Snímky pořízené z družice Voyager 2 ve vzdálených 90. letech nám ukázaly úžasné výsledky. Tajemná nazelenalá atmosféra Uranu je vše, z čeho se tato planeta skládá, s výjimkou malého kamenného kovového jádra. Faktem je, že naši předkové, kteří vlastní objevy vnějších planet sluneční soustavy, si byli jisti, že všechny z nich, stejně jako Země, mají povrch, vzdušný obal a podzemní vrstvy. Jak se ukázalo, plynní obři jsou o to všechno ochuzeni, neboť jsou představiteli dvouvrstvého modelu planet.
Historie objevů a obecná data o planetě
Uran je sedmá planeta z hlediska vzdálenosti od Slunce. Objevil ji William Herschel na konci 18. století, kdy jako první použil dalekohled pro astronomická pozorování. Předtím se vědci dlouhou dobu domnívali, že Uran je pouze vzdálená, velmi jasná hvězda. Sám Herschel, když si o tomto nebeském tělese dělal poznámky, zpočátku jej porovnával s kometou, později dospěl k závěru, že se může jednat o další planetu SS. Po potvrzení všech pozorování se objev samozřejmě stal senzací. Nikdo však v té době nevěděl, jakou atmosféru Uran vlastně má.a jakou má strukturu. Nyní víme, že jeho oběžná dráha je jednou z největších v systému. Planeta oběhne kolem Slunce za 84 pozemských let. Přitom doba jeho otáčení kolem své osy je něco málo přes 17 hodin. Z tohoto důvodu se atmosféra Uranu, která se již skládá z těžkých plynů, neuvěřitelně zhoustne a vyvíjí obrovský tlak na jádro.
Historie vzniku atmosféry
Předpokládá se, že vzhled a fyzická data Uranu jsou ovlivněny jeho jádrem a také procesem jeho formování. Ve srovnání s parametry samotné planety (25 559 km - rovníkový poloměr) je jádro prostě miniaturní. Neposkytuje tedy energii ani magnetické pole jako v případě Jupiteru a také dostatečně neohřívá všechny plyny, které tvoří atmosféru Uranu. Jeho složení se zase nedá srovnávat se složením Jupiteru nebo Saturnu, přestože všechny tyto planety jsou zařazeny do stejné kategorie. Faktem je, že Uran je obklopen ledovými plyny, ledem v nejvyšších modifikacích, oblaky metanu a dalšími těžkými prvky. Lehké plyny jako vodík a helium jsou v atmosféře přítomny pouze v malých množstvích. Existují dvě verze tohoto paradoxu. V souladu s prvním byly velikost a gravitační síly jádra v době vzniku SS příliš malé na to, aby přitahovaly lehké plyny. Druhým je, že v místě, kde vznikl Uran, byly pouze těžké chemické složky, které se staly základem planety.
Přítomnost atmosféry, její složení
Uran byl poprvé podrobně studován až po cestě sondy Voyager 2, která pořizovala snímky ve vysokém rozlišení. Umožnili vědcům stanovit přesnou strukturu planety samotné, stejně jako její atmosféru. Vzdušný obal Uranu je tak řečeno rozdělen na tři části:
- Troposféra leží nejhlouběji. Tlak je zde v rozmezí od 100 do 0,1 baru a výška této vrstvy nepřesahuje 500 km od podmíněné úrovně pláště.
- Stratosféra - vrstva atmosféry uprostřed. Zabírá výšky od 50 do 4000 km.
- Exosféra. Vnější atmosféra Uranu, kde tlak tíhne k nule a teplota vzduchu je nejnižší.
Všechny tyto vrstvy obsahují následující plyny v různých poměrech: helium, vodík, metan, čpavek. Nechybí ani voda v podobě různých modifikací ledu a páry. Atmosféra Uranu, jehož složení je srovnatelná se vzduchovým obalem Jupiteru, je však neuvěřitelně chladná. Pokud se u největšího plynného obra zahřejí vzduchové hmoty na maximum, pak se zde ochladí na 50 kelvinů a mají tedy velkou hmotnost.
Troposféra
Nejhlubší vrstva atmosféry je nyní vypočítána pouze teoreticky, protože technologie pozemšťanů ji zatím neumožňuje. Kamenné jádro planety obklopují mraky skládající se z ledových krystalků. Jsou těžké a vyvíjejí obrovský tlak na střed planety. Za nimi následují oblaka sirovodíku amonného, pak - vzdušné útvary sirovodíku a čpavku. Nejextrémnější část troposféry zabírají metanová oblaka, kterázabarví planetu stejnou zelenou barvou. Teplota vzduchu v troposféře je považována za nejvyšší na planetě. Kolísá v rozmezí 200 K. Kvůli tomu se někteří badatelé domnívají, že plášť planety tvoří velká ledová vrstva. Ale to je jen hypotéza.
Stratosféra
Přítomnost atmosféry Uranu zajišťují sloučeniny těžkých a lehkých plynů a jejich syntéza vybarvuje planetu do zelenavého odstínu. Všechny tyto procesy probíhají ve střední vzduchové mezeře, kde se setkávají molekuly amoniaku a metanu s heliem a vodíkem. Ledové krystaly zde nabývají zcela jiných úprav než v troposféře, díky čpavku pohlcují jakékoli světlo přicházející z vesmíru. Rychlost větru ve stratosféře dosahuje 100 m/s, díky čemuž všechny mraky rychle mění svou polohu v prostoru. Polární záře se vyskytují ve stratosféře, často se tvoří mlhy. Ale nejsou tam žádné srážky jako sníh nebo déšť.
Exosphere
Zpočátku byla atmosféra Uranu posuzována přesně podle jeho vnějšího obalu. Jde o tenký proužek zkrystalizované vody, který je zahalen silnými větrnými proudy a je ohniskem nejnižší teploty ve sluneční soustavě. Skládá se z lehkých plynů (molekulární vodík a helium), přičemž metan, který se ve velkém množství nachází v hustších vrstvách, zde chybí. Rychlost větru v exosféře dosahuje 200 m/s, teplota vzduchu klesá na 49 K. Proto planeta Uran, jejíž atmosféra je tzv.ledový, se stal nejchladnějším v naší soustavě, dokonce i ve srovnání s jeho vzdálenějším sousedem, Neptunem.
Záhada magnetického pole Uranu
Každý dobře ví, že nazelenalý Uran se točí kolem své osy a leží na boku. Vědci se domnívají, že v době vzniku SS se planeta srazila s asteroidem nebo jiným kosmickým tělesem, které změnilo svou polohu a zkreslilo magnetické pole. Od osy, která určuje sever a jih planety vzhledem k rovníku, je magnetická osa posunuta o 59 stupňů. Vzniká tak za prvé nerovnoměrné rozložení gravitace a za druhé nerovnoměrné napětí na severní a jižní polokouli. Nicméně s největší pravděpodobností je to právě tato tajemná poloha, která poskytuje přítomnost atmosféry Uranu a jeho jedinečného složení. Kolem jádra se zadržují pouze těžké plyny, ve středních vrstvách - krystalizovaná voda. Možná, že kdyby zde byla teplota vzduchu vyšší, Uran by se stal obrovským oceánem skládajícím se z obyčejné vody, která je zdrojem života.
Uran pohlcuje vše a vše kolem
Jak jsme řekli výše, atmosféra Uranu je naplněna obrovským množstvím metanu. Tento plyn je poměrně těžký, protože je schopen absorbovat infračervené paprsky. To znamená, že všechno světlo, které přichází ze Slunce, z jiných hvězd a planet, se dotýká atmosféry Uranu, přechází do nazelenalého odstínu. Nedávno si vědci všimli, že planeta polyká i cizí plyny, které se nacházejí ve vesmíru, což je paradoxní s její slabinoumagnetické pole. Oxid uhličitý a oxid uhelnatý byly nalezeny ve složení středních vrstev atmosféry. Předpokládá se, že byli k planetě přitahováni prolétajícími kometami.
Ledové říše našeho systému
Dvě nejvzdálenější planety SS jsou Uran a Neptun. Oba se vyznačují namodralými odstíny, oba vznikají z plynů. Atmosféra Uranu a Neptunu je až na proporce prakticky stejná. Gravitační síla a hmotnost jader obou planet je téměř stejná. Spodní vrstvy atmosféry Neptunu, stejně jako Uran, jsou tvořeny z krystalické vody smíchané s metanem a sirovodíkem. Zde, v blízkosti jádra, se ledoví obři zahřívají na 200 nebo více Kelvinů, čímž vytvářejí své vlastní magnetické pole. Atmosféra Uranu a Neptunu má ve svém složení stejné množství molekulárního vodíku – více než 80 procent. Vnější vzduchová vrstva Neptunu se také vyznačuje silnými větry, ale teplota vzduchu je zde o něco vyšší - 60 K.
Závěr
Přítomnost atmosféry Uranu v zásadě zajišťuje existenci této planety. Vzduchový plášť je hlavní složkou Uranu. V blízkosti jádra se silně zahřívá, ale zároveň se v nejkrajnějších vrstvách maximálně ochlazuje. Planeta je zatím bez života kvůli nedostatku kyslíku a také kapalné vody. Vědci předpovídají, že pokud teplota jádra začne stoupat, ledové krystaly se promění v obrovský oceán, ve kterém se mohou objevit nové formy života.
