Miksi Merkurius ei ole aurinkokunnan kuumin planeetta

aurinkokunnan suuressa suunnitelmassa ylivoimaisesti suurin energianlähde on aurinko. Vaikka radioaktiivisuus ja painovoiman supistuminen saattavat tuottaa huomattavan määrän energiaa massiivisten planeettojen ytimiin, emotähdestämme lähtevä valo ja lämpö ovat valtaosan vastuussa planeetan pintalämpötilasta. Erinomaiseksi arvioksi aurinko pitää maan lisäksi kaikki planeetat lämpötilassa, joka on paljon korkeampi kuin ilman sitä: vain muutama Kelvin. (Ilman ulkoista lämmönlähdettä useimmat planeettojen lämpötilat tasapainottuisivat -270 °C / -455 °F.) päivän aikana planeetat absorboivat energiaa auringosta, mutta sekä päivän että yön aikana ne säteilevät energiaa takaisin avaruuteen. Tämän vuoksi lämpötilat kuumenevat päivällä ja viilenevät yöllä, mikä on aika lailla totta jokaisella planeetalla, jolla on sekä päivä-että yöpuoli. Odotamme myös vuodenaikoja-viileitä ja lämpimiä aikoja-sekä planeetan radan elliptisyyden että sen aksiaalisen kallistuman perusteella.

mutta jos planeetan eri kiertorataparametrit olisivat ainoita asioita, jotka määrittäisivät lämpötilan, silloin Aurinkoa lähin planeetta olisi väistämättä kuumin, ja ne kaikki muuttuisivat vähitellen viileämmiksi edetessämme yhä kauemmas. Ehkä kaasujättiläinen, joka olisi tarpeeksi suuri tuottamaan merkittävän osan omasta lämmöstään, muuttaisi tätä järjestystä (jos Jupiter ja Neptunus vaihtuisivat, näin voisi olla), mutta yleensä odottaisimme planeetan lämpötilan laskevan suhteessa sen etäisyyteen auringosta. Voimme tarkistaa tämän odotuksen aloittamalla sisimmältä planeetalta ja etenemällä ulospäin.

Elohopea on kuumaa. Jos olemme määrällisiä, se on todella kuuma! Aurinkoa lähimpänä olevana planeettana se saavuttaa kiertoradan vain 88 maan päivässä ja saavuttaa päivän aikana jopa 700 Kelvinin (427 °C / 800 °F) maksimilämpötilan kuumimmilla Päiväntasaajan kohdilla. Merkurius pyörii hyvin hitaasti, joten sen yöpuoli viettää peräkkäisen pitkän ajan pimeässä, suojassa auringolta; noina aikoina se laskee vain 100 Kelviniin (-173 °C / -280 °F). Tuo alhainen lämpötila on uskomattoman kylmä, ja paljon kylmempi kuin mikään tunnettu luonnossa esiintyvä lämpötila täällä maapallolla. Se on tarina aurinkoa lähimmästä planeetasta: Merkuriuksesta.

entä seuraava ulos: Venus?

Venus on keskimäärin noin kaksi kertaa niin kaukana Auringosta kuin Merkurius, ja sen kiertäminen Auringon ympäri kestää noin 225 Maan päivää. Se myös pyörii jopa hitaammin kuin Merkurius, viettäen yli 100 peräkkäistä maapäivää kerrallaan kylpien auringonvalossa ja sitten saman verran aikaa pimeydessä. Ja silti, kun mitataan Venuksen lämpötilaa, on yllätys: Venus on sama lämpötila koko ajan, päivällä tai yöllä, keskimäärin 735 Kelviniä (462 °C / 863 °F), mikä tekee siitä vieläkin kuumemman kuin Merkurius!

tämä outo tapahtuma ei vain ihmetyttänyt tähtitieteilijöitä, kun he löysivät sen ensimmäisen kerran; se kauhistutti heitä! Venus ei ollut tarpeeksi suuri tuottamaan omaa lämpöään, ja silti se oli kuumempi Venusin keskiyöllä kuin Mercurian keskipäivällä. Tämä oli havainto, joka vaati selitystä, ja niin aloimme asettaa vastakkain kaksi sisintä planeettaa.

vertaamalla näitä kahta maailmaa, on neljä hyvin karua eroa:

1. Merkurius on paljon pienempi kuin Venus,
2. Merkurius on noin kaksi kertaa niin lähellä Aurinkoa kuin Venus,
3. Merkurius on paljon vähemmän heijastava kuin Venus, ja
4. Merkuriuksella ei ole kaasukehää, kun taas Venuksella on hyvin paksu kaasukehä.

mitä tulee lämmön absorbointiin ja säteilyyn, käy ilmi, että koolla ei ole kovin suurta merkitystä. Planeetat imevät auringonvaloa poikkipinta-alansa perusteella-suhteessa säteensä neliöön-ja säteilevät sitä pois täsmälleen samassa suhteessa. Jos Merkurius olisi kaksinkertainen tai Venus puolet pienempi, kummankaan lämpötila ei muuttuisi merkittävästi. Tällä erolla ei ole mitään merkitystä.

sillä, että Venus on lähes kaksi kertaa niin kaukana Auringosta, on kuitenkin paljon merkitystä. Mikä tahansa kappale, joka on kaksi kertaa niin kaukana auringosta, saa vain neljänneksen siitä määrästä aurinkoenergiaa pinta-alayksikköä kohti, eli Merkuriuksen pitäisi saada noin neljä kertaa niin paljon energiaa pinnaltaan kuin Venuksen. Kun Auringosta tuleva valo leviää avaruuden läpi, kaukaisempi maailma sieppaa yhä vähemmän energiaansa. Tämä on Merkuriuksen suuri etu, sillä se kohtaa Venukseen verrattuna lähes nelinkertaisen vuon neliömetrillä. Ja silti Venus on yhä kuumempi, mikä kertoo, että jotain muuta tärkeää täytyy olla meneillään jommassakummassa muussa pisteessä.

se, miten heijastava tai absorptiivinen esine sattuu olemaan, tunnetaan sen albedona, joka tulee latinan sanasta albus, joka tarkoittaa valkoista. Objekti, jonka albedo (Bond Albedo, geofyysikoille) on 0, on täydellinen absorber, kun taas objekti, jonka albedo on 1, on täydellinen heijastin. Todellisuudessa kaikkien fysikaalisten kappaleiden albedo on välillä 0-1. Esimerkiksi Kuu näyttää meidän silmissämme melko korkealta albedolta, ja se näyttää valkoiselta sekä päivällä että yöllä.

älä anna Kuun valkoisen ulkonäön hämätä! Kuun keskimääräinen albedo on vain noin 0,12, eli vain 12% siihen osuvasta valosta heijastuu ja loput 88% absorboituu. Mitä pienempi kappaleen albedo on, sitä paremmin se absorboi valoa.mitä suurempi albedo on, sitä vähemmän auringonvalo imeytyy. Merkurius osoittautuu Kuun kaltaiseksi 0,119: llä, kun taas Venuksen albedo on aurinkokunnan kaikista planeettakappaleista selvästi korkein 0,90: llä. Merkurius saa siis neljä kertaa enemmän energiaa pinta-alayksikköä kohti, ja lisäksi se imee lähes yhdeksän kertaa enemmän auringonvaloa kuin Venus!

mutta jos näit kaksi lähikuvaa Merkuriuksen (viime kuussa) ja Venuksen (vuonna 2012) viimeaikaisista läpimenoista, huomaat, että aurinko näyttää ”kaartuvan” Venuksen ympäri, vaikka tällaista vaikutusta Merkuriukseen ei ole. Tämä johtuu neljännestä ja tärkeästä kahden maailman välisestä erosta: Merkuriuksella ei ole kaasukehää, kun taas Venuksella on hyvin paksu.

Merkurius ja Venus eivät vain absorboi auringosta tulevaa valoa, vaan jokainen planeetta säteilee sen energian uudelleen lämpönä takaisin avaruuteen. Ilmattomassa elohopeassa kaikki tuo lämpö menee välittömästi takaisin avaruuteen. Mutta Venuksella tarina on toinen. Jokaisen infrapunasäteilyn kvantin – uudelleen säteilevän lämmön-on päästävä paksun ilmakehän läpi, mikä on vaikeaa.

Venuksella on monta kertaa maan paksuinen ilmakehä, joka on täynnä valtavia määriä infrapunaa absorboivia kaasuja, kuten hiilidioksidia,-ja lisäksi se on erittäin paksujen, hyvin heijastavien pilvikerrosten peitossa. Tämä rikkihappohöyry, joka ulottuu yli 20 km: n paksuudelle, kiertää planeettaa nopeudella 210-370 km/h, vangiten valtaosan säteilylämmöstä ja siirtäen sen ympäri planeettaa. Pitkät yöt eivät tarjoa mahdollisuutta paeta kuumuutta, sillä pilvikerrosten vangitseva ja termistävä vaikutus Pitää Venuksen pinnan karun korkeassa lämpötilassa, jopa siinä määrin, että jos laskettaisiin yhteen jokaisen Venuksen pinnalle koskaan laskeutuneen laskeutujan toiminta-aika, se ei olisi edes puoli Maan päivää.

mutta oikeassa määrässä ilmakehän lämpösaalis voi olla parasta, mitä maailmalle on koskaan tapahtunut. Ilman maan ilmakehää planeettamme keskilämpötila olisi mitätön 255 Kelviniä (-18 °C / -1 °F) eli suunnilleen Antarktisen mantereen lämpötila. Pilvien ja ilmakehän kaasujen huopamainen vaikutus nostaa planeettamme ilmaston lauhkealle vyöhykkeelle, jossa tuntemamme elämä on kukoistanut niin kauan. Kuitenkin aurinkokunnan historian alkupuolella, jolloin Aurinko oli viileämpi ja ilmakehä paljon ohuempi, Venus oli luultavasti lämpötilaltaan samanlainen kuin Maa nykyään. Sillä oli todennäköisesti samat mahdollisuudet elämään ja biologisiin prosesseihin, mutta karannut katastrofi loi pysyvän helvetin, joka on asuttanut sisarmaailmaamme miljardeja vuosia.

vaikka maata ei uhkaa sama kohtalo, Venus on sekä aurinkokuntamme kuumin maailma että varoittava esimerkki hallitsemattomasta kasvihuoneilmiöstä. Kun opimme ymmärtämään paremmin maapallon ilmastoa ja lämpötilaa ohjaavia prosesseja, on meidän vastuullamme ohjata planeettaamme oikeaan suuntaan. Auringon, ilmakehän ja planeetan kohtalon välinen yhteys on kirjoitettu aurinkokuntamme jokaiseen maailmaan. On ihmiskunnan asia ottaa opikseen ja päättää, mitä teemme seuraavaksi.