Vaizdai, paimti iš Voyager 2 palydovo tolimajame 90-aisiais, parodė mums nuostabius rezultatus. Paslaptinga žalsva Urano atmosfera yra viskas, iš ko sudaryta ši planeta, išskyrus mažytę akmens-metalo šerdį. Faktas yra tas, kad mūsų protėviai, kuriems priklauso išorinių Saulės sistemos planetų atradimai, buvo tikri, kad visos jos, kaip ir Žemė, turi paviršių, oro apvalkalą ir požeminius sluoksnius. Kaip paaiškėjo, iš dujų milžinų visa tai atimta, nes jie yra dviejų sluoksnių planetų modelio atstovai.
Atradimų istorija ir bendri duomenys apie planetą
Uranas yra septintoji planeta pagal atstumą nuo Saulės. Jį atrado Williamas Herschelis XVIII amžiaus pabaigoje, kai pirmasis panaudojo teleskopą astronominiams stebėjimams. Prieš tai ilgą laiką mokslininkai manė, kad Uranas yra tik tolima, labai ryški žvaigždė. Pats Herschelis, darydamas pastabas apie šį dangaus kūną, iš pradžių lygino jį su kometu, vėliau padarė išvadą, kad tai gali būti dar viena SS planeta. Žinoma, patvirtinus visus pastebėjimus, atradimas tapo sensacija. Tačiau tuo metu niekas nežinojo, kokią atmosferą iš tikrųjų turėjo Uranas.ir kokia jo struktūra. Dabar žinome, kad jo orbita yra viena didžiausių sistemoje. Planeta aplink Saulę apsisuka per 84 Žemės metus. Tuo pačiu metu jo apsisukimo aplink savo ašį laikotarpis yra šiek tiek daugiau nei 17 valandų. Dėl šios priežasties Urano atmosfera, kurią jau sudaro sunkiosios dujos, tampa neįtikėtinai tanki ir daro didžiulį spaudimą branduoliui.
Atmosferos formavimosi istorija
Manoma, kad Urano išvaizdai ir fiziniams duomenims įtakos turi jo šerdis, taip pat jo formavimosi procesas. Palyginti su pačios planetos parametrais (25 559 km – pusiaujo spindulys), šerdis yra tiesiog miniatiūrinė. Todėl jis nesuteikia energijos ar magnetinio lauko, kaip Jupiterio atveju, taip pat nepakankamai šildo visų Urano atmosferą sudarančių dujų. Jo sudėtis, savo ruožtu, negali būti lyginama su Jupiterio ar Saturno sudėtimi, nors visos šios planetos yra įtrauktos į tą pačią kategoriją. Faktas yra tas, kad Uraną supa ledinės dujos, ledas didžiausiomis modifikacijomis, metano debesys ir kiti sunkūs elementai. Lengvųjų dujų, tokių kaip vandenilis ir helis, atmosferoje yra tik nedideli kiekiai. Yra dvi šio paradokso versijos. Remiantis pirmuoju, šerdies dydis ir gravitacinės jėgos SS formavimosi metu buvo per mažos, kad pritrauktų lengvas dujas. Antra, toje vietoje, kur susidarė Uranas, buvo tik sunkūs cheminiai komponentai, kurie tapo planetos pagrindu.
Atmosferos buvimas, jos sudėtis
Uranas pirmą kartą buvo išsamiai ištirtas tik po kelionės su „Voyager 2“, kuri padarė didelės raiškos vaizdus. Jie leido mokslininkams nustatyti tikslią pačios planetos struktūrą ir jos atmosferą. Taip sakant, Urano oro apvalkalas yra padalintas į tris dalis:
- Troposfera yra giliausia. Slėgis čia yra nuo 100 iki 0,1 baro, o šio sluoksnio aukštis neviršija 500 km nuo sąlyginio mantijos lygio.
- Stratosfera – atmosferos sluoksnis viduryje. Užima nuo 50 iki 4000 km aukštį.
- Egzosfera. Išorinė Urano atmosfera, kurioje slėgis linkęs į nulį, o oro temperatūra yra žemiausia.
Visuose šiuose sluoksniuose įvairiomis proporcijomis yra šių dujų: helio, vandenilio, metano, amoniako. Taip pat yra vandens įvairių ledo ir garų modifikacijų pavidalu. Tačiau Urano atmosfera, kurios sudėtis prilygsta Jupiterio oro apvalkalui, yra neįtikėtinai š alta. Jei didžiausiame dujų milžine oro masės įkaista iki maksimumo, tai čia jos atšaldomos iki 50 kelvinų, todėl turi didelę masę.
Troposfera
Giliausias atmosferos sluoksnis dabar skaičiuojamas tik teoriškai, nes žemiečių technologijos dar neleidžia jo pasiekti. Akmeninę planetos šerdį supa debesys, susidedantys iš ledo kristalų. Jie yra sunkūs ir daro didžiulį spaudimą planetos centrui. Po jų seka amonio hidrosulfido debesys, vėliau – vandenilio sulfido ir amoniako oro dariniai. Ekstremaliausią troposferos dalį užima metano debesys, kurienuspalvink planetą ta pačia žalia spalva. Oro temperatūra troposferoje laikoma aukščiausia planetoje. Jis svyruoja per 200 K. Dėl to kai kurie tyrinėtojai mano, kad didelis ledo sluoksnis sudaro planetos mantiją. Bet tai tik hipotezė.
Stratosfera
Urano atmosferą užtikrina sunkiųjų ir lengvųjų dujų junginiai, o jų sintezė planetą nudažo žalsvu atspalviu. Visi šie procesai vyksta viduriniame oro tarpelyje, kur amoniako ir metano molekulės susitinka su heliu ir vandeniliu. Ledo kristalai čia įgauna visiškai kitokias modifikacijas nei troposferoje, amoniako dėka jie sugeria bet kokią iš kosmoso sklindančią šviesą. Vėjų greitis stratosferoje siekia 100 m/s, dėl to visi debesys greitai keičia savo padėtį erdvėje. Auroros atsiranda stratosferoje, dažnai susidaro rūkai. Tačiau nėra kritulių, tokių kaip sniegas ar lietus.
Egzosfera
Iš pradžių Urano atmosfera buvo vertinama tiksliai pagal jo išorinį apvalkalą. Tai plona kristalizuoto vandens juostelė, kuri yra apgaubta stiprių vėjo srovių ir yra žemiausios temperatūros Saulės sistemoje židinys. Jį sudaro lengvosios dujos (molekulinis vandenilis ir helis), o metano, kurio tankesniuose sluoksniuose randama dideli kiekiai, čia nėra. Vėjo greitis egzosferoje siekia 200 m/s, oro temperatūra nukrenta iki 49 K. Štai kodėl Urano planeta, kurios atmosfera tokialedinis, tapo šalčiausiu mūsų sistemoje, net lyginant su tolimesniu kaimynu Neptūnu.
Urano magnetinio lauko paslaptis
Visi puikiai žino, kad žalsvas Uranas sukasi aplink savo ašį, gulėdamas ant šono. Mokslininkai mano, kad SS formavimosi metu planeta susidūrė su asteroidu ar kitu kosminiu kūnu, kuris pakeitė savo padėtį, iškraipydamas magnetinį lauką. Nuo ašies, kuri nustato planetos šiaurę ir pietus pusiaujo atžvilgiu, magnetinė ašis pasislenka 59 laipsniais. Tai sukuria, pirma, netolygų gravitacijos pasiskirstymą ir, antra, nevienodą įtampą šiauriniame ir pietiniame pusrutuliuose. Nepaisant to, greičiausiai būtent ši paslaptinga padėtis užtikrina Urano atmosferos buvimą ir unikalią jo sudėtį. Aplink šerdį sulaikomos tik sunkiosios dujos, viduriniuose sluoksniuose – kristalizuotas vanduo. Galbūt, jei oro temperatūra čia būtų aukštesnė, Uranas taptų didžiuliu vandenynu, susidedančiu iš paprasto vandens, kuris yra gyvybės š altinis.
Uranas sugeria viską ir viską aplinkui
Kaip minėjome aukščiau, Urano atmosfera užpildyta didžiuliu metano kiekiu. Šios dujos gana sunkios, nes gali sugerti infraraudonuosius spindulius. Tai yra, visa šviesa, sklindanti iš Saulės, iš kitų žvaigždžių ir planetų, liečianti Urano atmosferą, virsta žalsvu atspalviu. Neseniai mokslininkai pastebėjo, kad planeta taip pat praryja svetimas dujas, esančias kosmose, o tai paradoksalu savo silpnumu.magnetinis laukas. Anglies dioksidas ir anglies monoksidas buvo rasta vidurinių atmosferos sluoksnių sudėtyje. Manoma, kad juos į planetą patraukė pro šalį slenkančios kometos.
Mūsų sistemos ledo sferos
Dvi atokiausios SS planetos yra Uranas ir Neptūnas. Abiem būdingi melsvi atspalviai, abu susidaro iš dujų. Urano ir Neptūno atmosfera praktiškai nesiskiria, išskyrus proporcijas. Abiejų planetų gravitacijos jėga ir branduolių masė yra beveik vienoda. Apatiniai Neptūno atmosferos sluoksniai, kaip ir Uranas, susidaro iš kristalizuoto vandens, sumaišyto su metanu ir vandenilio sulfidu. Čia, netoli šerdies, ledo milžinai įkaista iki 200 ar daugiau kelvinų, taip suformuodami savo magnetinį lauką. Urano ir Neptūno atmosferoje yra tiek pat molekulinio vandenilio – daugiau nei 80 proc. Išoriniam Neptūno oro sluoksniui taip pat būdingas stiprus vėjas, tačiau čia oro temperatūra kiek aukštesnė – 60 K.
Išvada
Urano atmosferos buvimas iš esmės užtikrina šios planetos egzistavimą. Oro apvalkalas yra pagrindinė Urano sudedamoji dalis. Prie šerdies jis stipriai įšyla, bet tuo pat metu kiek įmanoma labiau atšąla atokiausiuose sluoksniuose. Kol kas planeta yra negyva dėl deguonies trūkumo, taip pat skysto vandens. Tačiau jei šerdies temperatūra pradės kilti, prognozuoja mokslininkai, ledo kristalai pavirs didžiuliu vandenynu, kuriame gali atsirasti naujų gyvybės formų.
