Атмасфера Урана: склад. Якая атмасфера ў Урана?

Здымкі, атрыманыя са спадарожніка «Вояджэр-2» яшчэ ў далёкія 90-я гады, паказалі нам дзіўныя вынікі. Загадкавая зялёная атмасфера Урана - гэта ўсё, з чаго складаецца дадзеная планета, за выключэннем малюсенькага каменна-металічнага ядра. Справа ў тым, што нашы продкі, якім належаць адкрыцця знешніх планет Сонечнай сістэмы, былі ўпэўненыя ў тым, што ўсе яны, як і Зямля, маюць паверхню, паветраную абалонку і падземныя пласты. Як аказалася, газавыя гіганты пазбаўленыя ўсяго гэтага, бо з'яўляюцца прадстаўнікамі двухслаёвай мадэлі планет.

Гісторыя адкрыцця і агульныя дадзеныя аб планеце

Па аддаленасці ад Сонца Уран з'яўляецца сёмы планетай. Яго адкрыў Уільям Гершэль ў канцы 18-га стагоддзя, упершыню выкарыстаўшы для астранамічных назіранняў тэлескоп. Да гэтага доўгі час навукоўцы лічылі, што Уран з'яўляецца толькі выдаленай вельмі яркай зоркай. Сам Гершэль, робячы запісы аб гэтым нябесным целе, першапачаткова параўноўваў яго з каметай, пазней прыйшоў да высновы, што гэта, магчыма, яшчэ адна планета СС. Вядома ж, пасля пацверджання усіх назіранняў адкрыццё стала сенсацыяй. Аднак у той час ніхто яшчэ не ведаў, якая атмасфера ў Урана на самай справе і якое ў яго будынак. Цяпер нам вядома, што яго арбіта - адна з самых вялікіх у сістэме. Вакол Сонца планета абгортваецца за 84 зямных года. Пры гэтым яе перыяд звароту вакол сваёй восі складае крыху больш за 17 гадзін. З-за гэтага атмасфера Урана, якая і так складаецца з цяжкіх газаў, становіцца неверагодна шчыльнай і аказвае каласальны націск на ядро.

Гісторыя адукацыі атмасферы

Лічыцца, што на знешні выгляд і фізічныя дадзеныя Урана ўплывае менавіта яго ядро, а таксама працэс яго адукацыі. У параўнанні з параметрамі самой планеты (25 559 км - экватарыяльны радыус), ядро проста мініяцюрнае. Такім чынам, яно не з'яўляецца крыніцай энергіі або магнітнага поля, як у выпадку з Юпітэрам, а таксама не так ужо моцна награвае ўсе газы, з якіх складаецца атмасфера Урана. Склад яе, у сваю чаргу, нельга параўнаць з складам Юпітэра або Сатурна, хоць усе гэтыя планеты ўваходзяць у адну катэгорыю. Справа ў тым, што Уран атачаюць ледзяныя газы, лёд у самых высокіх сваіх мадыфікацыях, аблокі метану і іншых цяжкіх элементаў. Такія лёгкія газы, як вадарод і гелій, прысутнічаюць у атмасферы толькі ў малой колькасці. Ёсць дзве версіі такога парадоксу. У адпаведнасці з першай памер і гравітацыйныя сілы ядра ў момант фарміравання СС былі занадта малымі, каб прыцягнуць лёгкія газы. Другая заключаецца ў тым, што ў месцы, дзе ўтварыўся Уран, былі толькі цяжкія хімічныя кампаненты, якія і сталі асновай планеты.

Наяўнасць атмасферы, яе склад

Уран быў упершыню дэталёва вывучаны толькі пасля падарожжа «Вояджэра-2», які зрабіў здымкі ў лепшым разрозненні. Яны дазволілі навукоўцам выявіць дакладную структуру самой планеты, а таксама яе атмасферы. Так бы мовіць, паветраную абалонку Урана дзеляць на тры часткі:

• Трапасфера ляжыць глыбей за ўсё. Ціск тут знаходзіцца ў межах ад 100 да 0,1 бар, а вышыня гэтага пласта не перавышае 500 км ад умоўнага ўзроўню мантыі.
• Стратасфера - пласт атмасферы, які знаходзіць у сярэдзіне. Займае вышыні ад 50 да 4000 км.
• Экзосфера. Знешняя атмасфера Урана, дзе ціск імкнецца да нуля, а тэмпература паветра максімальна нізкая.

Ва ўсіх гэтых пластах ўтрымліваюцца ў розных прапорцыях наступныя газы: гелій, вадарод, метан, аміяк. Таксама маецца вада ў выглядзе розных мадыфікацый лёду і пара. Аднак атмасфера Урана, склад якой параўнальны з паветранай абалонкай Юпітэра, адрозніваецца неверагоднай халоднасцю. Калі ў самым вялікім газавым гіганце паветраныя масы нагрэтыя да максімуму, то тут яны Студзячы да 50 кельвінаў, таму і маюць вялікую масу.

Трапасфера

Самы глыбокі пласт атмасферы цяпер разлічаны толькі тэарэтычна, так як дабрацца да яго тэхніка зямлян пакуль што не дазваляе. Каменнае ядро планеты атачаюць аблокі, якія складаюцца з крышталяў лёду. Яны цяжкія і аказваюць велізарны ціск на цэнтр планеты. За імі ідуць аблокі з гидросульфида амонія, потым - паветраныя адукацыі з серавадароду і аміяку. Самы крайні ўчастак трапасферы займаюць метановые аблокі, якія падфарбоўваюць планету ў той самы зялёны колер. Тэмпература паветра ў трапасферы лічыцца самай высокай на планеце. Яна вагаецца ў межах 200 К. З-за гэтага некаторыя даследчыкі мяркуюць, што мантыю планеты ўтварае вялікі ледзяной пласт. Але гэта толькі гіпотэза.

стратасфера

Наяўнасць атмасферы Урана забяспечваюць злучэння цяжкіх і лёгкіх газаў, а іх сінтэз афарбоўвае планету ў зялёны адценне. Усе гэтыя працэсы адбываюцца ў сярэдняй паветранай праслойкі, дзе сустракаюцца малекулы аміяку і метану з геліем і вадародам. Крышталі лёду тут прымаюць зусім іншыя мадыфікацыі, чым у трапасферы, яны, дзякуючы аміяку, паглынаюць любы святло, якое паступае з космасу. Хуткасць вятроў ў стратасферы дасягае 100 м / с, дзякуючы чаму ўсё аблокі хутка мяняюць сваё становішча ў прасторы. У стратасферы здараюцца палярныя зьзяньні, нярэдка ўтворацца туманы. Але такіх ападкаў, як снег або дождж, не назіраецца.

экзосфера

Першапачаткова аб тым, якая атмасфера ў Урана, судзілі менавіта па яе знешняй абалонцы. Гэта тонкая паласа крышталізавацца вады, якая ахутвае моцнымі патокамі вятроў і з'яўляецца цэнтрам самай нізкай тэмпературы ў Сонечнай сістэме. Яна складаецца з лёгкіх газаў (малекулярны вадарод і гелій), метан ж, які ў вялікай колькасці знаходзіцца ў больш шчыльных пластах, тут адсутнічае. Хуткасць ветру ў экзосферы дасягае 200 м / с, тэмпература паветра апускаецца да 49 К. Таму-то планета Уран, атмасфера якой гэтак ледзяная, стала самай халоднай у нашай сістэме, нават у параўнанні са сваім больш далёкім суседам - Нэптунам.

Загадка магнітнага поля Урана

Ўсім выдатна вядома, што зялёны Уран круціцца вакол сваёй восі, лежачы на баку. Навукоўцы мяркуюць, што ў момант утварэння СС планета сутыкнулася з астэроідам ці іншым касмічным целам, якое змяніла яе становішча, сказіўшы пры гэтым магнітнае поле. Ад восі, якая вызначае поўнач і поўдзень планеты адносна экватара, магнітная вось зрушаная на 59 градусаў. Гэта стварае, па-першае, нераўнамернае размеркаванне гравітацыі, па-другое - няроўную напружанасць у паўночным і паўднёвым паўшар'ях. Тым не менш, хутчэй за ўсё, менавіта гэта загадкавае становішча забяспечвае наяўнасць атмасферы Урана і яе унікальны склад. Вакол ядра ўтрымліваюцца толькі цяжкія газы, у сярэдніх слаях - крышталізавацца вада. Магчыма, калі б тэмпература паветра тут была крыху вышэй, Уран стаў бы велізарным акіянам, якія складаюцца з звычайнай вады, якая з'яўляецца крыніцай жыцця.

Ўран паглынае ўсё і ўся вакол

Як мы ўжо казалі вышэй, атмасфера Урана напоўнена вялікай колькасцю метану. Гэты газ дастаткова цяжкі, таму ён здольны паглынаць інфрачырвоныя прамяні. Гэта значыць увесь свет, які зыходзіць ад Сонца, ад іншых зорак і планет, дакранаючыся атмасферы Урана, ператвараецца ў зялёны адценне. Нядаўна навукоўцы заўважылі, што планета таксама заглынае староннія газы, якія знаходзяцца ў адкрытым космасе, што парадаксальна з яе слабым магнітным полем. У складзе сярэдніх слаёў атмасферы былі выяўленыя вуглякіслы і угарны газы. Лічыцца, што яны прыцягнулі да планеце ад праляталых міма камет.

Ледзяныя царства нашай сістэмы

Дзве самыя крайнія планеты СС - гэта Уран і Няптун. Абедзве характэрныя сіняватымі адценнямі, абедзве образованны з газаў. Атмасфера Урана і Нептуна - гэта практычна адно і тое ж, за выключэннем прапорцый. Сіла гравітацыі і маса ядраў абодвух планет практычна аднолькавая. Ніжнія пласты атмасферы Нэптуна, як і Урана, ўтвораны з крышталізавацца вады, перамешанай з метанам і серавадароду. Тут, ля ядра, ледзяныя гіганты награваюцца да 200 і больш Кельвінаў, тым самым фармуючы сваё магнітнае поле. Атмасфера Урана і Нептуна мае аднолькавую колькасць малекулярнага вадароду ў сваім складзе - больш за 80 працэнтаў. Знешні паветраны пласт Нептуна таксама характэрны моцнымі вятрамі, але тэмпература паветра тут трохі вышэй - 60 К.

заключэнне

Наяўнасць атмасферы Урана ў прынцыпе забяспечвае існаванне гэтай планеты. Паветраная абалонка з'яўляецца галоўнай складнікам часткай Урана. Яна моцна разаграваецца каля ядра, але пры гэтым максімальна астывае ў крайніх пластах. Пакуль што планета з'яўляецца знежывелай па прычыне адсутнасці кіслароду, а таксама вады ў вадкім выглядзе. Але па прагнозах даследчыкаў, калі тэмпература ядра пачне павышацца, крышталі лёду ператворацца ў велізарны акіян, у якім змогуць зарадзіцца новыя формы жыцця.