Kaugel 90ndatel Voyager 2 satelliidilt tehtud pildid näitasid meile hämmastavaid tulemusi. Uraani salapärane rohekas atmosfäär on kõik, millest see planeet koosneb, välja arvatud tilluke kivi-metallist südamik. Fakt on see, et meie esivanemad, kellele kuuluvad Päikesesüsteemi välisplaneetide avastused, olid kindlad, et neil kõigil, nagu ka Maal, on pind, õhukest ja maa-alused kihid. Nagu selgus, jäävad gaasihiiglased sellest kõigest ilma, kuna nad on planeetide kahekihilise mudeli esindajad.
Avastuste ajalugu ja üldised andmed planeedi kohta
Uraan on Päikesest kauguse poolest seitsmes planeet. Selle avastas William Herschel 18. sajandi lõpus, kui kasutas esimesena astronoomilisteks vaatlusteks teleskoopi. Enne seda uskusid teadlased pikka aega, et Uraan on vaid kauge, väga hele täht. Herschel ise, tehes selle taevakeha kohta märkmeid, võrdles seda algul komeediga, hiljem jõudis järeldusele, et tegemist võib olla teise SS-planeediga. Pärast kõigi tähelepanekute kinnitamist muutus avastus muidugi sensatsiooniks. Kuid toona ei teadnud keegi, milline atmosfäär Uraanil tegelikult oli.ja milline on selle struktuur. Nüüd teame, et selle orbiit on süsteemis üks suurimaid. Planeet tiirleb ümber Päikese 84 Maa aastaga. Samal ajal on selle pöördeperiood ümber oma telje veidi üle 17 tunni. Seetõttu muutub Uraani atmosfäär, mis niigi koosneb rasketest gaasidest, uskumatult tihedaks ja avaldab tuumale tohutut survet.
Atmosfääri kujunemise ajalugu
Arvatakse, et Uraani välimust ja füüsilisi andmeid mõjutab selle tuum, samuti selle moodustumise protsess. Võrreldes planeedi enda parameetritega (25 559 km - ekvaatori raadius) on tuum lihts alt miniatuurne. Seetõttu ei anna see energiat ega magnetvälja, nagu Jupiteri puhul, ega soojenda piisav alt ka kõiki gaase, mis moodustavad Uraani atmosfääri. Selle koostist ei saa omakorda võrrelda Jupiteri ega Saturni koostisega, kuigi kõik need planeedid kuuluvad samasse kategooriasse. Fakt on see, et Uraani ümbritsevad jäised gaasid, jää selle kõrgeimates modifikatsioonides, metaanipilved ja muud rasked elemendid. Kergeid gaase, nagu vesinik ja heelium, leidub atmosfääris vaid väikestes kogustes. Sellest paradoksist on kaks versiooni. Esimese kohaselt olid südamiku suurus ja gravitatsioonijõud SS-i moodustamise ajal liiga väikesed, et meelitada ligi kergeid gaase. Teine on see, et kohas, kus Uraan tekkis, olid ainult rasked keemilised komponendid, millest sai planeedi alus.
Atmosfääri olemasolu, selle koostis
Uraani uuriti üksikasjalikult alles pärast Voyager 2 reisi, mis tegi kõrge eraldusvõimega pilte. Need võimaldasid teadlastel kindlaks teha nii planeedi enda täpse struktuuri kui ka selle atmosfääri. Nii-öelda Uraani õhukest jaguneb kolmeks osaks:
- Troposfäär asub kõige sügavamal. Rõhk on siin vahemikus 100 kuni 0,1 baari ja selle kihi kõrgus ei ületa 500 km vahevöö tingimuslikust tasemest.
- Stratosfäär – atmosfääri kiht keskel. Mahutab kõrgused 50–4000 km.
- Eksosfäär. Uraani välimine atmosfäär, kus rõhk kipub nulli ja õhutemperatuur on madalaim.
Kõik need kihid sisaldavad erinevates vahekordades järgmisi gaase: heelium, vesinik, metaan, ammoniaak. Samuti on vesi jää ja auru erinevate modifikatsioonide kujul. Uraani atmosfäär, mille koostis on võrreldav Jupiteri õhukestaga, on aga uskumatult külm. Kui suurimas gaasihiiglas kuumutatakse õhumassid maksimaalselt, siis siin jahutatakse need 50 kelvinini ja seetõttu on neil suur mass.
Troposfäär
Atmosfääri sügavaim kiht on praegu välja arvutatud vaid teoreetiliselt, kuna maalaste tehnoloogia ei võimalda sellele veel jõuda. Planeedi kivisüdamikku ümbritsevad jääkristallidest koosnevad pilved. Need on rasked ja avaldavad planeedi keskpunktile tohutut survet. Neile järgnevad ammooniumvesiniksulfiidi pilved, seejärel - vesiniksulfiidi ja ammoniaagi õhumoodustised. Troposfääri kõige äärmuslikuma osa hõivavad metaanipilved, mistoonige planeet sama rohelise värviga. Troposfääri õhutemperatuuri peetakse planeedi kõrgeimaks. See kõigub 200 K piires. Seetõttu arvavad mõned teadlased, et planeedi vahevöö moodustab suur jääkiht. Kuid see on vaid hüpotees.
Stratosfäär
Uraani atmosfääri olemasolu tagavad raskete ja kergete gaaside ühendid ning nende süntees annab planeedile roheka tooni. Kõik need protsessid toimuvad keskmises õhuvahes, kus ammoniaagi ja metaani molekulid kohtuvad heeliumi ja vesinikuga. Jääkristallid võtavad siin hoopis teistsuguseid modifikatsioone kui troposfääris, tänu ammoniaagile neelavad nad igasugust kosmosest tulevat valgust. Tuulte kiirus stratosfääris ulatub 100 m / s, mille tõttu kõik pilved muudavad kiiresti oma asukohta ruumis. Aurorad esinevad stratosfääris, sageli tekivad udud. Kuid sademeid, nagu lund või vihm, ei ole.
Eksosfäär
Algselt hinnati Uraani atmosfääri täpselt selle väliskesta järgi. See on õhuke kristalliseerunud vee riba, mida varjavad tugevad tuulevoolud ja mis on päikesesüsteemi madalaima temperatuuri fookuses. See koosneb kergetest gaasidest (molekulaarne vesinik ja heelium), samas kui metaan, mida leidub suurtes kogustes tihedamates kihtides, siin puudub. Tuule kiirus eksosfääris ulatub 200 m/s, õhutemperatuur langeb 49 K. Seetõttu on planeet Uraan, mille atmosfäär on niijäine, on muutunud meie süsteemi kõige külmemaks, isegi võrreldes selle kaugema naabri Neptuuniga.
Uraani magnetvälja mõistatus
Kõik teavad väga hästi, et rohekas Uraan pöörleb külili lamades ümber oma telje. Teadlased usuvad, et SS-i tekke ajal põrkas planeet kokku asteroidi või mõne muu kosmilise kehaga, mis muutis oma asendit, moonutades magnetvälja. Teljest, mis määrab planeedi põhja- ja lõunaosa ekvaatori suhtes, on magnettelg nihutatud 59 kraadi võrra. See tekitab esiteks raskusjõu ebaühtlase jaotumise ja teiseks ebavõrdse pinge põhja- ja lõunapoolkeral. Sellegipoolest tagab suure tõenäosusega just see salapärane asend Uraani atmosfääri ja selle ainulaadse koostise olemasolu. Südamiku ümber säilivad ainult rasked gaasid, keskmistes kihtides - kristalliseerunud vesi. Võib-olla, kui siinne õhutemperatuur oleks kõrgem, muutuks Uraanist tohutu ookean, mis koosneks tavalisest veest, mis on elu allikas.
Uraan neelab kõike ja kõike ümbritsevat
Nagu me eespool ütlesime, on Uraani atmosfäär täidetud tohutul hulgal metaani. See gaas on üsna raske, kuna on võimeline neelama infrapunakiiri. See tähendab, et kogu Päikeselt, teistelt tähtedelt ja planeetidelt tulev valgus, mis puudutab Uraani atmosfääri, muutub rohekaks varjundiks. Viimasel ajal on teadlased märganud, et planeet neelab alla ka väliskosmoses leiduvaid võõraid gaase, mis on oma nõrkusega paradoksaalne.magnetväli. Süsinikdioksiidi ja süsinikmonooksiidi leiti atmosfääri keskmiste kihtide koostises. Arvatakse, et neid tõmbasid planeedile mööda mööduvad komeedid.
Meie süsteemi jääpiirkonnad
SS-i kaks äärepoolseimat planeeti on Uraan ja Neptuun. Mõlemat iseloomustavad sinakad toonid, mõlemad on tekkinud gaasidest. Uraani ja Neptuuni atmosfäär on praktiliselt sama, kui proportsioonid välja arvata. Mõlema planeedi gravitatsioonijõud ja tuumade mass on peaaegu samad. Neptuuni atmosfääri alumised kihid, nagu ka Uraan, moodustuvad metaani ja vesiniksulfiidiga segatud kristalliseerunud veest. Siin, südamiku lähedal, kuumenevad jäähiiglased kuni 200 või enama kelvini, moodustades seeläbi oma magnetvälja. Uraani ja Neptuuni atmosfääris on molekulaarset vesinikku sama palju – üle 80 protsendi. Ka Neptuuni välist õhukihti iseloomustavad tugevad tuuled, kuid siin on õhutemperatuur veidi kõrgem - 60 K.
Järeldus
Uraani atmosfääri olemasolu tagab põhimõtteliselt selle planeedi olemasolu. Õhkkest on Uraani peamine koostisosa. See kuumeneb tugev alt südamiku lähedal, kuid samal ajal jahtub võimalikult palju äärmistes kihtides. Seni on planeet hapnikupuuduse, aga ka vedela vee tõttu elutu. Kui aga tuuma temperatuur hakkab tõusma, ennustavad teadlased, muutuvad jääkristallid tohutuks ookeaniks, milles võivad tekkida uued eluvormid.
