De ce Mercur nu este cea mai fierbinte planetă a Sistemului Solar

în marea schemă a Sistemului Solar, cea mai mare sursă de energie de departe este Soarele. În timp ce radioactivitatea și contracția gravitațională ar putea furniza o cantitate substanțială de energie nucleelor planetelor masive, lumina și căldura emise de steaua noastră mamă sunt responsabile în mod covârșitor de temperatura suprafeței unei planete. Pentru o aproximare excelentă, soarele menține nu numai pământul, ci toate planetele la o temperatură mult peste ceea ce ar fi fără el: doar câteva Kelvin. (Fără o sursă externă de căldură, cele mai multe temperaturi planetare s-ar echilibra la -270 centimetric C / -455 Centimetric F.) În timpul zilei, planetele absorb energia de la soare, dar atât ziua, cât și noaptea, ele radiază energia înapoi în spațiu. Acesta este motivul pentru care temperaturile se încălzesc în timpul zilei și se răcesc în timpul nopții, lucru care este destul de adevărat pentru fiecare planetă care are atât o parte de zi, cât și o parte de noapte. De asemenea, ne așteptăm la Anotimpuri — vremuri reci și vremuri calde — bazate atât pe cât de eliptică este orbita unei planete, cât și pe înclinarea sa axială.

dar dacă diferiții parametri orbitali ai unei planete ar fi singurele lucruri care determină temperatura, atunci cea mai apropiată planetă de soare ar fi inevitabil cea mai fierbinte și toate ar deveni progresiv mai reci pe măsură ce ne îndepărtăm din ce în ce mai mult. Poate că un gigant gazos care a fost suficient de mare pentru a genera o fracțiune semnificativă din propria căldură ar schimba această ordine (dacă Jupiter și Neptun ar fi schimbate, acesta ar putea fi cazul), dar, în general, ne-am aștepta ca temperatura unei planete să scadă proporțional cu distanța față de soare. Putem verifica această așteptare pornind de la planeta cea mai interioară și lucrând spre exterior.

mercurul este fierbinte. Dacă suntem cantitativi, este de fapt extrem de fierbinte! Fiind cea mai apropiată planetă de soare, ea completează o orbită în doar 88 de zile pământești, atingând o temperatură maximă în timpul zilei de 700 Kelvin (427 c / 800 C / F) în cele mai fierbinți locații ecuatoriale. Mercur se rotește foarte încet, astfel încât partea sa nocturnă petrece o lungă perioadă de timp consecutiv în întuneric, ferită de soare; în acele vremuri, ajunge la doar 100 Kelvin (-173 Centimetric C / -280 Centimetric F). Această temperatură scăzută este incredibil de rece și mult mai rece decât orice temperaturi cunoscute în mod natural aici pe Pământ. Aceasta este povestea celei mai apropiate planete de Soare: Mercur.

cum rămâne cu următoarea ieșire: Venus?

Venus este de aproximativ două ori mai departe de soare, în medie, decât Mercur, având nevoie de aproximativ 225 de zile de pământ pentru a orbita soarele. De asemenea, se rotește chiar mai lent decât Mercur, petrecând mai mult de 100 de zile consecutive pe Pământ la un moment dat scăldat în lumina soarelui și apoi o cantitate egală de timp în întuneric. Și totuși, atunci când se măsoară temperatura lui Venus, există o surpriză: Venus este aceeași temperatură în orice moment, zi sau noapte, la o medie de 735 Kelvin (462 XT / 863 XT), făcându-l chiar mai cald decât Mercur!

această întâmplare ciudată a făcut mai mult decât să încurce astronomii când au descoperit-o pentru prima dată; i-a mortificat! Venus nu era suficient de mare pentru a-și genera propria căldură și totuși era mai cald la miezul nopții venusiene decât la Mercurian High noon. Aceasta a fost o observație care a strigat după o explicație, așa că am început să contrastăm cele două planete cele mai interioare.

comparând aceste două lumi, există patru diferențe foarte puternice:

1. Mercur este mult mai mic decât Venus,
2. Mercur este de aproximativ două ori mai aproape de Soare decât Venus,
3. Mercur este mult mai puțin reflectorizant decât Venus și
4. Mercur nu are atmosferă, în timp ce Venus are o atmosferă foarte groasă.

în ceea ce privește absorbția și radierea căldurii, se dovedește că dimensiunea nu contează foarte mult. Planetele absorb lumina soarelui pe baza suprafeței secțiunii transversale-proporțională cu raza lor pătrată-și o radiază în exact aceeași proporție. Dacă mercur ar avea o dimensiune dublă sau Venus ar avea jumătate din dimensiunea sa, niciuna nu ar avea o schimbare de temperatură cu o cantitate apreciabilă. Această diferență este complet irelevantă.

faptul că Venus este aproape de două ori mai departe de soare, cu toate acestea, contează foarte mult. Orice obiect care este de două ori mai departe de soare primește doar un sfert din cantitatea de energie solară pe unitate de suprafață, ceea ce înseamnă că Mercur ar trebui să primească aproximativ de patru ori mai multă energie pe fiecare parte a suprafeței sale decât Venus. Pe măsură ce lumina soarelui se răspândește prin spațiu, o lume mai îndepărtată interceptează din ce în ce mai puțin din energia sa. Acesta este marele avantaj al lui Mercur, care întâlnește de aproape patru ori fluxul pe metru pătrat în comparație cu Venus. Și totuși, Venus este încă mai fierbinte, ceea ce ne spune că altceva important trebuie să se întâmple cu unul dintre celelalte două puncte.

cât de reflectorizant sau absorbant se întâmplă să fie un obiect este cunoscut sub numele de albedo, care provine din cuvântul latin albus, adică alb. Un obiect cu un albedo (Bond Albedo, pentru geofizicieni) de 0 este un absorbant perfect, în timp ce un obiect cu un albedo de 1 este un reflector perfect. În realitate, toate obiectele fizice au un albedo între 0 și 1. Luna, de exemplu, pare să aibă un albedo destul de înalt pentru ochii noștri, cu un aspect alb atât în timpul zilei, cât și în timpul nopții.

nu lăsați aspectul alb al lunii să vă păcălească! Albedo-ul mediu al Lunii este de aproximativ 0,12, ceea ce înseamnă că doar 12% din lumina care o lovește se reflectă, în timp ce celelalte 88% sunt absorbite. Cu cât albedo-ul unui obiect este mai mic, cu atât este mai bun la absorbția luminii, ceea ce înseamnă că cu cât albedo-ul este mai mare, cu atât mai puțină lumină solară este absorbită. Mercur se dovedește a fi similar cu luna la 0,119, în timp ce Albedo-ul lui Venus este de departe cel mai înalt dintre toate corpurile planetare din Sistemul Solar la 0,90. Deci, nu numai că Mercur primește de patru ori mai multă energie pe unitate de suprafață, dar absoarbe de aproape nouă ori mai mult din lumina soarelui pe care o primește ca Venus!

cu toate acestea, dacă ați vedea două imagini apropiate ale tranzitelor recente ale lui Mercur (luna trecută) și Venus (în 2012), ați observa că Soarele pare să se „curbeze” în jurul lui Venus, în timp ce nu există un astfel de efect asupra lui Mercur. Acest lucru se datorează celei de-a patra și foarte importante diferențe dintre cele două lumi: Mercur nu are atmosferă, în timp ce Venus are una foarte groasă.

vedeți, Mercur și Venus nu absorb doar lumina de la soare; fiecare planetă apoi re-radiază acea energie ca căldură înapoi în spațiu. Pentru mercurul fără aer, toată căldura se întoarce imediat în spațiu. Dar pe Venus, povestea este diferită. Fiecare cuantum de radiație infraroșie — căldura re-radiată — trebuie să treacă prin acea atmosferă groasă, groasă, ceea ce este dificil.

nu numai că Venus posedă o atmosferă de multe ori grosimea pământului, încărcată cu cantități uriașe de gaze absorbante în infraroșu, cum ar fi dioxidul de carbon, dar este învăluită în straturi teribil de groase de nori foarte reflectorizanți. Această ceață de acid sulfuric, care se întinde pe o grosime mai mare de 20 km, înconjoară planeta la viteze de la 210 la 370 km/h, prinzând marea majoritate a căldurii radiate și transferând-o pe toată planeta. Nopțile lungi nu oferă nicio scăpare de căldură, deoarece efectele de captare și termalizare ale straturilor de nori mențin suprafața lui Venus la o temperatură inospitabil de ridicată, atât de mult încât, dacă ați adăuga timpul operațional al fiecărui lander care a atins vreodată pe suprafața lui Venus, nu ar însuma nici măcar o jumătate de zi a Pământului.

dar în cantități potrivite, captarea căldurii atmosferice poate fi cel mai bun lucru care i s-a întâmplat vreodată unei lumi. Dacă nu ar fi fost atmosfera Pământului, temperatura medie de pe planeta noastră ar fi de 255 Kelvin (-18 XT / -1 XT), sau aproximativ temperatura continentului Antarctic. Efectul de pătură al norilor și al gazelor atmosferice ridică climatul planetei noastre în zona temperată în care viața așa cum știm a prosperat atât de mult timp. Cu toate acestea, la începutul istoriei sistemului Solar, cu un soare mai rece și o atmosferă mult mai subțire, Venus a fost probabil similară ca temperatură cu cea a Pământului de astăzi. Probabil că avea același potențial pentru viață și procese biologice, dar o catastrofă fugară a creat infernul permanent care a locuit lumea noastră soră de miliarde de ani.

în timp ce Pământul nu este în pericol de aceeași soartă, Venus este atât cea mai fierbinte lume din sistemul nostru Solar, cât și o poveste de avertizare a unui efect de seră scăpat de sub control. Pe măsură ce ajungem să înțelegem mai bine procesele care conduc clima și temperatura Pământului, este responsabilitatea noastră să ne orientăm planeta în direcția corectă. Legătura dintre Soare, atmosferă și soarta planetei este scrisă peste tot în fiecare lume din sistemul nostru Solar. Depinde de umanitate să învețe aceste lecții și să decidă ce facem în continuare.