Поверхность Урана и Нептуна

[Димитър]

Согласно современным представлениям модель строения Урана такова: его поверхностный слой представляет собой газо-жидкую оболочку, под которой находится ледяная (смесь водяного и аммиачного льда) мантия, а еще глубже - ядро из твердых пород. Масса мантии и ядра составляет примерно 85-90% от всей массы Урана. Зона твердого вещества простирается до 3/4 радиуса планеты.
Водородно-гелиевая атмосфера Урана и Нептуна содержит порядка всего лишь 10 - 15 % массы планеты и простирается до глубины в 6000 - 8000 км.
Конфигурация магнитного поля указывает на то, что на твердой поверхности находится  жидкий слой. По мнению Блоксхэма и Стенли, внутри Урана слой токопроводящей металлической жидкости, совершающей конвекционное движение, очень тонкий. То есть – вполне возможно наличие океанов и континентов, как на Земле. А также и все остальное: моря, реки и озера, острова и т.д. Считается, что океан состоит из воды, аммиака и метана. Площадь твердо-жидкой поверхности в 9 раз больше площади Земли! Но давление на этой поверхности огромное – 100 – 200 тысяч атмосфер (100 – 200 кБар).
Кто-то может сказать как ведется вещество при таких давлений? Возможно существование сложных химических соединений?

[pkl]

Вряд ли. Водородные связи точно распадутся - так что на жизнь там не надейтесь. Если Вы на это намекаете.
Признаться, не совсем понятно, о какой твёрдой поверхности идёт речь. Во всех источниках я встречал одно и то же: ни у Нептуна, ни у Урана нет твёрдой поверхности. Не считая ядра. Так о каких континентах может идти речь?

[Димитър]

1. на жизнь там не надейтесь. Если Вы на это намекаете.
2. Во всех источниках я встречал одно и то же: ни у Нептуна, ни у Урана нет твёрдой поверхности.

1.Да, на это намекаю.
2. Значит, не все источники посмотрели!    
Это у Юпитера и Сатурна нету твердой поверхности! Ну, кроме ядра.

[pkl]

1. на жизнь там не надейтесь. Если Вы на это намекаете.
2. Во всех источниках я встречал одно и то же: ни у Нептуна, ни у Урана нет твёрдой поверхности.

2. Значит, не все источники посмотрели!    

Например?

[ronatu]

Ура
н — седьмая по удалению от Солнца и третья по величине планета Солнечной системы. Уран является газовым гигантом, аналогично Юпитеру, Сатурну и Нептуну. Он был назван в честь древнегреческого бога Урана....

http://ru.wikipedia.org

[ronatu]

Хотя все еще возможно

...Содержание водорода составляет 83%, гелия — 15%, метана — 1,99%. Также обнаружены следы аммиака, этана и ацетилена. Уран и Нептун во многом похожи на ядро Юпитера или Сатурна без массивной оболочки из жидкого металлического водорода. Судя по всему, у Урана нет чётко выраженного ядра, и его вещество распределено более или менее равномерно. Голубой цвет планеты объясняется поглощением красного света атмосферным метаном....

....оказывается, что Уран не имеет твердого ядра,  и  вещество более или менее единообразно распространено по  всему  объему  планеты.  Это отличает Уран (да  и  Нептун  тоже)  от  его  более  крупных  родственников. Возможно, эта обедненность легкими газами —  следствие  недостаточной  массы зародыша планеты, и в ходе образования, Уран не  смог  удержать  возле  себя большее  количество  водорода  и  гелия.  А  может  быть,   в   этом   месте зарождающейся планетной системы вовсе не было  столько  легких  газов,  что, конечно, в свою очередь, тоже  требует  объяснений....

[ronatu]

научно установлено, что планета Уран не имеет твердого ядраю....

http://www.uranplanet.info/chem/

Данные, полученные с «Вояджера-2», показали, что планета Уран имеет небольшое твердое железно-каменное ядро, над которым сразу начинается плотная атмосфера. Никаких океанов на Уране, по-видимому, нет. Такое строение планеты теперь называют двухслойной моделью. Температура в ядре достигает 7000 К, а давление – 6 миллионов атмосфер. Эффективная температура Урана 59 К, что лишь чуть-чуть превышает ту температуру, которую он имел бы только под влиянием солнечного тепла. Следовательно, Уран почти не имеет внутренних источников энергии. Предполагают, что вскоре после образования Солнечной системы произошло столкновение Урана с другим большим телом. Не исключено, что в результате этого столкновения Уран был опрокинут набок. Возможно, обедненность легкими газами – следствие недостаточной массы зародыша планеты, и в ходе образования Уран не смог удержать возле себя большее количество водорода и гелия. А может быть, в этом месте зарождающейся планетной системы вовсе не было столько легких газов, что, конечно, в свою очередь, тоже требует объяснений. Как видно, ответы на вопросы, связанные с Ураном, могут пролить свет на судьбу всей Солнечной системы....

http://www.astrogalaxy.ru/048.html

[ronatu]

А вообще Вам сюда:

В этой теме я хотел бы поговорить о проблемах и вопросах физики планет Уран и Нептун.Эти планеты самые неизученные гиганты в солнечной системе. Возле них пролетела только одна АМС "Вояджер-2". Хотя в последнее время их иследуют телескоп им. Хабла и Кек и другие обсерватории. Поэтому в физике этих двух гигантов очень много неизученного. Например плохо изученно внутреннее строение этих планет.

http://www.astronomy.ru/forum/index.php?topic=19617.0;prev_next=next

[Димитър]

http://www.astrolab.ru/cgi-bin/manager2.cgi?id=7&num=1098
Теоретическая модель строения Урана такова: его поверхностный слой представляет собой газожидкую оболочку, под которой находится ледяная (смесь водяного и аммиачного льда) мантия, а еще глубже - ядро из твердых пород. Масса мантии и ядра составляет примерно 85-90% от всей массы Урана. Зона твердого вещества простирается до 3/4 радиуса планеты.
Температура в центре Урана близка к 10000 К при давлении 7-8 млн. атмосфер (одна атмосфера примерно соответствует одному бару). На границе ядра давление примерно на два порядка ниже (около 100 килобар).
http://space.rin.ru/articles/html/182.html
то же самое

http://www.rol.ru/news/misc/spacenews/04/03/12_003.htm
Разгадана загадка магнитных полей Урана и Нептуна
12 марта 2004 г.

Оказалось, что магнитные поля Урана и Нептуна образованы как бы двумя стержневыми магнитами. То есть у них два южных и два серверных полюса.

Объяснение этому факту дано в новой теории, опубликованной на этой неделе в журнале Nature. Ее авторами являются научные сотрудники Гарвардского университета Джереми Блоксхэм (Jeremy Bloxham) и Сабин Стэнли (Sabine Stanley). Они считают, что внутреннее строение Урана и Нептуна совсем не такое, каким его считали раньше.
По мнению Блоксхэма и Стенли, внутри Урана и Нептуна слой токопроводящей металлической жидкости, совершающей конвекционное движение, очень тонкий. Поэтому генерируемое ею магнитное поле располагается лишь в тонкой оболочке, расположенной непосредственно под поверхностным слоем газообразного водорода. Из-за такой структуры магнитное поле ведет себя неустойчиво. Оно может легко отклоняться от оси вращения планеты и "раздваиваться", в результате чего образуются парные магнитные полюса. Составленная авторами компьютерная модель внутреннего строения Урана и Нептуна дает ту же странную картину магнитных полей этих планет, зафиксированную зондом Voyager 2.

[Димитър]

http://www.astrolab.ru/cgi-bin/manager2.cgi?id=7&num=1155

[L_Pt]

А также и все остальное: моря, реки и озера, острова и т.д. Считается, что океан состоит из воды, аммиака и метана. Площадь твердо-жидкой поверхности в 9 раз больше площади Земли! Но давление на этой поверхности огромное – 100 – 200 тысяч атмосфер (100 – 200 кБар).
Кто-то может сказать как ведется вещество при таких давлений? Возможно существование сложных химических соединений?

Сложные химические соединения при большом давлении очень даже могут существовать. Хотя, конечно, не все. Еще только вопрос, какая там температура.
Но тут главное другое, 100 – 200 кБар – это на порядки выше критического давления всех летучих веществ. Т.е. никакого раздела фаз жидкость/газ существовать не может. Там просто газ, который был постепенно (с опусканием на глубину) сжат до плотностей жидкости.

[walt]

:? а может у планет гигантов тупо градиентное возрастание плотности вещества чем ближе к ядру?

[pkl]

Вот. Как я понимаю морей-озёр-рек и океанов на Уране как не было, так и нет. И не будет. Если не считать, конечно, что сама планета - сплошной океан.

А изучать их надо. Даже не касаясь гелия-3, и планеты, и их спутники - это очень интересные миры.

[Димитър]

Вот. Как я понимаю морей-озёр-рек и океанов на Уране как не было, так и нет. И не будет.

И как Вы это поняли?  :shock:  

[pkl]

Вот. Как я понимаю морей-озёр-рек и океанов на Уране как не было, так и нет. И не будет.

И как Вы это поняли?  :shock:  

Прошёл выше по ссылка, почитал внимательно

[Димитър]

А изучать их надо. Даже не касаясь гелия-3, и планеты, и их спутники - это очень интересные миры.

Оказывается, поверхность Урана и Нептуна в будущем можно будет исследовать!

В 2003 года американская компания успела сделать полупроводник на основе искусственного алмаза. А алмаз плавится при температуре 3500 - 4000 °C! При введении добавок температура плавления уменьшится, но не намного. А если есть полупроводники, значит можно сделать электронику и машины, которые смогут работать на поверхность Урана и Нептуна – при давлении в 100 – 200 тысяч атмосфер (10 – 20 GPa) и предполагаемой температурой поверхности порядка 2000 градусов С. При таких условиях алмаз стабилен:
Прямой переход графита в алмаз происходит при 3000 K и давлении 11—12 ГПа. При давлении свыше 60 ГПа предполагают образование весьма плотной модификации С III (плотность на 15—20 % выше плотности алмаза), имеющей металлическую проводимость. (Википедия)
Вот только при температур выше 850 °C  нужно убрать кислород из воздуха. Иначе алмаз сгорит – он все-таки просто форма углерода. Но на поверхность Урана и Нептуна свободного кислорода нет.

Фазовая диаграмма углерода:

[mihalchuk]

Во-первых, полупроводниковые свойства алмаз утратит задолго до 2000 градусов, во-вторых, алмаз, как углерод, при высоких температурах будет бурно реагировать с водородом. ИМХО.

[Димитър]

Про температуру - надо провести исследования, а про давление - алмаз меняется (становится проводником) только при 100 ГПа:

http://www.pereplet.ru/obrazovanie/stsoros/403.html
"На кривых электросопротивления в зависимости от давления Р наблюдаются скачки или другие особенности. Электронный переход такого типа может быть связан с полиморфным превращением, то есть изменением кристаллической структуры, и тогда возникает скачок на несколько порядков. Для известных полупроводников - германия, кремния и алмаза этот скачок примерно на шесть порядков наблюдался у германия (Р = 12 ГПа), кремния (Р = 19,5 ГПа) и при Р ~ 100 ГПа у алмаза."

В худшем случае придется охлаждать или использовать зонд как русские "Венеры" - пока начинка не нагрелась выше рабочей температуры.
Чтобы не реагировать с водородом - изолируем от окружающей среды (но давление выравниваем).

[zyxman]

Сколько мне известно, есть полупроводники (то-ли алмаз, то-ли карбид кремния) с рабочей температурой до 600-900 градусов цельсия.

Но вобщем дело не в полупроводниках - компьютер можно построить на любых нелинейных элементах (хоть на ферромагнитных сердечниках), а в том что сколько-нибудь существенная логика может быть создана после создания массовой технологии производства..

Ну или как вариант: произвести под миллион экземпляров (это на самом деле немного - всего несколько десятков партий); 99% отбракуется и из оставшихся несколько штук пойдут в зонды и наземные прототипы а остальные в музей.
То есть фактически ради одного эксперимента прийдется создать полный технологический цикл, а потом все наработки благополучно забудут, поэтому до массовой потребности в таких технологиях рассчитывать на них не стоит.

[pkl]

Сколько мне известно, есть полупроводники (то-ли алмаз, то-ли карбид кремния) с рабочей температурой до 600-900 градусов цельсия.

Но вобщем дело не в полупроводниках - компьютер можно построить на любых нелинейных элементах (хоть на ферромагнитных сердечниках), а в том что сколько-нибудь существенная логика может быть создана после создания массовой технологии производства..

Ну или как вариант: произвести под миллион экземпляров (это на самом деле немного - всего несколько десятков партий); 99% отбракуется и из оставшихся несколько штук пойдут в зонды и наземные прототипы а остальные в музей.
То есть фактически ради одного эксперимента прийдется создать полный технологический цикл, а потом все наработки благополучно забудут, поэтому до массовой потребности в таких технологиях рассчитывать на них не стоит.

С чего это Вы взяли? Такая технология много где пригодится