> > Парниковый эффект на Венере

Парниковым газом выступает углекислый. Сквозь него проходят разные длины волн, но ему удается эффективно накапливать тепло, функционируя в качестве своеобразного одеяла. Солнечные лучи врезаются в поверхность и пытаются вырваться, но углекислый газ удерживает нагрев. Это как оставить запертую машину под Солнцем, только навсегда

Венера – самый сильный парниковый эффект среди планет Солнечной системы: причины, особенности атмосферы, температура, расстояние к Солнцу, газовая оболочка.

Не все знают, что Венера - самая горячая планета Солнечной системы. Да, несмотря на второе место по расстоянию от Солнца, это невероятно раскаленное место, где постоянная температура замерла на показателе 462°С. Этого хватает, чтобы свинец полностью расплавился. По атмосферному давлению в 92 раза превосходит земное. Но откуда такие показатели? Всему виной парниковый эффект на Венере .

Как работает парниковый эффект на Венере

Исследователи полагают, что раньше Венера сильнее напоминала Землю и обладала низкой температурой и даже водой в жидком состоянии. Но миллиарды лет назад запустился процесс нагревания. Вода просто испарилась в атмосферу, и пространство наполнилось углекислым газом. Поверхность нагревалась, вырывая углерод, который увеличивал количество газа.

К сожалению, парниковый эффект поселился в атмосфере Венеры. Может ли этот сценарий повториться с Землей? Если да, то наша температурная отметка поднялась бы к нескольким сотням градусов, а атмосферный слой стал в сотню раз плотнее.

Количество водяного пара в атмосфере прямо связано с «парниковым эффектом», суть которого заключается в следующем. Хотя большую часть солнечного света облака отражают обратно, часть его все же проходит сквозь атмосферу, падает на поверхность планеты и поглощается ею. Поскольку планета пребывает в тепловом равновесии (т.е. не становится со временем горячее), вся поглощенная энергия должна снова излучаться в космос. Если бы не препятствовала атмосфера, поверхность планеты справилась бы с этой задачей, нагревшись примерно до 230 К (в среднем по двум полушариям; конечно, дневное было бы немного горячее, а ночное - холоднее). При этом излучение поверхности лежало бы в инфракрасном диапазоне с максимумом между 10 и 15 мкм. Но именно в этом диапазоне атмосфера малопрозрачна. Она перехватывает значительную часть излучения поверхности и возвращает ее назад. От этого поверхность нагревается еще сильнее, до такой температуры, при которой выходящий в космос поток тепла все же уравновешивает его приток от Солнца. Таким образом, равновесие восстанавливается, но уже с повышенной температурой поверхности (735 К).

Этот эффект назван «парниковым», поскольку стекло или пленка в садовом парнике играет ту же роль, что и атмосфера планеты: прозрачная для света крыша парника пропускает направленные к земле солнечные лучи, но задерживает идущее от земли инфракрасное излучение и восходящие потоки теплого воздуха.

Расчет показывает, что температура поверхности Венеры как раз соответствует концентрации водяного пара около 3?10 -5 ; если бы его было больше, непрозрачность для инфракрасных лучей значительно возросла бы и температура поверхности стала бы еще выше. По-видимому, начальная температура Венеры из-за ее сравнительной близости к Солнцу была относительно высока. Это способствовало выделению из поверхности воды и углекислого газа, стимулировавших парниковый эффект и дальнейший рост температуры.

Средняя температура поверхности Земли (или другой планеты) повышается за счет наличия у нее атмосферы.

Садоводы хорошо знакомы с этим физическим явлением. Внутри парника всегда теплее, чем снаружи, и это помогает выращивать растения, особенно в холодное время года. Вы можете почувствовать аналогичный эффект, когда находитесь в автомобиле. Причина его состоит в том, что Солнце с температурой поверхности около 5000°С излучает главным образом видимый свет — часть электромагнитного спектра , к которой чувствительны наши глаза. Поскольку атмосфера в значительной степени прозрачна для видимого света, солнечное излучение легко проникает к поверхности Земли. Стекло также прозрачно для видимого света, так что солнечные лучи проходят внутрь парника, и их энергия поглощается растениями и всеми объектами, находящимися внутри. Далее, согласно закону Стефана—Больцмана , каждый объект излучает энергию в какой-либо части электромагнитного спектра. Объекты с температурой около 15°С — средней температурой у поверхности Земли — излучают энергию в инфракрасном диапазоне. Таким образом, объекты в парнике испускают инфракрасное излучение. Однако инфракрасное излучение не может легко проходить сквозь стекло, поэтому температура внутри парника повышается.

Планета с устойчивой атмосферой, такая как Земля, испытывает практически такой же эффект — в глобальном масштабе. Чтобы поддерживать постоянную температуру, Земле необходимо самой излучать столько же энергии, сколько она поглощает из видимого света, излучаемого в нашу сторону Солнцем. Атмосфера служит как бы стеклом в парнике — она не столь прозрачна для инфракрасного излучения, как для солнечного света. Молекулы различных веществ в атмосфере (важнейшие из них — углекислый газ и вода) поглощают инфракрасное излучение, действуя как парниковые газы . Таким образом, инфракрасные фотоны, излучаемые земной поверхностью, не всегда уходят прямо в космос. Некоторые из них поглощаются молекулами парниковых газов в атмосфере. Когда эти молекулы вторично излучают энергию, которую они поглотили, они могут излучать ее как в сторону космоса, так и внутрь, обратно к поверхности Земли. Присутствие таких газов в атмосфере создает эффект укрывания Земли одеялом. Они не могут прекратить утечку тепла наружу, но позволяют сохранить тепло около поверхности более долгое время, поэтому поверхность Земли значительно теплее, чем была бы в отсутствие газов. Без атмосферы средняя температура поверхности составляла бы —20°С, что намного ниже точки замерзания воды.

Важно понимать, что парниковый эффект на Земле был всегда. Без парникового эффекта, обусловленного наличием углекислого газа в атмосфере, океаны давно бы замерзли, и высшие формы жизни не появились бы. В настоящее время научные дебаты о парниковом эффекте идут по вопросу глобального потепления : не слишком ли мы, люди, нарушаем энергетический баланс планеты в результате сжигания ископаемых видов топлива и прочей хозяйственной деятельности, добавляя при этом излишнее количество углекислого газа в атмосферу? Сегодня ученые сходятся во мнении, что мы ответственны за повышение естественного парникового эффекта на несколько градусов.

Парниковый эффект имеет место не только на Земле. В действительности самый сильный парниковый эффект, о котором мы знаем, — на соседней планете, Венере. Атмосфера Венеры почти целиком состоит из углекислого газа, и в результате поверхность планеты разогрета до 475°С. Климатологи полагают, что мы избежали такой участи благодаря наличию на Земле океанов. Океаны поглощают атмосферный углерод, и он накапливается в горных породах, таких как известняк — посредством этого углекислый газ удаляется из атмосферы. На Венере нет океанов, и весь углекислый газ, который выбрасывают в атмосферу вулканы, там и остается. В результате мы наблюдаем на Венере неуправляемый парниковый эффект.

Глобальное потепление на нашей планете стало, вроде бы, уже общеизвестным фактом. И специалисты предупреждают, что это глобальное потепление, которое происходит из-за парникового эффекта в атмосфере, может иметь самые серьезные последствия. Поэтому планируется проведение исследований действия парникового эффекта не только на Земле, но и на Венере, Марсе и Титане (спутнике Сатурна), чтобы человечество более четко могло себе представить, какие превратности климата его могут ожидать в дальнейшем.

Пока человечество было немногочисленным и не обремененным техническими достижениями оно своей деятельностью слабо влияло на климат Земли. Но сейчас человек активно вмешивается в процесс теплообмена на нашей планете, зачастую не задумываясь о последствиях.

Энергия Солнца нагревает поверхность Земли, которая в свою очередь излучает эту энергию обратно в космос. Но некоторые атмосферные газы не дают этой энергии выйти за пределы атмосферы. В этом и состоит парниковый эффект. Без него средняя температура на Земле, которая сейчас составляет 15 o С, была бы на 30 o ниже. Человек, сжигая топливо и вырубая леса, выбрасывает в атмосферу массу парниковых газов, тем самым усиливая парниковый эффект. В итоге за последнее столетие глобальная температура на Земле увеличилась больше, чем на полградуса.

Пример того, что может произойти, когда парниковый эффект становится слишком сильным, можно увидеть на Венере. Эта планета по размерам и массе лишь немного уступает Земле. Но температура на ее поверхности составляет около 460 o С. Сейчас атмосфера Венеры почти целиком состоит из углекислого газа, который является парниковым газом. В земной атмосфере доля углекислого газа составляет пока около 0,03%. Вроде бы, это очень мало, но со времен начала развития промышленности доля углекислого газа в атмосфере увеличилась на 30%.

Почему же на Венере состав атмосферы отличается так сильно от земного? Может быть, Землю тоже ждет судьба Венеры? На этот вопрос, возможно, удастся ответить европейскому зонду Venus Express, который отправится исследовать Венеру в 2005 г.

Совсем не похожа на Венеру другая наша соседняя планета - Марс. На Марсе пока не замечено никаких признаков парникового эффекта. В его атмосфере есть углекислый газ, но сама атмосфера такая тонкая и разреженная, что ее давление на поверхности составляет лишь сотую долю от "земных" 760 мм рт. ст. Поэтому никакую энергию Солнца она не задерживает, и между днем и ночью, а также светом и тенью существуют резкие контрасты температуры. Многие специалисты полагают, что в прошлом на Марсе было намного теплее, и что там были даже океаны, а, следовательно, и атмосфера была совсем другой. Однако около 3,6 млрд лет назад на Марсе что-то произошло, и он со временем пришел в нынешнее состояние. Что могло стать толчком для такого изменения климата? Ответить на этот вопрос ученые планируют с помощью европейского зонда Mars Express, который отправится к Марсу в мае этого года.

Некий промежуточный по интенсивности парниковый эффект имеется на самом большом спутнике Сатурна Титане. Правда, в его атмосфере он объясняется большими концентрациями метана, который также является парниковым газом. Но на Титане все-таки гораздо холоднее, чем на Земле - около -180 o С. Сейчас к Сатурну летит зонд Cassini с минизондом Huygens. Последний предназначен как раз для исследований Титана. Для этого он будет сброшен в атмосферу на парашюте. Возможно, эти исследования позволят землянам узнать что-то полезное и для понимания процессов на своей планете.