Почему Венера горячее Меркурия, хотя находится дальше от Солнца

Почему Венера горячее Меркурия, хотя находится дальше от Солнца

Казалось бы, Меркурий, как самая близкая к Солнцу планета, должен быть самым горячим местом в Солнечной системе. Однако при испепеляющих 900 градусах по Фаренгейту (480 градусах Цельсия) Венера превосходит Меркурий с его максимальной температурой поверхности 800 F (430 C), хотя в среднем находится на 31 миллион миль (50 миллионов километров) дальше от Солнца. Так как же вторая планета от нашей звезды может быть горячее самой близкой к ней?

Всё дело в отражательной способности, составе атмосферы и геологической истории, рассказали эксперты Live Science.

Совершенно разные атмосферы

Расстояние планеты от её звезды — не единственный фактор, влияющий на температуру планеты.

«Расстояние говорит нам, сколько солнечного света достигает планеты, но оно не говорит, сколько света отражается… поглощается, насколько эффективно уходит тепло или насколько эффективно атмосфера переносит тепло вокруг планеты, — сказал Live Science в электронном письме Стивен Кейн, астрофизик, изучающий обитаемость планет в Калифорнийском университете в Риверсайде. — Эти свойства могут быть так же важны, как расстояние, а иногда и гораздо важнее».

Меркурий демонстрирует это в миниатюре. По словам Кейна, у планеты практически нет атмосферы, поэтому поступающий солнечный свет падает прямо на голую скалу, нагревая её до экстремальных температур днём. Но поскольку над головой почти нечего удерживать это тепло, Меркурий излучает его прямо обратно в космос, как только садится солнце. В результате ночные температуры падают примерно с 800 F (430 C) днём до примерно минус 290 F (минус 180 C) ночью — перепад более чем в 1000 градусов, добавил он.

Венера рассказывает противоположную историю. Окутанная атмосферой, которая примерно в 90 раз плотнее земной и почти полностью состоит из углекислого газа, Венера удерживает тепло настолько эффективно, что температура её поверхности почти не меняется, где бы ни находилось солнце, объяснил Кейн.

Постоянное одеяло

Густые облака серной кислоты Венеры отражают примерно три четверти поступающего солнечного света обратно в космос. (Фото: NASA / Handout via Getty, NASA / Handout via Getty)

Солнечный свет достигает планеты в основном в виде ближнего инфракрасного излучения и видимого света, которые проходят через атмосферы, состоящие преимущественно из таких газов, как азот, кислород и углекислый газ, относительно беспрепятственно. Однако как только земля и нижние слои атмосферы поглощают эту энергию, они переизлучают её в виде инфракрасного излучения — того вида энергии, который мы ощущаем как тепло. Углекислый газ, отметил Кейн, как раз отлично захватывает и удерживает инфракрасное излучение.

На Венере атмосфера настолько глубока и насыщена углекислым газом, что инфракрасная энергия, покидающая поверхность, поглощается и переизлучается снова и снова, прежде чем хоть какая-то её часть в конце концов вырвется в космос. Часть этой энергии перенаправляется обратно вниз, сказал Кейн, дополнительно нагревая нижнюю атмосферу и поверхность планеты. Однако тепло не удерживается вечно, поскольку закон сохранения энергии означает, что Венера в конечном итоге должна высвободить столько же энергии, сколько поглощает.

Примечательно, что Венера на самом деле не поглощает больше солнечного света, чем Меркурий, в целом. Густой облачный покров отражает примерно три четверти поступающего солнечного света обратно в космос ещё до того, как он достигнет поверхности, и только около 3% солнечного света, достигающего Венеры, добирается до поверхности, сказал Кейн. Фактически, если бы эту атмосферу и облачный слой сняли, голая скалистая Венера на самом деле была бы холоднее Меркурия, поскольку получала бы с самого начала лишь около 29% того солнечного света, объяснил он. Именно одеяло, а не солнечные ванны, делает Венеру более горячим миром.

Откуда взялось одеяло

Атмосферное одеяло Венеры не возникло сразу. Как оно сформировалось — отдельный открытый вопрос. Венера демонстрирует убедительные доказательства прошлой и настоящей вулканической и тектонической активности, которая окутывает планету парниковыми газами, рассказал Live Science в электронном письме Пол Бирн, планетолог и доцент кафедры наук о Земле, окружающей среде и планетах Вашингтонского университета в Сент-Луисе.

Эта вулканическая активность была настолько интенсивной, что Бирн описывает современную Венеру как находящуюся в состоянии «пост-убежавшего парника», где её экстремальная жара стала самоподдерживающимся процессом независимо от того, что происходит в недрах планеты в любой конкретный момент.

Тепло не генерируется снизу; оно является следствием атмосферы, которая уже есть у Венеры, закреплённой тем же эффектом удержания инфракрасного излучения, описанным выше.

В совокупности ответы экспертов указывают на один и тот же основополагающий урок: то, насколько близко планета находится к своей звезде, — лишь вступительная глава её климатической истории. Какой у неё атмосфера и насколько эффективно эта атмосфера удерживает тепло, обычно отвечает за всё остальное.