Hvorfor Merkur Ikke Er Solsystemets Heteste Planet

I den store ordningen I Solsystemet er Den største energikilden Langt Solen. Mens radioaktivitet og gravitasjonskontraksjon kan gi en betydelig mengde energi til kjernene til massive planeter, er lyset og varmen som sendes ut fra vår moderstjerne overveldende ansvarlig for en planets overflatetemperatur. Til en utmerket tilnærming holder Solen Ikke Bare Jorden, men alle planeter ved en temperatur godt over hva de ville være uten det: bare Noen Få Kelvin. (Uten en ekstern varmekilde vil de fleste planetariske temperaturer balansere ved -270 °C / -455 °F.) i løpet av dagen absorberer planetene energi fra Solen, men i løpet av dagen og natten utstråler de energi tilbake i rommet. Det er derfor temperaturer varme opp om dagen og kjøle seg ned om natten, noe som er ganske mye sant for hver planet som har både en dag side og en nattside. Vi forventer også årstider-kjølige tider og varme tider — basert på både hvordan elliptisk en planets bane er og på sin aksehelning.

Men hvis en planets ulike baneparametere var de eneste tingene som bestemte temperatur, ville den nærmeste planeten Til Solen uunngåelig være den heteste, og de ville alle bli gradvis kjøligere når vi flyttet lenger og lenger unna. Kanskje en gassgigant som var stor nok til å generere en betydelig brøkdel av sin egen varme, ville endre den rekkefølgen (Hvis Jupiter og Neptun ble byttet, kan dette være tilfelle), men generelt forventer vi at planetens temperatur faller i forhold til avstanden fra Solen. Vi kan sjekke denne forventningen ved å starte på den innerste planeten og jobbe oss utover.

Merkur er varmt. Hvis vi er kvantitative, er det faktisk ekstremt varmt! Som den nærmeste planeten Til Solen, fullfører den en bane på bare 88 Jorddager, og oppnår en maksimal temperatur i løpet av dagen med hele 700 Kelvin (427 °C / 800 °F) på sine varmeste ekvatoriale steder. Merkur roterer veldig sakte, så nattsiden tilbringer en sammenhengende lang tid i mørket, skjermet fra Solen; i disse tider kommer det ned til bare 100 Kelvin (-173 °C / -280 °F). Den lave temperaturen er utrolig kald, og langt kaldere enn noen kjente naturlig forekommende temperaturer her på Jorden. Det er historien om Den nærmeste planeten Til Solen: Merkur.

Hva med Den neste ut: Venus?

Venus er omtrent dobbelt så langt fra Solen, i gjennomsnitt, Som Merkur er, og tar ca 225 Jorddager for å bane Solen. Det roterer også enda langsommere Enn Merkur, og bruker mer enn 100 Påfølgende Jorddager om gangen badet i sollys og deretter like mye tid i mørket. Og likevel, når du måler Temperaturen På Venus, er Det en overraskelse: Venus er den samme temperaturen til enhver tid, dag eller natt, med et gjennomsnitt på 735 Kelvin (462 °C / 863 °F), noe som gjør Det enda varmere enn Merkur!

denne merkelige hendelsen gjorde mer enn bare puslespill astronomer da de først oppdaget det; det mortified dem! Venus var ikke stor nok til å generere sin egen varme, og likevel var det varmere På Venus midnatt enn På Mercurian high noon. Dette var en observasjon som ropte etter en forklaring, og så begynte vi å kontrastere de to innerste planetene.

Sammenligning av disse to verdener, er det fire svært sterke forskjeller:

1. Merkur er mye mindre Enn Venus,
2. Merkur er omtrent dobbelt så nær Solen Som Venus,
3. Merkur er mye mindre reflekterende enn Venus, og
4. Merkur har ingen atmosfære, Mens Venus har en veldig tykk atmosfære.

når det gjelder å absorbere og utstråle varme, viser det seg at størrelsen ikke betyr noe veldig mye. Planeter absorberer sollys basert på deres tverrsnittsoverflate-proporsjonal med deres radius kvadrert-og utstråler det bort i nøyaktig samme forhold. Hvis Merkur var dobbelt så stor eller Venus var halvparten av sin størrelse, ville ingen av dem ha endret temperatur med noen merkbar mengde. Denne forskjellen er helt irrelevant.

Det Faktum At Venus er nesten dobbelt så langt fra Solen, betyr imidlertid mye. Ethvert objekt som er dobbelt så langt unna Solen mottar bare en fjerdedel av mengden solenergi per område, noe Som betyr At Merkur skal motta omtrent fire ganger så mye energi på hver del av overflaten som Venus gjør. Når lyset fra Solen sprer seg ut gjennom rommet, fanger en fjernere verden mindre og mindre av sin energi. Dette er Den store fordelen Med Merkur, som møter nesten fire ganger flussen per kvadratmeter sammenlignet Med Venus. Og Likevel Er Venus fortsatt varmere, noe som forteller oss at noe annet viktig må skje med en av de to andre punktene.

hvor reflekterende eller absorberende et objekt skjer for å være er kjent som sin albedo, som kommer fra det latinske ordet albus, som betyr hvit. Et objekt med En albedo (Bond Albedo, for geofysikere) på 0 er en perfekt absorber, mens et objekt med en albedo på 1 er en perfekt reflektor. I virkeligheten har alle fysiske objekter en albedo mellom 0 og 1. Månen ser for eksempel ut til å ha en ganske høy albedo i øynene våre, med et hvitt utseende både dag og natt.

Ikke la Månens hvite utseende lure deg! Månens gjennomsnittlige albedo er bare ca 0,12, noe som betyr at bare 12% av lyset som treffer det blir reflektert, mens de andre 88% blir absorbert. Jo lavere albedo et objekt har, jo bedre er det å absorbere lys, noe som betyr at jo høyere albedo, jo mindre sollys blir faktisk absorbert. Merkur viser seg å være lik Månen på 0,119, Mens Venus ‘ albedo er den desidert høyeste av alle planetariske legemer i Solsystemet på 0,90. Så Ikke Bare Får Merkur fire ganger så mye energi per område, det absorberer nesten ni ganger så mye av sollyset det mottar som Venus gjør!

likevel, hvis du så to nærbilder av De siste transittene Av Merkur (forrige måned) og Venus (I 2012), vil Du legge merke til At Solen ser ut til å «kurve» rundt Venus, mens det ikke er noen slik effekt på Merkur. Dette er på grunn av den fjerde og viktige forskjellen mellom de to verdener: Merkur har ingen atmosfære, Mens Venus har en veldig tykk en.

Du skjønner, Merkur og Venus absorberer ikke bare lys fra Solen; hver planet utstråler deretter den energien som varme tilbake i rommet. For luftløs Kvikksølv går all den varmen umiddelbart tilbake i rommet. Men På Venus er historien annerledes. Hvert kvantum av infrarød stråling-den utstrålede varmen-må komme gjennom den tykke, tykke atmosfæren, noe som er vanskelig.

Ikke Bare Har Venus en atmosfære som er mange ganger Tykkelsen På Jordens, lastet med store mengder infrarøde absorberende gasser som karbondioksid, Men Det er innhyllet i forferdelig tykke lag med svært reflekterende skyer. Denne svovelsyredismen, som strekker seg over mer enn 20 km i tykkelse, omkranser planeten med hastigheter fra 210 til 370 km/t, fanger det store flertallet av den utstrålede varmen og overfører den over hele planeten. De lange nettene gir ingen flukt fra varmen, da skylagets fangst og termaliserende effekter holder Overflaten Av Venus på en ugjestmild høy temperatur, så mye at hvis du legger opp driftstiden til hver lander som noen gang har rørt ned På Venus ‘ overflate, ville det ikke engang beløpe seg til en halv Jorddag.

men i de riktige mengdene kan atmosfærisk varmefangst være det beste som noen gang har skjedd med en verden. Hvis Det ikke var For jordens atmosfære, ville gjennomsnittstemperaturen på vår planet være en dårlig 255 Kelvin (-18 °C / -1 °F), eller omtrent temperaturen på Det Antarktiske kontinentet. Den teppelignende effekten av skyene og atmosfæriske gasser løfter planetens klima inn i den tempererte sonen der livet som vi vet det har blomstret så lenge. Men Tidlig i Solsystemets historie, med en kjøligere Sol og en mye tynnere atmosfære, Var Venus sannsynligvis lik i temperatur Til Jordens i dag. Det hadde sannsynligvis det samme potensialet for liv og biologiske prosesser, men en katastrofe skapte det permanente infernoet som har bebodd vår søsterverden i milliarder av år.

Mens Jorden ikke er i fare for samme skjebne, Står Venus som både den hotteste verden i Vårt Solsystem og en advarsel om en ukontrollert drivhuseffekt. Når vi kommer til å forstå prosessene som driver Jordens klima og temperatur, er det vårt ansvar å styre planeten vår i riktig retning. Forbindelsen Mellom Solen, atmosfæren og planetens skjebne er skrevet over hver verden i Vårt Solsystem. Det er opp til menneskeheten å lære disse leksjonene og bestemme hva vi gjør videre.