Uranus' Atmosphäre: Schichten aus eisigen Wolken
Der siebte Planet im Sonnensystem – und der größte der Eisriesen — Uranus hat eine Atmosphäre, die eher mit Neptun vergleichbar ist als mit Saturn und Jupiter. Die beiden von der Sonne am weitesten entfernten Planeten, bekannt als Eisriesen, haben Atmosphären, die stark von Eis dominiert werden. Die bizarre Ausrichtung des Planeten, der die Sonne auf die Seite gekippt umkreist, zeigt, dass sein innerer Kern sein Wetterverhalten stärker beeinflusst als der ferne Stern.
Die grünen und blauen Regionen zeigen, wo die Atmosphäre klar ist und das Sonnenlicht tief in Uranus eindringen lässt. In den gelben und grauen Regionen reflektiert eine Dunst- oder Wolkenschicht das Sonnenlicht.(Bildnachweis: Erich Karkoschka (University of Arizona) und NASA)
Atmosphärische Zusammensetzung
Die Atmosphäre von Uranus besteht hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium. Im Gegensatz zu Jupiter und Saturn dominieren diese leichten Gase nur die äußeren Ränder des Planeten, tragen aber nicht wesentlich zum felsiges Interieur .
Die mattblaue Farbe von Uranus wird durch das Vorhandensein von Methan verursacht, das rotes Licht absorbiert.
'Ich denke, der arme Uranus wird tatsächlich missverstanden', sagte die Planetenwissenschaftlerin Amy Simon weiter Der Gravity Assist-Podcast der NASA . „Uranus sieht meistens sehr langweilig aus. Es ist eine Art hellblauer Planet. Es ist der echte hellblaue Punkt.'
Spuren von Kohlenwasserstoffen sind auch in der Luft um Uranus vorhanden. In der Atmosphäre gibt es auch Eis aus Wasser, Ammoniak und möglicherweise Methan.
Atmosphärische Zusammensetzung nach Volumen:
- Molekularer Wasserstoff: 82,5 Prozent
- Helium: 15,2 Prozent
- Methan: 2,3 Prozent
Schichtung in der Atmosphäre
Wie auf der Erde ist die Atmosphäre von Uranus je nach Temperatur und Druck in Schichten unterteilt. Wie die anderen Gasriesen hat der Planet keine feste Oberfläche. Wissenschaftler definieren die Oberfläche als die Region, in der der Luftdruck ein Bar übersteigt, den Druck, der auf der Erde auf Meereshöhe herrscht.
Direkt über der „Oberfläche“ von Uranus liegt die Troposphäre, wo die Atmosphäre am dichtesten ist. Die Temperatur reicht von minus 243 Grad Fahrenheit (minus 153 Grad Celsius) bis minus 370 F (minus 218 C), wobei die oberen Regionen am kältesten sind. Damit ist die Atmosphäre von Uranus die kälteste im Sonnensystem. Innerhalb der Troposphäre befinden sich Wolkenschichten – Wasserwolken bei den niedrigsten Drücken, mit Ammoniumhydrogensulfidwolken darüber. Als nächstes kommen Ammoniak- und Schwefelwasserstoffwolken. Schließlich lagen dünne Methanwolken oben. Die Troposphäre erstreckt sich 30 Meilen (50 Kilometer) von der Oberfläche des Planeten.
Strahlung von der Sonne und aus dem Weltraum erwärmt die Stratosphäre des Uranus von minus 370 F (minus 218 C) auf minus 243 F (minus 153 C). Die Stratosphäre enthält Ethansmog, der zum stumpfen Aussehen des Planeten beitragen kann. Acetylen und Methan sind ebenfalls vorhanden. Diese Dunst helfen, die Stratosphäre zu erwärmen. Kohlenwasserstoffe sind jedoch in der Atmosphäre von Uranus weniger häufig als auf anderen Riesenplaneten. Die Stratosphäre erreicht fast 4000 km über Uranus.
Die Thermosphäre und Korona von Uranus erreichen Temperaturen von 1.070 F (577 C), obwohl Wissenschaftler sich über den Grund nicht sicher sind. Da die Entfernung von Uranus von der Sonne so groß ist, reicht die Wärmemenge des Sterns nicht aus, um so hohe Temperaturen zu erzeugen. Die weitreichenden äußeren Schichten erstrecken sich vom Zentrum des Planeten doppelt so weit wie seine Oberfläche und sind einzigartig für Uranus. Sie erzeugen einen Widerstand an den Ringpartikeln, die den Planeten umkreisen.
Wolkenmuster auf Uranus
Obwohl der Planet ein durchgehender Blauton zu sein scheint, enthält er Streifen wie Jupiter und Saturn. Aber die Bänder sind schwach und werden nur mit verbesserten Bildern gesehen. Wie bei anderen Gasriesen bilden sich die Zonen als Gase innerhalb der Region, die sich erwärmen und aufsteigen, während in den Gürteln die Gase beim Abkühlen auf den Planeten zurückfallen. In den Gürteln wehen die Winde nach Osten, während sie innerhalb der Zonen nach Westen ziehen.
Als Voyager 2 1986 am Planeten vorbeiflog, beobachtete es nur 10 Wolkenmuster auf dem Planeten. Als sich die Technologie verbesserte, zeigten Bilder mit höherer Auflösung, die von der Erde aufgenommen wurden, schwächere Wolken. Die Wolken, die hauptsächlich in der Troposphäre vorkommen, werden von Winden getragen, die bis zu 900 km/h erreichen.
Simon sagte, dass die Temperatur ein großer Teil des Grundes für Uranus' Fade ist. Der Eisriese hat nicht viel Wärme. Tatsächlich ist es der einzige Planet, der nicht mehr Wärme abgibt, als er von der Sonne erhält, sagte sie. Das verlangsamt das Auf und Ab der Hitze, die sonst Stürme antreiben würde.
»Gewitter gibt es nicht. Sie sehen also nicht die hellen Wolken auf Uranus, die Sie auf den anderen Planeten sehen“, sagte Simon.
Obwohl Stürme auf Uranus nicht so zahlreich sind wie auf anderen Welten, bedeutet das nicht, dass der Planet nicht gelegentlich aktiv ist. Im Jahr 2014, sieben Jahre nachdem sich der Planet der Sonne am nächsten genähert hatte, entdeckten Astronomen aktive Wetterflecken auf dem Eisriesen.
'Das Wetter auf Uranus ist unglaublich aktiv', sagte die Astronomin Imke de Pater von der University of California, Berkeley, 2014 Stellungnahme .
'Diese Art von Aktivität wäre 2007 zu erwarten gewesen, als Uranus einmal alle 42 Jahre Tagundnachtgleiche auftrat und die Sonne direkt auf den Äquator schien', sagte die Astronomin Heidi Hammel vom Verband der Universitäten für Astronomieforschung damals. „Aber wir haben vorhergesagt, dass solche Aktivitäten inzwischen nachgelassen haben würden. Warum wir jetzt diese unglaublichen Stürme sehen, ist jenseits jeder Vermutung.'
Einige der Stürme waren sogar so groß, dass sie von Amateurastronomen entdeckt werden konnten.
'Ich war begeistert, solche Aktivitäten auf Uranus zu sehen', sagte der französische Amateurastronom Marc Delcroix in derselben Erklärung. „Details zu Mars, Jupiter oder Saturn zu bekommen, ist jetzt Routine. Aber Details zu Uranus und Neptun zu sehen, ist die neue Grenze für uns Amateure, und das wollte ich nicht verpassen.'
Stürme sind nicht der einzige Lichtblick auf Uranus. Das Hubble-Weltraumteleskop der NASA machte 2011 sein erstes Bild von Polarlichtern auf dem Planeten. Als ein Team unter der Leitung eines Astronomen des Pariser Observatoriums einen zweiten Blick auf die Polarlichter mit den ultravioletten Fähigkeiten von Hubble wagte, 'beobachteten sie die intensivsten Polarlichter, die jemals auf dem Planeten gesehen wurden'. der Planet', sagte die NASA in a Stellungnahme .
'Indem sie die Polarlichter im Laufe der Zeit beobachteten, sammelten sie die ersten direkten Beweise dafür, dass diese kraftvoll schimmernden Regionen mit dem Planeten rotieren.'
'Es ist die Jahreszeit
Im Gegensatz zu anderen Planeten des Sonnensystems, die sich auf der gleichen Ebene wie die Sonne drehen, wurde der 1781 entdeckte Uranus durch eine Kollision kurz nach seiner Entstehung auf die Seite geschleudert. Mit seinem Äquator nach unten scheint der Planet um die Sonne zu rollen. Das bedeutet, dass immer nur ein Pol dem entfernten Stern zugewandt ist.
„Weil es auf die Seite gekippt ist, bedeutet das, dass zum Beispiel der Südpol etwa 40 Jahre lang kein Sonnenlicht sehen würde“, sagte Simon. 'Es gibt also wirklich extreme Jahreszeiten, die das Wetter beeinflussen.'
(Der Planet dreht sich dadurch auch rückwärts, so dass, wenn er mit seinem Äquator entlang der Ebene des Sonnensystems rotieren würde, die Sonne im Westen statt im Osten aufgehen würde.)
Auf den meisten Planeten erhält der Äquator das meiste Sonnenlicht, wodurch warme Luft aufsteigt und sich zu den Polen bewegt. Aber der Äquator von Uranus ist kaum der Sonne zugewandt. Daher sollte die warme Luft von dem der Sonne zugewandten Pol aufsteigen und am kühleren Pol zurückfallen. Aber die Bänder und Zonen von Uranus verraten etwas anderes. Die Streifen des Planeten drehen sich genauso um den Äquator wie auf Jupiter und Saturn. Statt Sonnenlicht scheint die innere Wärme des Planeten sein Wetter zu bestimmen.
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