Вояжер 2 спутнигінен сонау 90-жылдары түсірілген суреттер бізге керемет нәтижелер көрсетті. Уранның жұмбақ жасыл-жасыл атмосферасы - бұл кішкентай тастан жасалған металдан жасалған ядроны қоспағанда, бұл планетаның барлығы. Өйткені, Күн жүйесінің сыртқы планеталарының ашылуына ие болған ата-бабаларымыз олардың барлығында да Жер сияқты жер беті, ауа қабығы және жер асты қабаттары бар екеніне сенімді болған. Белгілі болғандай, газ алыптары мұның бәрінен айырылған, өйткені олар планеталардың екі қабатты моделінің өкілдері.
Ашылу тарихы және планета туралы жалпы деректер
Уран Күннен қашықтығы жөнінен жетінші планета. Оны Уильям Гершель 18 ғасырдың аяғында астрономиялық бақылаулар үшін телескопты алғаш пайдаланған кезде ашты. Бұған дейін ғалымдар ұзақ уақыт бойы Уран тек алыс, өте жарық жұлдыз деп есептеді. Гершельдің өзі бұл аспан денесі туралы жазбалар жасай отырып, оны бастапқыда кометамен салыстырды, кейінірек бұл басқа SS планетасы болуы мүмкін деген қорытындыға келді. Әрине, барлық бақылауларды растағаннан кейін жаңалық сенсацияға айналды. Алайда, ол кезде Уранның атмосферасы қандай екенін ешкім білмеді.және оның құрылымы қандай. Енді оның орбитасы жүйедегі ең үлкен орбитаның бірі екенін білеміз. Планета Күнді 84 Жер жылында айналады. Бұл ретте оның өз осінің айналасындағы айналу периоды 17 сағаттан сәл ғана асады. Осыған байланысты қазірдің өзінде ауыр газдардан тұратын Уран атмосферасы керемет тығыз болып, ядроға орасан зор қысым жасайды.
Атмосфераның қалыптасу тарихы
Уранның сыртқы түрі мен физикалық деректеріне оның ядросы, сондай-ақ оның қалыптасу процесі әсер етеді деп саналады. Планетаның өзінің параметрлерімен салыстырғанда (25 559 км - экваторлық радиус) ядро жай миниатюралық. Сондықтан ол Юпитердегідей энергияны немесе магнит өрісін бермейді, сонымен қатар Уран атмосферасын құрайтын барлық газдарды жеткілікті түрде қыздырмайды. Оның құрамын, өз кезегінде, Юпитер немесе Сатурн құрамымен салыстыруға болмайды, дегенмен бұл планеталардың барлығы бір санатқа кіреді. Уран мұзды газдармен, ең жоғары түрдегі мұзбен, метан бұлттарымен және басқа да ауыр элементтермен қоршалған. Сутегі және гелий сияқты жеңіл газдар атмосферада аз мөлшерде ғана болады. Бұл парадокстың екі нұсқасы бар. Біріншісіне сәйкес, СС пайда болған кездегі ядроның мөлшері мен тартылу күштері жеңіл газдарды тарту үшін тым аз болды. Екіншісі, Уран пайда болған жерде тек ауыр химиялық құрамдас бөліктер болған, олар планетаның негізіне айналды.
Атмосфераның болуы, оның құрамы
Уран алғаш рет жоғары ажыратымдылықтағы суреттерді түсірген Voyager 2 сапарынан кейін ғана егжей-тегжейлі зерттелді. Олар ғалымдарға планетаның нақты құрылымын, сондай-ақ оның атмосферасын анықтауға мүмкіндік берді. Былайша айтқанда, Уранның ауа қабығы үш бөлікке бөлінеді:
- Тропосфера ең тереңде жатыр. Мұндағы қысым 100-ден 0,1 барға дейінгі диапазонда және бұл қабаттың биіктігі мантияның шартты деңгейінен 500 км-ден аспайды.
- Стратосфера – ортасындағы атмосфера қабаты. 50-ден 4000 км-ге дейінгі биіктіктерді алып жатыр.
- Экзосфера. Уранның сыртқы атмосферасы, мұнда қысым нөлге жетеді және ауа температурасы ең төменгі деңгейде.
Бұл қабаттардың барлығында әртүрлі пропорцияда келесі газдар бар: гелий, сутегі, метан, аммиак. Мұз бен будың әртүрлі модификациялары түріндегі су да бар. Дегенмен, құрамы Юпитердің ауа қабығымен салыстырылатын Уран атмосферасы керемет суық. Егер ең үлкен газ гигантында ауа массалары максималды қыздырылса, мұнда олар 50 кельвинге дейін салқындатылады, сондықтан үлкен массаға ие болады.
Тропосфера
Атмосфераның ең терең қабаты енді тек теориялық түрде есептелді, өйткені жердегілердің технологиясы оған әлі жетуге мүмкіндік бермейді. Ғаламшардың тас өзегі мұз кристалдарынан тұратын бұлттармен қоршалған. Олар ауыр және планетаның орталығына үлкен қысым жасайды. Олардан кейін аммоний гидросульфидінің бұлттары, содан кейін - күкіртсутек пен аммиактың ауа түзілімдері келеді. Тропосфераның ең шеткі бөлігін метан бұлттары алып жатыр, оларпланетаны бірдей жасыл түске бояңыз. Тропосферадағы ауа температурасы планетадағы ең жоғары деп саналады. Ол 200 К шамасында ауытқиды. Осыған байланысты кейбір зерттеушілер үлкен мұз қабаты планетаның мантиясын құрайды деп есептейді. Бірақ бұл жай ғана гипотеза.
Стратосфера
Уран атмосферасының болуы ауыр және жеңіл газдардың қосылыстарымен қамтамасыз етіледі және олардың синтезі планетаны жасыл реңкпен бояйды. Бұл процестердің барлығы аммиак пен метан молекулалары гелий және сутегімен кездесетін орта ауа саңылауында өтеді. Мұндағы мұз кристалдары тропосфераға қарағанда мүлде басқа өзгерістерге ұшырайды, аммиактың арқасында олар ғарыштан келетін кез келген сәулені сіңіреді. Стратосферадағы желдің жылдамдығы 100 м/с жетеді, соның арқасында барлық бұлттар ғарыштағы орнын тез өзгертеді. Аврора стратосферада пайда болады, жиі тұман пайда болады. Бірақ қар немесе жаңбыр сияқты жауын-шашын болмайды.
Экзосфера
Алғашында Уран атмосферасы оның сыртқы қабығына қарай нақты бағаланды. Бұл күшті жел ағындарымен қапталған және күн жүйесіндегі ең төменгі температураның фокусы болып табылатын кристалданған судың жұқа жолағы. Ол жеңіл газдардан (молекулалық сутегі мен гелий) тұрады, ал тығызырақ қабаттарда көп мөлшерде кездесетін метан мұнда жоқ. Экзосферадағы желдің жылдамдығы 200 м/с жетеді, ауа температурасы 49 К дейін төмендейді. Сондықтан атмосферасы соншалықты күшті Уран планетасы.мұзды, тіпті алыстағы көрші Нептунмен салыстырғанда жүйеміздегі ең суық болды.
Уранның магнит өрісінің құпиясы
Жасыл түсті Уран бүйірінде жатып, өз осінің айналасында айналатынын бәрі жақсы біледі. Ғалымдар СС пайда болған кезде планета астероидпен немесе басқа ғарыштық денемен соқтығысып, оның орнын өзгертіп, магнит өрісін бұрмалады деп есептейді. Экваторға қатысты планетаның солтүстігі мен оңтүстігін анықтайтын осьтен магнит осі 59 градусқа ауытқиды. Бұл, біріншіден, ауырлық күшінің біркелкі таралуын, екіншіден, солтүстік және оңтүстік жарты шарларда тең емес шиеленісті тудырады. Дегенмен, ең алдымен, дәл осы жұмбақ позиция Уран атмосферасының болуын және оның бірегей құрамын қамтамасыз етеді. Ядроның айналасында тек ауыр газдар, ортаңғы қабаттарда кристалданған су сақталады. Мүмкін мұндағы ауа температурасы жоғарырақ болса, Уран тіршілік көзі болып табылатын кәдімгі судан тұратын алып мұхитқа айналар еді.
Уран айналадағының бәрін және бәрін сіңіреді
Жоғарыда айтқанымыздай, Уран атмосферасы орасан зор метанға толы. Бұл газ өте ауыр, өйткені ол инфрақызыл сәулелерді сіңіруге қабілетті. Яғни, Күннен, басқа жұлдыздар мен планеталардан келетін, Уран атмосферасына тиетін барлық жарық жасылдау реңкке айналады. Жақында ғалымдар планетаның ғарыштағы бөгде газдарды да жұтатынын байқады, бұл оның әлсіздігімен парадоксальды.магнит өрісі. Атмосфераның ортаңғы қабаттарының құрамында көмірқышқыл газы мен көміртек оксиді табылды. Олар планетаға өтіп бара жатқан кометалар арқылы тартылған деген болжам бар.
Біздің жүйенің мұз әлемі
СС-тің ең шеткі екі планетасы – Уран және Нептун. Екеуі де көкшіл реңктермен сипатталады, екеуі де газдардан пайда болады. Уран мен Нептун атмосферасы пропорцияларды қоспағанда, іс жүзінде бірдей. Ауырлық күші мен екі планетаның ядроларының массасы дерлік бірдей. Нептун атмосферасының төменгі қабаттары Уран сияқты метан мен күкіртсутек араласқан кристалданған судан түзілген. Мұнда, ядроға жақын жерде мұз алыптары 200 немесе одан да көп Кельвинге дейін қызады, осылайша өздерінің магнит өрісін құрайды. Уран мен Нептун атмосферасының құрамында молекулалық сутегінің мөлшері бірдей – 80 пайыздан астам. Нептунның сыртқы ауа қабаты да қатты желмен сипатталады, бірақ мұндағы ауа температурасы сәл жоғары - 60 К.
Қорытынды
Уран атмосферасының болуы, негізінен, бұл планетаның бар болуын қамтамасыз етеді. Ауа қабығы Уранның негізгі құрамдас бөлігі болып табылады. Ол өзекке жақын жерде қатты қызады, бірақ сонымен бірге ол ең сыртқы қабаттарда мүмкіндігінше салқындатылады. Әзірге планета оттегінің, сондай-ақ сұйық судың жетіспеушілігінен жансыз. Бірақ егер ядроның температурасы көтеріле бастаса, зерттеушілер мұз кристалдары өмірдің жаңа формалары пайда болатын үлкен мұхитқа айналады деп болжайды.
