór i hel), natomiast nie ma tu metanu, który występuje w dużych ilościach w gęstszych warstwach. Prędkość wiatru w egzosferze dochodzi do 200 m/s, temperatura powietrza spada do 49 K. Dlatego planeta Uran, której atmosfera jest taklodowa, stała się najzimniejsza w naszym systemie, nawet w porównaniu do swojego bardziej odległego sąsiada, Neptuna.
Tajemnica pola magnetycznego Urana
Wszyscy dobrze wiedzą, że zielonkawy Uran kręci się wokół własnej osi, leżąc na boku. Naukowcy uważają, że w momencie powstania SS planeta zderzyła się z asteroidą lub innym ciałem kosmicznym, które zmieniło swoją pozycję, zniekształcając pole magnetyczne. Od osi określającej północ i południe planety względem równika oś magnetyczna jest przesunięta o 59 stopni. Powoduje to, po pierwsze, nierównomierny rozkład grawitacji, a po drugie, nierówne napięcie na półkuli północnej i południowej. Niemniej jednak najprawdopodobniej to właśnie ta tajemnicza pozycja zapewnia obecność atmosfery Urana i jego niepowtarzalny skład. Wokół rdzenia zatrzymywane są tylko ciężkie gazy, w warstwach środkowych - skrystalizowana woda. Być może gdyby temperatura powietrza była tu wyższa, Uran stałby się ogromnym oceanem, składającym się ze zwykłej wody, która jest źródłem życia.
Uran pochłania wszystko i wszystko wokół
Jak powiedzieliśmy powyżej, atmosfera Urana jest wypełniona ogromną ilością metanu. Gaz ten jest dość ciężki, ponieważ jest w stanie pochłaniać promienie podczerwone. Oznacza to, że całe światło pochodzące od Słońca, innych gwiazd i planet, dotykające atmosfery Urana, przybiera zielonkawy odcień. Niedawno naukowcy zauważyli, że planeta połyka również obce gazy znajdujące się w kosmosie, co jest paradoksalne z jej słabympole magnetyczne. Dwutlenek węgla i tlenek węgla znaleziono w składzie środkowych warstw atmosfery. Uważa się, że zostali przyciągnięci do planety z przelatujących komet.
Lodowe królestwa naszego systemu
Dwie najbardziej zewnętrzne planety SS to Uran i Neptun. Oba charakteryzują się niebieskawymi odcieniami, oba powstają z gazów. Atmosfera Urana i Neptuna jest praktycznie taka sama, z wyjątkiem proporcji. Siła grawitacji i masa jąder obu planet są prawie takie same. Niższe warstwy atmosfery Neptuna, podobnie jak Uran, zbudowane są ze skrystalizowanej wody zmieszanej z metanem i siarkowodorem. Tutaj, w pobliżu jądra, lodowe olbrzymy nagrzewają się do 200 lub więcej Kelwinów, tworząc w ten sposób własne pole magnetyczne. Atmosfera Urana i Neptuna ma w swoim składzie taką samą ilość wodoru cząsteczkowego - ponad 80 proc. Zewnętrzna warstwa powietrza Neptuna również charakteryzuje się silnymi wiatrami, jednak temperatura powietrza jest tu nieco wyższa – 60 K.
Wniosek
Obecność atmosfery Urana w zasadzie zapewnia istnienie tej planety. Powłoka powietrzna jest główną częścią składową Urana. Silnie nagrzewa się w pobliżu rdzenia, ale jednocześnie maksymalnie schładza się w najbardziej zewnętrznych warstwach. Jak dotąd planeta jest martwa z powodu braku tlenu, a także wody w stanie ciekłym. Naukowcy przewidują jednak, że jeśli temperatura jądra zacznie rosnąć, kryształki lodu zamienią się w ogromny ocean, w którym mogą pojawić się nowe formy życia.
