ภาพที่ถ่ายจากดาวเทียมโวเอเจอร์ 2 ย้อนกลับไปในยุค 90 อันห่างไกล แสดงให้เราเห็นผลลัพธ์ที่น่าทึ่ง บรรยากาศสีเขียวลึกลับของดาวยูเรนัสคือสิ่งที่สร้างจากดาวเคราะห์ดวงนี้ ยกเว้นแกนโลหะที่เป็นหินเล็กๆ ความจริงก็คือว่าบรรพบุรุษของเรา ซึ่งเป็นเจ้าของการค้นพบดาวเคราะห์ชั้นนอกของระบบสุริยะ แน่ใจว่าพวกเขาทั้งหมด เช่น โลก มีพื้นผิว เปลือกอากาศ และชั้นใต้ดิน เมื่อมันปรากฏออกมา ก๊าซยักษ์เหล่านี้ถูกกีดกันจากสิ่งเหล่านี้ เนื่องจากพวกมันเป็นตัวแทนของแบบจำลองสองชั้นของดาวเคราะห์
ประวัติการค้นพบและข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับโลก
ดาวยูเรนัสเป็นดาวเคราะห์ดวงที่เจ็ดในแง่ของระยะทางจากดวงอาทิตย์ มันถูกค้นพบโดย William Herschel เมื่อปลายศตวรรษที่ 18 เมื่อเขาเป็นคนแรกที่ใช้กล้องโทรทรรศน์สำหรับการสังเกตทางดาราศาสตร์ ก่อนหน้านั้น นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าดาวยูเรนัสเป็นเพียงดาวฤกษ์ที่อยู่ห่างไกลและสว่างมากเท่านั้น เฮอร์เชลเองซึ่งจดบันทึกเกี่ยวกับเทห์ฟากฟ้านี้ในตอนแรกเปรียบเทียบกับดาวหาง ต่อมาได้ข้อสรุปว่านี่อาจเป็นดาวเคราะห์ SS ดวงอื่น แน่นอน หลังจากยืนยันข้อสังเกตทั้งหมดแล้ว การค้นพบนี้ก็กลายเป็นความรู้สึก อย่างไรก็ตาม ในเวลานั้นไม่มีใครรู้ว่าดาวยูเรนัสมีบรรยากาศแบบใดและโครงสร้างของมันคืออะไร ตอนนี้เราทราบแล้วว่าวงโคจรของมันเป็นหนึ่งในวงโคจรที่ใหญ่ที่สุดในระบบ ดาวเคราะห์โคจรรอบดวงอาทิตย์ใน 84 ปีโลก ในเวลาเดียวกัน ระยะเวลาของการหมุนรอบแกนของมันอยู่ที่ 17 ชั่วโมงเท่านั้น ด้วยเหตุนี้ บรรยากาศของดาวยูเรนัสซึ่งประกอบด้วยก๊าซหนักจึงกลายเป็นความหนาแน่นอย่างเหลือเชื่อและออกแรงกดดันอย่างมากต่อแกนกลาง
ประวัติการก่อตัวของชั้นบรรยากาศ
เชื่อกันว่าลักษณะและข้อมูลทางกายภาพของดาวยูเรนัสได้รับผลกระทบจากแกนกลางของมันตลอดจนกระบวนการก่อตัว เมื่อเทียบกับพารามิเตอร์ของดาวเคราะห์เอง (25,559 กม. - รัศมีเส้นศูนย์สูตร) แกนกลางนั้นเล็กเพียง ดังนั้นจึงไม่ให้พลังงานหรือสนามแม่เหล็กเช่นในกรณีของดาวพฤหัสบดีและยังไม่ให้ความร้อนเพียงพอกับก๊าซทั้งหมดที่ประกอบเป็นชั้นบรรยากาศของดาวยูเรนัส ในทางกลับกัน องค์ประกอบของมันไม่สามารถเทียบกับองค์ประกอบของดาวพฤหัสบดีหรือดาวเสาร์ได้ แม้ว่าดาวเคราะห์ทั้งหมดเหล่านี้จะรวมอยู่ในหมวดหมู่เดียวกัน ความจริงก็คือดาวยูเรนัสรายล้อมไปด้วยก๊าซน้ำแข็ง น้ำแข็งที่มีการดัดแปลงสูงสุด เมฆมีเทนและธาตุหนักอื่นๆ ก๊าซเบาเช่นไฮโดรเจนและฮีเลียมมีอยู่ในบรรยากาศในปริมาณเล็กน้อยเท่านั้น ความขัดแย้งนี้มีสองเวอร์ชัน ตามข้อแรก ขนาดและแรงโน้มถ่วงของแกนกลางในช่วงเวลาของการก่อตัวของ SS นั้นเล็กเกินไปที่จะดึงดูดก๊าซเบา อย่างที่สองคือในบริเวณที่เกิดดาวยูเรนัส มีเพียงส่วนประกอบทางเคมีหนักๆ ซึ่งกลายเป็นพื้นฐานของดาวเคราะห์
การมีอยู่ของบรรยากาศ องค์ประกอบของมัน
ดาวยูเรนัสได้รับการศึกษาในรายละเอียดครั้งแรกหลังจากการเดินทางของยานโวเอเจอร์ 2 ซึ่งถ่ายภาพความละเอียดสูงเท่านั้น พวกเขาอนุญาตให้นักวิทยาศาสตร์สร้างโครงสร้างที่แน่นอนของดาวเคราะห์เองรวมถึงชั้นบรรยากาศของมัน เปลือกอากาศของดาวยูเรนัสแบ่งออกเป็นสามส่วน:
- ชั้นโทรโพสเฟียร์อยู่ลึกที่สุด ความดันที่นี่อยู่ในช่วง 100 ถึง 0.1 บาร์ และความสูงของชั้นนี้ไม่เกิน 500 กม. จากระดับเงื่อนไขของเสื้อคลุม
- สตราโตสเฟียร์ - ชั้นบรรยากาศที่อยู่ตรงกลาง มีความสูงตั้งแต่ 50 ถึง 4000 กม.
- เอกโซสเฟียร์. บรรยากาศภายนอกของดาวยูเรนัส ที่ซึ่งความกดอากาศมีแนวโน้มเป็นศูนย์และอุณหภูมิอากาศต่ำสุด
ชั้นทั้งหมดนี้มีก๊าซในสัดส่วนต่างๆ ดังต่อไปนี้: ฮีเลียม ไฮโดรเจน มีเทน แอมโมเนีย นอกจากนี้ยังมีน้ำในรูปแบบของการดัดแปลงน้ำแข็งและไอน้ำต่างๆ อย่างไรก็ตาม บรรยากาศของดาวยูเรนัสซึ่งมีองค์ประกอบเทียบได้กับเปลือกอากาศของดาวพฤหัสบดีนั้นเย็นจัดอย่างไม่น่าเชื่อ หากก๊าซยักษ์ที่ใหญ่ที่สุดมวลอากาศถูกทำให้ร้อนสูงสุด พวกมันจะถูกทำให้เย็นลงที่ 50 เคลวิน ดังนั้นจึงมีมวลมาก
โทรโพสเฟียร์
ชั้นบรรยากาศที่ลึกที่สุดตอนนี้คำนวณตามทฤษฎีเท่านั้น เนื่องจากเทคโนโลยีของมนุษย์โลกยังไม่เอื้ออำนวย แกนหินของดาวเคราะห์ล้อมรอบด้วยเมฆที่ประกอบด้วยผลึกน้ำแข็ง พวกมันหนักและกดดันอย่างมากต่อใจกลางโลก ตามด้วยเมฆของแอมโมเนียมไฮโดรซัลไฟด์ จากนั้น - การก่อตัวของไฮโดรเจนซัลไฟด์และแอมโมเนียในอากาศ ส่วนสุดโต่งที่สุดของโทรโพสเฟียร์ถูกครอบครองโดยเมฆมีเทนซึ่งแต้มสีดาวเคราะห์ด้วยสีเขียวเดียวกัน อุณหภูมิของอากาศในโทรโพสเฟียร์ถือว่าสูงที่สุดในโลก มันผันผวนภายใน 200 เค ด้วยเหตุนี้ นักวิจัยบางคนจึงเชื่อว่าชั้นน้ำแข็งขนาดใหญ่ก่อตัวเป็นชั้นปกคลุมของดาวเคราะห์ แต่นี่เป็นเพียงสมมติฐานเท่านั้น
สตราโตสเฟียร์
การปรากฏตัวของชั้นบรรยากาศของดาวยูเรนัสนั้นมาจากสารประกอบของก๊าซหนักและก๊าซเบา และการสังเคราะห์ของพวกมันทำให้โลกเป็นสีเขียว กระบวนการทั้งหมดเหล่านี้เกิดขึ้นในช่องว่างอากาศตรงกลาง ซึ่งโมเลกุลของแอมโมเนียและมีเทนมาบรรจบกับฮีเลียมและไฮโดรเจน ผลึกน้ำแข็งที่นี่มีการปรับเปลี่ยนที่ต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิงในชั้นบรรยากาศโทรโพสเฟียร์ ต้องขอบคุณแอมโมเนียที่ช่วยดูดซับแสงที่มาจากอวกาศ ความเร็วของลมในสตราโตสเฟียร์ถึง 100 m / s เนื่องจากเมฆทั้งหมดเปลี่ยนตำแหน่งในอวกาศอย่างรวดเร็ว แสงออโรราเกิดขึ้นในสตราโตสเฟียร์ หมอกมักจะก่อตัว แต่ไม่มีฝนเช่นหิมะหรือฝน
เอกโซสเฟียร์
ในขั้นต้น บรรยากาศของดาวยูเรนัสถูกตัดสินโดยเปลือกนอกอย่างแม่นยำ เป็นน้ำที่ตกผลึกเป็นแถบบางๆ ที่ปกคลุมไปด้วยกระแสลมแรง และเป็นจุดสนใจของอุณหภูมิต่ำสุดในระบบสุริยะ ประกอบด้วยก๊าซเบา (โมเลกุลไฮโดรเจนและฮีเลียม) ในขณะที่มีเธนซึ่งพบในปริมาณมากในชั้นที่หนาแน่นกว่านั้นไม่มีอยู่ที่นี่ ความเร็วลมในชั้นนอกสุดถึง 200 เมตร/วินาที อุณหภูมิอากาศลดลงเหลือ 49 K นั่นคือสาเหตุที่ดาวยูเรนัสซึ่งมีบรรยากาศเช่นนั้นกลายเป็นน้ำแข็งที่เย็นที่สุดในระบบของเรา เมื่อเทียบกับเพื่อนบ้านที่อยู่ห่างไกลอย่างดาวเนปจูน
ความลึกลับของสนามแม่เหล็กดาวยูเรนัส
ทุกคนรู้ดีว่าดาวยูเรนัสสีเขียวหมุนรอบแกนโดยนอนตะแคง นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าในช่วงเวลาของการก่อตัวของ SS ดาวเคราะห์ชนกับดาวเคราะห์น้อยหรือวัตถุจักรวาลอื่น ๆ ซึ่งเปลี่ยนตำแหน่งทำให้สนามแม่เหล็กบิดเบี้ยว จากแกนที่กำหนดทิศเหนือและทิศใต้ของดาวเคราะห์ที่สัมพันธ์กับเส้นศูนย์สูตร แกนแม่เหล็กจะถูกชดเชย 59 องศา ประการแรก ทำให้เกิดการกระจายตัวของแรงโน้มถ่วงที่ไม่สม่ำเสมอ และประการที่สอง ความตึงเครียดที่ไม่เท่ากันในซีกโลกเหนือและใต้ อย่างไรก็ตาม น่าจะเป็นตำแหน่งลึกลับที่ให้บรรยากาศของดาวยูเรนัสและองค์ประกอบที่เป็นเอกลักษณ์ รอบแกนกลางจะมีเพียงก๊าซหนักเท่านั้นที่ยังคงอยู่ในชั้นกลาง - น้ำที่ตกผลึก บางทีถ้าอุณหภูมิของอากาศที่นี่สูงขึ้น ดาวยูเรนัสก็จะกลายเป็นมหาสมุทรขนาดใหญ่ ซึ่งประกอบด้วยน้ำธรรมดาซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดของชีวิต
ดาวยูเรนัสดูดกลืนทุกสิ่งรอบตัว
ดังที่เราได้กล่าวไว้ข้างต้นว่า บรรยากาศของดาวยูเรนัสนั้นเต็มไปด้วยก๊าซมีเทนจำนวนมาก ก๊าซนี้ค่อนข้างหนักเพราะสามารถดูดซับรังสีอินฟราเรดได้ นั่นคือแสงทั้งหมดที่มาจากดวงอาทิตย์ จากดาวฤกษ์อื่นและดาวเคราะห์ดวงอื่นที่สัมผัสกับบรรยากาศของดาวยูเรนัส จะกลายเป็นโทนสีเขียว เมื่อเร็ว ๆ นี้นักวิทยาศาสตร์ได้สังเกตเห็นว่าดาวเคราะห์ยังกลืนก๊าซแปลกปลอมที่อยู่ในอวกาศซึ่งขัดแย้งกับความอ่อนแอของมันสนามแม่เหล็ก. พบคาร์บอนไดออกไซด์และคาร์บอนมอนอกไซด์ในองค์ประกอบของชั้นกลางของบรรยากาศ เชื่อกันว่าพวกมันดึงดูดให้โลกผ่านดาวหาง
อาณาจักรน้ำแข็งในระบบของเรา
ดาวเคราะห์นอกสุดสองดวงของ SS คือดาวยูเรนัสและดาวเนปจูน ทั้งสองมีลักษณะเป็นสีน้ำเงิน ทั้งสองเกิดจากก๊าซ บรรยากาศของดาวยูเรนัสและเนปจูนเกือบจะเหมือนกัน ยกเว้นในสัดส่วน แรงโน้มถ่วงและมวลของแกนกลางของดาวเคราะห์ทั้งสองนั้นเกือบจะเท่ากัน ชั้นล่างของบรรยากาศของดาวเนปจูนเช่นเดียวกับดาวยูเรนัสนั้นเกิดจากน้ำที่ตกผลึกผสมกับมีเทนและไฮโดรเจนซัลไฟด์ ที่นี่ ใกล้กับแกนกลาง ยักษ์น้ำแข็งให้ความร้อนสูงถึง 200 เคลวิน หรือมากกว่า ทำให้เกิดสนามแม่เหล็กของพวกมันเอง บรรยากาศของดาวยูเรนัสและเนปจูนมีปริมาณไฮโดรเจนโมเลกุลเท่ากันในองค์ประกอบ - มากกว่าร้อยละ 80 ชั้นอากาศด้านนอกของดาวเนปจูนก็มีลมแรงเช่นกัน แต่อุณหภูมิของอากาศที่นี่สูงขึ้นเล็กน้อย - 60 K.
สรุป
โดยหลักการแล้วการปรากฏตัวของชั้นบรรยากาศของดาวยูเรนัสทำให้แน่ใจได้ถึงการมีอยู่ของดาวเคราะห์ดวงนี้ เปลือกอากาศเป็นส่วนประกอบหลักของดาวยูเรนัส มันร้อนขึ้นอย่างมากใกล้กับแกนกลาง แต่ในขณะเดียวกันมันก็เย็นลงมากที่สุดในชั้นนอกสุด จนถึงตอนนี้ โลกไม่มีชีวิตชีวาเนื่องจากขาดออกซิเจน เช่นเดียวกับน้ำที่เป็นของเหลว แต่ถ้าอุณหภูมิของแกนกลางเริ่มสูงขึ้น นักวิจัยคาดการณ์ว่าผลึกน้ำแข็งจะกลายเป็นมหาสมุทรขนาดมหึมาที่สิ่งมีชีวิตรูปแบบใหม่สามารถเกิดขึ้นได้
