Вопросы о погоде
Шрифт:
18.12. 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:
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,
18.13. Что известно сейчас об атмосфере Марса?
Атмосфера Марса значительно менее плотная, чем атмосфера Земли, и величина атмосферного давления на поверхности планеты составляет всего 0,6% атмосферного давления на земной поверхности. Основные газы атмосферы Марса – углекислый газ (около 95%), азот и аргон (около 5% вместе); остальные газы содержатся в незначительном количестве – кислород, водяной пар, окись углерода (все вместе всего десятые доли процента). Средняя температура на поверхности составляет 230 К, при этом на освещенной стороне планеты днем она может быть около 280 К, а на неосвещенной стороне 200 К. Продолжительность суток на Марсе примерно такая же, как и на Земле, но продолжительность года почти в два раза б'oльшая, – год там длится 687 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 60-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.
18.14. Каковы условия погоды на Марсе?
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 проявляются 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 1971 и начале 1972 года. Особенностью таких бурь является «антипарниковый эффект» – охлаждение поверхности планеты и увеличение температуры атмосферы под влиянием поглощения солнечной радиации пылью.
18.15. Всегда ли климат Марса был таким, как сегодня?
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.
18.16. Что представляет собой атмосфера Меркурия?
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.
18.17. Из чего состоит атмосфера Венеры?
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…
Спектральный анализ излучения Венеры показал, что ее атмосфера примерно на 95% состоит из углекислого газа. Оставшиеся 5% составляют нейтральные газы азот и аргон, и кислород, водяной пар, соляная и фтористая кислота, угарный газ. 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.
18.18. Каков температурный режим на Венере?
Венера во всех отношениях своеобразная планета, во многом не похожая на остальные. Вращается она очень медленно, так что сутки там в 117 раз продолжительнее земных (кстати, и направление вращения у нее противоположно направлению вращения остальных планет). Вследствие незначительной скорости вращения и небольшого наклона плоскости ее орбиты к плоскости экватора (менее 3°) на Венере практически нет сезонов и температура воздуха на экваторе и полюсах почти одна и та же (различия не превышают 2%). Волна солнечного нагрева перемещается вдоль солнечного экватора со скоростью 3 м/с.
Температура на освещаемой Солнцем стороне около 748 К. С высотой она убывает, достигая в тропопаузе, на высоте 58 км, примерно 281 К, то есть уже вполне земных значений. Во всей 58-километровой толще венерианской тропосферы происходит интенсивное перемешивание воздуха, связанное с бурными процессами конвекции.
18.19. Что представляет собой атмосферная циркуляция на Венере?
По современным представлениям, важнейшим фактором теплообмена и перераспределения тепла между дневными и ночными участками поверхности Венеры является ветер: над подсолнечной (дневной) областью происходит вертикальный подъем воздуха и в нижнем слое атмосферы, вероятно, имеет место подток холодного воздуха из противосолнечной (ночной) области. 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. Ветры на Венере в среднем должны быть примерно в два раза слабее, чем на Земле, то есть всего 5-6 м/с, или 20 км/ч; разность давления между дневной и ночной сторонами планеты составляет в среднем около 28 гПа. 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. С высотой скорости ветра возрастают, достигая на верхней границе облачного слоя 200 км/ч.