Почему Венера - горячая планета

           Существование у Венеры массивной атмосферы, состоящей в основном из углекислого газа, позволяет объяснить высокую температуру ее поверхности, значительно превышающую ожидаемую равновесную температуру, определяемую из условий теплового баланса между получаемым планетой излучением Солнца и собственным тепловым излучением планеты. Атмосфера Земли, а тем более плотная атмосфера Венеры, поглощает значительную часть проходящего излучения и, что очень важно, это поглощение, т. е. степень непрозрачности, различны в разных участках спектра электромагнитного излучения. Молекулы каждого газа, входящего в состав атмосферы, поглощают излучение на строго опеделенных частотах, являющихся характеристикой данного газа. Поэтому атмосфера каждой планеты пропускает без существенного ослабления излучение лишь в частотных интервалах, отличных от частот поглощения входящих в нее молекул. Эти относительно свободные от поглощения частотные интервалы называются окнами прозрачности.

            В атмосфере Земли есть окно прозрачности в интервале длин волн примерно от 0,4 до 0,7 мкм. В этом интервале электромагнитное излучение воспринимается глазом в виде света. Вне окон прозрачности излучение значительно ослабляется, причем величина ослабления зависит от числа поглащающих молекул. Характерной особенностью зависимости интенсивности излучения Солнца и собственного теплового излучения планеты от длины волны является наличие максимума на некоторой  волне     max и быстрое уменьшение интенсивности как с ускорением, так и с удлинением волны. Поэтому энергия излучения сосредоточена в основном в относительно небольшом спектральном интервале около  max. Величина  max определяется законом Вина.

           Отсюда следует, что для Солнца - температура его фотосферы составляет около 600К - длина волны, на которой интенсивность излучения максимальна, равна 0,48 мкм, т. е. основная энергия излучения ( на спектральный интервал 0,4 - 0,7 мкм приходится около 50% энергии солнечного излучения ) приходится на окно прозрачности атмосферы и достигает поверхности планеты в виде света.

           Температура поверхности Венеры в 10 - 20 раз ниже температуры фотосферы Солнца, и поэтому длина волны, соответствующая максимуму ее собственного излучения  max = 5 - 10 мкм, и основная энергия излучения приходятся на инфракрасный участок спектра, т. е. на область вне окна прозрачности атмосферы. Таким образом, атмосфера пропускает с незначительным ослаблением излучение Солнца к планете, но значительно уменьшает собственное ее излучение. В результате тепловой баланс изменяется в сторону более высоких температур. На Земле этот эффект, названный <<парниковым >> (Название << парниковый >> этот эффект получил от всем известного огородного парника, так как считалось, что повышение температуры в парнике обусловлено именно прозрачностью стекла для солнечных лучей и непрозрачностью для собственного излучения грунта в инфракрасной части спектра. Однако Р. Вуд опроверг такое представление о работе парника. Он поставил опыт с двумя выставленными на Солнце коробками, одну из которых он покрыл стеклом, а вторую - пластинкой из каменной соли, прозрачной как для вилимого света, так и для инфракрасного излучения. Вопреки ожиданиям температура в обеихкоробках оказалась одинаковой. Это показало , что повышение температуры в парниках обусловлено просто прекращением циркуляции воздуха между грунтом и атмосферой, а эффект селективной непрозрачности стекла здесь очень мал. Однако названииие << парниковый >> эффект сохранилось за селективным механизмом нагрева. ), увеличивает температуру поверхности примерно на 50К.      К. Саган предположил, что парниковый эффект должен быть и на Венере.

          Непрозрачность атмосферы Земли в инфракрасной части спектра обусловленнна в основном поглощением молекулами водяного пара и углекислого газа. Водяной пар имеется и атмосфере Венеры, а содержание углекислого газа в ней намного больше, чем в атмосфере Земли. Поэтому парниковый эффект на Венередолжен быть гораздо сильнее, чем на Земле, и при имеющихся количествах СО2 и Н2О в атмосфере Венеры может объяснить высокую температуру ее поверхности.

         Интересно отметить, что если определяющим фактором в парниковом эффекте является содержание углекислого газа в атмосфере планеты, то этот эффект будет усиливаться и температура будет расти до полного выделения всего СО2 из поверхностных пород в атмосферу. Действительно возрастание температуры из-за парникового эффекта сдвинет влево реакцию волластонитового равновесия и увеличит выделение углекислого газа в атмосферу. Повышение содержания СО2 усилит парниковый эффект, что приведет к последующему повышению температуры. Далее весь цикл вновь повторится и будет продолжаться до полного перехода СО2 из поверхностных пород в атмосферу. По-видимому, планета Венера прошла такой цикл.             

Очень ли холодно на Марсе?

Ось вращения Марса, как и ось нашей Земли, немного наклонена к плоскости его орбиты. Поэтому и на Марсе происходит смена времен года. Астрономам было известноуже давно, так как они наблюдали снежные полярные шапки Марса, которые быстро исчезают летом и появляются с наступлением зимы. В отличии от толстого ледяного покрова Земли, белые полярные шапки Марса состоят в основном из тонкого слоя замерзшей углекислоты - сухого льда. Вообще на Марсе довольно холодно. Самая высокая температура на дневной высоте составляет     + 15 градусов, а ночью даже на экваторе она понижается до - 85 градусов.У Марса есть два крошечных спутника, которые  космическим аппаратам удалось сфотографировать вблизи. Диаметр одного из  них составляет 27 км, а другого - 15 км.

Почему Солнце не охлаждается?

Сейчас мы знаем, что на протяжении последних пяти миллиатдов лет не изменились ни размер, ни мощность излучения Солнца.При этом возникает вопрос, как ему удается так долго поддерживать температуру ядра на уровне 15 миллионов градусов?

Это возможно только в том случае, если внутри у Солнца находится огромная печка, постоянно вырабатывающая энергию.Затем эта энергия проходит через все слои Солнца и, достигая поверхности при температуре в 5900 градусов, излучается в пространство.

Астрономы долго не могли понять, что является источником колоссальной энергии Солнца. Только в нашем столетии с помощью атомной физики удальсь это объяснить. Минуло всего около шестидесяти лет с тех пор, как мы узнали, почему светит Солнце и другие звезды. При гигантских температурах солнечных недр движение ядер атомов водорода, из которого в основном состоит Солнце, становится очень интенсивным, они ударяются друг о друга и сливаются в более тяжелые ядра. В результате этой термоядерной реакции водород в недрах Солнца превращается в гелий и выделяет огромное количество энергии.

Пока людям удалось высвободить энергию слияния водорода лишь в форме водородной бомбы. Запалом для этого страшного оружия уничтожения служит небольшая атомная бомба, при взрыве которой за тысячные доли секунды достигается колоссальная температура, необходимая для начала реакции.

1 ноября 1952 года на коралловом атолле Эниветок в южной части Тихого океана была взорвана первая водородная бомба. Колоссальная разрушительная сила этой бомбы обусловлена теми же ядерными процессами, которые питают энергией Солнце. Если бы удалось <<укротить>> слияние атомных ядер и замедлить  его, то мы получили бы неисчерпаемый источник энергии.