Изображения, направени от спътника Voyager 2 през далечните 90-те години, ни показаха невероятни резултати. Мистериозната зеленикава атмосфера на Уран е всичко, от което се състои тази планета, с изключение на мъничко каменно-метално ядро. Факт е, че нашите предци, които притежават откритията на външните планети на Слънчевата система, са били сигурни, че всички те, подобно на Земята, имат повърхност, въздушна обвивка и подземни слоеве. Както се оказа, газовите гиганти са лишени от всичко това, тъй като са представители на двуслойния модел на планетите.
История на откритията и общи данни за планетата
Уран е седмата планета по отношение на разстоянието от Слънцето. Открит е от Уилям Хершел в края на 18 век, когато той е първият, който използва телескоп за астрономически наблюдения. Преди това дълго време учените вярваха, че Уран е само далечна, много ярка звезда. Самият Хершел, правейки бележки за това небесно тяло, първоначално го сравнява с комета, по-късно стига до заключението, че това може да е друга планета SS. Разбира се, след потвърждаване на всички наблюдения, откритието се превърна в сензация. По това време обаче никой не знаеше каква атмосфера всъщност има Уран.и каква е неговата структура. Вече знаем, че орбитата му е една от най-големите в системата. Планетата се върти около Слънцето за 84 земни години. В същото време периодът му на въртене около оста е малко над 17 часа. Поради това атмосферата на Уран, която вече се състои от тежки газове, става невероятно плътна и оказва огромен натиск върху ядрото.
История на образуването на атмосферата
Смята се, че външният вид и физическите данни на Уран се влияят от неговото ядро, както и от процеса на неговото формиране. В сравнение с параметрите на самата планета (25 559 км - екваториалният радиус), ядрото е просто миниатюрно. Следователно, той не осигурява енергия или магнитно поле, както в случая на Юпитер, а също така не загрява достатъчно всички газове, които съставляват атмосферата на Уран. Неговият състав от своя страна не може да се сравни със състава на Юпитер или Сатурн, въпреки че всички тези планети са включени в една и съща категория. Факт е, че Уран е заобиколен от ледени газове, лед в най-високите му модификации, облаци от метан и други тежки елементи. Леки газове като водород и хелий присъстват в атмосферата само в малки количества. Има две версии на този парадокс. В съответствие с първото, размерът и гравитационните сили на ядрото по време на образуването на SS са били твърде малки, за да привличат леки газове. Второто е, че на мястото, където се е образувал Уран, е имало само тежки химически компоненти, които са станали основата на планетата.
Наличието на атмосферата, нейният състав
Уран е изследван за първи път в детайли едва след пътуването на Вояджър 2, което прави изображения с висока разделителна способност. Те позволиха на учените да установят точната структура на самата планета, както и на нейната атмосфера. Така да се каже, въздушната обвивка на Уран е разделена на три части:
- Тропосферата се намира най-дълбоко. Налягането тук е в диапазона от 100 до 0,1 бара, а височината на този слой не надвишава 500 км от условното ниво на мантията.
- Стратосфера - слоят на атмосферата в средата. Заема височини от 50 до 4000 км.
- Екзосфера. Външната атмосфера на Уран, където налягането клони към нула, а температурата на въздуха е най-ниската.
Всички тези слоеве съдържат следните газове в различни пропорции: хелий, водород, метан, амоняк. Има и вода под формата на различни модификации на лед и пара. Въпреки това атмосферата на Уран, чийто състав е сравним с въздушната обвивка на Юпитер, е невероятно студена. Ако в най-големия газов гигант въздушните маси се нагряват максимално, то тук те се охлаждат до 50 келвина и следователно имат голяма маса.
Тропосфера
Най-дълбокият слой на атмосферата вече се изчислява само теоретично, тъй като технологията на земляните все още не позволява да се достигне до него. Каменното ядро на планетата е заобиколено от облаци, състоящи се от ледени кристали. Те са тежки и оказват огромен натиск върху центъра на планетата. Следват облаци от амониев хидросулфид, след това - въздушни образувания от сероводород и амоняк. Най-екстремната част от тропосферата е заета от метанови облаци, коитооцветете планетата в същия зелен цвят. Температурата на въздуха в тропосферата се счита за най-високата на планетата. Той се колебае в рамките на 200 К. Поради това някои изследователи смятат, че голям леден слой образува мантията на планетата. Но това е само хипотеза.
Стратосфера
Присъствието на атмосферата на Уран се осигурява от съединения на тежки и леки газове и техният синтез оцветява планетата в зеленикав оттенък. Всички тези процеси протичат в средната въздушна междина, където молекулите на амоняка и метана се срещат с хелия и водорода. Ледените кристали тук приемат съвсем различни модификации, отколкото в тропосферата; благодарение на амоняка, те поглъщат всяка светлина, идваща от космоса. Скоростта на ветровете в стратосферата достига 100 m / s, поради което всички облаци бързо променят позицията си в пространството. В стратосферата се появяват сияния, често се образуват мъгли. Но няма валежи като сняг или дъжд.
Екзосфера
Първоначално атмосферата на Уран се оценяваше точно по външната му обвивка. Това е тънка ивица кристализирана вода, която е обвита от силни ветрови течения и е фокусът на най-ниската температура в Слънчевата система. Състои се от леки газове (молекулен водород и хелий), докато метанът, който се намира в големи количества в по-плътни слоеве, тук липсва. Скоростта на вятъра в екзосферата достига 200 m/s, температурата на въздуха пада до 49 K. Ето защо планетата Уран, чиято атмосфера е толковаледен, стана най-студеният в нашата система, дори в сравнение с по-далечния си съсед, Нептун.
Мистерията на магнитното поле на Уран
Всички знаят много добре, че зеленикавият Уран се върти около оста си, лежащ на една страна. Учените смятат, че по време на образуването на SS планетата се е сблъскала с астероид или друго космическо тяло, което е променило позицията си, изкривявайки магнитното поле. От оста, която определя севера и юга на планетата спрямо екватора, магнитната ос е изместена с 59 градуса. Това създава, първо, неравномерно разпределение на гравитацията, и второ, неравномерно напрежение в северното и южното полукълбо. Въпреки това най-вероятно именно тази мистериозна позиция осигурява присъствието на атмосферата на Уран и неговия уникален състав. Около ядрото се задържат само тежки газове, в средните слоеве - кристализирана вода. Може би, ако температурата на въздуха тук беше по-висока, Уран щеше да се превърне в огромен океан, състоящ се от обикновена вода, която е източник на живот.
Уран поглъща всичко и всичко наоколо
Както казахме по-горе, атмосферата на Уран е изпълнена с огромно количество метан. Този газ е доста тежък, защото е в състояние да абсорбира инфрачервените лъчи. Тоест цялата светлина, която идва от Слънцето, от други звезди и планети, докосвайки атмосферата на Уран, се превръща в зеленикав оттенък. Наскоро учените забелязаха, че планетата поглъща и чужди газове, които се намират в космоса, което е парадоксално със слабото симагнитно поле. Въглероден диоксид и въглероден оксид са открити в състава на средните слоеве на атмосферата. Смята се, че те са били привлечени от планетата от преминаващите комети.
Ледените царства на нашата система
Двете най-външни планети на SS са Уран и Нептун. И двете се характеризират със синкави нюанси, и двете се образуват от газове. Атмосферата на Уран и Нептун е практически еднаква, с изключение на пропорциите. Силата на гравитацията и масата на ядрата на двете планети са почти еднакви. Долните слоеве на атмосферата на Нептун, подобно на Уран, се образуват от кристализирана вода, смесена с метан и сероводород. Тук, близо до ядрото, ледените гиганти се нагряват до 200 или повече Келвина, като по този начин образуват свое собствено магнитно поле. Атмосферата на Уран и Нептун има еднакво количество молекулен водород в състава си – повече от 80 процента. Външният въздушен слой на Нептун също се характеризира със силни ветрове, но температурата на въздуха тук е малко по-висока - 60 K.
Заключение
Наличието на атмосферата на Уран по принцип гарантира съществуването на тази планета. Въздушната обвивка е основната съставна част на Уран. Загрява силно близо до сърцевината, но в същото време се охлажда възможно най-много в най-външните слоеве. Засега планетата е безжизнена поради липсата на кислород, както и течна вода. Но ако температурата на ядрото започне да се повишава, прогнозират изследователите, ледените кристали ще се превърнат в огромен океан, в който могат да се появят нови форми на живот.
