تصاویر گرفته شده از ماهواره وویجر 2 در دهه 90 دور نتایج شگفت انگیزی را به ما نشان داد. جو مرموز مایل به سبز اورانوس تمام آن چیزی است که این سیاره از آن ساخته شده است، به استثنای یک هسته کوچک سنگی-فلزی. واقعیت این است که اجداد ما که صاحب اکتشافات سیارات بیرونی منظومه شمسی هستند، مطمئن بودند که همه آنها مانند زمین دارای سطح، پوسته هوا و لایه های زیرزمینی هستند. همانطور که مشخص شد، غول های گازی از همه اینها محروم هستند، زیرا آنها نمایندگان مدل دو لایه سیارات هستند.
تاریخچه اکتشاف و داده های کلی درباره سیاره
اورانوس هفتمین سیاره از نظر فاصله از خورشید است. ویلیام هرشل در پایان قرن 18 کشف کرد، زمانی که او اولین کسی بود که از تلسکوپ برای رصدهای نجومی استفاده کرد. قبل از آن، برای مدت طولانی، دانشمندان معتقد بودند که اورانوس تنها یک ستاره دوردست و بسیار درخشان است. خود هرشل، با یادداشت برداری در مورد این جرم آسمانی، ابتدا آن را با یک دنباله دار مقایسه کرد، بعداً به این نتیجه رسید که ممکن است این سیاره SS دیگری باشد. البته پس از تایید تمامی مشاهدات، این کشف هیجان انگیز شد. با این حال، در آن زمان، هیچ کس نمی دانست که اورانوس واقعاً چه جوی دارد.و ساختار آن چگونه است. اکنون می دانیم که مدار آن یکی از بزرگترین مدارهای منظومه است. این سیاره در 84 سال زمینی به دور خورشید می چرخد. در عین حال دوره چرخش آن حول محور خود کمی بیش از 17 ساعت است. به همین دلیل، اتمسفر اورانوس، که از قبل از گازهای سنگین تشکیل شده است، به طرز باورنکردنی متراکم می شود و فشار فوق العاده ای بر هسته وارد می کند.
تاریخچه شکل گیری جو
اعتقاد بر این است که ظاهر و داده های فیزیکی اورانوس تحت تأثیر هسته آن و همچنین روند شکل گیری آن است. در مقایسه با پارامترهای خود سیاره (25559 کیلومتر - شعاع استوایی)، هسته به سادگی مینیاتوری است. بنابراین، مانند مشتری، انرژی یا میدان مغناطیسی ایجاد نمی کند و همچنین تمام گازهای تشکیل دهنده جو اورانوس را به اندازه کافی گرم نمی کند. ترکیب آن به نوبه خود با ترکیب مشتری یا زحل قابل مقایسه نیست، اگرچه همه این سیارات در یک دسته قرار می گیرند. واقعیت این است که اورانوس توسط گازهای یخی، یخ در بالاترین تغییرات آن، ابرهای متان و سایر عناصر سنگین احاطه شده است. گازهای سبک مانند هیدروژن و هلیوم فقط در مقادیر کم در جو وجود دارند. دو نسخه از این پارادوکس وجود دارد. مطابق با اول، اندازه و نیروهای گرانشی هسته در زمان تشکیل SS برای جذب گازهای سبک بسیار کوچک بود. دوم این که در جایی که اورانوس شکل گرفت، فقط اجزای شیمیایی سنگینی وجود داشت که اساس این سیاره شد.
وجود جو، ترکیب آن
اورانوس اولین بار تنها پس از سفر Voyager 2 که تصاویری با وضوح بالا گرفت، به طور دقیق مورد مطالعه قرار گرفت. آنها به دانشمندان اجازه دادند تا ساختار دقیق خود سیاره و همچنین جو آن را تعیین کنند. بنابراین، پوسته هوای اورانوس به سه قسمت تقسیم می شود:
- تروپوسفر عمیق ترین قرار دارد. فشار در اینجا بین 100 تا 0.1 بار است و ارتفاع این لایه از سطح شرطی گوشته از 500 کیلومتر تجاوز نمی کند.
- استراتوسفر - لایه اتمسفر در وسط. ارتفاعات از 50 تا 4000 کیلومتر را اشغال می کند.
- Exosphere. اتمسفر بیرونی اورانوس، جایی که فشار به صفر می‌رسد و دمای هوا در پایین‌ترین حد خود است.
همه این لایه ها حاوی گازهای زیر به نسبت های مختلف هستند: هلیوم، هیدروژن، متان، آمونیاک. همچنین آب به صورت تغییرات مختلف یخ و بخار وجود دارد. با این حال، جو اورانوس، که ترکیب آن با پوسته هوای مشتری قابل مقایسه است، فوق العاده سرد است. اگر در بزرگترین غول گازی توده های هوا تا حداکثر گرم شوند، در اینجا تا 50 کلوین سرد می شوند و بنابراین جرم زیادی دارند.
تروپوسفر
عمیق ترین لایه جو اکنون فقط به صورت تئوری محاسبه می شود، زیرا فناوری زمینیان هنوز اجازه نمی دهد به آن برسند. هسته سنگی این سیاره توسط ابرهایی که از کریستال های یخ تشکیل شده اند احاطه شده است. آنها سنگین هستند و فشار زیادی به مرکز سیاره وارد می کنند. به دنبال آنها ابرهایی از هیدروسولفید آمونیوم و سپس - تشکیلات هوای سولفید هیدروژن و آمونیاک وجود دارد. شدیدترین قسمت تروپوسفر توسط ابرهای متان اشغال شده استسیاره را به همان رنگ سبز رنگ کنید. دمای هوا در تروپوسفر بالاترین درجه حرارت روی این سیاره در نظر گرفته می شود. به همین دلیل، برخی از محققان بر این باورند که یک لایه یخ بزرگ، گوشته سیاره را تشکیل می دهد. اما این فقط یک فرضیه است.
استراتوسفر
وجود جو اورانوس از ترکیبات گازهای سنگین و سبک تامین می شود و سنتز آنها سیاره را به رنگ سبز رنگ می کند. همه این فرآیندها در شکاف هوای میانی، جایی که مولکول های آمونیاک و متان با هلیوم و هیدروژن برخورد می کنند، انجام می شود. کریستال‌های یخ در اینجا تغییرات کاملاً متفاوتی نسبت به تروپوسفر دارند؛ به لطف آمونیاک، هر نوری را که از فضا می‌آید جذب می‌کنند. سرعت باد در استراتوسفر به 100 متر در ثانیه می رسد، به همین دلیل همه ابرها به سرعت موقعیت خود را در فضا تغییر می دهند. شفق های قطبی در استراتوسفر رخ می دهند، اغلب مه تشکیل می شود. اما هیچ بارندگی مانند برف یا باران وجود ندارد.
Exosphere
در ابتدا، جو اورانوس دقیقاً بر اساس پوسته بیرونی آن ارزیابی می شد. این نوار نازکی از آب متبلور است که در جریان بادهای شدید پوشیده شده است و کانون کمترین دما در منظومه شمسی است. از گازهای سبک (هیدروژن مولکولی و هلیوم) تشکیل شده است، در حالی که متان که به مقدار زیاد در لایه های متراکم تر یافت می شود، در اینجا وجود ندارد. سرعت باد در اگزوسفر به 200 متر بر ثانیه می رسد، دمای هوا تا 49 درجه کلوین کاهش می یابد. به همین دلیل است که سیاره اورانوس که جو آن چنین است.یخی، حتی در مقایسه با همسایه دورتر خود، نپتون، سردترین در سیستم ما شده است.
راز میدان مغناطیسی اورانوس
همه به خوبی می دانند که اورانوس سبز رنگ به دور محور خود می چرخد و به پهلو خوابیده است. دانشمندان بر این باورند که در زمان تشکیل SS، این سیاره با یک سیارک یا جسم کیهانی دیگر برخورد کرد که موقعیت آن تغییر کرد و میدان مغناطیسی را مخدوش کرد. از محوری که شمال و جنوب سیاره را نسبت به استوا تعیین می کند، محور مغناطیسی 59 درجه جابجا می شود. این امر اولاً توزیع نابرابر گرانش و ثانیاً کشش نابرابر در نیمکره شمالی و جنوبی ایجاد می کند. با این وجود، به احتمال زیاد، این موقعیت مرموز است که حضور جو اورانوس و ترکیب منحصر به فرد آن را فراهم می کند. در اطراف هسته فقط گازهای سنگین حفظ می شود، در لایه های میانی - آب متبلور. شاید اگر دمای هوا در اینجا بالاتر بود، اورانوس تبدیل به یک اقیانوس عظیم می شد که از آب معمولی تشکیل شده بود که منبع حیات است.
اورانوس همه چیز و همه چیز اطراف را جذب می کند
همانطور که در بالا گفتیم، جو اورانوس مملو از مقدار زیادی متان است. این گاز بسیار سنگین است، زیرا قادر به جذب پرتوهای مادون قرمز است. یعنی تمام نوری که از خورشید، از ستارگان و سیارات دیگر می‌آید و جو اورانوس را لمس می‌کند، به رنگ سبز تبدیل می‌شود. اخیراً دانشمندان متوجه شده اند که این سیاره گازهای خارجی را که در فضای بیرونی هستند نیز می بلعد، که با ضعیف بودن آن متناقض است.میدان مغناطیسی. دی اکسید کربن و مونوکسید کربن در ترکیب لایه های میانی جو یافت شد. اعتقاد بر این است که آنها از عبور دنباله دارها جذب این سیاره شده اند.
قلمروهای یخی سیستم ما
دو بیرونی ترین سیاره SS اورانوس و نپتون هستند. هر دو با رنگ های مایل به آبی مشخص می شوند، هر دو از گازها تشکیل شده اند. جو اورانوس و نپتون به جز نسبت ها عملاً یکسان است. نیروی گرانش و جرم هسته های هر دو سیاره تقریباً یکسان است. لایه های زیرین جو نپتون مانند اورانوس از آب متبلور مخلوط با متان و سولفید هیدروژن تشکیل شده است. در اینجا، در نزدیکی هسته، غول های یخی تا 200 کلوین یا بیشتر گرم می شوند و در نتیجه میدان مغناطیسی خود را تشکیل می دهند. اتمسفر اورانوس و نپتون دارای همان مقدار هیدروژن مولکولی در ترکیب خود است - بیش از 80 درصد. لایه هوای بیرونی نپتون نیز با بادهای قوی مشخص می شود، اما دمای هوا در اینجا کمی بالاتر است - 60 کلوین.
نتیجه گیری
وجود جو اورانوس در اصل وجود این سیاره را تضمین می کند. پوسته هوا بخش اصلی تشکیل دهنده اورانوس است. در نزدیکی هسته به شدت گرم می شود، اما در عین حال در بیرونی ترین لایه ها تا حد ممکن خنک می شود. تاکنون این سیاره به دلیل کمبود اکسیژن و همچنین آب مایع بی جان بوده است. اما محققان پیش‌بینی می‌کنند که اگر دمای هسته شروع به افزایش کند، کریستال‌های یخ به اقیانوسی عظیم تبدیل می‌شوند که در آن اشکال جدیدی از حیات ظاهر می‌شود.
