Состав атмосферы планет солнечной системы

Солнце, климат и погода планет солнечной системы - все эти вопросы кажутся весьма далекими от нашей жизни на Земле и даже от погоды, с которой мы сталкиваемся повседневно: А между тем, не все так просто. Многое из того, что происходит на Солнце, имеет прямое отношение к нашим земным делам и потому заслуживает внимания, а изучение атмосфер планет солнечной системы в комплексе с изучением солнечной деятельности может помочь нам лучше познать нашу земную атмосферу, поскольку известно, что основные физические законы, постигнутые наукой, применимы и за пределами нашей планеты.

С известным непостоянством солнечной активности, проявляющимся в существовании множества циклов в деятельности Солнца 5 - 6-летнего, летнего, летнего, полувекового, векового и других , многие ученые связывают периодические колебания режимов температуры, осадков, состояния ледников и других гидрометеорологических показателей на Земле. Хотя наличие подобной связи нельзя считать доказанным, но игнорировать такую возможность нет оснований - Солнце как единственный для Земли источник энергии, получаемой ею извне, может в принципе при колебаниях своей активности влиять на состояние земной атмосферы и на условия погоды.

Вопрос в том, каков механизм этого влияния Наблюдая за состоянием атмосфер Солнца и планет не только с поверхности Земли, но и с помощью посылаемых к другим планетам измерительных приборов, устанавливаемых на автоматических станциях, мы обнаруживаем там много интересного.

Нет ничего удивительного в том, что объем информации о жизни планет солнечной системы с каждым годом все возрастает, а по мере его роста возникают все новые и новые вопросы, интересующие нас, землян. Далеко не на все эти вопросы мы сегодня в состоянии дать ответы, и не все ответы, которые сейчас могут быть даны, следует считать окончательными - в процессе расширения наших знаний многие представления уточняются.

Таким образом, условимся рассматривать сообщаемые в этой главе сведения как предварительные. Полный поток лучистой энергии Солнца на верхней границе атмосферы при среднем расстоянии Земли от Солнца называют солнечной постоянной. За всю историю измерений потока лучистой энергии Солнца не отмечено случаев отклонений ее величины, которые не укладывались бы в пределы ошибок измерений и имели бы какую-либо регулярность. Поэтому эту величину и назвали солнечной постоянной.

Согласно звездной статистике, Солнце относится к спектральному классу G2 - так называемых желтых кар ликов. Всего различают семь спектральных классов - от звезд большой светимости сине-фиолетового цвета, имеющих температуру излучения 40 - 50 К до звезд низкой светимости оранжево-красного цвета, имеющих температуру излучения около К: О, В, A, F, G, К, М Наше Солнце занимает среди других звезд по светимости промежуточное положение между звездами средней и низ кой светимости, а именно е место из 70 в каждом звездном классе 10 подклассов.

Согласно теории звездного равновесия, светимость Солнца, как и всех звезд, определяется его массой и поэтому она со временем должна мало меняться, так как убыль массы Солнца в масштабах времени существования человечества ничтожна. Диаметр Солнца 1 км. Масса Солнца несоизмеримо больше массы любой планеты солнечной системы. Масса всех планет вместе взятых примерно в раз меньше массы Солнца.

Внешние, доступные наблюдениям слои Солнца можно считать его атмосферой. Самый нижний слой солнечной атмосферы - фотосфера - является источником почти всего солнечного излучения. Выше фотосферы находится второй слой солнечной атмосферы - хромосфера, мощность которого около 10 км, а еще выше - солнечная корона, являющаяся наиболее разреженной частью солнечной атмосферы.

Хромосфера и солнечная корона дают все наблюдаемое радиоизлучение Солнца. Для этого есть все основания: Земля наряду с несколькими другими планетами принадлежит к солнечной системе, то есть обращается вокруг Солнца и перемещается вместе с Солнцем; она находится, по космическим масштабам, относительно близко от Солнца, "всего" на удалении в среднем около млн.

Получая от Солнца всего одну двухмиллиардную долю его энергии излучения, наша планета обеспечена необходимым для жизни теплом и миллионы лет пребывает в состоянии теплового равновесия, столь важного для сохранения относительной стабильности ее климата и других условий жизни. Служба Солнца создана для изучения Солнца и обмена информацией об изменениях солнечной активности.

Колебания солнечной активности создают магнитные бури, полярные сияния, изменяют радиационную обстановку в околоземном пространстве и условия прохождения радиоволн. Они оказывают влияние и на метеорологические процессы, хотя их роль в изменениях состояния земной атмосферы пока еще не выяснена.

Да, все планеты солнечной системы имеют атмосферу, однако состав газов земной атмосферы совсем иной, чем на остальных планетах. У каждой планеты солнечной системы своя атмосфера, отличная от атмосферы любой другой планеты. Наибольшая плотность атмосферы и наибольшее атмосферное давление - на Венере, наименьшая - на Меркурии.

В прошлом о планетах и их атмосферах люди могли судить только по данным наблюдений с помощью оптических приборов. Открытие спектрального анализа позволило уже во второй половине прошлого века исследовать состав атмосферы планет по спектрам их излучения. Создание ракет и автоматических межпланетных станций в 50 - х годах нашего столетия решающим образом расширило возможности исследования атмосферы планет солнечной системы путем направления измерительной аппаратуры непосредственно в толщу атмосферы ближайших планет.

Советская автоматическая станция "Венера-4", достигшая этой планеты в году, "Венера-7", впервые плавно опустившаяся на поверхность Венеры в году, "Венера-9", впервые обеспечившая получение снимков поверхности планеты год , и, наконец, "Венера" и "Венера" год , передававшие с поверхности планеты около двух часов сведения о состоянии ее атмосферы, условиях освещенности облаков и самой поверхности, дали богатую информацию о составе, строении и режиме венерианской атмосферы.

Американские межпланетные станции "Марс", "Маринер", "Пионер" и "Вояджер" принесли новые важные сведения об атмосферах Марса, Меркурия и Сатурна. В настоящее время значения солнечной постоянной установлены для пяти планет: Для планет, расположенных ближе с Солнцу, солнечная постоянная во много раз превосходит ее значение для Земли, а для планет, расположенных на большом удалении от Солнца, она очень мала. Средние значения отражательной способности альбедо поверхности планет с учетом существования на планетах атмосферы и облаков приблизительно такие:.

Как видим, различия эти очень существенны. Они определяются как особенностями условий на поверхности планет, так и особенностями состава их атмосфер и наличием облаков. Так, например, поверхность Венеры покрыта жидкостью, поверхность Марса - пылью; на Венере, как и на Земле, есть капельно-жидкие облака, на Марсе - в основном только пылевые. Средняя температура на поверхности составляет К, при этом на освещенной стороне планеты днем она может быть около К, а на неосвещенной стороне К.

Продолжительность суток на Марсе примерно такая же, как и на Земле, но продолжительность года почти в два раза большая,- год там длится земных суток. Температура в марсианской атмосфере убывает с высотой приблизительно в два раза медленнее, чем в нашей земной.

На планете есть полярные шапки льдов из замерзшей углекислоты, граница которых опускается до й параллели. Атмосферная циркуляция имеет сходство с земной, но интенсивность циркуляции превосходит земную, так как контрасты температуры между экватором и полюсами на Марсе в 2,5 - 3 раза больше, чем на Земле. Условия марсианской погоды можно охарактеризовать только весьма приближенно. Более или менее достоверно мы знаем, что на этой планете очень велик суточный ход температуры.

Преобладающими зимой должны быть ветры западного, а летом - восточного направления, так как господствующей там является зональная форма циркуляции, меридиональные процессы проявлются слабее, чем на Земле. Анализ телевизионных изображений облачного покрова там, помимо низких пылевых облаков желтого цвета, изредка наблюдаются высокие тонкие кристаллические облака синего и белого цвета показывает наличие структур облачности фронтального типа.

Характерным явлением погоды на Марсе следует считать пыльные бури, которые могут носить там глобальный характер. Одна из таких пыльных бурь наблюдалась в период полетов автоматических межпланетных станций "Марс" и "Маринер" в конце и начале года.

Особенностью таких бурь является "антипарниковый эффект" - охлаждение поверхности планеты и увеличение температуры атмосферы под влиянием поглощения солнечной радиации пылью. Сейчас Марс представляет собой пустынную, безводную и по сравнению с Землей очень холодную планету. Многие исследователи склонны считать, что в очень далеком прошлом условия там были совсем иные, в частности атмосфера была более плотной и, что особенно существенно, была и вода.

Об этом говорят обнаруженные на Марсе осадочные отложения и рельеф поверхности, изобилующий узкими долинами, напоминающими естественные каналы, по которым, как по земным рекам, возможно, текла вода или какая-либо другая жидкость. О существовании на Марсе другого, значительно более мягкого климата в далеком прошлом возможно, около миллиарда лет тому назад , по мнению некоторых ученых, говорят и расчеты, основанные на предположении о том, что, прежде чем стать современной, "докислородной", марсианская атмосфера была первоначально водородной, затем аммиачной, и лишь в будущем ей предстоит стать подобной нашей земной.

Однако наши знания и о современной марсианской атмосфере еще далеки от полноты, а представление о ее эволюции в прошлом вообще носит чисто гипотетический характер. Меркурий, как и спутник Земли Луна, практически лишен атмосферы.

Однако в ничтожных количествах на Меркурии обнаружено присутствие углекислого газа. Атмосферное давление, создаваемое им, равно примерно одной тысячной доле давления земной атмосферы. Согласно предположению, разделяемому рядом авторитетных ученых, из атмосферы Меркурия ушли составлявшие ее некогда легкие газы, поскольку из-за своей небольшой массы планета оказалась неспособной удержать возле себя первоначально возникшую атмосферу, состоявшую из продуктов дегазации ее твердой оболочки.

Масса Меркурия в 18 раз меньше массы Земли и почти в два раза меньше массы Марса. По той же причине Луна, имеющая еще меньшую массу в 81 раз меньше земной , оказалась полностью лишенной атмосферы. Венера, самая для нас яркая и красивая планета солнечной системы, всегда привлекала внимание людей. Данные о ней, полученные во второй половине нашего столетия, оказались для многих неожиданными и даже разочаровывающими - поверхность Венеры окутана плотным слоем облачности, состоящей из капель, по мнению одних ученых, серной, а по мнению других - соляной кислоты.

В обоих случаях - это не лучшее место для прогулки туристов-землян, с древнейших времен питающих чувства симпатии к соседке нашей Земли Атмосфера на Венере очень плотная, давление на поверхности планеты в 90 раз больше земного.

По последним данным, облака, всегда закрывающие поверхность этой планеты, состоят из капель не серной, а соляной кислоты. Венера во всех отношениях своеобразная планета, во многом не похожая на остальные. Вращается она очень медленно, так что сутки там в раз продолжительнее земных кстати, и направление вращения у нее противоположно направлению вращения остальных планет.

Температура на освещаемой Солнцем стороне около К. С высотой она убывает, достигая в тропопаузе, на высоте 58 км, примерно К, то есть уже вполне земных значений. Во всей километровой толще венерианской тропосферы происходит интенсивное перемешивание воздуха, связанное с бурными процессами конвекции.

По современным представлениям, важнейшим фактором теплообмена и перераспределения тепла между дневными и ночными участками поверхности Венеры является ветер: На верхних уровнях наблюдается противотечение - отток теплого воздуха в противосолнечной области, где он опускается вниз к поверхности планеты, чтобы начать новый цикл движения к подсолнечной области.

Ввиду малой скорости вращения Венеры мала и отклоняющая сила вращения, и потому она не оказывает заметного влияния на циркуляцию, которая при этом должна быть симметричной относительно экватора. Однако благодаря большой плотности венерианской атмосферы ветровое давление там в 10 - 15 раз превышает земное. Как мы уже говорили, для атмосферы Венеры характерно интенсивное вертикальное движение воздуха. Нам трудно представить себе внешний вид облаков на Венере. Есть основания полагать, что облачный покров имеет мощность несколько десятков километров, начинаясь на высоте около 50 км над поверхностью планеты.

Состоят облака из капель соляной кислоты. Они могут, покрывая планету сплошным слоем, иметь отдельные участки хорошо выраженной конвекции, наподобие известных на Земле районов развития кучево-дождевых облаков в массе слоистообразной облачности фронтальной природы.

Можно предположить, что атмосфера Венеры, как и ряда других планет, в том числе Меркурия, Земли и Марса, образовалась в результате дегазации твердой оболочки этой планеты. Однако, поскольку условия на этой планете оказались неблагоприятными для развития растительности и существования фотосинтезирующих микроорганизмов, процессы фотосинтеза не получили на Венере развития, что и обусловило отсутствие кислорода, хотя там достаточно исходного материала в частности, углекислого газа для его образования.

Атмосфера Юпитера состоит из легких газов - водорода и гелия. В незначительном количестве там обнаружены метан и аммиак.

Планеты Солнечной системы

Последний, возможно, как предполагают некоторые исследователи, существует на этой планете еще в кристаллическом и в жидком виде из аммиачных кристаллов и капель могут формироваться облака. Все перечисленные газы содержатся в верхнем слое атмосферы Юпитера, то есть выше облаков, которые окутывают планету очень мощным слоем, толщиной примерно км.

В нижнем слое атмосферы, вероятно, содержатся более тяжелые газы и вода, а также и аммиак. В целом плотность атмосферы Юпитера не очень велика, атмосферное давление на поверхности составляет 1,3 земного. Как предполагают ученые, это капельно-жидкая облачность, состоящая из водного раствора аммиака, а возможно, и соляной кислоты. Нижняя граница ее предположительно находится на высоте нескольких десятков километров над поверхностью планеты, верхняя - на высоте около км. Некоторые ученые допускают возможность существования нескольких слоев облачности на Юпитере, в том числе слоя из кристаллического аммиака.

Облачные поля на этой планете неустойчивы, наблюдаются они в виде нескольких полос вдоль кругов широты, их конфигурация изменяется иногда очень быстро. Более или менее определенно можно судить лишь о температуре на поверхности облачного слоя планеты, которая оценивается в К.

Значительно труднее оценить температурный режим в нижнем слое атмосферы, под облаками. По некоторым расчетам, температура в подоблачном слое на Юпитере составляет около К. Юпитер - планета с высокой скоростью вращения, и ввиду большой мощности облачного покрова циркуляция его атмосферы определяется не солнечным нагревом поверхности планеты, а действием внутренних сил гравитации.

Судя по направленности облачных полос параллельно экватору, циркуляция носит четко выраженный зональный характер.

Об атмосферных условиях на планетах-гигантах, к которым, кроме Юпитера, относятся Сатурн, Уран и Нептун, известно немного. Обладая большой массой и большой скоростью вращения, они сохраняют в своих атмосферах легкие газы. На всех указанных планетах есть водород и метан.

Атмосфера есть даже на некоторых из их спутников. Будучи сильно удаленными от Солнца, эти планеты получают ничтожное количество солнечного тепла. Сатурн, Уран и Нептун известны как планеты с низкотемпературным излучением.

Солнечный ветер - не метеорологическое понятие, а астрофизическое. Это постоянное радиальное истечение плазмы солнечной короны в межпланетное пространство. Солнечный ветер уносит избыточную энергию солнечной короны, остающуюся после потери энергии на излучение. Плотность потока частиц соответственно убывает, она обратно пропорциональна квадрату расстояния от Солнца.

На удалении примерно десяти земных радиусов от нашей планеты под влиянием магнитного поля Земли солнечный ветер как бы обтекает земную магнитосферу, оказывая влияние на ее состояние при колебаниях интенсивности потока частиц, составляющих солнечный ветер.

Вариации интенсивности солнечного ветра являются причиной магнитных бурь, полярных сияний и других проявлений возмущения магнитного поля Земли. Это потоки частиц, излучаемые звездами. Американский космический аппарат "Вояджер-2" в июле года зафиксировал в пределах солнечной системы, на расстоянии 20 млн.

О достижении планеты Юпитер потоками частиц космического ветра было известно и ранее по результатам исследований советских и зарубежных астрофизиков.

Все предшествующие случаи "парада планет" не внесли никаких заметных изменений в условия жизни на Земле. Влияние таких ситуаций в положении планет солнечной системы на состояние земной коры и атмосферы не доказано - увеличение приливных сил слишком малозначительно, чтобы его можно было принимать в расчет.

Так, во всяком случае, утверждают специалисты - астрономы и астрофизики. При копировании отдельных материалов проекта в рамках допустимых законодательством РФ активная ссылка на страницу первоисточник обязательна: Атмосфера солнца и планет солнечной системы Солнце, климат и погода планет солнечной системы - все эти вопросы кажутся весьма далекими от нашей жизни на Земле и даже от погоды, с которой мы сталкиваемся повседневно: Что такое солнечная постоянная?

Насколько значительна светимость Солнца по сравнению со светимостью остальных звезд? Насколько постоянна светимость Солнца и звезд? С какой скоростью вращается Солнце? Насколько масса Солнца больше массы планет солнечной системы?

Есть ли атмосфера на Солнце? Почему мы выделяем Солнце среди других звезд? Для чего существует Служба Солнца? Имеется ли атмосфера на других планетах солнечной системы? Какими средствами изучают атмосферы планет солнечной системы? Каковы значения солнечной постоянной на планетах солнечной системы? Насколько велики различия в отражательной способности поверхности планет солнечной системы?

Средние значения отражательной способности альбедо поверхности планет с учетом существования на планетах атмосферы и облаков приблизительно такие: Меркурий 0,09 Марс 0,20 Уран 0,5 Венера 0,77 Юпитер 0,5 Нептун 0,5 Земля 0,30 Сатурн 0,5 Как видим, различия эти очень существенны. Что известно сейчас об атмосфере Марса? Каковы условия погоды на Марсе? Всегда ли климат Марса был таким, как сегодня? Что представляет собой атмосфера Меркурия? Из чего состоит атмосфера Венеры? Каков температурный режим на Венере?

Что представляет собой атмосферная циркуляция на Венере? Какие на Венере облака? Чем можно объяснить отсутствие кислорода в атмосфере Венеры? Каков состав атмосферы на Юпитере? Что представляют собой облака на Юпитере? Каков режим температуры в атмосфере Юпитера? Что известно о циркуляции атмосферы Юпитера? Каковы особенности атмосферных условий на других планетах-гигантах? Что такое солнечный ветер? Что такое космический ветер?

Что представляет собой "парад планет" и может ли он повлиять на условия жизни на Земле?

Карта сайта

148 149 150 151 152 153 154