Εικόνες που ελήφθησαν από τον δορυφόρο Voyager 2 στη μακρινή δεκαετία του '90 μας έδειξαν εκπληκτικά αποτελέσματα. Η μυστηριώδης πρασινωπή ατμόσφαιρα του Ουρανού είναι το μόνο από το οποίο είναι φτιαγμένος αυτός ο πλανήτης, με εξαίρεση έναν μικροσκοπικό πυρήνα πέτρας-μετάλλου. Το γεγονός είναι ότι οι πρόγονοί μας, στους οποίους ανήκουν οι ανακαλύψεις των εξωτερικών πλανητών του ηλιακού συστήματος, ήταν σίγουροι ότι όλοι, όπως η Γη, έχουν επιφάνεια, κέλυφος αέρα και υπόγεια στρώματα. Όπως αποδείχθηκε, οι γίγαντες του αερίου στερούνται όλα αυτά, καθώς είναι εκπρόσωποι του μοντέλου δύο επιπέδων των πλανητών.
Ιστορία ανακάλυψης και γενικά δεδομένα για τον πλανήτη
Ο Ουρανός είναι ο έβδομος πλανήτης σε απόσταση από τον Ήλιο. Ανακαλύφθηκε από τον William Herschel στα τέλη του 18ου αιώνα, όταν ήταν ο πρώτος που χρησιμοποίησε τηλεσκόπιο για αστρονομικές παρατηρήσεις. Πριν από αυτό, για πολύ καιρό, οι επιστήμονες πίστευαν ότι ο Ουρανός ήταν μόνο ένα μακρινό, πολύ φωτεινό αστέρι. Ο ίδιος ο Herschel, κάνοντας σημειώσεις για αυτό το ουράνιο σώμα, το συνέκρινε αρχικά με έναν κομήτη, αργότερα κατέληξε στο συμπέρασμα ότι αυτός μπορεί να είναι ένας άλλος πλανήτης SS. Φυσικά, αφού επιβεβαιώθηκαν όλες οι παρατηρήσεις, η ανακάλυψη έγινε αίσθηση. Ωστόσο, εκείνη την εποχή, κανείς δεν ήξερε τι είδους ατμόσφαιρα είχε στην πραγματικότητα ο Ουρανός.και ποια είναι η δομή του. Τώρα γνωρίζουμε ότι η τροχιά του είναι μία από τις μεγαλύτερες στο σύστημα. Ο πλανήτης περιστρέφεται γύρω από τον Ήλιο σε 84 γήινα χρόνια. Ταυτόχρονα, η περίοδος περιστροφής του γύρω από τον άξονά του είναι λίγο πάνω από 17 ώρες. Εξαιτίας αυτού, η ατμόσφαιρα του Ουρανού, που αποτελείται ήδη από βαριά αέρια, γίνεται απίστευτα πυκνή και ασκεί τρομερή πίεση στον πυρήνα.
Ιστορία του σχηματισμού της ατμόσφαιρας
Πιστεύεται ότι η εμφάνιση και τα φυσικά δεδομένα του Ουρανού επηρεάζονται από τον πυρήνα του, καθώς και από τη διαδικασία σχηματισμού του. Σε σύγκριση με τις παραμέτρους του ίδιου του πλανήτη (25.559 km - η ισημερινή ακτίνα), ο πυρήνας είναι απλά μικροσκοπικός. Επομένως, δεν παρέχει ενέργεια ή μαγνητικό πεδίο, όπως στην περίπτωση του Δία, και επίσης δεν θερμαίνει επαρκώς όλα τα αέρια που αποτελούν την ατμόσφαιρα του Ουρανού. Η σύνθεσή του, με τη σειρά του, δεν μπορεί να συγκριθεί με τη σύνθεση του Δία ή του Κρόνου, αν και όλοι αυτοί οι πλανήτες περιλαμβάνονται στην ίδια κατηγορία. Γεγονός είναι ότι ο Ουρανός περιβάλλεται από παγωμένα αέρια, πάγο στις υψηλότερες τροποποιήσεις του, σύννεφα μεθανίου και άλλα βαριά στοιχεία. Τα ελαφριά αέρια όπως το υδρογόνο και το ήλιο υπάρχουν στην ατμόσφαιρα μόνο σε μικρές ποσότητες. Υπάρχουν δύο εκδοχές αυτού του παραδόξου. Σύμφωνα με το πρώτο, το μέγεθος και οι βαρυτικές δυνάμεις του πυρήνα τη στιγμή του σχηματισμού του SS ήταν πολύ μικρές για να προσελκύσουν ελαφρά αέρια. Το δεύτερο είναι ότι στον τόπο που σχηματίστηκε ο Ουρανός υπήρχαν μόνο βαριά χημικά συστατικά, τα οποία έγιναν η βάση του πλανήτη.
Η παρουσία της ατμόσφαιρας, η σύνθεσή της
Ο Ουρανός μελετήθηκε για πρώτη φορά λεπτομερώς μόνο μετά το ταξίδι του Voyager 2, το οποίο τράβηξε εικόνες υψηλής ανάλυσης. Επέτρεψαν στους επιστήμονες να καθορίσουν την ακριβή δομή του ίδιου του πλανήτη, καθώς και την ατμόσφαιρά του. Για να το πούμε έτσι, το κέλυφος αέρα του Ουρανού χωρίζεται σε τρία μέρη:
- Η τροπόσφαιρα βρίσκεται πιο βαθιά. Η πίεση εδώ κυμαίνεται από 100 έως 0,1 bar και το ύψος αυτού του στρώματος δεν υπερβαίνει τα 500 km από το υπό όρους επίπεδο του μανδύα.
- Στρατόσφαιρα - το στρώμα της ατμόσφαιρας στη μέση. Καταλαμβάνει ύψη από 50 έως 4000 km.
- Εξόσφαιρα. Η εξωτερική ατμόσφαιρα του Ουρανού, όπου η πίεση τείνει στο μηδέν και η θερμοκρασία του αέρα είναι στο χαμηλότερο επίπεδο.
Όλα αυτά τα στρώματα περιέχουν τα ακόλουθα αέρια σε διάφορες αναλογίες: ήλιο, υδρογόνο, μεθάνιο, αμμωνία. Υπάρχει επίσης νερό με τη μορφή διαφόρων τροποποιήσεων πάγου και ατμού. Ωστόσο, η ατμόσφαιρα του Ουρανού, του οποίου η σύνθεση είναι συγκρίσιμη με το κέλυφος αέρα του Δία, είναι απίστευτα κρύα. Εάν στον μεγαλύτερο αέριο γίγαντα οι μάζες του αέρα θερμαίνονται στο μέγιστο, τότε εδώ ψύχονται στα 50 Kelvin και επομένως έχουν μεγάλη μάζα.
Τροπόσφαιρα
Το βαθύτερο στρώμα της ατμόσφαιρας υπολογίζεται πλέον μόνο θεωρητικά, αφού η τεχνολογία των γήινων δεν επιτρέπει ακόμη να φτάσει σε αυτό. Ο πέτρινος πυρήνας του πλανήτη περιβάλλεται από σύννεφα που αποτελούνται από κρυστάλλους πάγου. Είναι βαριά και ασκούν τρομερή πίεση στο κέντρο του πλανήτη. Ακολουθούνται από νέφη υδροθειώδους αμμωνίου, στη συνέχεια - σχηματισμοί αέρα υδρόθειου και αμμωνίας. Το πιο ακραίο τμήμα της τροπόσφαιρας καταλαμβάνεται από νέφη μεθανίου, τα οποίαβάψτε τον πλανήτη στο ίδιο πράσινο χρώμα. Η θερμοκρασία του αέρα στην τροπόσφαιρα θεωρείται η υψηλότερη στον πλανήτη. Κυμαίνεται στα 200 K. Εξαιτίας αυτού, ορισμένοι ερευνητές πιστεύουν ότι ένα μεγάλο στρώμα πάγου σχηματίζει τον μανδύα του πλανήτη. Αλλά αυτό είναι απλώς μια υπόθεση.
Στρατόσφαιρα
Η παρουσία της ατμόσφαιρας του Ουρανού παρέχεται από ενώσεις βαρέων και ελαφρών αερίων και η σύνθεσή τους βάφει τον πλανήτη σε μια πρασινωπή απόχρωση. Όλες αυτές οι διεργασίες λαμβάνουν χώρα στο μεσαίο διάκενο αέρα, όπου τα μόρια αμμωνίας και μεθανίου συναντώνται με το ήλιο και το υδρογόνο. Οι παγοκρύσταλλοι εδώ δέχονται εντελώς διαφορετικές τροποποιήσεις από ό,τι στην τροπόσφαιρα· χάρη στην αμμωνία, απορροφούν κάθε φως που προέρχεται από το διάστημα. Η ταχύτητα των ανέμων στη στρατόσφαιρα φτάνει τα 100 m / s, λόγω της οποίας όλα τα σύννεφα αλλάζουν γρήγορα τη θέση τους στο διάστημα. Σέλας εμφανίζονται στη στρατόσφαιρα, συχνά σχηματίζονται ομίχλες. Αλλά δεν υπάρχει βροχόπτωση όπως χιόνι ή βροχή.
Exosphere
Αρχικά, η ατμόσφαιρα του Ουρανού κρίθηκε ακριβώς από το εξωτερικό του κέλυφος. Είναι μια λεπτή λωρίδα κρυσταλλωμένου νερού που καλύπτεται από ισχυρά ρεύματα ανέμου και είναι το επίκεντρο της χαμηλότερης θερμοκρασίας στο ηλιακό σύστημα. Αποτελείται από ελαφρά αέρια (μοριακό υδρογόνο και ήλιο), ενώ το μεθάνιο, που βρίσκεται σε μεγάλες ποσότητες σε πυκνότερα στρώματα, απουσιάζει εδώ. Η ταχύτητα του ανέμου στην εξώσφαιρα φτάνει τα 200 m/s, η θερμοκρασία του αέρα πέφτει στους 49 Κ. Γι' αυτό ο πλανήτης Ουρανός, του οποίου η ατμόσφαιρα είναι τόσοπαγωμένο, έχει γίνει το πιο κρύο στο σύστημά μας, ακόμη και σε σύγκριση με τον πιο μακρινό γείτονά του, τον Ποσειδώνα.
Το μυστήριο του μαγνητικού πεδίου του Ουρανού
Όλοι γνωρίζουν πολύ καλά ότι ο πρασινωπός Ουρανός περιστρέφεται γύρω από τον άξονά του, ξαπλωμένος στο πλάι. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι τη στιγμή του σχηματισμού του SS, ο πλανήτης συγκρούστηκε με έναν αστεροειδή ή άλλο κοσμικό σώμα, το οποίο άλλαξε τη θέση του, παραμορφώνοντας το μαγνητικό πεδίο. Από τον άξονα που καθορίζει τα βόρεια και νότια του πλανήτη σε σχέση με τον ισημερινό, ο μαγνητικός άξονας μετατοπίζεται κατά 59 μοίρες. Αυτό δημιουργεί, πρώτον, μια άνιση κατανομή της βαρύτητας, και δεύτερον, μια άνιση ένταση στο βόρειο και νότιο ημισφαίριο. Ωστόσο, πιθανότατα, είναι αυτή η μυστηριώδης θέση που παρέχει την παρουσία της ατμόσφαιρας του Ουρανού και τη μοναδική σύνθεσή του. Γύρω από τον πυρήνα διατηρούνται μόνο βαριά αέρια, στα μεσαία στρώματα - κρυσταλλωμένο νερό. Ίσως αν η θερμοκρασία του αέρα εδώ ήταν υψηλότερη, ο Ουρανός θα γινόταν ένας τεράστιος ωκεανός, αποτελούμενος από συνηθισμένο νερό, το οποίο είναι η πηγή της ζωής.
Ο Ουρανός απορροφά τα πάντα και τα πάντα γύρω
Όπως είπαμε παραπάνω, η ατμόσφαιρα του Ουρανού είναι γεμάτη με τεράστια ποσότητα μεθανίου. Αυτό το αέριο είναι αρκετά βαρύ, επειδή είναι σε θέση να απορροφά τις υπέρυθρες ακτίνες. Δηλαδή, όλο το φως που προέρχεται από τον Ήλιο, από άλλα αστέρια και πλανήτες, αγγίζοντας την ατμόσφαιρα του Ουρανού, μετατρέπεται σε μια πρασινωπή απόχρωση. Πρόσφατα, οι επιστήμονες παρατήρησαν ότι ο πλανήτης καταπίνει επίσης ξένα αέρια που βρίσκονται στο διάστημα, κάτι που είναι παράδοξο με το αδύναμομαγνητικό πεδίο. Στη σύνθεση των μεσαίων στρωμάτων της ατμόσφαιρας βρέθηκαν διοξείδιο του άνθρακα και μονοξείδιο του άνθρακα. Πιστεύεται ότι προσελκύθηκαν από τον πλανήτη από διερχόμενους κομήτες.
Τα βασίλεια πάγου του συστήματός μας
Οι δύο εξώτατοι πλανήτες του SS είναι ο Ουρανός και ο Ποσειδώνας. Και οι δύο χαρακτηρίζονται από μπλε αποχρώσεις, και οι δύο σχηματίζονται από αέρια. Η ατμόσφαιρα του Ουρανού και του Ποσειδώνα είναι πρακτικά η ίδια, εκτός από τις αναλογίες. Η δύναμη της βαρύτητας και η μάζα των πυρήνων και των δύο πλανητών είναι σχεδόν ίδια. Τα κατώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας του Ποσειδώνα, όπως και ο Ουρανός, σχηματίζονται από κρυσταλλωμένο νερό αναμεμειγμένο με μεθάνιο και υδρόθειο. Εδώ, κοντά στον πυρήνα, οι γίγαντες του πάγου θερμαίνονται έως και 200 ή περισσότερο Kelvin, σχηματίζοντας έτσι το δικό τους μαγνητικό πεδίο. Η ατμόσφαιρα του Ουρανού και του Ποσειδώνα έχει την ίδια ποσότητα μοριακού υδρογόνου στη σύνθεσή της - περισσότερο από 80 τοις εκατό. Το εξωτερικό στρώμα αέρα του Ποσειδώνα χαρακτηρίζεται επίσης από ισχυρούς ανέμους, αλλά η θερμοκρασία του αέρα εδώ είναι ελαφρώς υψηλότερη - 60 Κ.
Συμπέρασμα
Η παρουσία της ατμόσφαιρας του Ουρανού, κατ' αρχήν, διασφαλίζει την ύπαρξη αυτού του πλανήτη. Το κέλυφος αέρα είναι το κύριο συστατικό μέρος του Ουρανού. Θερμαίνεται έντονα κοντά στον πυρήνα, αλλά ταυτόχρονα ψύχεται όσο το δυνατόν περισσότερο στα εξωτερικά στρώματα. Μέχρι στιγμής, ο πλανήτης είναι άψυχος λόγω της έλλειψης οξυγόνου, καθώς και υγρού νερού. Αλλά εάν η θερμοκρασία του πυρήνα αρχίσει να αυξάνεται, προβλέπουν οι ερευνητές, οι παγοκρύσταλλοι θα μετατραπούν σε έναν τεράστιο ωκεανό στον οποίο μπορούν να αναδυθούν νέες μορφές ζωής.
