Sao Thiên Vương
Khí quyển > Tầng thượng quyển

Tầng giữa của khí quyển Sao Thiên Vương là tầng bình lưu, với nhiệt độ nói chung tăng theo độ cao từ 53 K bắt đầu tại khoảng lặng đối lưu đến 800 hoặc 850 K tại nơi tiếp giáp với tầng nhiệt. Nhiệt độ của tầng bình lưu do các phân tử methan và hydrocarbon hấp thụ bức xạ UV và IR đến từ Mặt Trời, trong đó các hydrocarbon hình thành từ quá trình quang ly của methan dưới tác dụng của ánh sáng. Năng lượng nhiệt cũng được dẫn từ tầng nhiệt nóng bên trên. Các hydrocarbon nằm ở phạm vi cao độ tương đối hẹp giữa 100 và 300 km tương ứng với áp suất 10 giảm tới 0,1 mBar (1000 xuống 10 kPa) và nhiệt độ trong khoảng 75 tới 170 K. Những hydrocarbon phổ biến nhất là methan, acetylen và êtan với tỉ số trộn bằng xấp xỉ 10−7 so với hiđrô. Tỉ số trộn của cacbon mônôxít là cũng giống như thế ở những độ cao này. Những hydrocarbon nặng hơn và cacbon dioxide có tỉ số trộn gấp ba bậc độ lớn so với hydrocarbon nhẹ hơn. Tỉ số của nước bằng 7×10-9. Êtan và acetylen có xu hướng ngưng tụ lại trong những vùng lạnh hơn của tầng bình lưu và ở khoảng lặng đối lưu (với mức áp suất dưới 10 mBar) tạo nên những đám mây mờ mịt, đây chính là một phần trong những dải mây xuất hiện trên hình ảnh của Sao Thiên Vương. Độ tập trung của các hydrocarbon trong tầng bình lưu bên trên lớp mây mờ mịt nhỏ hơn so với độ tập trung của các hợp chất này trong tầng bình lưu của những hành tinh khí khổng lồ khác.
Tầng ngoài cùng của khí quyển Sao Thiên Vương là tầng nhiệt và vành nhật hoa (corona) của hành tinh, chúng có nhiệt độ đồng đều xung quanh 800 đến 850 K. Các nhà thiên văn vẫn chưa hiểu nguồn nhiệt năng nào duy trì giá trị nhiệt độ cao như vậy, hoặc là từ nguồn bức xạ nhiệt tia tử ngoại Mặt Trời hoặc là do hoạt động của cực quang cung cấp nguồn năng lượng cần thiết cho tầng ngoài cùng khí quyển. Ảnh hưởng của sự lạnh đi cũng nhỏ do thiếu hụt những hydrocarbon trong tầng bình lưu ở mức áp suất trên 0,1 mBar cũng có thể là yếu tố làm cho nhiệt độ của tầng nhiệt cao như thế. Ngoài phân tử hiđrô, tầng nhiệt và corona còn chứa rất nhiều nguyên tử hiđrô tự do. Do chúng có khối lượng nhỏ kết hợp với nhiệt độ cao tại tầng này có thể giải thích tại sao vành nhật hoa hành tinh lại mở rộng xa đến 50.000 km hay gấp hai lần bán kính Sao Thiên Vương. Vành nhật hoa (corona) mở rộng là một đặc điểm chỉ có ở hành tinh này. Ảnh hưởng của vành này bao gồm nó kéo những hạt nhỏ quay quanh Sao Thiên Vương, dẫn đến suy giảm dần những hạt bụi trong vành đai hành tinh. Tầng nhiệt Sao Thiên Vương, cùng với phần phía trên của tầng bình lưu, tương ứng chính là tầng ion của hành tinh. Quan trắc cho thấy tầng ion nằm ở độ cao từ 2.000 đến 10.000 km. Tầng ion của Sao Thiên Vương có mật độ dày đặc hơn so với của Sao Thổ và Sao Hải Vương, mà những tầng này xuất hiện từ sự bay lên của những hydrocarbon phân bố thưa thớt trong tầng bình lưu của Sao Thổ và Sao Hải Vương. Tầng ion của Sao Thiên Vương được duy trì chủ yếu bởi bức xạ UV và mật độ của tầng phụ thuộc vào cường độ hoạt động của gió Mặt Trời. Hoạt động cực quang trên hành tinh là không đáng kể so với của Sao Mộc và Sao Thổ.
Khí quyển Sao Thiên Vương
Biểu đồ nhiệt độ của tầng đối lưu và phía thấp tầng bình lưu của Sao Thiên Vương. Các tầng mây và khói mờ cũng thể hiện ở trong biểu đồ.
Tốc độ gió phân bố theo vĩ độ trên Sao Thiên Vương. Hai dải gạch sọc là biên giới của cực nam và cực bắc trong các mùa của hành tinh. Cung màu đỏ là cung đối xứng khớp nhất với dữ liệu quan trắc.