Атмосфера Урана, в отличие от атмосфер других планет-гигантов Солнечной системы, малоизученна. К планете приблизился только один космический аппарат в 1986, и на основании его снимков были сделаны выводы о составе и структуре атмосферы Урана. Дальнейшее изучение планеты и ее облаков доступно только по снимках телескопа Хаббл и наземных телескопов.
Структура атмосферы Урана
В атмосфере Урана выделяют три слоя: тропосфера, стратосфера и экзосфера. В отличии от Земной атмосферы, у Урана отсутствует мезосфера.
За начальный уровень, откуда ведется отчет высоты, принята условная линия, где давление в атмосфере равно давлению на поверхности Земли. Таким образом, тропосфера лежит на уровне -300 км до 50 км. Стратосфера – 50-4000 км, экзосфера – 4000 до нескольких радиусов планеты.
Атмосфера Урана является одной из самых холодных в Солнечной системе. Ее минимальная температура достигает 49 Кельвинов или -224 по Цельсию.
По полученным данным, Уран не имеет твердой поверхности. Поэтому, можно сказать, что его атмосфера начинается сразу от ядра планеты. Атмосфера Урана — это дымка голубого цвета, что окутывает планету.
Облака
Как и в атмосферах других планет-гигантов, в атмосфере Урана очень много облаков, разного состава. Все они распределены по высотам и имеют свою собственную структура и характеристики.
Самый верхний слой, доступный для прямого наблюдения через телескопы, это облака из метана. Давление в этом слое равно 1,2 атмосферы.
Следующий слой облаков в глубину состоит и сероводорода, и аммиака. Давление в этом слое достигает 3-10 атмосфер. Температура равна 100 К или -173 Цельсия.
Эти два верхних слоя можно наблюдать в прямой видимости и поэтому они хорошо изучены. Два самых нижних слоя получили свое разделение теоретически.
Третьим слоев облаков в глубину являются облака из гидросульфата аммония. Давление достигает отметки 20-40 атмосфер.
И последний слой облаков, самый нижний, состоит из кристаллов льда воды, с давлением 50 атмосфер.
Облака из нижнего слоя атмосферы – тропосферы, почти не доступны для наблюдения, хотя они и являются очень яркими. Скорей всего это связано с низкой конвекцией на нижних уровнях атмосферы.
Однако, ученым удалось получить значения скорости ветров, что гуляют по планете. Шторма могут достигать скорости 250 м/с.
Химический состав атмосферы Урана
Уран в основном состоит из водорода и гелия. Водород представлен в молекулярном виде. В верхней тропосфере молярная доля гелия составляет 0,152. Для всей атмосферы это значение равно 0,262. Такая доля гелия очень похоже на состав Солнца, у которого молярная доля гелия достигает 0,2741.
В атмосфере Урана третьим по распространенности является метан. Именно благодаря метану планета имеет аквамариновый цвет поверхности для наблюдателя с Земля.
Самая большая концентрация метана достигается в верхнем слое облаков. Ниже метанового слоя, где давление условно можно считать 1,3 атмосферы, доля метана равна 2,3%.
В составе атмосферы Урана также присутствует аммиак, вода и сероводород. Но эти элементы широко распространены в нижних слоях атмосферы, про которые доподлинно почти ничего не известно. Следовательно, о том какая концентрация этих веществ и их массовая доля – не известно.
С помощью инфракрасной спектроскопии удалось найти следы водяного пара. Но вероятней всего, вода появилась на планете извне, при помощи комет и метеоритов.
