Atmosphere of Uranus
યુરેનસનું વાતાવરણ મુખ્યત્વે હાઇડ્રોજન અને હિલીયમથી બનેલું છે. ઊંડાણમાં તે પાણી, એમોનિયા અને મિથેન જેવા વોલેટાઇલ્સ (જેને "આઇસ" તરીકે ઓળખવામાં આવે છે) માં નોંધપાત્ર રીતે સમૃદ્ધ છે. ઉપલા વાતાવરણ માટે વિપરીત સાચું છે, જેમાં નીચા તાપમાનને કારણે હાઇડ્રોજન અને હિલીયમ કરતાં ભારે વાયુઓ ખૂબ ઓછા હોય છે. યુરેનસનું વાતાવરણ તમામ ગ્રહોમાં સૌથી ઠંડું છે, તેનું તાપમાન 49 કેલ્વિન જેટલું નીચું છે. યુરેનિયન વાતાવરણને પાંચ મુખ્ય સ્તરોમાં વહેંચી શકાય છેઃ ટ્રોપોસ્ફિયર, −300 અને 50 કિમીની ઊંચાઈ અને 100 થી 0.1 બારના દબાણ વચ્ચે; સ્ટ્રેટોસ્ફિયર, 50 થી 4000 કિમીની વચ્ચેની ઊંચાઈ અને ગરમ થર્મોસ્ફિયર (અને એક્સોસ્ફિયર) અને વચ્ચેનું દબાણ 4,056 કિમીની ઊંચાઈથી 1 બાર દબાણ પર નજીવી સપાટીથી કેટલાક યુરેનિયન ત્રિજ્યા સુધી વિસ્તરે છે. પૃથ્વીથી વિપરીત, યુરેનસના વાતાવરણમાં કોઈ મેસોસ્ફિયર નથી. ટ્રોપોસ્ફિયરમાં ચાર વાદળના સ્તરો આવેલા છેઃ આશરે 1.2 બાર પર મિથેન વાદળો, 3-10 બાર પર હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ અને એમોનિયા વાદળો, 20-40 બાર પર એમોનિયમ હાઇડ્રોસલ્ફાઇડ વાદળો અને અંતે 50 બારથી નીચેના પાણીના વાદળો. માત્ર ઉપરના બે વાદળના સ્તરો સીધા જ જોવામાં આવ્યા છે-ઊંડા વાદળો અટકળો જ રહે છે. વાદળોની ઉપર ફોટોકેમિકલ ધુમ્મસના ઘણા નબળા સ્તરો આવેલા છે. યુરેનસ પર અલગ તેજસ્વી ટ્રોપોસ્ફેરિક વાદળો દુર્લભ છે, કદાચ ગ્રહના આંતરિક ભાગમાં સુસ્ત સંવહનને કારણે. તેમ છતાં, આવા વાદળોના નિરીક્ષણોનો ઉપયોગ ગ્રહના ઝોનલ પવનને માપવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો, જે 240 મીટર/સેકન્ડ સુધીની ઝડપે નોંધપાત્ર રીતે ઝડપી છે. યુરેનિયન વાતાવરણ વિશે અત્યાર સુધી માત્ર એક જ અવકાશયાન, વોયેજર 2 વિશે બહુ ઓછી માહિતી છે, જે 1986માં ગ્રહ પરથી પસાર થયું હતું અને તેણે કેટલીક મૂલ્યવાન રચનાત્મક માહિતી મેળવી હતી. યુરેનસ ઓર્બિટર અને પ્રોબ 2031માં પ્રક્ષેપિત થવાનું છે, જે 2044માં યુરેનસ પહોંચશે. તેના પ્રાથમિક વિજ્ઞાન ઉદ્દેશોમાં યુરેનસના વાતાવરણનો વિગતવાર અભ્યાસ સામેલ છે. અવલોકન અને સંશોધન યુરેનસના આંતરિક ભાગમાં કોઈ સારી રીતે વ્યાખ્યાયિત નક્કર સપાટી નથી, તેમ છતાં યુરેનસના વાયુયુક્ત પરબિડીયું (દૂરસ્થ સંવેદના માટે સુલભ પ્રદેશ) ના સૌથી બાહ્ય ભાગને તેનું વાતાવરણ કહેવામાં આવે છે. રિમોટ સેન્સિંગ ક્ષમતા લગભગ 100 બારના અનુરૂપ દબાણ અને 320 કેલ્વિન તાપમાન સાથે 1 બાર સ્તરથી આશરે 300 કિમી નીચે સુધી વિસ્તરે છે. યુરેનિયન વાતાવરણનો નિરીક્ષણ ઇતિહાસ લાંબો અને ભૂલ અને હતાશાથી ભરેલો છે. યુરેનસ પ્રમાણમાં મંદ પદાર્થ છે, અને તેનો દૃશ્યમાન કોણીય વ્યાસ 5 ઇંચ કરતા નાનો છે. યુરેનસના પ્રથમ વર્ણપટનું નિરીક્ષણ 1869 અને 1871માં એન્જેલો સેચી અને વિલિયમ હગિન્સ દ્વારા પ્રિઝમ દ્વારા કરવામાં આવ્યું હતું, જેમણે સંખ્યાબંધ વ્યાપક શ્યામ પટ્ટાઓ શોધી કાઢ્યા હતા, જેને તેઓ ઓળખી શક્યા ન હતા. તેઓ કોઈ પણ સૌર ફ્રાઉનહોફર રેખાઓ શોધવામાં પણ નિષ્ફળ ગયા-હકીકત પાછળથી નોર્મન લોકિયર દ્વારા અર્થઘટન કરવામાં આવી હતી જે સૂચવે છે કે યુરેનસ સૂર્યમાંથી પ્રતિબિંબિત પ્રકાશના વિરોધમાં તેનો પોતાનો પ્રકાશ બહાર કાઢે છે. જો કે, 1889 માં, ખગોળશાસ્ત્રીઓએ ગ્રહના ફોટોગ્રાફિક અલ્ટ્રાવાયોલેટ વર્ણપટમાં સૌર ફ્રાઉનહોફર રેખાઓનું નિરીક્ષણ કર્યું હતું, જે એકવાર અને બધા માટે સાબિત કરે છે કે યુરેનસ પ્રતિબિંબિત પ્રકાશ દ્વારા ચમકતો હતો. વીસમી સદીના ચોથા દાયકા સુધી તેના દૃશ્યમાન વર્ણપટમાં વ્યાપક શ્યામ પટ્ટાની પ્રકૃતિ અજ્ઞાત રહી હતી. યુરેનસ હાલમાં દેખાવમાં મોટાભાગે ખાલી હોવા છતાં, ઐતિહાસિક રીતે તેમાં પ્રસંગોપાત લક્ષણો હોવાનું દર્શાવવામાં આવ્યું છે, જેમ કે માર્ચ અને એપ્રિલ 1884 માં, જ્યારે ખગોળશાસ્ત્રીઓ હેનરી જોસેફ પેરોટિન, નોર્મન લોકિયર અને ચાર્લ્સ ટ્રેપિડે ગ્રહના વિષુવવૃત્તની પરિક્રમા કરતા એક તેજસ્વી, વિસ્તરેલ સ્થળ (સંભવતઃ એક તોફાન) નું નિરીક્ષણ કર્યું હતું. યુરેનસના વર્ણપટને સમજવાની ચાવી 1930ના દાયકામાં રૂપર્ટ વાઇલ્ડ્ટ અને વેસ્ટો સ્લિફર દ્વારા મળી આવી હતી, જેમણે શોધી કાઢ્યું હતું કે 543,619,925,865 અને 890 એનએમ પરની કાળી પટ્ટીઓ વાયુયુક્ત મિથેનની હતી. તેઓ પહેલાં ક્યારેય જોવામાં આવ્યા ન હતા કારણ કે તેઓ ખૂબ જ નબળા હતા અને તેમને શોધવા માટે લાંબા માર્ગની લંબાઈની જરૂર હતી. આનો અર્થ એ થયો કે યુરેનસનું વાતાવરણ અન્ય વિશાળ ગ્રહોની સરખામણીમાં ઘણી વધુ ઊંડાઈ સુધી પારદર્શક હતું. 1950માં, ગેરાર્ડ કુઇપરે 827 એનએમ પર યુરેનસના વર્ણપટમાં અન્ય એક ફેલાયેલો શ્યામ પટ્ટો જોયો, જેને તે ઓળખવામાં નિષ્ફળ ગયો. 1952માં ભવિષ્યના નોબેલ પારિતોષિક વિજેતા ગેરહાર્ડ હર્ઝબર્ગે દર્શાવ્યું હતું કે આ બેન્ડ પરમાણુ હાઇડ્રોજનના નબળા ચતુર્ભુજ શોષણને કારણે થયું હતું, જે આમ યુરેનસ પર શોધાયેલું બીજું સંયોજન બન્યું હતું. 1986 સુધી યુરેનિયન વાતાવરણમાં માત્ર બે વાયુઓ, મિથેન અને હાઇડ્રોજન જાણીતા હતા. 1967 થી શરૂ થયેલા દૂર-ઇન્ફ્રારેડ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપિક નિરીક્ષણમાં સતત દર્શાવવામાં આવ્યું હતું કે યુરેનસનું વાતાવરણ આવતા સૌર કિરણોત્સર્ગ સાથે અંદાજિત થર્મલ સંતુલનમાં હતું (બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, તે સૂર્યમાંથી જેટલી ગરમી મેળવે છે તેટલી જ ગરમી ફેલાવે છે), અને અવલોકન કરેલ તાપમાનને સમજાવવા માટે કોઈ આંતરિક ગરમી સ્રોતની જરૂર નહોતી. 1986માં વોયેજર 2ની મુલાકાત પહેલા યુરેનસ પર કોઈ અલગ લાક્ષણિકતાઓ જોવા મળી ન હતી. જાન્યુઆરી 1986 માં, વોયેજર 2 અવકાશયાને યુરેનસ દ્વારા 107,100 કિમીના ન્યૂનતમ અંતરે ઉડાન ભરી હતી, જે તેના વાતાવરણની પ્રથમ ક્લોઝ-અપ છબીઓ અને સ્પેક્ટ્રા પ્રદાન કરે છે. તેઓએ સામાન્ય રીતે પુષ્ટિ કરી હતી કે વાતાવરણ મુખ્યત્વે હાઇડ્રોજન અને હિલીયમથી બનેલું છે, જેમાં લગભગ 2 ટકા મિથેન છે. વાતાવરણ અત્યંત પારદર્શક દેખાતું હતું અને તેમાં જાડા સમતાપમંડલીય અને ટ્રોપોસ્ફેરિક ધુમ્મસનો અભાવ હતો. માત્ર મર્યાદિત સંખ્યામાં અલગ વાદળો જોવા મળ્યા હતા. 1990 અને 2000 ના દાયકામાં, હબલ સ્પેસ ટેલિસ્કોપ દ્વારા અને અનુકૂલનશીલ ઓપ્ટિક્સ સિસ્ટમ્સ (દાખલા તરીકે, કેક ટેલિસ્કોપ અને નાસા ઇન્ફ્રારેડ ટેલિસ્કોપ સુવિધા) થી સજ્જ જમીન-આધારિત ટેલિસ્કોપ દ્વારા કરવામાં આવેલા અવલોકનોએ પ્રથમ વખત પૃથ્વી પરથી અલગ વાદળોના લક્ષણોનું નિરીક્ષણ કરવાનું શક્ય બનાવ્યું હતું. તેમના પર નજર રાખવાથી ખગોળશાસ્ત્રીઓને યુરેનસ પર પવનની ગતિને ફરીથી માપવાની મંજૂરી મળી છે, જે અગાઉ માત્ર વોયેજર 2 અવલોકનોથી જાણીતી હતી અને યુરેનિયન વાતાવરણની ગતિશીલતાનો અભ્યાસ કર્યો હતો. રચના યુરેનિયન વાતાવરણની રચના સમગ્ર યુરેનસ કરતાં અલગ છે, જેમાં મુખ્યત્વે પરમાણુ હાઇડ્રોજન અને હિલીયમનો સમાવેશ થાય છે. હિલીયમ દાઢ અપૂર્ણાંક, એટલે કે. હાઇડ્રોજન/હિલીયમના અણુ દીઠ હિલીયમ અણુઓની સંખ્યા, વોયેજર 2 ફાર ઇન્ફ્રારેડ અને રેડિયો ઓકલ્ટેશન અવલોકનોના વિશ્લેષણ પરથી નક્કી કરવામાં આવી હતી. હાલમાં સ્વીકૃત મૂલ્ય ઉપલા ટ્રોપોસ્ફિયરમાં છે, જે સામૂહિક અપૂર્ણાંકને અનુરૂપ છે. આ મૂલ્ય પ્રોટોસોલર હિલીયમ માસ ફ્રેક્શનની ખૂબ નજીક છે, જે સૂચવે છે કે હિલીયમ ગ્રહના કેન્દ્ર તરફ સ્થિર થયું નથી, જેમ કે તે વાયુ જાયન્ટ્સમાં છે. યુરેનિયન વાતાવરણનો ત્રીજો સૌથી વિપુલ ઘટક મિથેન છે, જેની હાજરી જમીન આધારિત સ્પેક્ટ્રોસ્કોપિક અવલોકનોના પરિણામે કેટલાક સમયથી જાણીતી છે. મિથેન દૃશ્યમાન અને નજીકના ઇન્ફ્રારેડમાં અગ્રણી શોષણ પટ્ટાઓ ધરાવે છે, જે યુરેનસ એક્વામેરીન અથવા સ્યાન રંગ બનાવે છે. 1. 3 બાર પર મિથેન ક્લાઉડ ડેકની નીચે મિથેન પરમાણુઓ દાઢ અપૂર્ણાંક દ્વારા વાતાવરણના લગભગ 2.3 ટકા હિસ્સો ધરાવે છે; જે સૂર્યમાં જોવા મળતા પ્રમાણ કરતાં લગભગ 10 થી 30 ગણો વધારે છે. ટ્રોપોપોઝ પર અત્યંત નીચા તાપમાનને કારણે ઉપલા વાતાવરણમાં મિશ્રણ ગુણોત્તર ઘણો ઓછો હોય છે, જે સંતૃપ્તિ સ્તરને ઘટાડે છે અને વધારાનું મિથેન સ્થિર થવાનું કારણ બને છે. વાદળોની ઉપરના ટ્રોપોસ્ફિયરમાં મિથેન અસંતૃપ્ત હોવાનું જણાય છે, જે ત્યાં સંતૃપ્ત વરાળના દબાણના માત્ર 30 ટકા આંશિક દબાણ ધરાવે છે. ઊંડા વાતાવરણમાં એમોનિયા, પાણી અને હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ જેવા ઓછા અસ્થિર સંયોજનોની સાંદ્રતા ઓછી જાણીતી છે. જો કે, મિથેનની જેમ, તેમની વિપુલતા કદાચ ઓછામાં ઓછા 20 થી 30 ના પરિબળ દ્વારા સૌર મૂલ્યો કરતા વધારે છે, અને સંભવતઃ થોડાક સો પરિબળ દ્વારા. યુરેનસના વાતાવરણની સમસ્થાનિક રચનાનું જ્ઞાન ખૂબ જ મર્યાદિત છે. આજની તારીખે એકમાત્ર જાણીતું આઇસોટોપ વિપુલતા ગુણોત્તર ડ્યુટેરિયમ અને પ્રકાશ હાઇડ્રોજન છેઃ છે, જે 1990 ના દાયકામાં ઇન્ફ્રારેડ સ્પેસ ઓબ્ઝર્વેટરી (આઇએસઓ) દ્વારા માપવામાં આવ્યું હતું. તે ગુરુમાં માપવામાં આવેલા પ્રોટોસોલર મૂલ્ય કરતાં વધારે હોવાનું જણાય છે. ડ્યુટેરિયમ લગભગ સંપૂર્ણપણે હાઇડ્રોજન ડ્યુટેરાઇડ પરમાણુઓમાં જોવા મળે છે જે તે સામાન્ય હાઇડ્રોજન અણુઓ સાથે રચાય છે. ઇન્ફ્રારેડ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી, જેમાં સ્પિટ્ઝર સ્પેસ ટેલિસ્કોપ (એસએસટી) સાથેના માપન અને યુવી ગુપ્તતા અવલોકનો સામેલ છે, તેમાં યુરેનસના ઊર્ધ્વમંડળમાં જટિલ હાઇડ્રોકાર્બન મળી આવ્યા છે, જે સૌર યુવી કિરણોત્સર્ગ દ્વારા પ્રેરિત ફોટોલિસિસ દ્વારા મિથેનમાંથી ઉત્પન્ન થાય છે તેવું માનવામાં આવે છે. તેમાં ઇથેન, એસિટિલીન, મિથાઈલેસિટીલીન, ડાયએસિટીલીનનો સમાવેશ થાય છે. ઇન્ફ્રારેડ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપીમાં ઊર્ધ્વમંડળમાં પાણીની વરાળ, કાર્બન મોનોક્સાઇડ અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડના નિશાન પણ મળી આવ્યા છે, જે ધૂળ અને ધૂમકેતુઓ જેવા બાહ્ય સ્રોતમાંથી ઉત્પન્ન થવાની સંભાવના છે. માળખું યુરેનિયન વાતાવરણને ત્રણ મુખ્ય સ્તરોમાં વહેંચી શકાય છેઃ ટ્રોપોસ્ફિયર, −300 અને 50 કિમીની ઊંચાઈ વચ્ચે અને 100 થી 0.1 બારના દબાણ વચ્ચે; સ્ટ્રેટોસ્ફિયર, 50 થી 4000 કિમીની ઊંચાઈ વચ્ચે ફેલાયેલું છે અને થર્મોસ્ફિયર/એક્સોસ્ફિયર 4000 કિમીથી લઈને સપાટીથી થોડા યુરેનસ ત્રિજ્યા જેટલું ઊંચું છે. ત્યાં કોઈ મેસોસ્ફિયર નથી. ટ્રોપોસ્ફિયર ટ્રોપોસ્ફિયર એ વાતાવરણનો સૌથી નીચો અને ગીચ ભાગ છે અને ઊંચાઈ સાથે તાપમાનમાં ઘટાડો થાય છે. ટ્રોપોસ્ફિયરના પાયા પર તાપમાન −300 કિમી પર લગભગ 320 કેલ્વિનથી ઘટીને 50 કિમી પર લગભગ 53 કેલ્વિન થાય છે. ટ્રોપોસ્ફિયર (ટ્રોપોપોઝ) ની ઠંડી ઉપલી સીમા પરનું તાપમાન વાસ્તવમાં ગ્રહોના અક્ષાંશના આધારે 49 અને 57 કેલ્વિનની વચ્ચે બદલાય છે, જેમાં સૌથી ઓછું તાપમાન 25° દક્ષિણ અક્ષાંશની નજીક પહોંચે છે. ટ્રોપોસ્ફિયર વાતાવરણના લગભગ તમામ જથ્થાને ધરાવે છે, અને ટ્રોપોપોઝ પ્રદેશ ગ્રહના થર્મલ દૂર ઇન્ફ્રારેડ ઉત્સર્જનના વિશાળ બહુમતી માટે પણ જવાબદાર છે, આમ તેનું અસરકારક તાપમાન નક્કી કરે છે. ટ્રોપોસ્ફિયરમાં અત્યંત જટિલ વાદળની રચના હોવાનું માનવામાં આવે છે; પાણીના વાદળો 3 થી 10 બારની વચ્ચે એમોનિયા અથવા હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ વાદળોની શ્રેણીમાં એમોનિયમ હાઇડ્રોસલ્ફાઇડ વાદળો અને અંતે પાતળા મિથેન વાદળોની દબાણ શ્રેણીમાં હોવાનું અનુમાન કરવામાં આવે છે. વોયેજર 2 એ સીધા મિથેન વાદળો શોધી કાઢ્યા હોવા છતાં, અન્ય તમામ વાદળના સ્તરો અનુમાનિત રહે છે. હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ વાદળ સ્તરનું અસ્તિત્વ ત્યારે જ શક્ય છે જ્યારે સલ્ફર અને નાઇટ્રોજનની વિપુલતા (એસ/એન ગુણોત્તર) નો ગુણોત્તર તેના 0.16 ના સૌર મૂલ્ય કરતાં નોંધપાત્ર રીતે વધારે હોય. નહિંતર તમામ હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ એમોનિયા સાથે પ્રતિક્રિયા કરશે, એમોનિયમ હાઇડ્રોસલ્ફાઇડ ઉત્પન્ન કરશે, અને એમોનિયા વાદળો તેના બદલે દબાણ શ્રેણી 3-10 બારમાં દેખાશે. એલિવેટેડ S/N રેશિયો એ દબાણ શ્રેણી 20-40 બારમાં એમોનિયાનો ઘટાડો સૂચવે છે, જ્યાં એમોનિયમ હાઇડ્રોસલ્ફાઇડ વાદળો રચાય છે. આ પાણીના વાદળોની અંદર અથવા ઊંડા પાણી-એમોનિયા આયનીય મહાસાગરમાં પાણીના ટીપાંમાં એમોનિયાના વિસર્જનને કારણે થઈ શકે છે. ઉપરના બે વાદળ સ્તરોનું ચોક્કસ સ્થાન કંઈક અંશે વિવાદાસ્પદ છે. મિથેન વાદળો સીધા વોયેજર 2 દ્વારા 1.2-1.3 બાર પર રેડિયો ગુપ્તતા દ્વારા શોધી કાઢવામાં આવ્યા હતા. આ પરિણામની પુષ્ટિ પાછળથી વોયેજર 2 અંગોની છબીઓના વિશ્લેષણ દ્વારા કરવામાં આવી હતી. ઊંડા એમોનિયા/હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ વાદળોની ટોચ દૃશ્યમાન અને નજીકના ઇન્ફ્રા સ્પેક્ટ્રલ રેન્જ (0.5-1 μm) માં સ્પેક્ટ્રોસ્કોપિક ડેટાના આધારે 3 બાર પર હોવાનું નક્કી કરવામાં આવ્યું હતું. જો કે તરંગલંબાઇ શ્રેણી 1-2.3 માઇક્રોનમાં સ્પેક્ટ્રોસ્કોપિક ડેટાના તાજેતરના વિશ્લેષણમાં મિથેન વાદળોની ટોચ 2 બાર પર અને નીચલા વાદળોની ટોચ 6 બાર પર મૂકવામાં આવી હતી. જ્યારે યુરેનસના વાતાવરણમાં મિથેન શોષણ પર નવી માહિતી ઉપલબ્ધ હોય ત્યારે આ વિરોધાભાસ ઉકેલી શકાય છે. બે ઉપલા વાદળ સ્તરોની ઓપ્ટિકલ ઊંડાઈ અક્ષાંશ સાથે બદલાય છેઃ વિષુવવૃત્તની તુલનામાં ધ્રુવો પર બંને પાતળા થઈ જાય છે, જોકે 2007માં મિથેન વાદળ સ્તરની ઓપ્ટિકલ ઊંડાઈ 45°S પર સ્થાનિક મહત્તમ હતી, જ્યાં દક્ષિણ ધ્રુવીય કોલર સ્થિત છે (નીચે જુઓ). ટ્રોપોસ્ફિયર ખૂબ જ ગતિશીલ છે, જે મજબૂત ઝોનલ પવન, તેજસ્વી મિથેન વાદળો, શ્યામ ફોલ્લીઓ અને નોંધપાત્ર મોસમી ફેરફારો દર્શાવે છે. (નીચે જુઓ) સ્ટ્રેટોસ્ફિયર સ્ટ્રેટોસ્ફિયર એ યુરેનિયન વાતાવરણનું મધ્ય સ્તર છે, જેમાં તાપમાન સામાન્ય રીતે ઊંચાઈ સાથે ટ્રોપોપોઝમાં 53 K થી બેઝ થર્મોસ્ફિયરમાં 800 અને 850 K ની વચ્ચે વધે છે. સ્ટ્રેટોસ્ફિયરની ગરમી ગરમ થર્મોસ્ફિયરમાંથી નીચે તરફની ગરમીના વહન તેમજ મિથેન દ્વારા સૌર યુવી અને આઈઆર કિરણોત્સર્ગના શોષણ અને મિથેન ફોટોલિસિસના પરિણામે રચાયેલા જટિલ હાઇડ્રોકાર્બનને કારણે થાય છે. મિથેન ઠંડા ટ્રોપોપોઝ દ્વારા ઊર્ધ્વમંડળમાં પ્રવેશ કરે છે, જ્યાં પરમાણુ હાઇડ્રોજનની સરખામણીમાં તેનો મિશ્રણ ગુણોત્તર લગભગ 3 ગણો હોય છે, જે સંતૃપ્તિથી ત્રણ ગણો ઓછો હોય છે. તે 0.1 એમ. બી. આર. ના દબાણને અનુરૂપ ઊંચાઈ પર લગભગ 10−7 સુધી ઘટે છે. મિથેન કરતાં ભારે હાઇડ્રોકાર્બન 160 અને 320 કિ. મી. ની ઊંચાઈ વચ્ચેના પ્રમાણમાં સાંકડા સ્તરમાં હાજર હોય છે, જે 10 થી 0.1 એમ. બી. આર. અને 100 થી 130 કે. તાપમાનની દબાણ શ્રેણીને અનુરૂપ હોય છે. મિથેન પછી સૌથી વધુ વિપુલ પ્રમાણમાં સ્ટ્રેટોસ્ફેરિક હાઇડ્રોકાર્બન એસિટિલીન અને ઇથેન છે, જેનો મિશ્રણ ગુણોત્તર લગભગ 10−7 છે. મિથાઈલેસિટિલિન અને ડાયએસિટિલિન જેવા ભારે હાઇડ્રોકાર્બનનો મિશ્રણ ગુણોત્તર લગભગ 10−10 હોય છે-ત્રણ ક્રમની તીવ્રતા ઓછી હોય છે. ઊર્ધ્વમંડળમાં તાપમાન અને હાઇડ્રોકાર્બન મિશ્રણ ગુણોત્તર સમય અને અક્ષાંશ સાથે બદલાય છે. જટિલ હાઇડ્રોકાર્બન ઊર્ધ્વમંડળને ઠંડું પાડવા માટે જવાબદાર છે, ખાસ કરીને એસિટિલીન, જે 13.7 માઇક્રોનની તરંગલંબાઇ પર મજબૂત ઉત્સર્જન રેખા ધરાવે છે. હાઇડ્રોકાર્બન ઉપરાંત, ઊર્ધ્વમંડળમાં કાર્બન મોનોક્સાઇડ, તેમજ પાણીની વરાળ અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડના અંશો છે. કાર્બન મોનોક્સાઇડનો મિશ્રણ ગુણોત્તર-3-હાઇડ્રોકાર્બન જેવો જ છે, જ્યારે કાર્બન ડાયોક્સાઇડ અને પાણીનો મિશ્રણ ગુણોત્તર અનુક્રમે 10−11 અને 8 છે. આ ત્રણ સંયોજનો ઊર્ધ્વમંડળમાં પ્રમાણમાં એકરૂપ રીતે વહેંચાયેલા છે અને હાઇડ્રોકાર્બન જેવા સાંકડા સ્તર સુધી મર્યાદિત નથી. સ્ટ્રેટોસ્ફિયરના ઠંડા નીચલા ભાગમાં ઇથેન, એસિટિલીન અને ડાયએસિટિલીન ઘનીકરણ થાય છે, જે દૃશ્યમાન પ્રકાશમાં લગભગ 0.01 ની ઓપ્ટિકલ ઊંડાઈ સાથે ધુમ્મસના સ્તરો બનાવે છે. ઇથેન, એસિટિલીન અને ડાયસેટિલીન માટે અનુક્રમે લગભગ 14 એમ. બી. આર., 2.5 એમ. બી. આર. અને 0.1 એમ. બી. આર. પર ઘનીકરણ થાય છે. યુરેનિયન ઊર્ધ્વમંડળમાં હાઇડ્રોકાર્બનની સાંદ્રતા અન્ય વિશાળ ગ્રહોના ઊર્ધ્વમંડળની સરખામણીમાં નોંધપાત્ર રીતે ઓછી છે-યુરેનસનું ઉપરનું વાતાવરણ ધુમ્મસના સ્તરોની ઉપર ખૂબ જ સ્વચ્છ અને પારદર્શક છે. આ અવક્ષય નબળા ઊભી મિશ્રણને કારણે થાય છે, અને યુરેનસના ઊર્ધ્વમંડળને ઓછું અપારદર્શક બનાવે છે અને પરિણામે, અન્ય વિશાળ ગ્રહોની સરખામણીમાં ઠંડું બને છે. ધુમ્મસ, તેમના મૂળ હાઇડ્રોકાર્બનની જેમ, યુરેનસમાં અસમાન રીતે વહેંચાયેલું છે; 1986 ના અયનકાળમાં, જ્યારે વોયેજર 2 ગ્રહ દ્વારા પસાર થયું, ત્યારે તેઓ સૂર્યપ્રકાશના ધ્રુવની નજીક કેન્દ્રિત હતા, જે તેને અલ્ટ્રાવાયોલેટ પ્રકાશમાં શ્યામ બનાવે છે. થર્મોસ્ફિયર અને આયનોસ્ફિયર યુરેનિયન વાતાવરણનું સૌથી બાહ્ય સ્તર, જે હજારો કિલોમીટર સુધી ફેલાયેલું છે, તે થર્મોસ્ફિયર/એક્સોસ્ફિયર છે, જેનું તાપમાન લગભગ 800 થી 850 કેલ્વિન જેટલું છે. આ શનિના થર્મોસ્ફિયરમાં જોવા મળતા 420 કેલ્વિન કરતાં ઘણું વધારે છે. આવા ઊંચા તાપમાનને ટકાવી રાખવા માટે જરૂરી ઉષ્માના સ્ત્રોતોને સમજી શકાતા નથી, કારણ કે ન તો સૌર એફ. યુ. વી./ઇ. યુ. વી. કિરણોત્સર્ગ કે ન તો ઓરલ પ્રવૃત્તિ જરૂરી ઊર્જા પૂરી પાડી શકે છે. ઊર્ધ્વમંડળમાં હાઇડ્રોકાર્બનમાં ઘટાડાને કારણે નબળી ઠંડક કાર્યક્ષમતા આ ઘટનામાં ફાળો આપી શકે છે. મોલેક્યુલર હાઇડ્રોજન ઉપરાંત, થર્મોસ્ફિયરમાં મુક્ત હાઇડ્રોજન પરમાણુઓનો મોટો હિસ્સો છે, જ્યારે હિલીયમ અહીં ગેરહાજર હોવાનું માનવામાં આવે છે, કારણ કે તે નીચી ઊંચાઇએ અલગ પડે છે. થર્મોસ્ફિયર અને સ્ટ્રેટોસ્ફિયરના ઉપલા ભાગમાં આયન અને ઇલેક્ટ્રોનની મોટી સાંદ્રતા હોય છે, જે યુરેનસના આયનોસ્ફિયરની રચના કરે છે. વોયેજર 2 અવકાશયાન દ્વારા રેડિયો ગુપ્તતા અવલોકનો દર્શાવે છે કે આયનોસ્ફિયર 1,000 થી 10,000 કિમીની ઉંચાઈ વચ્ચે આવેલું છે અને તેમાં 1,000 થી 3,500 કિમી વચ્ચેના ઘણા સાંકડા અને ગાઢ સ્તરો શામેલ હોઈ શકે છે. યુરેનિયન આયનમંડળમાં ઇલેક્ટ્રોનની ઘનતા સરેરાશ છે, જે ઊર્ધ્વમંડળમાં સાંકડા સ્તરો જેટલી ઊંચી છે. આયનમંડળ મુખ્યત્વે સૌર યુવી કિરણોત્સર્ગ દ્વારા ટકી રહે છે અને તેની ઘનતા સૌર પ્રવૃત્તિ પર આધારિત છે. યુરેનસ પરની ઓરોરલ પ્રવૃત્તિ ગુરુ અને શનિની જેમ શક્તિશાળી નથી અને આયનીકરણમાં બહુ ઓછું યોગદાન આપે છે. ઇલેક્ટ્રોનની ઊંચી ઘનતા અંશતઃ ઊર્ધ્વમંડળમાં હાઇડ્રોકાર્બનની ઓછી સાંદ્રતાને કારણે હોઈ શકે છે. આયનોસ્ફિયર અને થર્મોસ્ફિયર વિશેની માહિતીના સ્રોતોમાંથી એક ટ્રાઇહાઇડ્રોજન કેટાયન () ના તીવ્ર મધ્ય-ઇન્ફ્રારેડ (3-4 માઇક્રોન) ઉત્સર્જનના જમીન આધારિત માપનમાંથી આવે છે. કુલ ઉત્સર્જિત શક્તિ 1-2 ડબલ્યુ છે-જે નજીકના ઇન્ફ્રારેડ હાઇડ્રોજન ક્વાડ્રુપોલ ઉત્સર્જન કરતાં વધુ તીવ્રતાનો ક્રમ છે. ટ્રાઇહાઇડ્રોજન કેટાયન આયનોસ્ફિયરના મુખ્ય શીતક તરીકે કાર્ય કરે છે. યુરેનસનું ઉપરનું વાતાવરણ ડેગ્લો અથવા ઇલેક્ટ્રોગ્લો તરીકે ઓળખાતા દૂરના અલ્ટ્રાવાયોલેટ (90-140 nm) ઉત્સર્જનનો સ્રોત છે, જે IR કિરણોત્સર્ગની જેમ, ગ્રહના સૂર્યપ્રકાશવાળા ભાગમાંથી જ બહાર આવે છે. આ ઘટના, જે તમામ વિશાળ ગ્રહોના થર્મોસ્ફિયરમાં થાય છે અને તેની શોધ પછી થોડા સમય માટે રહસ્યમય હતી, તેને સૌર કિરણોત્સર્ગ અથવા ફોટોઇલેક્ટ્રોન દ્વારા ઉત્તેજિત અણુ અને પરમાણુ હાઇડ્રોજનના યુવી ફ્લોરોસન્સ તરીકે અર્થઘટન કરવામાં આવે છે. હાઇડ્રોજન કોરોના થર્મોસ્ફિયરનો ઉપલા ભાગ, જ્યાં અણુઓનો સરેરાશ મુક્ત માર્ગ સ્કેલની ઊંચાઈ કરતાં વધી જાય છે, તેને એક્સોસ્ફિયર કહેવામાં આવે છે. યુરેનિયન એક્સોસ્ફિયરની નીચલી સીમા, એક્સોબેઝ, સપાટીની ઉપર લગભગ 6,500 કિમી અથવા ગ્રહોની ત્રિજ્યાના એક ચતુર્થાંશ ભાગની ઊંચાઈ પર સ્થિત છે. એક્સોસ્ફિયર અસામાન્ય રીતે વિસ્તૃત છે, જે ગ્રહથી ઘણા યુરેનિયન ત્રિજ્યા સુધી પહોંચે છે. તે મુખ્યત્વે હાઇડ્રોજન પરમાણુથી બનેલું છે અને તેને ઘણીવાર યુરેનસનું હાઇડ્રોજન કોરોના કહેવામાં આવે છે. થર્મોસ્ફિયરના પાયા પરનું ઊંચું તાપમાન અને પ્રમાણમાં ઊંચું દબાણ અંશતઃ સમજાવે છે કે શા માટે યુરેનસનું એક્સોસ્ફિયર આટલું વિશાળ છે. કોરોનામાં અણુ હાઇડ્રોજનની સંખ્યાની ઘનતા ગ્રહથી અંતરની સાથે ધીમે ધીમે ઘટી જાય છે, જે યુરેનસથી થોડા ત્રિજ્યામાં સે. મી. 3 દીઠ થોડાક સો અણુઓ જેટલી ઊંચી રહે છે. આ ફૂલેલા એક્સોસ્ફિયરની અસરોમાં યુરેનસની પરિક્રમા કરતા નાના કણો પર ખેંચાણનો સમાવેશ થાય છે, જેના કારણે યુરેનિયન રિંગ્સમાં ધૂળમાં સામાન્ય ઘટાડો થાય છે. વળાંક લેતી ધૂળ ગ્રહના ઉપલા વાતાવરણને દૂષિત કરે છે. ગતિશીલતા યુરેનસ પ્રમાણમાં નરમ દેખાવ ધરાવે છે, જેમાં ગુરુ અને શનિ પર વ્યાપક રંગીન પટ્ટાઓ અને મોટા વાદળોનો અભાવ છે. 1986 પહેલા યુરેનસના વાતાવરણમાં માત્ર એક જ વાર અલગ લાક્ષણિકતાઓ જોવા મળી હતી. વોયેજર 2 દ્વારા અવલોકન કરાયેલ યુરેનસ પરની સૌથી સ્પષ્ટ લાક્ષણિકતાઓ −40° અને −20° વચ્ચેનો ઘેરો નીચો અક્ષાંશ વિસ્તાર અને તેજસ્વી દક્ષિણ ધ્રુવીય કેપ હતી. કેપની ઉત્તરીય સીમા અક્ષાંશના લગભગ −45° પર સ્થિત હતી. સૌથી તેજસ્વી ઝોનલ બેન્ડ કેપની ધારની નજીક −50° થી −45° પર સ્થિત હતું અને પછી તેને ધ્રુવીય કોલર કહેવામાં આવતું હતું. દક્ષિણ ધ્રુવીય કેપ, જે 1986માં અયનકાળ દરમિયાન અસ્તિત્વમાં હતી, તે 1990ના દાયકામાં લુપ્ત થઈ ગઈ હતી. 2007માં સમપ્રકાશીય પછી, દક્ષિણ ધ્રુવીય કોલર પણ ઝાંખુ થવા લાગ્યું હતું, જ્યારે 45° થી 50° અક્ષાંશ પર સ્થિત ઉત્તરીય ધ્રુવીય કોલર (સૌપ્રથમ 2007માં દેખાયું હતું) ત્યારથી વધુ સ્પષ્ટ બન્યું છે. યુરેનસનું વાતાવરણ અન્ય વિશાળ ગ્રહોની સરખામણીમાં શાંત છે. 1986 થી બંને ગોળાર્ધમાં મધ્યમ અક્ષાંશો પર મર્યાદિત સંખ્યામાં નાના તેજસ્વી વાદળો અને એક યુરેનસ ડાર્ક સ્પોટ જોવા મળ્યા છે. તે તેજસ્વી વાદળની લાક્ષણિકતાઓમાંથી એક, જે અક્ષાંશના −34° પર સ્થિત છે અને જેને બર્ગ કહેવાય છે, તે કદાચ ઓછામાં ઓછા 1986 થી સતત અસ્તિત્વમાં છે. તેમ છતાં, યુરેનિયન વાતાવરણમાં વિષુવવૃત્તની નજીક પ્રતિગામી (પરિભ્રમણની વિરુદ્ધ) દિશામાં ફૂંકાતા મજબૂત ઝોનલ પવન હોય છે, પરંતુ ±20° અક્ષાંશની ધ્રુવીય દિશામાં આગળ વધે છે. વિષુવવૃત્ત પર પવનની ઝડપ −50 થી −100 m/s સુધી હોય છે, જે 50° અક્ષાંશની નજીક 240 m/s સુધી વધે છે. 2007ના સમપ્રકાશીય પહેલાં માપવામાં આવેલી પવનની રૂપરેખા દક્ષિણ ગોળાર્ધમાં મજબૂત પવન સાથે થોડી અસમપ્રમાણતાવાળી હતી, જો કે તે મોસમી અસર હોવાનું બહાર આવ્યું કારણ કે આ ગોળાર્ધ 2007 પહેલાં સૂર્ય દ્વારા સતત પ્રકાશિત થતો હતો. 2007 પછી ઉત્તર ગોળાર્ધમાં પવન ઝડપી બન્યો હતો જ્યારે દક્ષિણ ગોળાર્ધમાં પવન ધીમો પડ્યો હતો. યુરેનસ તેની 84 વર્ષની ભ્રમણકક્ષામાં નોંધપાત્ર મોસમી વિવિધતા દર્શાવે છે. તે સામાન્ય રીતે અયનકાળની નજીક તેજસ્વી હોય છે અને સમપ્રકાશીય સમયે ઝાંખું હોય છે. આ ભિન્નતા મોટે ભાગે જોવાની ભૂમિતિમાં ફેરફારોને કારણે થાય છેઃ એક તેજસ્વી ધ્રુવીય પ્રદેશ અયનકાળ નજીક દેખાય છે, જ્યારે શ્યામ વિષુવવૃત્ત સમપ્રકાશીય નજીક દેખાય છે. હજુ પણ વાતાવરણની પરાવર્તનશીલતામાં કેટલીક આંતરિક ભિન્નતાઓ અસ્તિત્વમાં છેઃ સમયાંતરે ધ્રુવીય આવરણને ઝાંખું અને તેજસ્વી કરવાની સાથે સાથે ધ્રુવીય કોલર દેખાય છે અને અદૃશ્ય થઈ જાય છે. આ પણ જુઓ યુરેનસ નોટ્સના મેગ્નેટોસ્ફિયર સંદર્ભો બાહ્ય કડીઓ યુરેનસ યુરેનસ