Овде на Земљи склони смо да своју атмосферу схватамо здраво за готово, и то не без разлога. Наша атмосфера има дивну мешавину азота и кисеоника (78% и 21% респективно) са траговима водене паре, угљен-диоксида и других гасовитих молекула. Штавише, уживамо у атмосферском притиску од 101.325 кПа, који се протеже до надморске висине од око 8,5 км.
Укратко, наша атмосфера је богата и одржива у животу. Али шта је са осталим планетима Сунчевог система? Како се слажу у односу на атмосферски састав и притисак? Чињеница знамо да људи не дишу и не могу да подрже живот. Али само у чему је разлика између ових камена и лоптица?
За почетак треба напоменути да свака планета Сунчевог система има атмосферу ове или оне врсте. А они се крећу од невероватно танке и танке (попут егзосфере Меркура) до невероватно густе и снажне - што је случај са свим гасовитим гигантима. И зависно од састава планете, било да је земаљски или гас / ледени гигант, гасови који чине њену атмосферу крећу се од водоника и хелијума до сложенијих елемената попут кисеоника, угљен-диоксида, амонијака и метана.
Атмосфера Меркура:
Меркур је превише врућ и премали да би задржао атмосферу. Међутим, она има тену и променљиву егзосферу коју чине водоник, хелијум, кисеоник, натријум, калцијум, калијум и водена пара, са комбинованим нивоом притиска од око 10-14 бар (једна квадрилионтина Земљине атмосферског притиска). Вјерује се да се ова егзосфера формирала од честица заробљених од Сунца, вулканске експлозије и крхотина које су микрометеоритни ударци избацили у орбиту.
С обзиром да му недостаје одржива атмосфера, Меркур нема начина да задржи топлоту са Сунца. Као резултат овог и његовог великог ексцентричности, планета доживљава значајне разлике у температури. Док страна која је окренута према Сунцу може достићи температуре до 700 К (427 ° Ц), док страна у сенци пада до 100 К (-173 ° Ц).
Атмосфера Венере:
Површинска осматрања Венере у прошлости су била тешка због њене изузетно густе атмосфере која је састављена пре свега од угљендиоксида са малом количином азота. На 92 бара (9.2 МПа), атмосферска маса је 93 пута већа од Земљине атмосфере, а притисак на површини планете је око 92 пута већи од Земљине површине.
Венера је такође најтоплија планета у нашем Сунчевом систему, са средњом површинском температуром од 735 К (462 ° Ц / 863,6 ° Ф). То је због атмосфере богате ЦО² која заједно са густим облацима сумпор-диоксида ствара најјачи ефекат стаклене баште у Сунчевом систему. Изнад густог слоја ЦО² густи облаци који се састоје углавном од сумпорног диоксида и капљица сумпорне киселине расипају око 90% сунчеве светлости назад у свемир.
Још једна уобичајена појава су снажни венери Венере, који достижу брзину до 85 м / с (300 км / х; 186,4 мпх) на врховима облака и круже планетом сваких четири до пет земељских дана. При тој брзини, ти се ветрови крећу и до 60 пута више од брзине ротације планете, док су најбржи ветрови на Земљи само 10-20% ротационе брзине планете.
Летеће Венере такође су наговестиле да су његови густи облаци способни да стварају муње, слично као облаци на Земљи. Њихова повремена појава указује на образац повезан са временским активностима, а стопа муње је барем половина од оне на Земљи.
Атмосфера Земље:
Земљина атмосфера која се састоји од азота, кисеоника, водене паре, угљен-диоксида и других гасова у траговима такође се састоји од пет слојева. Они се састоје од тропосфере, стратосфере, мезосфере, термосфере и егзосфере. У правилу се смањује притисак и густина ваздуха, што је већи онај који иде у атмосферу, а онај већи је од површине.
Најближе Земљи је Тропосфера, која се протеже од 0 до између 12 км и 17 км (0 до 7 и 10,56 ми) изнад површине. Овај слој садржи отприлике 80% масе Земљине атмосфере, а скоро сва атмосферска водена пара или влага се такође налазе овде. Као резултат, то је слој у којем се одвија већина временских прилика на Земљи.
Стратосфера се протеже од Тропосфере до надморске висине од 50 км (31 миља). Овај слој се протеже од врха тропосфере до стратопаузе, која се налази на надморској висини од око 50 до 55 км (31 до 34 ми). Овај слој атмосфере је дом озонског омотача, који је део Земљине атмосфере који садржи релативно високе концентрације озонског гаса.
Следи мезосфера која се протеже са удаљености од 50 до 80 км (31 до 50 миља) надморске висине. То је најхладније место на Земљи и има просечну температуру од око -85 ° Ц (-120 ° Ф; 190 К). Термосфера, други највиши слој атмосфере, протеже се од надморске висине од око 80 км (50 миља) до термопаузе, која се налази на надморској висини од 500–1000 км (310–620 ми).
Доњи део термосфере, од 80 до 550 километара (50 до 342 миље), садржи ионосферу - која је тако названа јер се овде у атмосфери честице јонизују сунчевим зрачењем. Овај слој је потпуно без облака и без водене паре. Такође се на овој висини догађају феномени познати као Аурора Бореалис и Аурара Аустралис.
Егсосфера, која је најудаљенији слој Земљине атмосфере, протеже се од егзобазе - која се налази на врху термосфере на надморској висини од око 700 км - до око 10 000 км (6,200 ми). Егсосфера се стапа са празнином свемира, а састоји се углавном од изузетно ниских густина водоника, хелијума и неколико тежих молекула, укључујући азот, кисеоник и угљен диоксид
Егзофера се налази предалеко изнад Земље да би било могуће метеоролошке појаве. Међутим, Аурора Бореалис и Аурора Аустралис понекад се јављају у доњем делу егзосфере, где се преклапају у термосфери.
Просечна температура на Земљи је око 14 ° Ц; али као што је већ напоменуто, ово варира. На пример, најтоплија температура икад забележена на Земљи била је 70,7 ° Ц (159 ° Ф), која је узета у пустињи Лут у Ирану. У међувремену, најхладнија температура икад забележена на Земљи измерена је на совјетској станици Восток на антарктичкој висоравни, достигавши историјски најнижи ниво од -89,2 ° Ц (-129 ° Ф).
Марсова атмосфера:
Планета Марс има веома танку атмосферу која се састоји од 96% угљен-диоксида, 1,93% аргона и 1,89% азота, заједно са траговима кисеоника и воде. Атмосфера је прилично прашњава, садржи честице које мере пречник 1,5 микрометара, што је оно што Марсовском небу даје тамну боју када се посматра са површине. Марсов атмосферски притисак креће се од 0,4 - 0,87 кПа, што је еквивалентно око 1% Земљине површине на нивоу мора.
Због танке атмосфере и веће удаљености од Сунца, површинска температура Марса је много хладнија од оне коју доживљавамо овде на Земљи. Просечна температура планете је -46 ° Ц (51 ° Ф), са ниским -143 ° Ц (-225,4 ° Ф) током зиме на половима, а високим од 35 ° Ц (95 ° Ф) током лета и подне на екватору.
Планета такође доживљава олујне прашине, које се могу претворити у оно што подсећа на мала торнада. Веће олује прашине настају када се прашина удува у атмосферу и загрева од Сунца. Топлији ваздух испуњен прашином расте, а ветрови се појачавају, стварајући олује које могу да мере и до хиљаду километара у ширину и трају месецима одједном. Када се добију овако велике, заправо могу блокирати већину површине од погледа.
Откривене су и количине метана у траси Марсовске атмосфере, са процењеном концентрацијом од око 30 делова на милијарду (ппб). Јавља се у продуженим пљусковима, а профили подразумевају да се метан испуштао из одређених региона - од којих се први налази између Исидиса и Утопије Планитие (30 ° Н 260 ° В), а други на Арабијској тераси (0 ° С 310 ° Н В).
Амонијак је такође пробно детектирао на Марсу Марс Екпресс сателит, али са релативно кратким веком трајања. Није јасно шта га је произвело, али вулканска активност је сугерисана као могући извор.
Атмосфера Јупитера:
Попут Земље, Јупитер доживљава ауроре у близини свог сјеверног и јужног пола. Али на Јупитеру, аурорална активност је много интензивнија и ретко се икад заустави. Интензивно зрачење, Јупитерово магнетно поље и обиље материјала из Иових вулкана који реагују са Јупитеровом ионосфером стварају светлосну емисију која је заиста спектакуларна.
Јупитер такође доживљава насилне временске обрасце. Брзина ветра од 100 м / с (360 км / х) је уобичајена у зонским млазовима, а може достићи и 620 км / х (385 мпх). Олује се формирају за неколико сати и могу прећи хиљаде километара у пречнику преко ноћи. Једна олуја, Велика црвена тачка, бесни бар од касних 1600-их. Олуја се смањивала и ширила током своје историје; али у 2012. години сугерисано је да би џиновска црвена тачка на крају могла да нестане.
Јупитер је непрестано прекривен облацима састављеним од кристала амонијака и вероватно амонијум хидросулфида. Ови облаци су смештени у тропопаузи и распоређени су у појасеве различитих географских ширина, познатијих као "тропске регије". Облачни слој је дубок само око 50 км и састоји се од најмање две палубе облака: густа доња палуба и танка јаснија регија.
Такође може постојати танак слој водених облака који се налази испод слоја амонијака, што доказују бљескови муње откривени у атмосфери Јупитера, а који би били изазвани поларитетом воде стварајући раздвајање набоја потребно за муње. Посматрања ових електричних пражњења указују на то да могу бити и до хиљаду пута јачи од оних које се овде примећују на Земљи.
Атмосфера Сатурна:
Спољна атмосфера Сатурна садржи 96,3% молекулског водоника и 3,25 вол. Хелијума. Такође се зна да гасни гигант садржи теже елементе, али њихове пропорције у односу на водоник и хелијум нису познате. Претпоставља се да би се подударали са исконским обиљем настајања Сунчевог система.
Откривене су и количине амонијака, ацетилена, етана, пропана, фосфина и метана у Сатурновој атмосфери. Горњи облаци су састављени од кристала амонијака, док се облаци доњег нивоа састоје од или амонијум хидросулфида (НХ4СХ) или воде. Ултраљубичасто зрачење Сунца узрокује фотолизу метана у горњој атмосфери, што доводи до низа хемијских реакција угљоводоника, при чему се резултујући вртлози и дифузија преносе резултирајући производи.
Сатурнова атмосфера показује појасни облик сличан Јупитеровом, али Сатурнови појасеви су много слабији и шири близу екватора. Као и код Јупитерових облачних слојева, они су подељени на горњи и доњи слој, који се разликују по саставу у зависности од дубине и притиска. У горњим слојевима облака, са температурама у распону од 100–160 К и притисцима између 0,5–2 бара, облаци се састоје од леда амонијака.
Облаци леденог леда почињу на нивоу где је притисак око 2,5 бара и протежу се до 9,5 бара, где се температуре крећу од 185–270 К. Мешавина овог слоја је трака амонијум хидросулфида, лежећи у опсегу притиска 3–6 бар са температурама од 290–235 К. На крају, доњи слојеви, где су притисци између 10–20 бара и температуре 270–330 К, садрже подручје водених капљица са амонијаком у воденом раствору.
Повремено атмосфера Сатурна показује дуговјечне овале, слично ономе што се уобичајено примјећује на Јупитеру. Док Јупитер има Велику црвену тачку, Сатурн периодично има оно што је познато као Велика бела тачка (ака. Велики Бели Овал). Овај јединствени, али краткотрајни феномен јавља се једном сваке Сатурнове године, отприлике сваких 30 земаљских година, у време летњег солстиција на северној хемисфери.
Те тачке могу бити широке неколико хиљада километара, а примећене су у 1876, 1903, 1933, 1960, и 1990. Од 2010. године примећена је велика трака белих облака названа Северни електростатички поремећај који обавијају Сатурн, који је приметио свемирску сонду Цассини. Ако се одржи периодична природа ових олуја, до 2020. године наступиће још једно.
Ветрови на Сатурну су други најбржи међу планетима Сунчевог система, после Нептунових. Подаци Воиагера показују да су вршни источни ветрови од 500 м / с (1800 км / х). Северни и јужни полов Сатурна такође су показали доказе олујног невремена. На северном полу, овај облик има облик шестерокутног таласа, док јужни показује огроман млазни ток.
Упорни шестерокутни таласни талас око северног пола први је примећен у Воиагер слике. Дуге странице шестерокута дугачке су око 13.800 км (што је дуже од пречника Земље), а структура се окреће са временом од 10х 39м 24с, што се претпоставља да је једнако периоду ротације Сатурнова унутрашњост.
У међувремену је вртлог јужног пола први пут примећен помоћу Хуббле свемирског телескопа. Ове слике су указале на присуство млазног тока, али не и шестерокутни стојећи талас. Процјењује се да ове олује стварају вјетар од 550 км / х, величине су упоредиве са Земљом и вјерује се да трају милијарде година. Свемирска сонда Цассини је 2006. приметила олују налик урагану која је имала јасно дефинисано око. Такве олује нису примећене ни на једној планети осим на Земљи - чак ни на Јупитеру.
Уранова атмосфера:
Као и на Земљи, атмосфера Урана је разбијена у слојеве, зависно од температуре и притиска. Као и други гасни дивови, и планета нема чврсту површину, а научници површину дефинишу као област у којој атмосферски притисак прелази један бар (притисак који се налази на Земљи на нивоу мора). Све што је доступно даљинским сензорима - а протеже се до отприлике 300 км испод нивоа од 1 бара - такође се сматра атмосфером.
Помоћу ових референтних тачака, Уранова атмосфера се може поделити у три слоја. Прва је тропосфера, између висине од -300 км испод површине и 50 км изнад ње, где се притисци крећу од 100 до 0,1 бара (10 МПа до 10 кПа). Други слој је стратосфера, која досеже између 50 и 4000 км и доживљава притиске између 0,1 и 10-10 бар (10 кПа до 10 µПа).
Тропосфера је најгушћи слој у Урановој атмосфери. Овде се температура креће од 320 К (46,85 ° Ц / 116 ° Ф) на дну (-300 км) до 53 К (-220 ° Ц / -364 ° Ф) на 50 км, с тим да је горњи део регије најхладнији у Сунчевом систему. Регион тропопаузе одговоран је за велику већину Уранових термичких инфрацрвених емисија, чиме се одређује његова ефективна температура од 59,1 ± 0,3 К.
Унутар тропосфере се налазе слојеви облака - водени облаци при најнижим притисцима, а изнад њих су амонијум хидросулфидни облаци. Следе облаци амонијака и водоник-сулфида. Најзад, на врху леже танки метан облаци.
У стратосфери се температуре крећу од 53 К (-220 ° Ц / -364 ° Ф) на горњем нивоу до између 800 и 850 К (527 - 577 ° Ц / 980 - 1070 ° Ф) у дну термосфере, највећим делом захваљујући грејању изазваном соларним зрачењем. Стратосфера садржи етански смог који може допринети тупом изгледу планете. Присутни су и ацетилен и метан, који помажу угријавању стратосфере.
Спољни слој, термосфера и корона, протежу се од 4.000 км до чак 50.000 км од површине. Овај регион има једнолику температуру од 800-850 (577 ° Ц / 1,070 ° Ф), иако научници нису сигурни у разлог. Пошто је удаљеност од Урана од Сунца тако велика, количина апсорбоване сунчеве светлости не може бити главни узрок.
Попут Јупитера и Сатурна, Ураново време следи сличан образац где се системи растављају на појасеве који се окрећу око планете, а које покрећу унутрашња топлота која се подиже у горњу атмосферу. Као резултат тога, ветрови на Урану могу достићи брзину до 900 км / х (560 мпх), стварајући огромне олује попут оне коју је уочио Хуббле свемирски телескоп 2012. Слично Јупитеровој Великој црвеној тачки, овај "Дарк спот" био је гигант облак вртлога који је мерио 1.700 километара на 3.000 километара (1.100 миља на 1.900 миља).
Атмосфера Нептуна:
На великим висинама атмосфера Нептуна је 80% водоника и 19% хелијума, с метаном у траговима. Као и код Урана, и ова апсорпција црвене светлости атмосферским метаном је део онога што Нептуну даје плаву нијансу, иако је Нептун тамнији и живописнији. Пошто је садржај Нептуна у атмосфери метана сличан оном Урана, сматра се да неки непознати састојак доприноси интензивнијем бојању Нептуна.
Атмосфера Нептуна подељена је у два главна региона: доњу тропосферу (где се температура смањује с надморском висином) и стратосферу (где температура расте с надморском висином). Граница између њих, тропопаузе, лежи под притиском од 0,1 бара (10 кПа). Стратосфера се тада предаје термосфери под притиском мањим од 10-5 до 10-4 микробар (1 до 10 Па), који постепено прелази у егзосферу.
Нептунови спектри сугерирају да је његова доња стратосфера мутна због кондензације производа насталих интеракцијом ултраљубичастог зрачења и метана (тј. Фотолизе), који ствара једињења попут етана и етина. Стратосфера је такође дом да би пронашла количине угљен-моноксида и водоника цијанида, који су одговорни за то што је Нептун-ова стратосфера топлија од оне Урана.
Из разлога који остају нејасни, термосфера планете доживљава необично високе температуре од око 750 К (476,85 ° Ц / 890 ° Ф). Планета је предалеко од Сунца да би се та топлота генерисала ултраљубичастим зрачењем, што значи да је укључен још један механизам грејања - који би могао бити интеракција атмосфере са јонима у магнетном пољу планете или гравитациони таласи из унутрашњости планете који се расипају у атмосфера.
Пошто Нептун није чврсто тело, његова атмосфера је подвргнута диференцијалној ротацији. Широка екваторијална зона ротира се у периоду од око 18 сати, што је спорије од ротације магнетног поља планете од 16,1 сат. Супротно томе, обрнуто важи за поларне регионе у којима је период ротације 12 сати.
Ова диференцијална ротација је најизраженија на било којој планети у Сунчевом систему и резултира снажним ширењима ветра и високим олујама. Три најимпресивнија све је примећено 1989. године свемирском сондом Воиагер 2, а потом су именоване на основу њихових наступа.
Прво је примећено масовно антициклонско олује димензија 13.000 к 6.600 км и налик Великој црвеној тачки Јупитера. Позната као Велика мрачна тачка, ова олуја није уочена пет касније (2. новембра 1994.) када ју је потражио свемирски телескоп Хуббле. Уместо тога, нова олуја врло слична изгледа пронађена је на северној хемисфери планете, што сугерише да ове олује имају краћи животни век од Јупитерових.
Скутер је још једна олуја, бела облачна група која се налази јужније од Велике мрачне тачке - надимка који се први пут појавио током месеци који су довели до Воиагер 2 сусрет 1989. Мала тамна тачка, јужна циклонска олуја, била је друга најинтензивнија олуја опажена током сусрета 1989. године. У почетку је био потпуно мрак; већ као Воиагер 2 приближио се планети, развијало се светло језгро и могло се видети на већини слика највеће резолуције.
Све у свему, планета нашег Сунчевог система има својеврсну атмосферу. У поређењу са Земљином релативно мрачном и густом атмосфером, они распону између врло танке до врло густе. Такође се крећу у температурама од изузетно вруће (као на Венери) до екстремно хладне хладноће.
А што се тиче временских система, ствари могу бити екстремно екстремне: планета се уопште хвали временом или интензивним циклонским и прашинским олујама које олује овде на Земљи чине срамотом. И док су неки потпуно непријатељски настројени према животу какви га познајемо, други бисмо могли да сарађујемо.
Имамо много занимљивих чланака о планетарној атмосфери овде у часопису Спаце Магазине. На пример, он је "Шта је атмосфера" и чланци о атмосфери Меркура, Венере, Марса, Јупитера, Сатурна, Урана и Нептуна,
За више информација о атмосфери, погледајте НАСА-ове странице о атмосферским слојевима Земље, Царбон Цицле и како се атмосфера Земље разликује од свемира.
Астрономска цаст има епизоду на извору атмосфере.
