A hónap témája a Polarisban: A gázbolygók légköre | MCSE

A hónap témája a Polarisban: A gázbolygók légköre

A Naprendszer óriásbolygói (gázbolygói) közül a Jupiter és a Szaturnusz a leglátványosabb távcsöves célpontok közé tartozik. Az Uránusz és a Neptunusz érdekességeit csak a legnagyobb (amatőr)távcsövek mutatják meg.

A Naprendszer legnagyobb bolygójának, a Jupiternek az összetétele sokban hasonlít a Naphoz. Nagyrészt hidrogén alkotja a légkörét, de található emellett nagyobb mennyiségű hélium is, kisebb mennyiségben víz, metán, hidrogén-szulfid és ammónia is. A bolygó belsejében azonban sokkal nagyobb mértékben is jelen lehetnek egyéb anyagok is. A bolygó légkörének alsóbb rétegeiben a napéhoz képest nagy mennyiségben vannak jelen az argon, kripton és xenon nemesgázok, de neon csak nagyon kevés mennyiségben. A felsőbb rétegekben már etán, acetilén is megtalálható, mely a metánból keletkezik a Nap UV sugárzása által. Ugyanitt található szén-dioxid és szén-monoxid, amik valószínűleg üstökösök becsapódásából származhatnak.

A Jupiter légkörének változásai

A Jupiter légkörének változásai

A Jupiternek van a legvastagabb légköre a Naprendszerben, melyen nagyon sok érdekes alakzat figyelhető meg. Három rétegre lehet osztani: troposzférára, sztratoszférára, termoszférára és exoszférára. A troposzféra folytonosan megy át folyékony halmazállapotba, ezért tekintjük ezt a légkör legalsó rétegének, de nem a bolygó “felszínének”. Mivel szilárd anyag csak a magban található, ezért a csillagászok kijelölték a Jupiter “felszínét”: az a hely, ahol a légköri nyomás 1 bar. Ez alatt 90 km-rel van a troposzféra alsó határa.

A troposzféra egy igen összetett felhőréteget tartalmaz. A legfelső réteg ammónia-jégből, a középső réteg ammómium-hidroszulfid és ammónium-szulfid keverékéből, a legalsó réteg valószínűleg vízjégből áll. Metán nem található itt, mert a troposzférában nem megfelelőek a körülmények, hogy stabilan fennmaradjon.

A Nagy Vörös Folt, illetve annak méretváltozása a Hubble Űrtávcső felvételén.

A Nagy Vörös Folt, illetve annak méretváltozása a Hubble Űrtávcső felvételén.

A leghíresebb ilyen képződmény a Nagy Vörös Folt, tulajdonképpen egy óriási anticiklon, ami az óramutató járásával ellentétes irányba forog. Egy forgást hat nap alatt tesz meg. Mérete a Földet is sokszorosan meghaladja, a bolygó egyenlítőjétől délre található. Nagyon stabil viharrendszerről van szó, amely az 1600-as évek közepe óta biztosan létezik. A legújabb vizsgálatok azonban kimutatták, hogy a Nagy Vörös Folt fokozatosan veszít méretéből, melynek okát egyelőre nem tudják a csillagászok. Emellett kisebb viharrendszerek is megfigyelhetők a bolygó légkörében, melyek nem kaptak nevet, színűk fehér és barna.

Távcsővel megfigyelve a Jupitert elsőként a felhősávokat vesszük észre a bolygón. Fehér, narancssárga és barna színben tűnnek fel. A különböző színek különböző áramlási rendszereket jelentenek, de valójában a bennük található anyagok miatt láthatók színek a felhősávokban. A narancssárga és barna felhősávok tulajdonképpen felfelé áramló légrétegek. A pontos anyagi összetétel nem tisztázott, de valószínűleg a barnás színt foszfor- és kénvegyületek miatt kapja ez a réteg. A fehér rétegek ammóniából és vízjégből állnak. Ezekben a rétegekben heves villámtevékenység figyelhető meg, melyek akár ezerszer is erősebbek lehetnek a Földön megfigyelhető villámoknál.

A Jupiter után elérkezünk a Szaturnuszhoz, a Naprendszer ékkövéhez. Ez az a bolygó, aminek az átlagos sűrűsége kisebb a vízénél, ezért egy hatalmas óceánban gyakorlatilag úszna az égitest. (Ha létezne ilyen óceán… ) A bolygónak magja vasból és nikkelből álló belső magja, ami körül egy fémes hidrogénből álló réteg található. Ezt körbeveszi egy folyékony hidrogén, majd egy folyékony hélium réteg, és csak utána következnek a gázokból álló rétegek, a légkör.

A légkör összetétele kicsit eltérő, mint a Jupiter esetében, bár ezen a bolygón is nagyon sok hidrogén található, de sokkal kevesebb mennyiségű hélium, mint a Jupiternél. Nyomokban megfigyelhető ammónia, acetilén, etán, propán és metán is. A légkör felső részében ammónia-jegek találhatók, az alsóbb rétegekben ammónium-hidroszulfid és víz is lehet.

Hasonló felhősávok figyelhetők meg itt is, mint a Jupiter esetében, csak sokkal halványabbak és szélesebbek. A Jupiter igen aktív légkörével ellentétben a Szaturnusznak viszonylag nyugodt légköre van, amin időnként megfigyelhetők kisebb-nagyobb viharrendszerek is, amelyekben igen erős szelek fújnak. A Voyager űrszondák mérései alapján a legerősebb szelek elérhetik az 1800 km/h-s erősséget is, ezzel a második legerősebb szeleket mérték a Naprendszerben (a Neptunusz után).

A Szaturnusz északi pólusvidékén található hatszög alakú légköri képződmény, a Hexagon.

A Szaturnusz északi pólusvidékén található hatszög alakú légköri képződmény, a Hexagon.

A Szaturnusz két pólusánál érdekes alakzatok figyelhetők meg. Az északi pólus környékén egy hatszög alakú képződmény figyelhető meg, az oldalai 13 800 km hosszúak. Ezt az alakzatot a Voyager űrszondával fedezték fel, amikor ott járt a Szaturnusznál 1980-ban, de a Cassini űrszonda jelenleg is vizsgálja. Hasonló alakzat megfigyelhető a déli pólus környékén is, de azt nem hatszög alakú képződmény határolja. Ez valójában egy földi hurrikánokhoz hasonlító képződmény, amely akár több milliárd éve is jelen lehet a bolygó légkörében. A Föld méretével összemérhető képződményben a mérések szerint 550 km/h erősségű szelek fújnak.

A Szaturnusz déli pólusvidékén található viharrendszer.

A Szaturnusz déli pólusvidékén található viharrendszer.

A következő bolygó, melyet már távcsővel fedeztek fel, az Uránusz. Ennek az összetétele is hasonlít a Naphoz, nagy mértékben hidrogén és hélium alkotja a légkörét. A légkör alsóbb rétegei azonban vízben, ammóniában és metánban gazdagok. Ennek ellentéte igaz a felsőbb rétegekre, ahol viszont a nehéz elemek meglepően alacsony koncentrációban vannak jelen. Mindehhez igen alacsony, 49 kelvines hőmérséklet társul.

Földi megfigyelésekből mutatták ki az Uránusz légkörében a metánt, amely miatt cián színű a bolygó légköre. A metán mennyisége a bolygó légkörében akár harmincszor is több lehet, mint a Napban. Más megfigyelések viszont komplex szénhidrogén-vegyületeket is kimutattak a sztratoszférában, amik valószínűleg a metán bomlástermékeinek összeállásából keletkeznek, ahogy a Nap ultraibolya-sugárzása szétbontja a metánt. Ilyen vegyületek például a etán, acetilén, de más, komplexebb szénhidrogéneket is kimutattak a csillagászok.

Az Uránusz légköre három fő rétegre bontható. Csakúgy, mint a Föld esetében, a troposzféra a legsűrűbb réteg, melynek a hőmérséklete lentről fölfelé 50 Kelvin és 350 Kelvin között változik. Ebben a rétegben komplex összetételű felhőrétegek találhatók, melyek vízjégből, ammónium-hidroszulfátból, hidrogén-szufidból, illetve metánból állnak. A Voyager 2 egyedül ez utóbbit mutatta ki egyértelműen, a többi léte egyelőre igen bizonytalan.

Az Uránusz jellegtelen légköre a Voyager 2 felvételén.

Az Uránusz jellegtelen légköre a Voyager 2 felvételén.

A légkör középső rétege a sztratoszféra, ahol akár 800 kelvin hőmérsékelet is előfordulhat. Az ilyen magas hőmérsékletért a termoszférából leáramló forró anyag okozza, akárcsak az erős UV és infravörös fényelnyelés is a metán által. A metán mellett itt nagyon sok acetilén és etán található, kisebb mennyiségben metil-acetilén is előfordulhat. Azonban az anyagok mennyisége a magassággal erős eltérést mutathat. A szénhidrogének mellett található még szén-monoxid is, mely a vízgőz és a szén-dioxid jelenlétére utal. A szénhidrogének mennyisége viszont sokkal alacsonyabb itt, mint a többi gázbolygó esetében.

A légkör külső rétegében, a termoszférában 800 kelvin körüli hőmérséklet uralkodik. Ez a réteg nagyon sok molekuláris hidrogént tartalmaz, de hélium nem figyelhető meg itt. A termoszféra felett található még egy réteg, az ionoszféra, melyben elektronok és ionok is találhatók. Viszont ennek a rétegnek a vastagsága függ a naptevékenység erősségétől.

Végül elérkezünk a Neptunuszhoz. A bolygó légköre itt is nagyrészt hidrogénből és héliumból áll, melyek mellett nagy mennyiségben metán is található, ám ez mindössze 2%-a az összes anyagnak. A légkört két rétegre lehet osztani, troposzférára és sztratoszférára. A troposzférában a hőmérséklet a magassággal csökken, a sztratoszférában ennek pont az ellentettje működik.

A Neptunusz légköre a Voyager 2 felvételén, melyen jól azonosítható a Nagy Sötét Folt, valamint más felhőrétegek is.

A Neptunusz légköre a Voyager 2 felvételén, melyen jól azonosítható a Nagy Sötét Folt, valamint más felhőrétegek is.

A légkör szerkezetéről főként csak modellszámítási ismereteink vannak, de bizonyos dolgokban mindegyik modell egyezik. A légkörnek azon a részén, ahol a légnyomás 1 bar alá csökken, kondenzált állapotban fordulhat elő a metán. Amikor a légköri nyomás 5 bar fölé nő, akkor már ammóniából, ammóniavegyületekből, vízből álló rétegeket lehet megfigyelni. Bár ez utóbbi csak 50 bar nyomásnál valószínű, ahol a hőmérséklet 273 kelvin köré áll be.



A www.mcse.hu oldal felületén sütiket (cookie) használunk. Ezeket a fájlokat az ön gépén tárolja a rendszer. Az oldal használatával ön beleegyezik a cookie-k használatába. További információért kérjük olvassa el adatvédelmi tájékoztatónkat. További információ

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close