De zevende planeet in het zonnestelsel – en de grootste van de ijsreuzen – Uranus heeft een atmosfeer die meer vergelijkbaar is met die van Neptunus dan met die van Saturnus en Jupiter. De twee planeten die het verst van de zon staan en bekend staan als ijsreuzen, hebben een atmosfeer die sterk wordt gedomineerd door ijs. De bizarre oriëntatie van de planeet, die op zijn kant om de zon draait, onthult dat zijn binnenste kern een sterkere invloed heeft op zijn weerpatronen dan de verre ster.
Samenstelling van de atmosfeer
De atmosfeer van Uranus bestaat voornamelijk uit waterstof en helium. In tegenstelling tot Jupiter en Saturnus domineren deze lichte gassen alleen de buitenranden van de planeet, maar leveren ze geen significante bijdrage aan het rotsachtige binnenste.
De dofblauwe kleur van Uranus wordt veroorzaakt door de aanwezigheid van methaan, dat rood licht absorbeert.
“Ik denk dat arme Uranus eigenlijk verkeerd wordt begrepen,” zei planeetwetenschapper Amy Simon op NASA’s Gravity Assist podcast. “Uranus ziet er meestal heel saai uit. Het is een soort van lichtblauwe planeet. Het is de echte bleke blauwe stip.”
Sporen van koolwaterstoffen zijn ook aanwezig in de lucht rond Uranus. Ook sporen van water, ammoniak en mogelijk methaan komen voor in de atmosfeer.
Samenstelling van de atmosfeer naar volume:
- Moleculaire waterstof: 82,5 procent
- Helium: 15,2 procent
- Methaan: 2,3 procent
Lagen in de atmosfeer
Net als op aarde is de atmosfeer van Uranus opgedeeld in lagen, afhankelijk van temperatuur en druk. Net als de andere gasreuzen heeft de planeet geen vast oppervlak. Wetenschappers definiëren het oppervlak als het gebied waar de atmosferische druk hoger is dan één bar, de druk die men op aarde op zeeniveau aantreft.
Net boven het “oppervlak” van Uranus ligt de troposfeer, waar de atmosfeer de dichtste is. De temperatuur varieert van min 243 graden Fahrenheit (min 153 graden Celsius) tot min 370 F (min 218 C) , waarbij de bovenste regionen het koudst zijn. Dit maakt de atmosfeer van Uranus de koudste in het zonnestelsel. Binnen de troposfeer bevinden zich wolkenlagen – waterwolken bij de laagste druk, met daarboven ammoniumhydrosulfidewolken. Ammoniak en waterstofsulfide wolken komen daarna. Tenslotte liggen er dunne methaanwolken op de top. De troposfeer strekt zich uit over een afstand van 50 kilometer van het planeetoppervlak.
Straling van de zon en uit de ruimte verhit de stratosfeer van Uranus van min 370 F (min 218 C) tot min 243 F (min 153 C). De stratosfeer bevat ethaansmog, die kan bijdragen aan het doffe uiterlijk van de planeet. Acetyleen en methaan zijn ook aanwezig. Deze nevels helpen de stratosfeer op te warmen. Koolwaterstoffen zijn echter minder overvloedig aanwezig in de atmosfeer van Uranus dan op andere reuzenplaneten. De stratosfeer reikt tot bijna 4000 km boven Uranus.
De thermosfeer en de corona van Uranus bereiken temperaturen van 577 C, hoewel wetenschappers niet zeker weten wat de reden hiervan is. Omdat de afstand van Uranus tot de zon zo groot is, is de hoeveelheid warmte die van de ster komt onvoldoende om zulke hoge temperaturen te genereren. De verre buitenlagen, die zich vanuit het centrum van de planeet twee keer zo ver uitstrekken als zijn oppervlak, zijn uniek voor Uranus. Ze veroorzaken een weerstand op de ringdeeltjes die rond de planeet draaien.
Wolkpatronen op Uranus
Hoewel de planeet een effen blauwe kleur lijkt te hebben, bevat hij strepen zoals Jupiter en Saturnus. Maar de strepen zijn vaag, en alleen te zien op vergrote beelden. Net als bij andere gasreuzen ontstaan de zones wanneer de gassen in het gebied opwarmen en opstijgen, terwijl in de gordels de gassen terugvallen naar de planeet wanneer ze afkoelen. In de gordels waaien de winden naar het oosten, terwijl ze binnen de zones naar het westen waaien.
Toen de Voyager 2 in 1986 langs de planeet vloog, nam hij slechts 10 wolkenpatronen op de planeet waar. Naarmate de technologie verbeterde, werden op foto’s met een hogere resolutie vanaf de aarde steeds vagere wolken zichtbaar. De wolken, die zich voornamelijk in de troposfeer bevinden, worden gedragen door winden die tot 900 km/u kunnen halen.
Simon zei dat de temperatuur een groot deel van de reden is voor de vaagheid van Uranus. De ijsreus heeft niet veel warmte. Het is zelfs de enige planeet die niet meer warmte afgeeft dan hij van de zon ontvangt, zei ze. Dat vertraagt de stijging en daling van warmte die anders stormen zou aandrijven.
“Je krijgt niet het equivalent van onweersbuien. Dus zie je op Uranus niet de felle wolken die je op de andere planeten wel ziet,” zei Simon.
Op Uranus stormen weliswaar niet zo veel als op andere werelden, maar dat betekent niet dat er op de planeet niet af en toe activiteit is. In 2014, zeven jaar nadat de planeet zijn dichtste nadering tot de zon maakte, zagen astronomen actieve weerplekken op de ijsreus.
“Het weer op Uranus is ongelooflijk actief,” zei astronoom Imke de Pater van de University of California, Berkeley, in een verklaring uit 2014.
“Dit soort activiteit zou in 2007 verwacht zijn, toen de eens in de 42 jaar plaatsvindende equinox van Uranus plaatsvond en de zon direct op de evenaar scheen,” zei astronoom Heidi Hammel van de Vereniging van Universiteiten voor Onderzoek in de Astronomie destijds. “Maar we hadden voorspeld dat deze activiteit nu zou zijn afgenomen. Waarom we nu deze ongelooflijke stormen zien is voor niemand een raadsel.”
Sommige van de stormen waren zelfs groot genoeg dat ze door amateur-astronomen konden worden waargenomen.
“Ik vond het geweldig om zulke activiteit op Uranus te zien,” zei de Franse amateur-astronoom Marc Delcroix in dezelfde verklaring. “Details krijgen op Mars, Jupiter of Saturnus is nu routine. Maar details zien op Uranus en Neptunus zijn de nieuwe grenzen voor ons amateurs, en dat wilde ik niet missen.”
Stormen zijn niet het enige lichtpuntje op Uranus. NASA’s Hubble Space Telescope maakte in 2011 de eerste foto van aurora’s op de planeet. Toen een team onder leiding van een astronoom van de Sterrenwacht van Parijs een tweede blik wierp op de aurora’s met behulp van de ultraviolette mogelijkheden van de Hubble, “zagen ze de meest intense aurora’s die ooit op de planeet zijn gezien”, aldus de NASA in een verklaring.
“Door de aurora’s in de loop van de tijd te bekijken, verzamelden zij het eerste directe bewijs dat deze krachtige glinsterende gebieden met de planeet meedraaien.”
‘Tis the season
In tegenstelling tot andere planeten in het zonnestelsel, die in hetzelfde vlak ronddraaien als de zon, werd Uranus, ontdekt in 1781, op zijn kant geslagen door een botsing kort na zijn vorming. Met de evenaar naar beneden lijkt de planeet rond de zon te rollen. Dit betekent dat slechts één pool tegelijk naar de verre ster is gericht.
“Omdat hij op zijn kant is gekanteld, betekent dit dat bijvoorbeeld de zuidpool zo’n 40 jaar geen zonlicht zou zien,” zei Simon. “
(De planeet draait daardoor ook achterstevoren, zodat als hij met zijn evenaar langs het vlak van het zonnestelsel zou draaien, de zon in het westen zou opkomen in plaats van in het oosten.)
Op de meeste planeten ontvangt de evenaar het meeste zonlicht, waardoor warme lucht opstijgt en zich naar de polen verplaatst. Maar de evenaar van Uranus is bijna nooit naar de zon gericht. Daarom zou de warme lucht moeten opstijgen vanaf de pool die naar de zon gericht is, en terugvallen bij de koelere pool. Maar de banden en zones van Uranus onthullen iets anders. De strepen van de planeet draaien rond de evenaar zoals ze dat ook op Jupiter en Saturnus doen. In plaats van zonlicht lijkt de interne hitte van de planeet het weer aan te drijven.
Volg Nola Taylor Redd op @NolaTRedd, Facebook, of Google+. Volg ons op @Spacedotcom, Facebook of Google+.
Recent news