Ledus milži (definīcija): Urāns, Neptūns un to īpašības

Uzzini par ledus milžiem — Urānu un Neptūnu: to struktūru, sastāvu, superkritiskiem iekšējiem slāņiem, atmosfēras īpatnībām un atšķirībām no gāzu milžiem.

Ledus gigants ir milzīga planēta, kas sastāv galvenokārt no elementiem, kuri ir smagāki par ūdeņradi un hēliju, piemēram, skābekļa, oglekļa, slāpekļa un sēra. Saules sistēmā ir zināmi divi ledus milži - Urāns un Neptūns. Šīs planētas ir ievērojami lielākas par Zemi, taču masā un sastāvā atšķiras no klasiskajiem gāzveida milžiem.

Astrofizikā un planētas zinātnē termins "ledus" attiecas uz gaistošiem ķīmiskiem savienojumiem ar sasalšanas temperatūru virs aptuveni 100 K (-280 °F; -173 °C), piemēram, ūdeni, amonjaku vai metānu, kuru sasalšanas temperatūra ir attiecīgi 273, 195 un 91 K (31,7, -108,7 un -295,9 °F; -0,1, -78,1 un -182,2 °C). Tāpat kā citos kontekstos "ledus" šeit nav jāuztver tikai kā redzams ciets ledus — tas apzīmē ķīmiskās vielas, kas planētas veidošanās apstākļos pastāvēja cietā vai ledainā formā.

Pagājušā gadsimta 90. gados tika noskaidrots, ka Urāns un Neptūns ir atsevišķa milzu planētu klase, kas atšķiras no citām milzu planētām - Jupitera un Saturna. Tās sāka dēvēt par ledus milžiem. To sastāvā esošie savienojumi bija cietvielas, kad planētas to veidošanās laikā bija salipušas kopā. Mūsdienās Urānā un Neptūnā maz ūdens ir ledus formā. Tā vietā ūdens un līdzīgi savienojumi planētu iekšienē parasti atrodas superkritiskā vai ļoti blīvā šķidruma stāvoklī, jo valdošais spiediens un temperatūra ir milzīgi.

Ledus milži sastāv tikai no aptuveni 20% ūdeņraža un hēlija masas, atšķirībā no Saules sistēmas gāzveida milžiem - Jupitera un Saturna, kuru masa pārsniedz 90% ūdeņraža un hēlija. Pārējā masa pārsvarā ir ūdens, amonjaka, metāna un citu smagāku elementu maisījums, kā arī blīvāks silikātu/iežu kodols.

Struktūra un sastāvs

Tipiska ledus milža iekšējā uzbūve parasti ietver trīs galvenas zonas:

• Plāna gāzveida atmosfēra: virsmas slāņi ar dominējošo H2 un He, kā arī metāna un citiem ieslēgumiem;
• Ledus mantija: biezs, blīvs slānis no ūdens, amonjaka un metāna maisījuma, bieži superkritiskā vai šķidra stāvoklī;
• Blīvs kodols: akmeņains vai metālisks kodols, kur koncentrējas smagie elementi.

Atmosfēra, krāsa un meteoroloģija

Metāns, kas absorbē sarkano gaismu, piešķir Urānam un Neptūnam zilganus toņus; tomēr to nokrāsa atšķiras — Neptūns parasti ir intensīvāk zils, Urāna toni ietekmē arī ledus mākoņi un hūmiskie slāņi. Neptūnā reģistrētas ārkārtīgi spēcīgas vētras un vēji (vietām līdz vairākiem tūkstošiem km/h), kas ir ātrākie Saules sistēmā, savukārt Urāns izceļas ar ļoti lēnu enerģijas izstarošanu no iekšienes (Urāns izstaro maz iekšējas siltuma salīdzinājumā ar Neptūnu).

Rotācija, ass slīpums un magnētiskie lauki

Urāns ir īpaši neparasts ar savu asi praktiski guļus — rotācijas ass ir gandrīz perpendikulāra ekliptikai (apmēram 98°), kas rada ļoti ekstrēmas sezonas. Neptūna ass slīpums ir līdzīga Zemes, un tas neizceļas tik dramatiski. Abām planētām ir neparasti magnētiskie lauki, kas nav labi sakārtoti ar rotācijas asīm un kuri, iespējams, rodas no dinamiskas konvekcijas izgaismotajā "ledus" mantijā, nevis no centrālā dzelzs-nīķeļa šūnas kā uz Zemes.

Gredzeni un pavadoņi

Gan Urānam, gan Neptūnam ir vāji izteikti gredzenu sistēmi un daudz pavadoņu. Urānam ir apmēram 27 zināmi mēneši, no kuriem lielākie ir Tiķe, Oberons, Umbrija, Aeriala un Miranda. Neptūnam ir apmēram 14 zināmi pavadoņi, ieskaitot Tritonu, kas ir liels un ģeoloģiski aktīvs ar retrogrādu orbītu. Gredzeni ir plāni, tumši un sastāv no maziem daļiņām un rupjām klintīm.

Atklājumi un pētījumi

Vispusīgākās izpētes datus nodrošināja Voyager 2 lidojumi — Urānu 1986. gadā un Neptūnu 1989. gadā. Šie pārlidojumi deva būtisku informāciju par atmosfēru, magnetosfēru, gredzeniem un pavadoņiem. Kopš tā laika teleskopiskie novērojumi (gan no Zemes, gan no Kosmosa) un datormodelēšana ir paplašinājušas mūsu izpratni, bet detalizētākas mērķtiecīgas misijas uz ledus milžiem vēl trūkst.

Galvenās atšķirības starp Urānu un Neptūnu

• Masa un izmērs: Neptūns ir nedaudz masīvāks (apm. 17,1 Zemes masas) nekā Urāns (apm. 14,5 Zemes masas).
• Krāsa un meteoroloģija: Neptūns parasti ir tumšāk zils un aktīvāks ar spēcīgākām vētrām; Urāns ir blāvāks un mazāk iekšēji siltuma izstarojošs.
• Ass slīpums: Urāna ass ir gandrīz guļus, radot ekstrēmas sezonas; Neptūns šajā ziņā ir līdzīgāks Zemei.
• Pavadoņi: Neptūna Tritons ir ievērojams ar tā ledus vulkānismu un retrogrādo orbītu; Urāna Miranda rāda ekstrēmu reljefa dažādību.

Ledus milži ārpus Saules sistēmas

Izpratne par Saules sistēmas ledus milžiem palīdz interpretēt ārpus Saules sistēmas novērojumus. Exoplanētas klasificē kā "ledus milžus" vai "mini-Neptūnus", ja tām ir līdzīga masa un sastāvs. Šādas planētas ir biežākas mūsu galaktikā nekā lielie gāzveida milži, tāpēc to izpēte ir svarīga, lai saprastu planētu veidošanos un dažādību.

Kopumā ledus milži ir būtiska daļa no planētu ģeoloģijas un atmosfēru zinātnes pētījumiem — tie demonstrē, cik dažādas var būt milzu planētas, un piedāvā unikālas laboratorijas, lai pētītu ekstrēmās fizikas, ķīmijas un dinamikas procesus.

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir ledus milži?

J: Cik ledus milžu ir Saules sistēmā?

J: Kāda ir "ledus" definīcija astrofizikā un planetārpētniecībā?

J: Kāds ir ledus milžu sastāvs salīdzinājumā ar gāzes milžu sastāvu?

J: Kad tika atklāts, ka Urāns un Neptūns ir atšķirīga klase no citām milzu planētām?

J: Kādā formā mūsdienās uz Urāna un Neptūna atrodas lielākā daļa ūdens?

Meklēt pēc burta