De atmosfeer van Uranus

De ashelling van Uranus
De ashelling van Uranus

Uranus is de zevende planeet in het zonnestelsel en het is ook de grootste van de ijsreuzen. Uranus heeft een atmosfeer die meer overeenkomsten heeft met die van Neptunus dan met die van Jupiter en Saturnus. De twee meest verre planeten in ons zonnestelsel staan bekend als de ijsreuzen en ze hebben een atmosfeer die grotendeels gedomineerd wordt door verschillende soorten ijs. Uranus ligt op zijn kant en hierdoor heeft de kern van de planeet meer invloed op de weersystemen op de planeet dan de verre Zon.

Samenstelling van de atmosfeer

De atmosfeer van Uranus bestaat voornamelijk uit waterstof en helium maar anders dan bij Jupiter en Saturnus domineren deze lichte gassen alleen de buitenste delen van de planeet en leveren ze geen significant aandeel aan het rotsachtige binnenste van de planeet.

De doffe blauwe kleur van Uranus wordt veroorzaakt door de aanwezigheid van methaan dat veel rood licht absorbeert.

Ook komen er sporen van koolwaterstoffen voor in de atmosfeer van Uranus. IJs gemaakt van water, ammoniak en mogelijk ook methaan kom ook voor in de atmosfeer.

Samenstelling van de atmosfeer in volume procenten:

  • Moleculair waterstof: 82,5%
  • Helium: 15,2 %
  • Methaan: 2,3%

Lagen in de atmosfeer

Net zoals op Aarde kan de atmosfeer van Uranus worden opgedeeld in verschillende lagen die afhankelijk zijn van temperatuur en druk. Net zoal de andere gasreuzen heeft de planeet geen vast oppervlak. Wetenschappers definiëren het oppervlak als het gebied waar de atmosferische druk gelijk is aan één bar, de druk die we op Aarde hebben op zeeniveau.

Net boven dit oppervlak van Uranus bevindt zich de troposfeer. Daar is de atmosfeer ook het meest compact. De temperatuur varieert in deze zone tussen -153 °C en -218 °C waarbij de hoogste gebieden het koudste zijn.  Met deze temperaturen heeft Uranus de koudste atmosfeer van het hele zonnestelsel. In de troposfeer komen er lagen met wolken voor. Bij de laagste drukken zijn dit waterhoudende wolken en daarboven komen wolken van ammoniumwaterstofsulfide voor. Hierboven komen dan weer wolken voor van ammonia en waterstofsulfide. Helemaal bovenaan bevinden zich wolken van methaan. De troposfeer strekt zich uit tot een hoogte van ongeveer 50 kilometer boven het oppervlak.

Straling van de Zon en vanuit de ruimte zorgen er voor dat de stratosfeer wordt verwarmd van -218 °C tot -243 °C. De stratosfeer bevat ook methaan smog en die draagt vermoedelijk bij aan de doffe blauwe verschijning van de planeet. Ook acetyleen en methaan komen er in voor. Deze helpen mee om de stratosfeer op te warmen. In de atmosfeer van Uranus komen minder koolwaterstoffen voor dan in bij de andere grote planeten. De stratosfeer reikt tot een hoogte van ongeveer 4000 kilometer boven Uranus.

De thermosfeer en de corona van Uranus hebben een temperatuur van ongeveer 577 °C. Wetenschappers begrijpen niet goed waarom want de afstand van Uranus tot de Zon is zo groot dat de hoeveelheid warmte die van de ster komt volstrekt onvoldoende is om dergelijke hoge temperaturen te genereren. De thermosfeer en de corona strekken zich ver voorbij Uranus uit en ze zijn van invloed om de ring van deeltje die om de planeet draait.

Wolkenpatronen op Uranus

Ofschoon de planeet een eenduidige blauwe kleur heeft komen er ook banden voor net zoals Jupiter en Saturnus die hebben. Deze banden zijn erg zwak en ze kunnen alleen gezien worden op bewerkte opnames. Net zoals bij de andere gasreuzen bevinden zich in deze banden armere gassen die opstijgen en vallen die gassen in de gordels waar ze afkoelen weer terug naar de planeet. In deze gordels waait de wind oostwaarts terwijl ze westwaarts waait in de zones.

Toen de Voyager 2 in 1986 langs de planeet scheerde werden er slechts 10 wolkenpatronen gezien. Met het verbeteren van de technologie kon men vanaf de Aarde veel betere opnames maken en daarom werden ook veel zwakkere wolken zichtbaar. Deze wolken komen voornamelijk voor in de troposfeer waar de wind snelheden tot 900 kilometer per uur kan bereiken.

De temperatuur is voor een groot deel verantwoordelijk voor de kleur van Uranus. De ijsreus produceert zelf nauwelijks warmte. Het is de enige planeet die meer warmte van de Zon ontvangt dan dat de planeet zelf produceert. Dat vertraagt het opstijgen en dalen van warmte die anders zou leiden tot stormen en sterke winden. Er komt geen onweer voor dus er zijn op Uranus ook geen helder wolken te vinden zoals op de andere planeten.

Ofschoon er op Uranus veel minder stormen voorkomen dan op andere planeten wil dat niet zeggen dat er helemaal geen activiteit is. In 2014, zeven jaar na de dichtste nadering tot de Zon, namen astronomen plekken met actief weer waar op de ijsreus.

De in 2014 waargenomen activiteit had men eigenlijk in 2007 verwacht toen de planeet zijn equinox bereikte en de Zon rechtstreeks de evenaar bescheen, iets wat maar om de 42 jaar gebeurt. Astronomen hadden eigenlijk voorspelt dat omstreeks 2014 dergelijke activiteit zou zijn uitgedoofd. Het is dus nog niet duidelijk hoe de stormen kunnen ontstaan en hoe ze zich kunnen handhaven. Sommige stormen waren zelfs groot genoeg om door amateurastronomen gezien te kunnen worden.

Maar stormen zijn niet de enige heldere vlekken op Uranus. In 2011 nam de Hubble Space Telescope poollicht waar op de planeet. Toen men daarna met behulp van de Hubble nogmaals keek maar dan op ultraviolette golflengtes bleek dat het ging om de meest intense aurora’s die men ooit op de planeet had waargenomen. Door de planeet in de tijd te volgen kon men bevestigen dat deze gebieden meedraaien met de rotatie van de planeet.

De seizoenen

Uranus is de enige planeet in het zonnestelsel die in hetzelfde vlak om zijn as draait als de planeet om de Zon draait. Deplaneet is door een botsing tijdens of kort na zijn ontstaan op zijn zij terecht gekomen. De evenaar ligt dus 90 graden gekanteld en de planeet is met een van de polen naar de Zn gericht. Dat betekent dus dat een van de polen ongeveer 40 jaar wordt verlicht door de Zon terwijl het op de andere pool al die tijd donker is. Er komen dus hele vreemde seizoenen op de planeet voor die ook hun invloed hebben op het weer.

Op de meeste planeten ontvangt de evenaar het meeste zonlicht waardoor warme lucht daar opstijgt en richting de polen beweegt. Maar de evenaar van Uranus krijgt nauwelijks zonlicht. Warme lucht zou dus op moeten stijgen aan de pool die naar de Zon toe is gericht en aan de andere, donkere pool weer naar beneden komen. De banden en de zones op Uranus laten echter een ander beeld zien. Die draaien rond de evenaar net zoals we dat op Jupiter en Saturnus zien. Het is niet het zonlicht dat hiervoor verantwoordelijk is maar de warmte die uit het binnenste van de planeet opstijgt en daardoor het weer bepaalt op de planeet.

 

Eerste publicatie: 31 maart 2013
Volledige revisie: 13 maart 2018

 

Meer artikelen over Uranus