Система контрастов: как меняется климат от Сатурна до Нептуна

24.08.2020 Глобальное потепление, эмиссия парниковых газов, разрушение озонового слоя, повышение уровня мирового океана, деградация почв, – лишь малая часть того, что ожидает нашу планету к концу этого столетия — конечно, если мы сейчас же не начнем ничего менять.

Но сейчас не о том, как можно справиться с этим. О другом – убедиться, что переезжать человечеству попросту некуда. Ни одна другая планета Солнечной системы не подходит для проживания. О климате и погоде на просторах Вселенной «Поиск» поговорил с Олегом Кораблевым, заведующим отделом физики планет и малых тел солнечной системы Института космических исследований РАН.

Современные ученые знают довольно много про климат на других планетах Солнечной системы. Понятно, что удаляясь от Солнца, мы получаем всё более холодный сценарий, это скорее не климат, а особенные атмосферные режимы,

— Олег Кораблев.

Меркурий

Самая ближайшая к Солнцу планета и самая маленькая — примерно 15% поверхности Земли. Она покрыта огромным количеством ударных кратеров, как Луна, и скалами от ста метров до двух километров в высоту и протяженностью до нескольких тысяч километров. Здесь отсутствуют времена года, поскольку ось вращения планеты находится почти под прямым углом к плоскости орбиты, а Солнце после восхода вообще может остановиться и начать двигаться в обратном направлении – с запада на восток. Атмосфера Меркурия настолько тонка, что ее практически не существует, а давление в 500 млрд раз меньше, чем земное.

Меркурий — безатмосферное небесное тело, там практически нет атмосферы. Та часть планеты, которая обращена к Солнцу, раскалена до 400 градусов по Цельсию, а другая, которая обращена в космос, охлаждается достаточно сильно, там минус 180 градусов. Максимальный перепад температур в дневное и в ночное время составляет более 600 градусов по Цельсию! Это такой контрастный мир и слово климат к нему неприменимо просто. Атмосферу Меркурия правильно называть экзосферой, среда в которой атомы и молекулы не сталкиваюся друг с другом,

— рассказывает Олег Кораблев, заведующий отделом физики планет и малых тел солнечной системы.

Венера

Ближайшая к Земле планета и во многом на нее похожая: практически одинаковый размер, плотность, близкий состав и одно и то же количество тепла от Солнца. На 90% покрыта застывшей базальтовой лавой, сотнями тысяч вулканов, обширными возвышенностями, крупнейшие из которых сравнимы по размеру с земными материками. Из-за медленного вращения вокруг своей оси ее поверхность постоянно пропекается со всех сторон, по этой же причине отсутствует смена сезонов. И вращается планета не по часовой стрелке, а против. Атмосфера плотная и почти полностью состоит из углекислого газа — кислорода здесь нет. Атмосферное давление в 92 раза больше земного, и примерно равно давлению воды на глубине 900 м., на такую глубину даже подводные лодки не погружаются – их раздавит.

Венера — самая горячая планета Солнечной системы. Средняя температура 470 градусов по Цельсию. Венера приняла такую высокую температуру не потому, что она ближе к Солнцу, а именно из-за парникового эффекта, именно из-за особенности атмосферы. Она очень плотная и состоит почти на 97% из углекислого газа. Она неплохо пропускает солнечные лучи, но почти полностью блокирует излучение самой планеты в инфракрасном диапазоне спектра. Планета как будто укрыта теплым одеялом. Ее нагрев – Это чисто климатическое явление,

— объясняет Олег Игоревич.

Юпитер

Самая большая планета Солнечной системы – в 11 раз больше Земли. На Юпитере нет твердой поверхности, небесное тело представляет собой большой газовый шар, состоящий из водорода и гелия с примесью аммиака, метана. Вращается вокруг своей оси быстрее, чем любая другая планета, поэтому образуются штормы, молнии, полярные сияния – только они гораздо мощнее земных – их скорость может достигать 600 км/ч. Здесь не бывает смены времен года, из-за того, что ось вращения планеты почти перпендикулярна его орбите.

Температуру планеты невозможно определить из-за отсутствия твердой поверхности. На уровне, соответствующем одной атмосфере, она примерно равна минус 100 градусам по Цельсию. Ниже, на уровне 10 атм – увеличивается до почти +100°C. На планете уже несколько веков бушует огромный шторм антициклонического характера — Большое Красное Пятно. Несмотря на то, что за последние 100 лет он заметно уменьшился в размерах, однако по размерам все еще превосходит Землю,

— рассказывает ученый.

Сатурн

Вторая после Юпитера по размерам планета. Также не имеет твердой поверхности: состоит из водорода с примесями гелия. А ветра еще куда более сильные — в районе экватора до 1800 км/ч. Один из самых известных гексагональный шторм — вихрь шестиугольной формы над северным полюсом планеты, длина каждой его стороны больше диаметра Земли. А вот смена времен года наоборот ярко выраженные — один сезон длится порядка семи земных лет.

Самый большой спутник Сатурна – «Титан», он больше чем Плутон и Меркурий и примерно в два раза меньше Земли. Так что вполне себе небольшая планета. Это единственный спутник в Солнечной системе, который обладает плотной атмосферой — она состоит на 98% из азота. Это почти земная атмосфера, только здесь нет кислорода. Плотная атмосфера защищает от радиации, а давление на поверхности всего в полтора раза больше земного, так что люди бы этого почти не заметили. Единственная проблема в том, что на Титане холодно — около минус 180 °C. В роли воды на Земле на Титане выступает метан, он испаряется, образует облака, выпадает дождями, стекает в озера на поверхности – настоящий метановый цикл.

Уран

Наименее изученная планета. Известно, что там очень большое количество льда и его различные температурные модификации, из-за чего его называют ледяным гигантом. Атмосфера необычно спокойная по сравнению с другими планетами-гигантами, состоит из водорода, гелия, и совсем небольшим процентом метана. Здесь бушуют сильнейшие бури, охватывающие площадь размером с Североамериканский континент. Планета попеременно обращена к Солнцу: то северным полюсом, то южным, то экватором, то средними широтами. Связано это с тем, что ось вращения лежит как бы на боку — наклонена на 99 градусов.

Уран имеет самую холодную атмосферу в Солнечной системе. Минимальная температура минус 224 градуса Цельсия. Это намного холоднее, чем на более удаленных от Солнца Нептуне и Плутоне,

— говорит Олег Игоревич.

Нептун

Среди газовых гигантов самая маленькая планета и самая дальняя. Кстати, Нептун первая планета, открытая математическим путем, а не при помощи постоянных наблюдений. Атмосфера, состоящая из соединений гелия и водорода, плавно переходит в жидкий океан, а тот — в промёрзшую мантию. Осевой наклон похож на наклон оси Земли, поэтому присутствуют схожие сезонные изменения. Но год на Нептуне по земным меркам очень длинный и каждый из сезонов длится более 40 земных лет.

Поверхности как таковой у этой планеты нет. В его атмосфере бушуют самые сильные ветры среди планет – их скорость достигает 2100 км/ч.

Марс

Марс наиболее изученная планета и наиболее похожая на Землю. Только до него (кроме Луны) человек может добраться с помощью современных ракет и зондов. Сам путь займет около года. Планета ассиметрична: южное полушарие и экваториальные регионы – изрытая кратерами поверхность, северное полушарие занято гигантской низменностью. Температура колеблется от минус 153°C на полюсах зимой до плюс 25°C на экваторе летом, в умеренных широтах — от минус 50°C зимней ночью до 0°C летним днем. Средняя годовая температура Красной планеты минут 55°C. Атмосфера Марса на 95% состоит из углекислого газа. Озоновый слой отсутствует, солнечная радиация чрезвычайно опасна. Здесь либо крайне жарко, либо крайне холодно. Не бывает дождей, вода мгновенно превращается в пар или в лед. Но зато там есть снег! Состоящий из углекислого газа, снежинки настолько мелкие, что в реальности это больше похоже на снежный туман.

В случае с Марсом ситуация гораздо более интересная и близкая к нам. Мы, ученые, говорим, что на Марсе пылевой климат. Мы не точно, знаем как это произошло, но на раннем этапе, миллиарды лет назад, атмосфера стала тоньше, потеряла регуляторную функцию и планета превратилась в пустыню. На поверхности появилось много пыли. На современном Марсе не атмосферные газы, а пыль выступает в качестве регулятора: чем больше нагрев, тем больше ветров, атмосферных возмущений и как следствие возникает глобальная пылевая буря. Потом она успокаивается, но тем не менее, в атмосфере всегда висит такая тонкая пылевая завеса и она собственно определяет тепловой баланс планеты.

Безусловно, на Земле самый благоприятный климат, тут нечего даже и рассуждать, поэтому лучше оставаться на Земле и стараться не испортить ее как можно дольше и сохранить ее, родную, для будущих поколений,

— резюмирует Олегом Кораблевым, заведующим отделом физики планет и малых тел солнечной системы Института космических исследований РАН.

Анна Алёшина