Почему Венера горячее Меркурия

Венера горячее Меркурия не потому, что получает больше солнечного света, а из-за своей чрезвычайно плотной атмосферы. Меркурий находится почти вдвое ближе к Солнцу и получает примерно в 3,5 раза больше солнечной энергии, однако практически лишён атмосферы и быстро теряет накопленное тепло. Венера окружена мощной оболочкой из углекислого газа, создающей исключительно сильный парниковый эффект. Поэтому средняя температура её поверхности составляет около 464 °C, тогда как на Меркурии — около 167 °C.

Меркурий получает гораздо больше солнечного света

На первый взгляд именно Меркурий должен быть самой горячей планетой Солнечной системы. Он обращается вокруг Солнца на среднем расстоянии около 57,9 млн километров, тогда как Венера находится примерно в 108,2 млн километров от звезды.

Из-за этого поток солнечной энергии у Меркурия составляет около 9083 Вт на квадратный метр, а у Венеры — примерно 2601 Вт на квадратный метр. То есть Меркурий получает приблизительно в 3,5 раза больше солнечной энергии.

На освещённой стороне Меркурия действительно очень жарко. Температура поверхности может достигать примерно 430 °C. Но после захода Солнца ситуация резко меняется: ночью поверхность способна охлаждаться примерно до −180 °C. Средняя температура Меркурия составляет около 167 °C.

Такой огромный перепад связан прежде всего с отсутствием полноценной атмосферы.

У Меркурия почти нет атмосферы

В обычном понимании атмосферы у Меркурия практически нет. Планета окружена лишь чрезвычайно разреженной экзосферой из атомов кислорода, натрия, водорода, гелия, калия и некоторых других элементов.

Давление у поверхности настолько мало, что окружающее пространство фактически представляет собой вакуум.

Поэтому между поверхностью и космосом почти нет слоя газа, способного поглощать исходящее инфракрасное излучение и возвращать часть энергии обратно.

Когда освещённая поверхность Меркурия нагревается Солнцем, она излучает полученную энергию в инфракрасном диапазоне прямо в космос. После наступления долгой ночи поверхность начинает быстро остывать.

У Венеры происходит совсем другое.

Венера окружена огромной оболочкой из углекислого газа

Атмосфера Венеры чрезвычайно массивна. Около 96,5% её состава приходится на углекислый газ, ещё примерно 3,5% — на азот. Давление у поверхности достигает приблизительно 92 бар, то есть примерно в 90 раз превышает атмосферное давление на уровне моря на Земле.

Если перенести человека на поверхность Венеры, проблема заключалась бы не только в температуре. Он оказался бы одновременно в условиях экстремальной жары и огромного давления.

Именно эта плотная атмосфера позволяет Венере сохранять столь высокую температуру.

Как работает парниковый эффект на Венере

Солнечный свет состоит преимущественно из коротковолнового излучения. Часть этой энергии достигает атмосферы и поверхности планеты.

Нагретая поверхность затем отдаёт энергию обратно — но уже главным образом в форме длинноволнового инфракрасного излучения.

И здесь огромную роль начинает играть углекислый газ.

Молекулы CO₂ способны поглощать инфракрасное излучение определённых длин волн. После этого энергия снова излучается в разных направлениях. В результате тепло не уходит непосредственно от поверхности в космос.

Парниковые газы поглощают часть исходящего инфракрасного излучения, но атмосфера при этом не «запирает» энергию навсегда. Венера, как и любая планета, в конечном итоге должна отдавать в космос столько энергии, сколько получает в среднем от Солнца.

Однако большая оптическая толщина её атмосферы в инфракрасном диапазоне означает, что значительная часть теплового излучения покидает планету только из более высоких и холодных слоёв.

Чтобы вся система могла отдавать необходимое количество энергии в космос, нижняя атмосфера и поверхность должны нагреться до значительно более высокой температуры.

Именно поэтому поверхность Венеры разогрета примерно до 464–467 °C.

Но Венера отражает большую часть солнечного света

Здесь возникает ещё один интересный парадокс.

Венера покрыта плотным слоем облаков, содержащих капли серной кислоты. Они очень хорошо отражают солнечный свет. Альбедо Бонда Венеры составляет около 0,77, то есть планета отражает значительную долю падающего на неё излучения.

Облака Венеры отражают обратно в космос большую часть приходящей солнечной радиации. Ещё часть энергии поглощается атмосферой, а относительно небольшая доля проходит глубже.

Можно было бы ожидать, что столь эффективное отражение сделает Венеру относительно прохладной.

Но парниковый эффект оказывается настолько мощным, что компенсирует это охлаждающее влияние с огромным запасом.

Получается необычная ситуация: Венера одновременно является очень хорошо отражающей планетой и самой горячей планетой Солнечной системы.

Почему на Венере почти нет разницы между дневной и ночной температурой

На Меркурии температура меняется от примерно +430 °C днём до −180 °C ночью.

На Венере таких перепадов у поверхности практически нет.

Солнечные сутки на Венере чрезвычайно длинные — около 117 земных суток, а полный оборот планеты вокруг собственной оси занимает примерно 243 земных суток. Несмотря на столь медленное вращение, температура у поверхности меняется сравнительно мало.

Причина снова заключается в плотной атмосфере.

Огромная масса газа запасает тепло и переносит его между различными областями планеты. Поэтому ночная сторона не успевает охладиться так, как поверхность почти безвоздушного Меркурия.

Иными словами, атмосфера Венеры выполняет сразу две важные функции: препятствует быстрому уходу теплового излучения в космос и перераспределяет энергию по планете.

Одного расстояния до Солнца недостаточно, чтобы определить температуру поверхности планеты. Различия между мирами Солнечной системы определяются также атмосферой, отражательной способностью, скоростью вращения и свойствами поверхности.

Почему Венера стала такой горячей

Современное состояние Венеры понятно гораздо лучше, чем её далёкая климатическая история.

Сегодня известно, что поверхность планеты находится под мощной атмосферой, почти полностью состоящей из CO₂, и что именно она поддерживает экстремальный парниковый эффект.

Но учёные продолжают выяснять, как Венера пришла к этому состоянию.

Один из важнейших вопросов — существовала ли когда-либо на её поверхности жидкая вода и насколько долго она могла сохраняться. Различные климатические модели дают разные сценарии эволюции молодой Венеры.

Сегодня воды там очень мало. Изучение состава атмосферы и процессов утечки вещества в космос помогает восстановить историю планеты и понять, почему похожие по размеру Земля и Венера развивались настолько по-разному.

То, как Венера могла потерять воду, остаётся одним из ключевых вопросов её климатической истории.

Расстояние от Солнца всё-таки имеет значение

Из примера Венеры не следует, что расстояние планеты от звезды неважно.

Количество получаемой солнечной энергии является одним из основных факторов климата. Именно поэтому в общем случае внутренние области планетных систем получают больше энергии от звезды, чем внешние.

Но реальная температура поверхности зависит сразу от нескольких параметров:

• расстояния до звезды;
• светимости звезды;
• отражательной способности планеты;
• массы и состава атмосферы;
• количества парниковых газов;
• облаков;
• циркуляции атмосферы;
• свойств самой поверхности.

Венера — яркий пример того, насколько сильно атмосфера способна изменить ожидаемую температуру планеты.

Меркурий получает почти в 3,5 раза больше солнечной энергии, однако почти не способен её удерживать. Венера получает меньше света, но её массивная атмосфера резко меняет энергетический баланс нижних слоёв.

В результате именно Венера, а не Меркурий, является самой горячей планетой Солнечной системы.

Частые вопросы

Какая планета самая горячая в Солнечной системе

Венера. Её средняя температура поверхности составляет примерно 464 °C. Меркурий расположен ближе к Солнцу, однако его средняя температура значительно ниже — около 167 °C.

Насколько горячо на Венере

На большей части поверхности температура находится около 460–470 °C. Это значительно выше температуры плавления свинца, составляющей примерно 327 °C.

Почему Меркурий ночью становится таким холодным

У Меркурия практически нет атмосферы, способной запасать и перераспределять тепло. После ухода Солнца за горизонт поверхность интенсивно излучает энергию в космос, и температура может опускаться примерно до −180 °C.

Почему углекислый газ нагревает Венеру

CO₂ поглощает часть инфракрасного излучения, которое нагретая поверхность отдаёт наружу. В чрезвычайно плотной венерианской атмосфере этот эффект становится очень сильным, поэтому поверхность и нижняя атмосфера поддерживают высокую температуру.

Почему облака Венеры не защищают её от жары

Облака действительно отражают значительную часть солнечного света и тем самым оказывают охлаждающее действие. Однако мощный парниковый эффект плотной атмосферы значительно сильнее этого влияния, поэтому поверхность всё равно остаётся экстремально горячей.

Если Меркурий ближе к Солнцу, почему он не горячее Венеры

Потому что максимальный приток солнечной энергии и средняя температура поверхности — не одно и то же. Меркурий сильно нагревается днём, но быстро отдаёт тепло в космос. Венера благодаря своей атмосфере сохраняет высокую температуру практически постоянно.

Есть ли на Венере обычный парниковый эффект или что-то другое

Физический принцип тот же, что и на Земле: определённые атмосферные газы поглощают часть исходящего инфракрасного излучения. Разница заключается в масштабе. Атмосфера Венеры гораздо массивнее земной и почти полностью состоит из CO₂, поэтому парниковый эффект там несопоставимо сильнее.