алт=A whitish blue spherical planet against the black background of space|мини|230x230пкс| Уран од Војаџер 2 Атмосферата на Уран е составена првенствено од водород и хелиум. На длабочина е значително збогатен со испарливиматерии (наречени „мразови“) како што се вода, амонијак и метан. Горната атмосфера содржи многу малку гасови потешки од водородот и хелиумот поради неговата ниска температура. Атмосферата на Уран е најстудена од сите планети, а нејзината температура достигнува дури 49 К.
Атмосферата на Уран може да се подели на пет главни слоеви: тропосфера, помеѓу височини од -300 и 50 km и притисоци од 100 до 0,1 бар; стратосфера, која опфаќа надморска височина помеѓу 50 и 4000 km и притисоци помеѓу и топла термосфера (и егзосфера) која се протега на надморска височина од 4.056 km до неколку полупречници на Уран од номиналната површина при притисок од 1 бари. За разлика од Земјината, атмосферата на Уран нема мезосфера.
Во тропосферата се наоѓаат четири облачни слоеви: облаци од метан на околу 1,2 бар, сулфурводород и облаци од амонијак на 3–10 бар, облаци од амониум хидросулфид на 20-40 бар, и на крај водени облаци под 50 бар. Директно се забележани само горните два облаци - подлабоките облаци остануваат шпекулативни. Над облаците лежат неколку слаби слоеви на фотохемиска магла. Дискретните светли тропосферски облаци се ретки на Уран, веројатно поради слабата конвекција во внатрешноста на планетата. Сепак, набљудувањата на таквите облаци биле користени за мерење на зонските ветрови на планетата, кои се неверојатно брзи со брзина до 240 метри во секунда.
Малку е познато за атмосферата на Уран, бидејќи досега само едно вселенско летало, Војаџер 2, кое поминало покрај планетата во 1986 година, добило некои вредни податоци за составот. Во моментов не се закажани други мисии на Уран.
Набљудување и истражување мини|Атмосферата на Уран снимена за време на програмата Наследство на атмосферата на надворешната планета (OPAL). Иако не постои добро дефинирана цврста површина во внатрешноста на Уран, најоддалечениот дел од гасовитата обвивка на Уран се нарекува негова атмосфера. Способноста за далечинско набљудување се протега на приближно 300 km под нивото од 1 бари, со соодветен притисок околу 100 бар и температура од 320 К.
Набљудувачката историја на атмосферата на Уран е долга и полна со грешки и фрустрации. Уран е релативно слаб објект, а неговиот видлив аголен пречник е помал од 5″. Првите спектри на Уран биле набљудувани низ призма во 1869 и 1871 година од Анџело Секи и Вилијам Хагинс, кои пронашле голем број на широки темни ленти кои не биле во можност да ги идентификуваат. Тие, исто така, не успеале да откријат ниту една сончева Фраунхоферова линија - факт што подоцна го протолкувал Норман Локиер како што покажува дека Уран испушта сопствена светлина наспроти рефлектирачката светлина од Сонцето. Меѓутоа, во 1889 година, астрономите забележале сончеви Фраунхоферови линии во фотографските ултравиолетови спектри на планетата, докажувајќи дека Уран сјае од рефлектираната светлина. Природата на широките темни ленти во нејзиниот видлив спектар останаа непозната до четвртата деценија на 20 век.
Иако Уран во моментов е главно празен по изглед, историски се покажало дека има повремени одлики, како што било во март и април 1884 година, кога астрономите Анри Џозеф Перотин, Норман Локиер и Чарлс Трепид забележале светла, издолжена точка (најверојатно бура) кружејќи по екваторот на планетата.
Клучот за дешифрирање на спектарот на Уран бил пронајден во 1930-тите од Руперт Вајлд и Весто Слифер, кои откриле дека темните појаси на 543, 619, 925, 865 и 890 nm припаѓале на гасовитиот метан. Тие никогаш порано не биле забележани бидејќи биле многу слаби и барале долга должина на патеката за да се откријат. Ова значело дека атмосферата на Уран била проѕирна до многу поголема длабочина во споредба со оние на другите џиновски планети. Во 1950 година, Џерард Кајпер забележал уште една дифузна темна лента во спектарот на Уран на 827 г. nm, која не успеал да ја идентификува. Во 1952 година Герхард Херцберг, идниот добитник на Нобеловата награда, покажал дека оваа лента е предизвикана од слабата четриполска апсорпција на молекуларниот водород, што на тој начин станало второто соединение откриено на Уран. До 1986 година само два гаса, метан и водород, биле познати во атмосферата на Уран. Далечното инфрацрвено спектроскопско набљудување кое започнало од 1967 година постојано покажало дека атмосферата на Уран била во приближна топлинска рамнотежа со дојдовното сончево зрачење (со други зборови, зрачела онолку топлина колку што добивала од Сонцето) и нема внатрешен извор на топлина. Ниту една дискретна одлика не била забележана на Уран пред посетата на Војаџер 2 во 1986 година.
Во јануари 1986 година, вселенското летало Војаџер 2 прелетало покрај Уран на минимално растојание од 107.100 km обезбедувајќи ги првите слики одблиску и спектри од неговата атмосфера. Тие генерално потврдиле дека атмосферата е направена главно од водород и хелиум со околу 2% метан. Атмосферата изгледала многу проѕирна и немала густа стратосферска и тропосферска магла. Биле забележани само ограничен број на дискретни облаци.
Во 1990-тите и 2000-тите, набљудувањата на вселенскиот телескоп Хабл и на копнените телескопи опремени со адаптивни оптички системи (телескопот Кек и инфрацрвениот телескоп на НАСА, на пример) овозможиле за прв пат да се набљудуваат дискретни облаци од Земјата. Следењето на нив им овозможило на астрономите повторно да ја измерат брзината на ветрот на Уран, позната порано само од набљудувањата на Војаџер 2, и да ја проучуваат динамиката на атмосферата на Уран.
Состав Составот на атмосферата на Уран е различена од онаа на Уран како целина, која главно се состои од молекуларен водород и хелиум. Моларната фракција на хелиум, т.е. бројот на атоми на хелиум по молекула на водород/хелиум, е одредена од анализата на Војаџер 2. Моментално прифатената вредност е во горната тропосфера, што одговара на масениот удел од . Оваа вредност е многу блиску до масениот удел на протосоларниот хелиум од , покажува дека хелиумот не се сместил кон центарот на планетата како што е во гасовитите џинови.
Третиот најзастапен составен дел на атмосферата на Уран е метанот , чие присуство е познато подолго време како резултат на земните спектроскопски набљудувања. Метанот поседува истакнати ленти на апсорпција во видливото и блиско инфрацрвеното зрачење, што го прави Уран аквамарински или синозелен по боја. Под облакот од метан на 1,3 бари, молекулите на метан сочинуваат околу 2,3% од атмосферата по моларна фракција; околу 10 до 30 пати од она што се наоѓа на Сонцето. Односот на мешање е многу помал во горната атмосфера поради екстремно ниската температура во тропопаузата, што го намалува нивото на заситеност и предизвикува вишокот на метан да замрзне. Изгледа дека метанот е недоволно заситен во горната тропосфера над облаците со делумен притисок од само 30% од притисокот на заситената пареа таму. Концентрацијата на помалку испарливи соединенија како што се амонијак, вода и сулфурводород во длабоката атмосфера е слабо позната. Меѓутоа, како и кај метанот, нивното изобилство е веројатно поголемо од сончевите вредности за фактор од најмалку 20 до 30, и можеби со фактор од неколку стотици. Забележливо е дека надворешната атмосфера содржи само гасови без мирис како водород, хелиум и метан, додека долната атмосфера содржи сулфурводород за кој е добро познато дека е непријатен. Затоа науката покажала дека колку поблиску се доближуваме до Уран, толку полошо мириса.
Знаењето за изотопскиот состав на атмосферата на Уран е многу ограничено. Досега единствениот познат однос на изобилството на изотопи е оној на деутериум и лесен водород: , што било измерено од Инфрацрвената вселенска опсерваторија (ISO) во 1990-тите. Се чини дека е повисока од протосоларната вредност од измерена во Јупитер. Деутериумот се наоѓа речиси исклучиво во молекулите на водород деутерид што ги формира со нормални атоми на водород.
Инфрацрвената спектроскопија, вклучително и мерењата со вселенскиот телескоп „Спицер“ (SST), и набљудувањата на прикривањето на УВ откриле траги од сложени јаглеводороди во стратосферата на Уран, за кои се смета дека се произведени од метан со фотолиза предизвикана од сончевото УВ-зрачење. Тие вклучуваат етан , ацетилен , метилацетилен , диацетилен . Инфрацрвената спектроскопија, исто така, открила траги од водена пареа, јаглерод моноксид и јаглерод диоксид во стратосферата, кои најверојатно потекнуваат од надворешен извор како што се паѓање прашина и комети.
Структура мини|400x400пкс| Температурен профил на урановата тропосфера и долната стратосфера. Посочени се и слоеви на облаци и магла. Урановата атмосфера може да се подели на три главни слоеви: тропосфера, помеѓу височини од -300 и 50 km и притисоци од 100 до 0,1 бар; стратосферата, која опфаќа надморска височина помеѓу 50 и 4000 km и притисоци помеѓу и термосфера / егзосфера која се протега од 4000 км до неколку полупречници на Уран од површината. Уран нема мезосфера.
Тропосфера Тропосферата е најнискиот и најгустиот дел од атмосферата и се одликува со намалување на температурата со надморска височина. Температурата паѓа од околу 320 К во основата на тропосферата на -300 км до околу 53 К на 50 км. Температурата на студената горна граница на тропосферата (тропопаузата) всушност варира во опсег помеѓу 49 и 57 К во зависност од планетарната географска широчина, со најниска температура достигнала близу 25° јужна географска широчина. Тропосферата ја држи речиси целата маса на атмосферата, а регионот на тропопаузата е исто така одговорен за огромното количество на термални инфрацрвени емисии на планетата, со што се одредува нејзината делотворна температура од
Се верува дека тропосферата поседува многу сложена структура на облак; се претпоставува дека водените облаци лежат во опсег на притисок од , облаците од амониум хидросулфид во опсег од , облаците од амонијак или сулфурводород помеѓу 3 и 10 бари и на крајот тенки облаци од метан . Иако Војаџер 2 директно детектирал облаци од метан, сите други облачни слоеви остануваат шпекулативни. Постоењето на слој облак од сулфурводород е можно само ако односот на изобилството на сулфур и азот (однос S/N) е значително поголем од неговата сончева вредност од 0,16. Во спротивно, целиот водороден сулфид би реагирал со амонијак, создавајќи амониум хидросулфид, а облаците од амонијак би се појавиле наместо тоа во опсегот на притисокот 3-10 бари. Зголемениот сооднос S/N подразбира намалување на амонијак во опсегот на притисок 20-40 бари, каде што се формираат облаците на амониум хидросулфид. Тие можат да произлезат од растворање на амонијак во капки вода во водени облаци или во длабокиот јонски океан од вода-амонијак.
Точната локација на горните два слоја на облакот е донекаде контроверзна. Метанските облаци биле директно откриени од Војаџер 2 на 1,2-1,3 лента со радиоприкривање. Овој резултат подоцна бил потврден со анализа на сликите на Војаџер 2. Неодамнешната анализа на спектроскопските податоци во опсегот на бранова должина 1-2,3 μm ги поставило облаците од метан на 2 бари, а врвот на долните облаци на 6 бари. Оваа противречност може да се реши кога ќе се добијат нови податоци за апсорпцијата на метанот во атмосферата на Уран. Оптичката длабочина на двата горни слоеви на облак варира во зависност од географската широчина: и двата стануваат потенки на половите во споредба со екваторот, иако во 2007 година оптичката длабочина на слојот од метан облак имала локален максимум на 45°С, каде што се наоѓа јужната поларна јака.
Тропосферата е многу динамична, покажувајќи силни зонални ветрови, светли облаци од метан, темни дамки и забележителни сезонски промени. лево|мини|406x406пкс| Температурни профили во стратосферата и термосферата на Уран. Засенчената област е местото каде што се концентрирани јаглеводородите.
Стратосфера