Атмосферы планет: разнообразие.

160

Приблизительное время чтения: 5 минут

Наша Солнечная система удивительно разнообразна. Все 8 планет сильно отличаются друг от друга размерами, расстоянием от Солнца, внутренним строением и атмосферным составом. Особенно поражает, насколько непохожи атмосферы планет — от плотных облаков Венеры до разреженных газов Юпитера. Как же сложилось такое «атмосферное многообразие» в Солнечной системе? Что определяет состав газовых оболочек планет? Давайте разберемся!

Земля — планета с уникальной атмосферой

Начнем с того, что атмосфера нашей родной Земли довольно необычна для космоса. Основные ее компоненты — азот и кислород — встречаются на других планетах лишь в следовых количествах. Земная атмосфера — результат длительной эволюции биосферы планеты.

В глубокой древности атмосфера Земли состояла в основном из углекислого газа, азота, водяного пара и небольшого количества водорода. Но появление жизни кардинально ее изменило. Фотосинтезирующие бактерии стали производить кислород, а растения поглощать углекислоту. В итоге современный состав воздуха определяется деятельностью живых организмов.

Таким образом, земная атмосфера уникальна и «сотворена» самой жизнью планеты. Этим объясняется ее резкое отличие от атмосфер других планет, где нет активной биосферы.

Факторы, определяющие состав атмосферы планеты

Хотя атмосфера Земли необычна, состав атмосфер других планет тоже весьма разнообразен. Что же определяет особенности газовой оболочки каждого мира?

Прежде всего, большое значение имеет химический и минеральный состав самой планеты. Например, наличие соединений углерода и серы в породах определяет повышенное содержание СО2 и сернистых газов в атмосфере.

Также важен размер планеты и сила притяжения. Чем массивнее планета, тем плотнее ее атмосфера и больше в ней тяжелых элементов вроде аргона. На маленьких планетах легкие газы теряются в космос.

Расстояние до звезды тоже имеет значение, так как определяет температурный режим. Чем дальше от Солнца находится планета, тем больше в ее атмосфере летучих газов, таких как водород и гелий.

Наконец, вулканическая активность пополняет атмосферу газами из недр, а магнитное поле планеты защищает газы от уноса в космос.

Учитывая все эти факторы, можно объяснить различия в атмосферах конкретных планет.

Почему атмосфера Венеры плотная?

Атмосфера Венеры резко отличается от земной. Она состоит в основном из углекислого газа и имеет плотность в 90 раз выше земной атмосферы! Почему такая «тяжелая» атмосфера образовалась на Венере?

Во-первых, Венера расположена ближе к Солнцу, чем Земля, и получает гораздо больше тепла. Высокие температуры (свыше 400°С) препятствуют конденсации паров воды и углекислого газа, заставляя их накапливаться в атмосфере.

Во-вторых, на Венере отсутствует глобальный круговорот углерода, подобный земному. Извержения вулканов постоянно выбрасывают СО2, который не поглощается биосферой из-за отсутствия жизни.

В-третьих, мощная гравитация Венеры (в 0,9 g) удерживает тяжелые газы в атмосфере. А отсутствие магнитного поля позволяет солнечному ветру «выдувать» водород и гелий в космос.

Таким образом, плотная атмосфера Венеры — следствие особенностей планеты как «парникового ада» Солнечной системы. На Земле жизнь не дала СО2 накапливаться в таких концентрациях.

Почему атмосфера Марса разреженная?

В корне противоположна атмосфера Марса — она крайне разреженная и состоит на 95% из углекислого газа. Плотность воздуха в 190 раз меньше, чем на Земле! Что привело к такой «воздушной бедности» Марса?

Главная причина — малая масса и притяжение планеты. Из-за этого атмосфера Марса не может удержать легкие газы вроде азота и кислорода — они «улетучились» в космос.

Также сказывается слабое магнитное поле Марса, которое почти не защищает атмосферу от воздействия солнечного ветра. Из-за этого газы интенсивно выбиваются в космос.

Наконец, на Марсе прекратилась вулканическая активность — источник пополнения атмосферы газами. Поэтому атмосфера Марса постепенно «выдыхается» в космос.

Таким образом, разреженность марсианской атмосферы — следствие малой массы планеты и ослабления геологической активности. В будущем атмосфера может исчезнуть совсем, если не принять меры по ее удержанию.

Загадочная атмосфера газовых гигантов

Совершенно иной состав атмосфер у дальних планет-гигантов. Атмосфера Юпитера, например, состоит преимущественно из водорода и гелия с примесью метана, водяного пара и аммиака. Почему такая летучая смесь газов удерживается гравитацией огромной планеты?

Во-первых, высокая масса и сильное притяжение Юпитера позволяют ему удерживать легкие элементы вроде водорода и гелия, которые «улетели» бы с меньших планет.

Во-вторых, низкие температуры дальних планет способствуют конденсации и накоплению летучих соединений, таких как аммиак и метан.

В-третьих, активная внутренняя динамика постоянно перемешивает и дополняет атмосферу газами из недр.

Наконец, мощное магнитное поле защищает атмосферу газовых гигантов от воздействия солнечного ветра, препятствуя потерям газа.

Так что неудивительно, что планеты-гиганты сохранили ту летучую атмосферу, из которой миллиарды лет назад сформировалась вся Солнечная система.

Итак, мы видим, что состав атмосфер планет определяется целым комплексом факторов — от химического состава и массы планеты до расстояния до звезды и геологической активности. Разнообразие атмосферных «оболочек» планет — закономерный результат их эволюции в разных условиях Солнечной системы. Изучение этого многообразия помогает лучше понять природу и историю нашей планетарной семьи.