Bầu khí quyển của sao Thiên Vương

Article

May 22, 2022

Bầu khí quyển của Sao Thiên Vương, giống như của Sao Hải Vương, khác với bầu khí quyển của các khí khổng lồ, Sao Mộc và Sao Thổ. Mặc dù nó cũng được cấu tạo chủ yếu từ hydro và heli, nó chứa một tỷ lệ lớn hơn các nguyên tố dễ bay hơi (biệt danh "băng") như nước, amoniac và metan. Các học giả tin rằng Sao Thiên Vương, không giống như Sao Mộc và Sao Thổ, không sở hữu lớp vỏ hydro kim loại bên dưới tầng thượng khí quyển, mà bên trong hành tinh này bao gồm một "đại dương" gồm amoniac, nước và mêtan dần dần biến đổi thành khí quyển chiếm ưu thế. bằng hydro và heli. Vì những khác biệt này, một số nhà thiên văn học xếp Uranus và Neptune vào danh mục "những người khổng lồ đóng băng" để phân biệt chúng với Sao Mộc và Sao Thổ. Mặc dù không có bề mặt rắn được xác định rõ ràng, nhưng lớp khí ngoài cùng, có thể phát hiện được từ bên ngoài, được gọi là khí quyển. Khả năng của các thiết bị phát hiện cho phép đạt đến độ sâu khoảng 300 km bên dưới lớp ở áp suất 1 bar được coi là độ cao bằng 0, tương ứng với áp suất 100 bar và nhiệt độ 320 K. hai tia hành tinh có bề mặt lí tưởng ở áp suất 1 bar. Bầu khí quyển của Sao Thiên Vương có thể được chia thành ba tầng: tầng đối lưu, ở độ cao từ -300 đến 50 km và áp suất từ ​​100 đến 0,1 bar; tầng bình lưu, ở độ cao từ 50 đến 4000 km và áp suất từ ​​0,1 đến 10-10 bar và khí quyển / nhật hoa, kéo dài từ 4000 đến 50.000 km ở độ cao so với bề mặt lý tưởng. Không có trung bì hiện tại. Trên đỉnh của các đám mây, nhiệt độ vào khoảng −220 ° C với sự khác biệt nhỏ giữa các khu vực khác nhau của hành tinh, có lẽ nó có một hệ thống phân phối lại năng lượng mặt trời cụ thể. Các phép đo khác nhau cho thấy rằng lượng nhiệt mà nó nhận được từ mặt trời gần giống như lượng nhiệt mà nó tỏa ra.

Thành phần

Thành phần của bầu khí quyển của Sao Thiên Vương khác với thành phần của toàn hành tinh. Thực tế, bầu khí quyển được tạo thành từ 83% hydro phân tử, 15% heli và 2,3% metan. Phần mol của heli, tức là số nguyên tử heli trên mỗi phân tử hydro / heli, được xác định bằng cách phân tích các phép đo huyền bí của tàu thăm dò Voyager 2 trong tần số vô tuyến và hồng ngoại. Giá trị thường được chấp nhận là 0,15 ± 0,03 trong tầng khí quyển, tương ứng với phần khối lượng là 0,26 ± 0,05, gần với phần khối lượng của heli của tinh vân mà Hệ Mặt Trời bắt nguồn từ đó, 0,275 ± 0,01. Điều này chỉ ra rằng trong quá trình bồi tụ của sao Thiên Vương, helium không tập trung ở trung tâm hành tinh, giống như ở các khối khí khổng lồ. Sự phong phú của đơteri liên quan đến hydro, 5,5 + 3,5−1,5 × 10−5, được đo vào những năm 1990 nhờ Đài quan sát không gian hồng ngoại (ISO) và dường như cao hơn giá trị của tinh vân tiền mặt trời được đo ở Sao Mộc. và bằng 2,25 × 10−5. Deuterium hầu như chỉ tồn tại ở dạng phân tử, cùng với các nguyên tử hydro khác (HD). Thành phần phong phú thứ tư của bầu khí quyển của Sao Thiên Vương là mêtan (CH4), sự hiện diện của khí này đã được Trái đất phát hiện thông qua các phân tích quang phổ. Các dải hấp thụ chính của mêtan được tìm thấy trong vùng hồng ngoại nhìn thấy và gần, dẫn đến màu sắc đặc trưng của Sao Thiên Vương, trông giống như màu xanh lam hoặc màu lục lam. Các phân tử mêtan chiếm 2,3% bầu khí quyển của hành tinh tính theo phần mol, bên dưới lớp mây mêtan ở 1,3 bar; một tỷ lệ phần trăm bằng 20-30 lần đo được ở Mặt trời. Số lượng mêtan trong tầng khí quyển trên thấp hơn nhiều do nhiệt độ cực thấp, làm giảm mức độ bão hòa và đóng băng lượng mêtan dư thừa. Mặt khác,