الفلك

لماذا يحتوي أورانوس ونبتون على ميثان أكثر من كوكب المشتري وزحل؟

لماذا يحتوي أورانوس ونبتون على ميثان أكثر من كوكب المشتري وزحل؟

لذا فإن النظرية القياسية للسديم الشمسي هي أنه في منطقة الكواكب الغازية ، يمكن أن يتكثف الجليد والصخور لتشكيل كواكب صغيرة ، والتي يمكن أن تجمع الهيدروجين والهيليوم لتشكيل عمالقة الغاز. تتكون معظم الكواكب العملاقة من الهيدروجين والهيليوم ، لكن أورانوس ونبتون يحتويان على كميات كبيرة نسبيًا من مركبات الهيدروجين مثل الميثان (وهذا ما يعطيها لونها).

سؤالي هو: لماذا حدث ذلك؟ كيف حصل أورانوس ونبتون على الميثان؟ انطباعي هو أن جميع عمالقة الغاز كانت بعيدة بما يكفي لتكثف الميثان في الجليد ، فكيف انتهى الأمر بأورانوس ونبتون بشكل تفضيلي مع الميثان؟


لماذا يحتوي أورانوس ونبتون على ميثان أكثر من كوكب المشتري وزحل؟

إنه مزيج من معادلات الحالة (EOS) ، والتعرية ، والخلط (الدوراني والحمل الحراري) التي تفضل تفضيل بعض التفاعلات (والمركبات الناتجة) على غيرها.

انظر المراجع أدناه.

تتكون معظم الكواكب العملاقة من الهيدروجين والهيليوم ، لكن أورانوس ونبتون يحتويان على كميات كبيرة نسبيًا من مركبات الهيدروجين مثل الميثان (وهذا ما يعطيها لونها).

كوكب المشتري وزحل من عمالقة الغاز ، وأورانوس ونبتون من عمالقة الجليد.

سؤالي لماذا حدث ذلك؟ كيف حصل أورانوس ونبتون على الميثان؟ انطباعي هو أن جميع عمالقة الغاز كانت بعيدة بما يكفي لتكثف الميثان في الجليد ، فكيف انتهى الأمر بأورانوس ونبتون بشكل تفضيلي مع الميثان؟

راجع "الغلاف الجوي خارج كوكب الأرض" في ويكيبيديا:

الرسوم البيانية لسرعة الهروب مقابل درجة حرارة سطح بعض كائنات النظام الشمسي توضح الغازات المحتجزة. يتم رسم الكائنات على نطاق واسع ، وتكون نقاط بياناتها عند النقاط السوداء في المنتصف. تستند البيانات إلى "المحاضرة 5: نظرة عامة على النظام الشمسي ، المادة في توازن الديناميكا الحرارية" و "الأسئلة الشائعة حول Stargazer - كيف يتم الاحتفاظ بالأغلفة الجوية بالضبط؟".

تقول ويكيبيديا القليل عن الغلاف الجوي لهذه الكواكب ، وأقلها عن أورانوس ونبتون:

  • جو كوكب المشتري:

    "لا توجد غيوم ميثان لأن درجات الحرارة مرتفعة للغاية بحيث لا يمكن تكثيفها". - المصدر: "غيوم الأمونيا لكوكب المشتري - موضعية أم منتشرة في كل مكان؟" (9 أبريل 2004) ، بقلم S.K. Atreya و AS Wong و KH Baines و MH Wong و TC Owen.

    اقتباسات من الورقة:

    صفحة 502: "لإنتاج الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات (PAHs) ، تبدأ الكيمياء بتدمير الميثان (CH $ _4 $) بفوتونات الأشعة فوق البنفسجية الشمسية عند $ 160 nm / lambda ، مما يؤدي في النهاية إلى تكوين البنزين ($ c $ -C $ _6 $ H $ _6 $ أو A $ _1 $) وغيرها من الهيدروكربونات المعقدة (الشكل 3). في المناطق الشفقية القطبية حيث تحلل الجزيئات النشطة أيضًا الميثان ، تصبح كيمياء الأيونات هي المهيمنة في إنتاج البنزين والهيدروكربونات الثقيلة (Wong et al. ، 2003 ، والشكل 3). ".

  • جو زحل:

    "الأشعة فوق البنفسجية المنبعثة من الشمس تسبب تحللًا ضوئيًا للميثان في الغلاف الجوي العلوي ، مما يؤدي إلى سلسلة من التفاعلات الكيميائية الهيدروكربونية مع المنتجات الناتجة التي يتم نقلها إلى الأسفل عن طريق الدوامات والانتشار. هذه الدورة الكيميائية الضوئية يتم تعديلها بواسطة الدورة الموسمية السنوية لزحل." - المصدر: "توزيع الإيثان والأسيتيلين والبروبان في طبقة الستراتوسفير لكاسيني / CIRS" (تشرين الثاني / نوفمبر 2008) ، بقلم س. جيرليت ، ت. فوشيه ، وب. بيزارد.

    اقتباسات من الورقة:

    الصفحة 406: "3 طريقة

    استخدمنا نموذج نقل إشعاعي سطراً سطراً لحساب الأطياف التركيبية. تضمنت عتامة من _4 دولار أمريكي، CH $ _3 $ D ، C $ _2 $ H $ _6 $ ، C $ _2 $ H $ _2 $ ، C $ _3 $ H $ _8 $ ، C $ _3 $ H $ _4 ، C $ _4 $ H $ _2 و التعتيم الناجم عن الاصطدام من H2-He و H2-H2. تتكون شبكة الغلاف الجوي من 360 طبقة من 10 بار إلى 10−8 بار. وقد اقترن بخوارزمية انعكاس تكراري مقتبس من Conrath et al. (1998) ، من أجل استرجاع حالة الغلاف الجوي (درجة الحرارة ، الملامح الرأسية للهيدروكربون) من الأطياف المقاسة.

    نظرًا لأن كثافة الانبعاث الجزيئي تعتمد على كل من وفرتها ودرجة حرارتها ، فقد شرعنا في خطوتين. أولاً ، استرجعنا ملف التعريف الرأسي لدرجة الحرارة من نطاق انبعاث الميثان 4 عند 1305 مترًا $ ^ {- 1} $ (بافتراض أنه يتم خلطه بشكل موحد مع vmr 4.5 × 10 $ ^ {- 3} $ (Flasar et al. 2005) ) ، وتوفير المعلومات في منطقة 1 mbar - 2 $ mu $ bar.

    يوضح الشكل 1 مثالاً للمقارنة بين نطاقات الانبعاث التركيبية والملحوظة من الإيثان والأسيتيلين والبروبان عند مستويين معينين من الضغط (لم يتم رسم جميع مستويات الضغط المختلفة التي تم فحصها بواسطة CIRS من أجل الوضوح) والشكل 3 المقابل استرجاع التشكيلات. ".

ما يعنيه ذلك هو أن المركبات الأكثر تعقيدًا من الميثان تفضلها الظروف ، انظر التعليقات أعلاه بخصوص "معادلات الحالة".

  • جو أورانوس ونبتون:

    "تتشابه الطبقات الخارجية الغازية لعمالقة الجليد مع تلك الموجودة في عمالقة الغاز. وهي تشمل الرياح الاستوائية طويلة العمر وعالية السرعة والدوامات القطبية وأنماط الدوران واسعة النطاق والعمليات الكيميائية المعقدة التي تحركها الأشعة فوق البنفسجية من الأعلى. ويختلط مع الغلاف الجوي السفلي.

    تعطي دراسة نمط الغلاف الجوي لعمالقة الجليد نظرة ثاقبة لفيزياء الغلاف الجوي. تعزز تركيباتها عمليات كيميائية مختلفة وتتلقى أقل بكثير من ضوء الشمس في مداراتها البعيدة أكثر من أي كواكب أخرى في النظام الشمسي (مما يزيد من أهمية التدفئة الداخلية لأنماط الطقس). ".

أوراق حقائق ناسا - تكوين الغلاف الجوي (بالحجم وعدم اليقين بين قوسين):

  • كوكب المشتري

    • التخصص: الهيدروجين الجزيئي (H $ _2 $) - 89.8٪ (2.0٪) ؛ الهيليوم - 10.2٪ (2.0٪)

    • الحد الأدنى (جزء في المليون): الميثان (CH $ _4 $) - 3000 (1000) ؛ الأمونيا (NH $ _3 $) - 260 (40) ؛ هيدروجين ديوتريد (HD) - 28 (10) ؛ الإيثان (C $ _2 $ H $ _6 $) - 5.8 (1.5) ؛ الماء (H $ _2 $ O) - 4 (يختلف باختلاف الضغط)

    • الهباء الجوي: جليد الأمونيا ، جليد الماء ، هيدرو كبريتيد الأمونيا

  • زحل

    • التخصص: الهيدروجين الجزيئي (H $ _2 $) - 96.3٪ (2.4٪) ؛ الهيليوم - 3.25٪ (2.4٪)

    • الحد الأدنى (جزء في المليون): الميثان (CH $ _4 $) - 4500 (2000) ؛ الأمونيا (NH $ _3 $) - 125 (75) ؛ ديوتريد الهيدروجين (HD) - 110 (58) ؛ الإيثان (C $ _2 $ H $ _6 $) - 7 (1.5)

    • الهباء الجوي: جليد الأمونيا ، جليد الماء ، هيدرو كبريتيد الأمونيا

  • أورانوس

    • التخصص: الهيدروجين الجزيئي (H $ _2 $) - 82.5٪ (3.3٪) ؛ الهيليوم (He) - 15.2٪ (3.3٪) الميثان (CH $ _4 $) - 2.3٪

    • ثانوي (جزء في المليون): هيدروجين ديوتريد (HD) - 148

    • الهباء الجوي: جليد الأمونيا ، جليد الماء ، هيدرو كبريتيد الأمونيا ، جليد الميثان (؟)

  • نبتون

    • التخصص: الهيدروجين الجزيئي (H $ _2 $) - 80.0٪ (3.2٪) ؛ الهيليوم (الرجل) - 19.0٪ (3.2٪) ؛ الميثان (CH $ _4 $) 1.5٪ (0.5٪)

    • ثانوي (جزء في المليون): هيدروجين ديوتريد (HD) - 192 ؛ الإيثان (C $ _2 $ H $ _6 $) - 1.5

    • الهباء الجوي: جليد الأمونيا ، جليد الماء ، هيدرو كبريتيد الأمونيا ، جليد الميثان (؟)

مراجع إضافية:

"الميثان في النظام الشمسي" باللغة الإنجليزية ، (Bol. Soc. Geol. Mex [online]. 2015، vol.67، n.3، pp.377-385.) ، بقلم أندريس جوزمان-مارموليجو وأنتيغونا سيغورا.

"الإنتاج اللاأحيائي للميثان في الكواكب الأرضية" (علم الأحياء الفلكي. 2013 يونيو ؛ 13 (6): 550-559) ، بقلم أندريس جوزمان-مارموليجو وأنتيغونا سيغورا وإلفا إسكوبار-بريونيس.

"الميثان clathrates في النظام الشمسي" (علم الأحياء الفلكي. 2015 أبريل ؛ 15 (4): 308-26) ، بقلم Mousis O ، Chassefière E ، Holm NG ، Bouquet A ، Waite JH ، et al.

ناسا - "نموذج العلماء لوفرة من الكواكب بحجم الأرض" (24 سبتمبر 2007).


ماذا يوجد حول زحل كوكب المشتري أورانوس ونبتون؟

تتميز كواكب جوفيان أيضًا بوجود العديد من الأقمار. زحل و كوكب المشتري كل لديك أكثر من 60 قمرا ، أورانوس لديه أكثر من 20 و نبتون لديه أكثر من 10. الكواكب أيضا لديك رياح عاتية وعواصف وسرعة دوران. عند مقارنتها بالأرض ، فإن كواكب جوفيان هائلة.

بعد ذلك ، السؤال هو ، أي كوكب له سطح صلب كوكب المشتري ، زحل أورانوس نبتون؟ أجاب في الأصل: هل كوكب المشتري, زحل, أورانوس و نبتون له سطح صلب؟ لا لا على الاطلاق. المذكور اعلاه الكواكب لها اسم بديل عمالقة الغاز ، والذي يشير إلى الكواكب مصنوع بالكامل من الغازات. هذه كبيرة كوكب تمتلك جاذبية هائلة بسبب كتلة ضخمة مع كثافة أقل.

علاوة على ذلك ، لماذا يمتلك كل من كوكب المشتري وزحل وأورانوس ونبتون حلقات؟

شوالتر (معهد سيتي). حلقات المشتري مصنوعة من جزيئات غبار صغيرة جدًا ، ويعتمد هيكلها على كوكب المشتري المجالات المغناطيسية. نبتون لديه الظلام خواتم مصنوعة من جليد الميثان والأمونيا. أورانوس' خواتم تسودها صخور مكتنزة وقد تتكون أساسًا من صخور.

هل صحيح أن كوكب زحل هو الكوكب الوحيد الذي يحيط به حلقات من الصخور والجليد؟

زحل هو مضحك المظهر كوكب. حقيقي، ليس هو فقط الكوكب مع الحلقات. كوكب المشتري وأورانوس ونبتون لها خواتم، جدا. لكن حلقات زحل هي الأكبر والألمع.


الفصل 8 أسئلة الممارسة علم الفلك

أي مما يلي ليس سمة عامة للكواكب المشهورة الأربعة في نظامنا الشمسي؟

إنها أعلى في متوسط ​​الكثافة من الكواكب الأرضية.

أي مما يلي يصف بشكل أفضل الطبقات الداخلية لكوكب المشتري ، من المركز إلى الخارج؟

قلب من الصخور والمعادن ومركبات الهيدروجين طبقة سميكة من طبقة الهيدروجين المعدني من طبقة الهيدروجين السائل من طبقة سحابة الهيدروجين الغازية

أي من العبارات التالية التي تقارن التصميمات الداخلية المرحة لا يُعتقد أنها صحيحة؟

لديهم جميعًا نفس المجموعة الدقيقة من الطبقات الداخلية ، على الرغم من اختلاف هذه الطبقات في الحجم.

بشكل عام ، فإن تكوين كوكب المشتري ورقم 8217 يشبه إلى حد كبير تكوين _________.

تأتي ألوان كوكب المشتري و # 8217 جزئيًا من طبقات السحب الثلاث. أي مما يلي ليس المكون الأساسي لإحدى طبقات سحابة المشتري و # 8217؟

كيف تقارن سرعات الرياح النموذجية في الغلاف الجوي لكوكب المشتري بسرعات الرياح النموذجية على الأرض؟

إنها أسرع بكثير من رياح الأعاصير على الأرض.

ما هي البقعة الحمراء العظيمة؟

عاصفة طويلة الأمد عالية الضغط على كوكب المشتري

ما هي مكونات الغلاف الجوي المسؤولة عن اللون الأزرق لأورانوس ونبتون؟

كيف تقارن قوة المجال المغناطيسي للمشتري & # 8217s بالمجال المغناطيسي للأرض & # 8217؟

كوكب المشتري & # 8217s المجال المغناطيسي حوالي 20000 مرة أقوى من الأرض & # 8217s.

أي من العبارات التالية غير صحيحة عن أقمار كواكب المشتري؟

معظم الأقمار كبيرة بما يكفي لتكون كروية الشكل ، لكن القليل منها بها أشكال الكويكبات الشبيهة بالبطاطس.

أي بيان حول Io صحيح؟

إنه الجسم الأكثر نشاطًا بركانيًا في نظامنا الشمسي.

أي قمر له غلاف جوي سميك يتكون في الغالب من النيتروجين؟

التقط المسبار Huygens صورًا عديدة عندما نزل إلى سطح Titan & # 8217s في عام 2005. ماذا أظهرت الصور؟

الملامح أو التعرية ، بما في ذلك ما يبدو أنه أودية الأنهار الجافة وأحواض البحيرة

أي قمر يُحتمل أن يكون به محيط عميق تحت السطح من الماء السائل؟

أي قمر جوفيان كبير يعتقد أنه تم التقاطه في مداره الحالي؟

لنفترض أنك تستطيع أن تطفو في الفضاء على بعد أمتار قليلة من حلقات زحل و # 8217. ماذا سترى وأنت تنظر إلى أسفل على الحلقات؟

عدد لا يحصى من الجسيمات الجليدية ، يتراوح حجمها من حبيبات الغبار إلى الصخور الكبيرة

أي عبارة عن حلقات الكواكب ليست صحيحة؟

تشكلت حلقات Saturn & # 8217s جنبًا إلى جنب مع أقماره منذ 4.6 مليار سنة.

أي من الغازات التالية ليس مكونًا مهمًا لأغلفة كوكب جوفيان؟

يُطلق أحيانًا على كوكب المشتري وكواكب جوفيان الأخرى اسم & quot ؛ عمالقة الغاز. & quot ؛ بأي معنى هذا المصطلح مضلل؟

تحتوي في الواقع على القليل من المواد نسبيًا في حالة غازية.

ماذا سيحدث للمشتري إذا تمكنا بطريقة ما من مضاعفة كتلته؟

ستزداد كثافته لكن قطره بالكاد سيتغير.

وفقًا لنظريتنا حول تكوين النظام الشمسي ، لماذا انتهى الأمر بأن يكون أورانوس ونبتون أقل كتلة بكثير من كوكب المشتري وزحل؟

كانت الجسيمات في السديم الشمسي منتشرة بشكل أكبر على مسافات أكبر ، لذلك استغرق التراكم وقتًا أطول وكان هناك وقت أقل لسحب الغاز قبل أن تزيل الرياح الشمسية السديم.

لماذا يمتلك المشتري ثلاث طبقات مميزة من السحب؟

تمثل الطبقات الثلاث غيومًا مكونة من غازات تتكثف عند درجات حرارة مختلفة.

أيٌّ مما يلي هو الأفضل لماذا نرى الاقتباسات الأفقية والمثلثات في صور كوكب المشتري وزحل؟

الخطوط المضيئة هي مناطق من السحب العالية ، والخطوط المظلمة هي مناطق يمكننا رؤيتها وصولاً إلى سحب أعمق وأكثر قتامة.

يحتوي أورانوس ونبتون على سحب من الميثان ولكن كوكب المشتري وزحل ليس بهما. أي عامل يفسر لماذا؟

درجات الحرارة على كوكب المشتري وزحل مرتفعة للغاية بحيث لا يتكثف الميثان.

أي كوكب جوفيان يجب أن يكون لديه أكثر التغيرات الموسمية تطرفًا؟

لماذا يكون الإشعاع شديد الكثافة في المنطقة التي تتبع مدار Io & # 8217s حول كوكب المشتري (طارة Io)؟

المنطقة مليئة بالغازات التي تتأين بعد إطلاقها من البراكين على آيو.

أي مما يلي يفسر بشكل أفضل سبب كون العديد من أقمار المشتري أكثر نشاطًا جيولوجيًا من القمر أو عطارد؟

تتكون أقمار كوكب المشتري في الغالب من الجليد الذي يمكن أن يذوب أو يتشوه في درجات حرارة منخفضة مقارنة بالصخور والمعادن التي يتكون منها القمر وعطارد.

جميع العبارات التالية صحيحة. أيهما أكثر أهمية في تفسير ارتفاع درجة حرارة المد والجزر الهائل الذي يحدث على Io؟

يدور آيو حول كوكب المشتري في مدار إهليلجي ، بسبب الرنين المداري مع الأقمار الصناعية الأخرى.

أي مما يلي ليس دليلاً يدعم فكرة أن يوروبا قد يكون به محيط تحت السطح؟

اكتشف علماء الفلك بحيرات صغيرة من الماء السائل على سطح أوروبا & # 8217.

أي مما يلي من المستبعد العثور عليه على تيتان؟

بحيرات المياه السائلة في المناطق الاستوائية الأكثر دفئًا

لماذا يعتقد علماء الفلك أن تريتون هو قمر مأسور؟

يدور تريتون حول نبتون في اتجاه معاكس لاتجاه دوران نبتون.

أي بيان حول حلقات Saturn & # 8217s غير صحيح؟

يجب أن تبدو الحلقات اليوم متشابهة إلى حد كبير كما كانت بعد فترة وجيزة من تشكل زحل.

وفقًا للفهم الحالي ، أي مما يلي مطلوب حتى يكون للكوكب حلقات؟

يجب أن يحتوي الكوكب على العديد من الأقمار الصغيرة التي تدور بالقرب نسبيًا من الكوكب في مستواه الاستوائي.


لماذا يختلف نبتون وأورانوس

أورانوس (يسار) ونبتون (يمين). في حين أن الكواكب الجليدية العملاقة لها أوجه تشابه ، إلا أن لها أيضًا اختلافات كبيرة ، والتي يمكن تفسيرها من خلال التأثيرات من الأجسام الكبيرة الأخرى في النظام الشمسي المبكر. الصورة عبر NASA / JPL / PlanetS.

نميل إلى تجميع أورانوس ونبتون معًا في أفكارنا ، كما لو كانا & # 8217re عالمين توأمين. إنها تقريبًا بنفس الحجم & # 8211 أكبر من الأرض ، ولكنها أصغر من كوكب المشتري أو زحل & # 8211 وكلاهما مزرق أو أخضر مزرق ، مع أجواء عميقة ومساحات داخلية جليدية. ولكن ، على الرغم من التشابه السطحي ، إلا أن أورانوس ونبتون مختلفان تمامًا. هم & # 8217re أكثر تختلف عن بعضها البعض مما يعتقده معظم الناس. وعلى الرغم من أن اختلافاتهم لا تزال قائمة & # 8217t قد تم شرحها بالكامل ، يبدو الآن أن الاصطدامات القوية مع أجسام بحجم الكوكب الهائلة & # 8211 في وقت مبكر من تاريخ النظام الشمسي & # 8211 قد تكون المفتاح.

أجرى باحثو المركز الوطني للكفاءة في أبحاث الكواكب (PlanetS) بجامعة زيورخ في سويسرا محاكاة حاسوبية لاستكشاف دور الاصطدامات في تشكيل الاختلافات بين أورانوس ونبتون. تم الإعلان عن النتائج من قبل PlanetS في 4 فبراير 2020 ، مع الورقة البحثية ذات الصلة التي نُشرت لأول مرة في 22 نوفمبر 2019.

أورانوس ونبتون هما أكثر الكواكب الرئيسية المعروفة بعدًا في نظامنا الشمسي. كلاهما يعتبر الآن عمالقة جليد. كلاهما يختلف اختلافًا جوهريًا عن عمالقة الغاز الأكبر كوكب المشتري وزحل ، وعن العوالم الصخرية الأصغر مثل الأرض. أورانوس ونبتون لهما كتل وتركيبات داخلية متشابهة. يتكون غلافها الجوي الخارجي من الهيدروجين والهيليوم والميثان ، في حين أن عباءاتها عبارة عن مزيج من الماء والأمونيا وجليد الميثان ، ولبها عبارة عن مزيج من الصخور والجليد.

يميل أورانوس إلى أن يكون له مظهر ألطف من نبتون وغالبًا ما يكون صافياً. يحتوي الغلاف الجوي لنبتون & # 8217s على نطاقات أغمق من الغلاف الجوي لأورانوس ، مع خطوط وخيوط من السحب البيضاء ، بالإضافة إلى بقعة كبيرة & # 8220 مظلمة. & # 8221

ولكن هناك أيضًا اختلافات أكثر أهمية بين العالمين ، وأراد الباحثون معرفة السبب. وفقًا لتصريح كريستيان راينهاردت ، فإن أحد أعضاء PlanetS:

& # 8230 هناك أيضًا اختلافات ملفتة للنظر بين الكوكبين تتطلب تفسيرًا.

رسم تخطيطي يوضح تكوين كل من أورانوس ونبتون ، وكيف تطورتا بشكل مختلف بسبب التأثيرات من الأجسام الكبيرة الأخرى في النظام الشمسي المبكر. الصورة عبر Reinhardt & amp Helled / ICS / University of Zürich / PlanetS.

وأشار عضو آخر في الفريق ، يواكيم ستاديل ، إلى أنه على عكس كوكب نبتون والأرض ومعظم الكواكب الرئيسية الأخرى في نظامنا الشمسي ، فإن أورانوس لا يدور حول محور يقع بشكل عمودي تقريبًا فيما يتعلق بمستوى مداره. في حين أن:

& # 8230 يميل أورانوس وأقماره الرئيسية بحوالي 97 درجة في المستوى الشمسي ، ويدور الكوكب بشكل فعال إلى الوراء فيما يتعلق بالشمس.

الفرق الرئيسي الآخر هو أن أقمار أورانوس الأكبر في مدارات مستقرة تتماشى مع ميل الكوكب. لكن أكبر قمر نبتون ، تريتون ، يدور حول الكوكب في مدار مائل للغاية.

تشير هذه الاختلافات إلى أن أقمار أورانوس & # 8217 تشكلت من نفس قرص الغبار والغاز الذي شكله الكوكب نفسه ، بينما ربما كان تريتون ذات يوم جسماً منفصلاً تم التقاطه بواسطة جاذبية نبتون.

وفقًا للباحثين ، تشير هذه الاختلافات وغيرها إلى أنواع مختلفة من التأثيرات التي أثرت على الكوكبين منذ فترة طويلة.

مقارنة حجم الأرض ونبتون. وفقًا للدراسة الجديدة ، اصطدمت الأجسام التي تحتوي على حوالي 1 إلى 3 كتل أرضية مع كل من أورانوس ونبتون بعد تشكلها. تم رعي أورانوس للتو ، بينما عانى نبتون من اصطدام وجهاً لوجه. الصورة عبر NASA / Sky & amp Telescope.

أجرى الباحثون عمليات محاكاة حاسوبية من أجل استكشاف مجموعة من الاصطدامات المحتملة المختلفة على كلا الكوكبين. من الورق:

على الرغم من العديد من أوجه التشابه ، هناك اختلافات ملحوظة ملحوظة بين أورانوس ونبتون: في حين أن أورانوس مائل ولديه مجموعة منتظمة من الأقمار الصناعية ، مما يشير إلى تراكمها من قرص ، فإن أقمار نبتون غير منتظمة وهي كائنات تم التقاطها. بالإضافة إلى ذلك ، يبدو أن نبتون لديه مصدر حرارة داخلي ، بينما أورانوس في حالة توازن مع العزل الشمسي. أخيرًا ، تشير نماذج البنية المستندة إلى بيانات الجاذبية إلى أن أورانوس مكثف مركزيًا أكثر من نبتون. قمنا بإجراء [تحرير] مجموعة كبيرة من عمليات محاكاة الإنتاج الاجتماعي للموئل عالية الدقة لاستقصاء ما إذا كان يمكن تفسير هذه الاختلافات من خلال التأثيرات العملاقة.

بالنسبة لأورانوس ، نجد أن تأثيرًا مائلًا يمكن أن يميل محور دورانه ويخرج مادة كافية لإنشاء قرص حيث تتشكل الأقمار الصناعية العادية. بعض الأقراص ضخمة وممتدة بدرجة كافية ، وتتكون من مادة صخرية كافية لشرح تكوين الأقمار الصناعية العادية لأورانوس.

بالنسبة إلى Neptune ، نحقق فيما إذا كان الاصطدام المباشر يمكن أن يخلط الداخل & # 8230 وجدنا أن المقذوفات الضخمة والكثيفة يمكنها اختراق المركز وترسب الكتلة والطاقة في الداخل العميق ، مما يؤدي إلى تصميم داخلي أقل تركيزًا مركزيًا لـ Neptune.

نستنتج أن الانقسام بين عمالقة الجليد يمكن تفسيره من خلال التأثيرات العنيفة بعد تكوينها.

كعضو آخر في الفريق ، لاحظت أليس تشاو:

غالبًا ما يُفترض أن كلا الكوكبين تشكلا بطريقة مماثلة.

لكن هذه النتائج تظهر أن تشكيلاتهم & # 8211 أو على الأقل تاريخهم المبكر & # 8211 لم تكن متشابهة كما كان يعتقد في البداية.

نبتون وأكبر أقماره ، تريتون ، الذي يميل مداره بشدة. يشير مدار Triton & # 8217s إلى أنه تم التقاطه بواسطة جاذبية Neptune & # 8217s. في هذه الأثناء ، من المحتمل أن أقمار أورانوس تكونت في نفس قرص الغاز والغبار الذي تشكله أورانوس. الصورة عبر NASA / JPL / USGS / علم الفلك.

في أحد السيناريوهات ، حيث يبدأ أورانوس ونبتون على أنهما أكثر تشابهًا ، وجد أن الاصطدام بجسم من كتلة إلى ثلاث كتل أرضية يمكن أن يفسر الاختلافات التي نراها اليوم. إذا قام الجسم برعي أورانوس فقط بدلاً من الاصطدام وجهاً لوجه ، فلن يتأثر الجزء الداخلي للكوكب ولكن التأثير سيظل كافياً لإمالة الكوكب.

على العكس من ذلك ، إذا تعرض نبتون لتأثير مباشر ، فإن الاصطدام كان سيؤثر على الكوكب الداخلي ولكنه لن يشكل قرصًا من الحطام. هذا من شأنه أن يفسر سبب عدم امتلاك نبتون & # 8217t أي أقمار كبيرة في مدارات منتظمة. يشير تدفق الحرارة الكبير على نبتون أيضًا إلى إعادة خلط الجزء الداخلي في تصادم هائل.

تُظهر عمليات المحاكاة كيف أن الكوكبين ربما بدؤا في التشابه أكثر بكثير ، لكن الأنواع المختلفة من الاصطدامات غيرتهما بشكل كبير. كما قال عضو الفريق Ravit Helled:

لقد أظهرنا بوضوح أن مسار تكوين مماثل في البداية لأورانوس ونبتون يمكن أن يؤدي إلى الانقسام الملحوظ في خصائص هذه الكواكب الخارجية الرائعة.

مقارنة الهياكل الداخلية لعملاقين غازيين ، كوكب المشتري وزحل ، وعمالقة الجليد 2 ، أورانوس ونبتون. الأرض على نطاق واسع. الصورة عبر وكالة ناسا / معهد القمر والكواكب.

تظهر نتائج هذه الدراسة كيف يمكن للأحداث العشوائية & # 8211 مثل اصطدام الكواكب مع أجسام كبيرة أخرى في النظام الشمسي المبكر & # 8211 أن تؤثر بالتأكيد على التطور المستقبلي للكوكب. تقول هذه الدراسة إن أورانوس ونبتون هما العالمان الذي نراه اليوم بسبب مثل هذه الأحداث. ماذا لو لم يتم ضرب أي من الكواكب؟ ماذا لو تم رعي نبتون للتو بدلاً من أورانوس؟ كيف سيكون شكل عمالقة الجليد هؤلاء اليوم في مثل هذه الظروف؟ نحن لا نعرف ، ولكن نعرف المزيد عن كيفية القيام بذلك كان يمكن أن يكون سوف تساعد المتأثرة العلماء على فهم تكوين هذه الأنواع من الكواكب بشكل أفضل ، بالإضافة إلى عمالقة الغاز مثل كوكب المشتري وزحل ، والعوالم الصخرية مثل الأرض والمريخ والزهرة وعطارد.

من خلال فهم أفضل لكيفية تشكل الكواكب في نظامنا الشمسي وتطورها ، يمكننا أيضًا تطبيق هذه المعرفة على دراسة العوالم في الأنظمة الشمسية البعيدة.

خلاصة القول: ألقت دراسة جديدة أجراها باحثون في PlanetS الضوء على سبب تشابه أورانوس ونبتون في بعض النواحي ، ولكنهما يختلفان اختلافًا جذريًا في جوانب أخرى. يبدو أن الاصطدامات & # 8211 في وقت مبكر من تاريخ النظام الشمسي & # 8211 هي المفتاح.


لماذا يحتوي أورانوس ونبتون على ميثان أكثر من كوكب المشتري وزحل؟ - الفلك

أورانوس هو الكوكب السابع من الشمس. لديها ثالث أكبر نصف قطر كوكبي ورابع أكبر كتلة كوكبية في النظام الشمسي. يتشابه أورانوس في تركيبته مع نبتون ، وكلاهما له تركيبة كيميائية مختلفة عن تلك الموجودة في عمالقة الغاز الأكبر كوكب المشتري وزحل. لهذا السبب ، غالبًا ما يصنف العلماء أورانوس ونبتون على أنهما "عمالقة جليدية" لتمييزهم عن عمالقة الغاز. يتشابه الغلاف الجوي لأورانوس مع جو كوكب المشتري وزحل في تكوينه الأساسي من الهيدروجين والهيليوم ، ولكنه يحتوي على المزيد من "الجليد" مثل الماء والأمونيا والميثان ، إلى جانب آثار الهيدروكربونات الأخرى. إنه أبرد جو كوكبي في النظام الشمسي ، مع درجة حرارة لا تقل عن 49 كلفن (224 درجة مئوية 371 فهرنهايت) ، وله بنية سحابة معقدة متعددة الطبقات مع الماء الذي يُعتقد أنه يشكل أدنى السحب والميثان الطبقة العليا من السحب. يتكون الجزء الداخلي من أورانوس بشكل أساسي من الجليد والصخور.

أورانوس هو الكوكب الوحيد الذي اشتق اسمه من شخصية من الأساطير اليونانية ، من النسخة اللاتينية لإله السماء اليوناني أورانوس. مثل الكواكب العملاقة الأخرى ، يحتوي أورانوس على نظام حلقات وغلاف مغناطيسي وأقمار عديدة. النظام الأوراني له تكوين فريد بين تلك الموجودة في الكواكب لأن محور دورانه مائل بشكل جانبي ، تقريبًا في مستوى مداره الشمسي. وبالتالي ، فإن قطبيها الشمالي والجنوبي يقعان حيث توجد خطوط استواء لمعظم الكواكب الأخرى. في عام 1986 ، أظهرت الصور المأخوذة من فوييجر 2 أورانوس على أنه كوكب عديم الملامح تقريبًا في الضوء المرئي ، بدون حزم السحب أو العواصف المرتبطة بالكواكب العملاقة الأخرى. أظهرت الملاحظات من الأرض تغيرًا موسميًا ونشاطًا جويًا متزايدًا مع اقتراب أورانوس من الاعتدال في عام 2007. يمكن أن تصل سرعة الرياح إلى 250 مترًا في الثانية (900 كم / ساعة 560 ميل في الساعة).

يدور أورانوس حول الشمس مرة كل 84 سنة. يبلغ متوسط ​​المسافة بينه وبين الشمس حوالي 20 AU (3 مليار كيلومتر 2 مليار ميل). الفرق بين المسافة الدنيا والقصوى من الشمس هو 1.8 AU ، وهو أكبر من أي كوكب آخر ، وإن لم يكن كبيرًا مثل الكوكب القزم بلوتو. تختلف شدة ضوء الشمس عكسياً مع مربع المسافة ، وهكذا في أورانوس (حوالي 20 ضعف المسافة من الشمس مقارنة بالأرض) تكون حوالي 1/400 من شدة الضوء على الأرض. أورانوس 17 ساعة و 14 دقيقة. كما هو الحال في جميع الكواكب العملاقة ، يتعرض غلافها الجوي العلوي لرياح قوية في اتجاه الدوران. في بعض خطوط العرض ، مثل حوالي 60 درجة جنوبًا ، تتحرك السمات المرئية للغلاف الجوي بشكل أسرع ، مما يؤدي إلى دوران كامل في أقل من 14 ساعة.

يتميز أورانوس بحقيقة أنه يميل على جانبه بمحور دوران يميل إلى المدار بمقدار 98 درجة.

يُعتقد أن موقعه غير المعتاد ناتج عن اصطدام بجسم بحجم كوكب في وقت مبكر من تاريخ النظام الشمسي (لاحظ أيضًا أن الأقمار تظهر دليلًا على حدث عنيف في الماضي).

لاحظ أن هذا الميل المحوري غير المعتاد يؤدي إلى حركة موسمية ونومية غريبة كما تُرى من `` السطح ''. على سبيل المثال ، خلال فصل الصيف في نصف الكرة الشمالي ، يمكن للمراقب أن يرى الشمس تصنع دوائر في السماء كل 17 ساعة. مع انحسار الصيف ، تتحرك الشمس تدريجيًا جنوبًا. في النهاية ، تشرق الشمس وتغيب إلى الاعتدال الخريفي ليلا ونهارا متساويين بعد 21 سنة من الانقلاب الصيفي. ثم تطول الليالي حتى لا تشرق الشمس يومًا ما وتبدأ ليلة طويلة مدتها 21 عامًا.

نظرًا لأن أورانوس يقع على بعد أكثر من 19 وحدة فلكية من الشمس ، فإنه يتلقى 360 مرة ضوءًا وحرارة من الشمس أقل من الأرض. ونتيجة لذلك ، فإن غلافه الجوي شديد البرودة ، حيث تبلغ درجة حرارته حوالي -214 درجة مئوية عند مستوى ضغط 1 بار (أي ما يعادل متوسط ​​ضغط الهواء عند مستوى سطح البحر على الأرض).

يتكون الغلاف الجوي لأورانوس من 83٪ هيدروجين و 15٪ هيليوم و 2٪ ميثان وكميات صغيرة من الأسيتيلين وهيدروكربونات أخرى. يمتص الميثان الموجود في الغلاف الجوي العلوي الضوء الأحمر ، مما يعطي أورانوس لونه الأزرق والأخضر. في عوالم جوفيان الداخلية (كوكب المشتري وزحل) ، يهيمن هيدرو كبريتيد الأمونيوم على ألوان الغلاف الجوي باللون الأحمر والأصفر. ولكن مع انخفاض درجة الحرارة إلى أقل من 70 كلفن ، يتجمد غاز الأمونيا في بلورات ثلجية ويسقط من الغلاف الجوي. يصبح الميثان أكثر هيمنة ، ولأنه غاز أزرق ، فإن عوالم جوفيان الخارجية (أورانوس ونبتون) تنتقل من اللون الأزرق والأخضر إلى الأزرق الغامق في تلوينها. لاحظ أيضًا أن الميثان ، CH 4 من غازات الدفيئة.

يتم ترتيب الغلاف الجوي لأورانوس في السحب التي تعمل على خطوط عرض ثابتة ، على غرار اتجاه نطاقات العرض الأكثر حيوية التي تُرى على كوكب المشتري وزحل ، على الرغم من أن هذه السحب مرئية فقط في الأشعة تحت الحمراء. تتحرك الرياح في منتصف خطوط العرض على أورانوس في اتجاه دوران الكوكب. تهب هذه الرياح بسرعات تتراوح بين 90 و 360 ميلاً في الساعة.

يفتقر أورانوس إلى مصدر طاقة داخلي مثل كوكب المشتري وزحل ، وبالتالي فإن نظام الطاقة في الغلاف الجوي أقل نشاطًا بكثير ، مما يؤدي إلى عدد أقل من الميزات (مثل العواصف والدوامات وما إلى ذلك). لا تُرى أنماط السحب إلا في المستويات الأكثر دفئًا والأقل عمقًا تحت ضباب الغلاف الجوي. بالإضافة إلى ذلك ، ينتج عن المحور المائل لأورانوس احترارًا غير متساوٍ في نصفي الكرة الأرضية ، مما يؤدي إلى تدفقات طويلة الأمد بين الشمال والجنوب عبر مناطق خطوط العرض. يعني الجمع بين هذه التأثيرات أن ميزات الغلاف الجوي يتم غسلها تمامًا مثل زحل.

هيكل أورانوس الداخلي:

النموذج القياسي لهيكل أورانوس هو أنه يتكون من ثلاث طبقات: نواة صخرية (سيليكات / حديد نيكل) في المركز ، وغطاء جليدي في الوسط وغلاف خارجي من الهيدروجين / الهيليوم. اللب صغير نسبيًا ، بكتلة 0.55 كتلة أرضية فقط ونصف قطر أقل من 20٪ من أورانوس ، يتكون الوشاح من كتلته ، مع حوالي 13.4 كتلة أرضية ، والغلاف الجوي العلوي غير جوهري نسبيًا ، ويزن حوالي 0.5 كتلة أرضية ويمتد. في آخر 20٪ من نصف قطر أورانوس. تبلغ كثافة قلب أورانوس حوالي 9 جم / سم 3 ، مع ضغط في المركز 8 ملايين بار (800 جيجا باسكال) ودرجة حرارة تبلغ حوالي 5000 كلفن. سائل ساخن وكثيف يتكون من الماء والأمونيا والمواد المتطايرة الأخرى. يسمى هذا السائل ، الذي يتميز بموصلية كهربائية عالية ، أحيانًا بمحيط أمونيا مائي.

قد يؤدي الضغط الشديد ودرجة الحرارة العميقة داخل أورانوس إلى تفتيت جزيئات الميثان ، مع تكثيف ذرات الكربون في بلورات الماس التي تتساقط عبر الوشاح مثل حجارة البَرَد. تشير تجارب الضغط العالي جدًا في مختبر لورانس ليفرمور الوطني إلى أن قاعدة الوشاح قد تشتمل على محيط من الماس السائل ، مع عائم من الألماس الصلب.

تختلف التركيبات الضخمة لأورانوس ونبتون عن تلك الخاصة بكوكب المشتري وزحل ، حيث يسيطر الجليد على الغازات ، مما يبرر تصنيفها المنفصل كعمالقة جليدية. قد تكون هناك طبقة من الماء الأيوني حيث تتحلل جزيئات الماء إلى حساء من أيونات الهيدروجين والأكسجين ، وفي عمق الماء الفائق الأيوني يتبلور الأكسجين ولكن أيونات الهيدروجين تتحرك بحرية داخل شبكة الأكسجين.

على الرغم من أن النموذج المذكور أعلاه قياسي بشكل معقول ، إلا أنه ليس فريدًا من نوعه ، كما أن النماذج الأخرى ترضي الملاحظات. على سبيل المثال ، إذا تم خلط كميات كبيرة من الهيدروجين والمواد الصخرية في عباءة الجليد ، فإن الكتلة الكلية للجليد في الداخل ستكون أقل ، وبالتالي ستكون الكتلة الكلية للصخور والهيدروجين أعلى. لا تسمح البيانات المتاحة حاليًا بتحديد علمي للنموذج الصحيح. يعني التركيب الداخلي السائل لأورانوس أنه ليس له سطح صلب. ينتقل الغلاف الجوي الغازي تدريجياً إلى طبقات السائل الداخلية. من أجل الملاءمة ، تم تحديد شكل كروي مفلطح دائري عند النقطة التي يساوي فيها الضغط الجوي 1 بار (100 كيلو باسكال) مشروطًا على أنه "سطح". يبلغ نصف قطرها الاستوائي والقطبي 25،559 كم (15،881.6 ميل) و 24،973 كم (15،518 ميل) ، على التوالي.

تظهر الحرارة الداخلية لأورانوس أقل بشكل ملحوظ من حرارة الكواكب العملاقة الأخرى من الناحية الفلكية ، فلها تدفق حراري منخفض. لا يزال سبب انخفاض درجة الحرارة الداخلية لأورانوس غير مفهوم. يشع نبتون ، وهو توأم أورانوس القريب من حيث الحجم والتركيب ، 2.61 ضعف الطاقة التي يستقبلها من الشمس ، لكن أورانوس لا يشع أي حرارة زائدة على الإطلاق. تبلغ الطاقة الإجمالية التي يشعها أورانوس في جزء الأشعة تحت الحمراء البعيدة (أي الحرارة) من الطيف 1.060 ضعف الطاقة الشمسية الممتصة في غلافه الجوي. يبلغ التدفق الحراري لأورانوس 0.042 واط / م 2 فقط ، وهو أقل من التدفق الحراري الداخلي للأرض البالغ حوالي 0.075 واط / م 2. أدنى درجة حرارة مسجلة في التروبوبوز في أورانوس هي 49 كلفن (224.2 درجة مئوية 371.5 فهرنهايت) ، مما يجعل أورانوس أبرد كوكب في المجموعة الشمسية.

تشير إحدى الفرضيات الخاصة بهذا التناقض إلى أنه عندما اصطدم أورانوس بمصادم فائق الكتلة ، مما تسبب في طرد معظم حرارته الأولية ، فقد تُرك مع درجة حرارة أساسية مستنفدة. فرضية أخرى هي أن هناك شكلاً من أشكال الحاجز موجود في الطبقات العليا من أورانوس والذي يمنع حرارة اللب من الوصول إلى السطح. For example, convection may take place in a set of compositionally different layers, which may inhibit the upward heat transport perhaps double diffusive convection is a limiting factor.

Neptune is the eighth and farthest known planet from the Sun in the Solar System. In the Solar System, it is the fourth-largest planet by diameter, the third-most-massive planet, and the densest giant planet. Neptune is 17 times the mass of Earth and is slightly more massive than its near-twin Uranus, which is 15 times the mass of Earth and slightly larger than Neptune. It has an equatorial radius of 24,900 kilometers (about 1.4 Earth radii). If Neptune were hollow, it could contain nearly 60 Earths. It has a mean density of 1.7 gm/cc. Neptune orbits the Sun once every 164.8 years at an average distance of 30.1 astronomical units. It is named after the Roman god of the sea and has the astronomical symbol , a stylised version of the god Neptune's trident.

Neptune's composition can be compared and contrasted with the Solar System's other giant planets. Like Jupiter and Saturn, Neptune's atmosphere is composed primarily of hydrogen and helium, along with traces of hydrocarbons and possibly nitrogen, but it contains a higher proportion of "ices" such as water, ammonia, and methane. However, its interior, like that of Uranus, is primarily composed of ices and rock, which is why Uranus and Neptune are normally considered "ice giants" to emphasise this distinction. Traces of methane in the outermost regions in part account for the planet's blue appearance.

In contrast to the hazy, relatively featureless atmosphere of Uranus, Neptune's atmosphere has active and visible weather patterns. For example, at the time of the Voyager 2 flyby in 1989, the planet's southern hemisphere had a Great Dark Spot comparable to the Great Red Spot on Jupiter. These weather patterns are driven by the strongest sustained winds of any planet in the Solar System, with recorded wind speeds as high as 2,100 kilometres per hour (580 m/s 1,300 mph). Because of its great distance from the Sun, Neptune's outer atmosphere is one of the coldest places in the Solar System, with temperatures at its cloud tops approaching 55 K (218 C). Temperatures at the planet's centre are approximately 5,400 K (5,100 C). Neptune has a faint and fragmented ring system (labelled "arcs"), which was first detected during the 1960s and confirmed by Voyager 2.

Neptune has eight moons, six of which were found by Voyager. A day on Neptune is 16 hours and 6.7 minutes long. Neptune was discovered on September 23, 1846 by Johann Gottfried Galle, of the Berlin Observatory, and Louis d'Arrest, an astronomy student, through mathematical predictions made by Urbain Jean Joseph Le Verrier.

At high altitudes, Neptune's atmosphere is 80% hydrogen and 19% helium. A trace amount of methane is also present. Prominent absorption bands of methane exist at wavelengths above 600 nm, in the red and infrared portion of the spectrum. As with Uranus, this absorption of red light by the atmospheric methane is part of what gives Neptune its blue hue, although Neptune's vivid azure differs from Uranus's milder cyan. Because Neptune's atmospheric methane content is similar to that of Uranus, some unknown atmospheric constituent is thought to contribute to Neptune's color.

Unlike Uranus with its lack of atmospheric features, Neptune is a dynamic planet with several large, dark spots reminiscent of Jupiter's hurricane-like storms. The largest spot, known as the Great Dark Spot, is about the size of the earth and is similar to the Great Red Spot on Jupiter.

Other dark spots display cyclone-like structure in their centers.

Just like the storms on Jupiter, the dark spots on Neptune ``tumble'' along the zones absorbing smaller storms to power themselves. The most surprising thing about these storms is that, unlike Jupiter, they are short-lived. Recent HST images do not show the Great Dark Spot.

Long bright clouds, similar to cirrus clouds on Earth, were seen high in Neptune's atmosphere. At low northern latitudes, Voyager captured images of cloud streaks casting their shadows on cloud decks below.

The strongest winds on any planet were measured on Neptune. Most of the winds there blow westward, opposite to the rotation of the planet. Near the Great Dark Spot, winds blow up to 1,200 miles an hour.

Neptune emits 2.7 times more energy than it receives from the Sun. This access energy powers the atmosphere to produce the storms that are not seen on its twin planet Uranus. The source of internal energy cannot be due solely to leftover energy from formation (i.e. Jupiter) since Neptune is smaller and would have radiated away the energy long ago. Nor is it due to an unusual chemical change, such as the helium rain for Saturn. Rather, it appears that Neptune is more efficient at trapping leftover formation heat due to the fact that methane is highly abundant in Neptune's atmosphere, and methane is an excellent insulator of heat (i.e. the greenhouse effect). Neptune has a sub-zero type greenhouse effect that is trapping formation heat that should have been radiated billions of years ago like Uranus.

The interiors of Uranus and Neptune are almost identical, due to the fact they are similar in mass and size. Both have rocky cores like Jupiter and Saturn. But at that point the similarity ends. The pressures are never sufficient to convert molecular hydrogen to metallic hydrogen in the interiors of Uranus and Neptune. Instead, a large mantle of icy water and ammonia forms about 20,000 km below the surface.

Uranus/Neptune magnetic field:

The magnetic fields for both Uranus and Neptune are unusual and are not well understood at this time. As the diagram below shows, the magnetic fields of the strongest three worlds, Jupiter, Saturn and the Earth, are all roughly aligned with the rotational axis of the planets. The generation of these magnetic fields occurs in liquid mantles around solid cores (liquid rock for the Earth, metallic hydrogen for Jupiter and Saturn).

Uranus and Neptune, on the other hand, have radically different magnetic fields. Not only are they not aligned with the rotational axis of the planet, but neither are they located at the center of the planet either. The magnetic fields are probably be generated by local events in the icy mantles of both planets and may be unstable.

The best theory for the origin of these magnetic fields involves the high concentration of ammonia, NH 3 in the planet's interiors. Ammonia, in solution, is high electrically conductive. This is due to a high amount of free ions (atoms missing electrons so that they have net positive charge). These free ions could form a conducting ionic layer in the mantle which would then produce a magnetic field with Uranus and Neptune's high rotation rates.


Uranus' Satellites

  • Unlike the other bodies in the solar system which have names from classical mythology, Uranus' moons take their names from the writings of Shakespeare and Pope.
  • They form three distinct classes: the 11 small very dark inner ones discovered by Voyager 2, the 5 large ones (right), and the newly discovered much more distant ones.
  • Most have nearly circular orbits in the plane of Uranus' equator (and hence at a large angle to the plane of the ecliptic) the outer 4 are much more elliptical.

Why do Uranus and Neptune appear blue quizlet?

Most of the mass of each planet is made up of heavier gases, such as methane, ammonia, and water. نتيجة ل، Uranus and Neptune are more dense than Jupiter. Uranus looks blue-green, and Neptune appears deep blue. The color comes from methane gas, which absorbs certain colors of light.

Similarly, what atmospheric constituent is responsible for the blue color of Uranus and Neptune? methane

Beside this, why is Neptune blue?

Neptune's atmosphere هو made up of hydrogen, helium and methane. The methane in Neptune's upper atmosphere absorbs the red light from the sun but reflects the blue light from the Sun back into space. هذا هو why Neptune appears blue.

Why Uranus and Neptune do not contain liquid metallic hydrogen?

the axis هو nearly parallel to the plane of its orbit. Uranus and Neptune do not contain liquid metallic hydrogen because they a. are not massive enough. are not rich enough in hydrogen.


Other Ring Worlds

Jupiter&rsquos rings are made of very small dust particles, and their structure is dependent on Jupiter&rsquos magnetic fields. Neptune has dark rings made of methane and ammonia ice. Uranus&rsquo rings are dominated by chunky boulders and may consist primarily of rock.

Webb will observe how the rings change around their planets, and look for small moons, new rings, and other material around the giant planets. Webb will watch as the planets move in front of stars and observe how the rings block starlight. This will show whether the rings are dense or porous, and how their structures change over time. Most importantly, Webb will conduct spectroscopic observations of the rings, examining the light they emit for clues to their chemical composition. Spectroscopy will also tell astronomers the age of the ice in the rings. These clues will assist astronomers in determining whether the rings&rsquo origins are planetary moons that broke up, or objects from the distant Kuiper Belt that were drawn to the planet by gravity and then torn apart. Gaps in our understanding of Solar System evolution will be filled in.

Finally, Webb will look at some puzzling features of rings that astronomers are still working to understand. The spoke-like structures that appear in Saturn&rsquos rings and have rarely been observed by Cassini or the Hubble Space Telescope. Around Neptune, intermittent regions of thickly clustered particles, known as ring arcs, have been seen to split and evolve, but astronomers need more data to truly understand the processes taking place. Webb will provide a much clearer understanding of how the Solar System works, and likely open up new areas of study we haven&rsquot yet imagined.


The Outer Planets of the Solar System

Jupiter is the fifth planet from the sun and the largest in our solar system. It has 1 400 times the volume of our Earth, but is only 300 times as heavy because the planet must be made up of gas rather than rocks or metal.

It takes Jupiter almost 12 years to orbit the sun. But it rotates on its own axis very quickly &ndash it completes one full turn every 10 hours. If you look at Jupiter closely, you can see stripes , probably clouds that are created by fast-moving winds.

We don't know very much about Jupiter because not very many spaceships have visited it. In 1979 two American Voyager spacecraft flew past Jupiter and gave us lots of new information. Today we know that most of the planet consists of gases - hydrogen و helium - and does not have a hard core , like the Earth. In 1994 a big comet crashed into Jupiter and stirred up the planet's atmosphere. Scientists could find out what kind of gases Jupiter's atmosphere is made up of.

In 1989 NASA launched an unmanned spacecraft to Jupiter - Galileo. After 6 years, Galileo reached the planet and went into orbit. It sent a small probe through the clouds of Jupiter to find out more about the atmosphere. It turned out to be very dense and filled with sulphur and other poisonous gases, impossible to breathe .

One of Jupiter's main features is a great red spot on the planet, probably a big storm about the size of our earth.

Jupiter has four large moons and many other smaller ones &ndash over 60 moons have been found so far. Galileo discovered the four biggest moons in the 17th century. They are also called the Galilean moons. Ganymede, the biggest moon in the solar system is even larger than Mercury and would be an own planet if it didn't travel around Jupiter. Callisto is as big as Mercury. Both these moons have an icy surface. Io is a rocky, volcanic moon from which lava and sulphur come out. It is about as big as our moon and the innermost of Jupiter's moons. Europa is the smallest of the Galilean moons. It has a very smooth surface and a lot of lines and dots on it that may be frozen rivers or seas. Maybe there is even water underneath ال surface of Europa.

Scientists discovered that, not only Saturn, but also Jupiter has a system of rings. They do not reflect the light from the sun because they are made of dark dust and pieces of rock. That's why they are not visible.

Saturn

Saturn is the sixth planet from the sun and the second-largest in our solar system. It is different from the other planets because of its rings, which were first seen by the Italian astronomer Galileo in 1610.

You can see Saturn without using a telescope, but you need one if you want to see its rings. Saturn has a diameter about 10 times larger than the Earth and about 760 Earths could fit into the planet.

Saturn compared to our Earth

Because it يدور so quickly, Saturn looks a bit flat, with a longer diameter through the equator than through the poles. Saturn is a very light planet - the only one that would float in a big body of water.

One Saturnian day lasts about 10 hours and it takes the planet almost 30 years to orbit the sun once. Because it moves so quickly around its axis there are strong winds that sweep the whole planet. في ال equator they probably have a speed of up to 1700 km an hour. Because it is very far away from the sun, temperatures on the surface are abut -175 ° C.

Saturn's rings are the most fascinating feature about the planet. They are extremely wide, but very flat. They stretch to a مسافه: بعد of over 130,000 km from the planet&rsquos centre, but most of them are only very few meters thick. There are probably over 100,000 separate rings - made of icy rock and frozen gases. This makes them shine in the sunlight.

More than 50 moons have been discovered around Saturn. Some of them are only 20 km wide others are bigger than our moon. Saturn's largest moon is Titan- even larger than Mercury. Not very much is known about this moon because it has a very thick orange-colored atmosphere made up of nitrogen and other gases. Underneath thick clouds there might be some form of water on Titan.

In 1997 NASA launched a spacecraft from Cape Canaveral, Florida with the aim of reaching Saturn. After a 7-year trip Cassini went into orbit around Saturn and sent a small probe to the surface of Saturn's biggest moon, Titan. In the past few years it has sent important data about Titan back to Earth. It also found out that liquid methane rains down on the surface of Titan, forming rivers and lakes of hydrocarbon.

Uranus

Uranus is the seventh planet from the sun. It is sixth in size and just visible to the human eye. It was discovered by accident by the British astronomer William Herschel in the 18th century.

Uranus has a diameter of over 50,000 km - about 4 times that of the Earth and it is 3 billion km away from the sun. It takes Uranus 84 years for one single orbit around the sun and 17 hours for one rotation around its axis. ال unusual thing about Uranus is that its poles are pointed directly at the sun. This means that it orbits the sun on its side. Each pole gets 42 years of sunlight and then 42 years of darkness.

Uranus belongs to the "gas giants". Its atmosphere consists mostly of hydrogen و helium and a bit of methane, which gives the planet a bluish-green color. ال surface of Uranus is probably made up of frozen gas. Underneath this crust, there is a layer of poisonous water. ال core is ice and rock.

In 1977 an American astronomer discovered that Uranus also has a system of rings. 10 of the 17 moons were discovered when Voyager 2 flew by the planet in 1986.

Neptune

When Neptune was discovered 1846 astronomers thought it was a star. It is the eighth planet from the sun. It does not shine so brightly, so it is only visible when you use a telescope. It appears as a green - bluish disc, like Uranus.

It takes Neptune, which is almost 4.5 billion km away from Earth, almost 165 years to travel around the sun once . Neptune's day is shorter than an Earth day - only 16 hours.

Image of Neptune taken from Voyager 2

Neptune has a few dark spots. Scientists think that these spots are tremendous hurricanes that travel across the frozen planet. Strong and icy winds of up to 1000 km an hour blow on this planet. They are the fastest winds ever measured in our solar system. Neptune's atmosphere can change very quickly. When Voyager 2 flew past the planet in 1989 the dark spots were gone

Like the other giant planets, Neptune is a ball of gas. The atmosphere is made up of frozen methane , which gives the planet its blue color. The planet has 8 known satellites. The biggest moon is Triton - about the same size as our own moon. It has active ice volcanoes. When they erupt, they shoot frozen nitrogen and gas about 20 km high.


Internal Heat Sources

Because of their large sizes, all the giant planets were strongly heated during their formation by the collapse of surrounding material onto their cores. Jupiter, being the largest, was the hottest. Some of this primordial heat can still remain inside such large planets. In addition, it is possible for giant, largely gaseous planets to generate heat after formation by slowly contracting. (With so large a mass, even a minuscule amount of shrinking can generate significant heat.) The effect of these internal energy sources is to raise the temperatures in the interiors and atmospheres of the planets higher than we would expect from the heating effect of the Sun alone.

Jupiter has the largest internal energy source, amounting to 4 × 10 17 watts that is, it is heated from inside with energy equivalent to 4 million billion 100-watt lightbulbs. This energy is about the same as the total solar energy absorbed by Jupiter. The atmosphere of Jupiter is therefore something of a cross between a normal planetary atmosphere (like Earth’s), which obtains most of its energy from the Sun, and the atmosphere of a star, which is entirely heated by an internal energy source. Most of the internal energy of Jupiter is primordial heat, left over from the formation of the planet 4.5 billon years ago.

Saturn has an internal energy source about half as large as that of Jupiter, which means (since its mass is only about one quarter as great) that it is producing twice as much energy per kilogram of material as does Jupiter. Since Saturn is expected to have much less primordial heat, there must be another source at work generating most of this 2 × 10 17 watts of power. This source is the separation of helium from hydrogen in Saturn’s interior. In the liquid hydrogen mantle, the heavier helium forms droplets that sink toward the core, releasing gravitational energy. In effect, Saturn is still differentiating—letting lighter material rise and heavier material fall.

Uranus و Neptune are different. Neptune has a small internal energy source, while Uranus does not emit a measurable amount of internal heat. As a result, these two planets have almost the same atmospheric temperature, in spite of Neptune’s greater distance from the Sun. No one knows why these two planets differ in their internal heat, but all this shows how nature can contrive to make each world a little bit different from its neighbors.


Recommended Reading

Jupiter Is the Best Planet

A Major Correction

When ‘the Aliens Are Us’

This strange posture is just one on Uranus’s list of mysteries, a list that also includes its temperature. While the other gas planets are still slowly radiating out the heat of their formation, Uranus generates hardly any internal heat at all. No one is sure why, but that lack of heat may be the underlying cause of the planet’s extreme atmospheric temperatures: Deeper cloud layers get as low as 360 degrees below zero, colder than any other planet in the solar system, and yet the outer-most layer can reach more than 500 degrees, far higher than any other gas giant.

Like Jupiter and Saturn, Uranus’s atmosphere is full of hydrogen and helium, but unlike its larger cousins, Uranus also holds an abundance of methane, ammonia, water, and hydrogen sulfide. Methane gas absorbs light on the red end of the spectrum, giving Uranus its blue-green hue. If you were to fly down through the layers of the atmosphere, the surrounding clouds would grow denser and denser, colder and colder, bluer and bluer as the gases absorbed more of the visible spectrum. And deep below the atmosphere you may find the answer to yet another one of Uranus’s big puzzles: Its unruly magnetic field is tilted 60 degrees from its rotational axis, much stronger on one pole than the other, and shifted a few thousand miles off-center. Some astronomers believe the warped field may be the result of vast oceans of ionic liquids hidden beneath the greenish clouds, full of water, ammonia, or even liquefied diamond.

Perhaps Uranus wouldn’t be quite so mysterious if more spacecraft stopped by—but while Mars, Jupiter, and Saturn seem to receive a constant stream of high-tech fan-mail from Earth, Uranus has only been visited once. In 1986, Voyager 2 swung by on its way into deep space. It was the first and so far the only mission to get an up-close view of Uranus, and what the probe saw was, at first glance, dull. Voyager 2 observed little atmospheric activity, and few cloud formations. For a moment, it seemed the icy clouds held little of interest. But it’s been 30 years since the Voyager fly-by, and we’re wiser now.

When Voyager visited, Uranus was just about at its solstice—the South Pole was almost directly facing the sun, and its North Pole was turned away. But as Uranus continued along its slow orbit, the seasons changed, and the northern hemisphere slowly came back into the light. In 2007, Uranus reached its equinox, the time when the equator faces the sun and the hemispheres receive equal sunlight. According to Imke de Pater, a professor of astronomy at the University of California, Berkeley, the earlier observations of Uranus were “nothing like what we’ve seen during the Equinox.” Over the past several years, astronomers have witnessed winds that blow hundreds of miles an hour, massive storm systems persisting for hours to years, bright cloud patches that migrate across the planet, and “dark spot” storms similar to the famous Neptunian version.

Uranus’s trips around the sun take just over eight decades, but it doesn’t travel alone. It is joined in its orbit by 27 known moons and 13 known rings, altogether every bit as bizarre as the planet itself. The rings of Uranus aren’t made of bright ice like Saturn’s—they’re more reserved, mostly rock and dust, and so dark they can be hard to spot (even Voyager 2 overlooked Uranus’s two outermost rings). But when Saturn’s rings have dissipated, as astronomers suspect will happen millions of years from now, Uranus’s surprisingly stable rings—which come in all sorts of strange flavors—will remain long into the future. One appears to be made entirely of dust knocked off the moon Mab by asteroid impacts another dusty ring seems to have disappeared sometime in the last few decades, while a different ring appeared elsewhere and perhaps most incredibly, one of the rings “breathes,” expanding and contracting around five kilometers once every several hours. According to Mark Showalter of the SETI Institute, these rings are “totally unlike anything else we’ve seen.”

And then there are the moons, which, like Uranus itself, bear unusual names—most moons in our solar system inherit their names from Greek mythology, but Uranus’s moons come from English literature. There’s Umbriel, strangely dark except for a mysterious bright band Oberon, covered in craters and one very large mountain Miranda, scarred by cracks and fissures so extreme they put the Grand Canyon to shame and two dozen more.

When describing the motion of Uranus’ moons, Showalter uses words like “random” and “unstable.” The moons are constantly pushing and pulling each other gravitationally, which makes their long-term orbits unpredictable, and over millions of years some are expected to crash into each other. In fact, at least one of Uranus’s rings is thought to be the result of such a collision.

An image from the Hubble Space Telescope of the planet and its rings (NASA)

Learn enough, and it’s impossible to not be entranced by the beautiful chaotic dance of Uranus’s ring and moon system. Hidden among those strange movements may be the keys to understanding the unusual gravitational interactions of bodies across the cosmos.

So why not take a closer look?

Astronomers have considered sending an orbiter to Uranus, but there are complications. For one, Uranus is incredibly far away, between 1.5 and 2 billion miles from Earth. Besides that, Uranus is hard to predict. We don’t know what to expect from the fluctuating temperatures of the planet’s upper atmosphere, and while the chaotic motion of the moons is too slow to threaten a spacecraft, there’s reason to suspect we haven’t yet spotted all of the moons and debris orbiting the planet.

“What I’d really like to do,” says Glenn Orton of NASA’s Jet Propulsion Laboratory, “is get a probe into the atmosphere.” There, astronomers might be able to start unraveling some of Uranus’ most enduring puzzles: the deep structure of its atmosphere, the cause of its off-kilter magnetic field, and perhaps the reason for its frigid internal temperatures.

Until then, we can only gaze at the planet across 2 billion miles of space, guessing at its secrets. The best questions in science are the unanswered ones, and the best planet in the solar system is seventh from the sun, shrouded in methane and in mystery.


شاهد الفيديو: Neptune 101. National Geographic (شهر نوفمبر 2021).