Решение: Парниковый эффект на Венере
Статья к заданиюПарниковый эффект
Эффект «парника» известен всем, имевшим дело с этим незамысловатым огородным сооружением. В атмосфере он выглядит так. Часть излучения Солнца, не отразившаяся от облаков, проходит через атмосферу, исполняющую роль стекла или плёнки, и нагревает земную поверхность. Нагретая поверхность остывает, испуская тепловое излучение, но это уже другое излучение
–
инфракрасное. Средняя длина волны такого излучения значительно больше, чем приходящего от Солнца. Потому почти прозрачная для видимого света атмосфера пропускает его значительно хуже. «Вклад» в парниковый эффект газов, входящих в состав атмосферы Земли, представлен в таблице.
| Газ | Формула | Вклад |
| водяной пар | H₂O | 36–72% |
| диоксид углерода | CO₂ | 9–26% |
| метан | CH₄ | 4–9% |
| озон | O₃ | 3–7% |
Механизм парникового эффекта иллюстрирует рисунок 1 (а и б).
Рис. 1 а
кривая 1
–
расчётный спектр излучения Солнца (с температурой фотосферы 6000
°С);
кривая 2
–
расчетный спектр излучения Земли (с температурой поверхности 25 °С).
Рис. 1 б
Поглощение (в процентном отношении) земной атмосферой излучения на разных длинах волн.
На участке спектра от 10 до 20 мкм находятся полосы поглощения инфракрасного излучения молекулами CO₂, H₂O, O₃, CH₄. Они-то и поглощают излучение, приходящее с поверхности Земли.
Чертёж перерисован вручную — открыть оригинал из банка
Ярко выраженный парниковый эффект — это то, что отличает Венеру от других планет. Разница между температурой на поверхности Венеры и температурой, которую имела бы эта планета без атмосферы, составляет около $500\ ^\circ\mathrm{C}$, тогда как на Земле она равна примерно $30\ ^\circ\mathrm{C}$. Ссылаясь на общий материал и сравнительную таблицу, назовите факторы, которые могут объяснять сильный парниковый эффект на Венере.
| Характеристика | Меркурий | Венера | Земля | Марс |
|---|---|---|---|---|
| Масса (в массах Земли) | 0,055 | 0,816 | 1,00 | 0,107 |
| Диаметр (в диаметрах Земли) | 0,382 | 0,949 | 1,00 | 0,532 |
| Плотность, г/см$^3$ | 5,43 | 5,24 | 5,52 | 3,95 |
| Период вращения | 58,8 суток | 243 суток (обратное) | 23 ч 56 мин | 24 ч 37 мин |
| Атмосфера: давление | Практически нет | 95 атм | 1 атм | 1/150 атм |
| Атмосфера: химический состав | — | 96,5% $\mathrm{CO_2}$; 3,5% $\mathrm{N_2}$ | 78% $\mathrm{N_2}$; 21% $\mathrm{O_2}$ и др. | 95% $\mathrm{CO_2}$; 2,5% $\mathrm{N_2}$ и др. |
| Температура поверхности | +430 днём; −170 ночью | +480 | от +60 днём; −80 ночью | от +15 до −60 днём; −120 ночью |
| Число спутников | Нет | Нет | 1 | 2 |
| Названия спутников | — | — | Луна | Фобос и Деймос |
Решение по шагам
4 шагаПо данным таблицы, на Венере атмосфера имеет исключительно большое давление — 95 атм. Это означает, что атмосфера очень плотная и содержит большое количество вещества, способного поглощать и переизлучать инфракрасное излучение поверхности.
Химический состав атмосферы Венеры также способствует парниковому эффекту: 96,5% атмосферы составляет диоксид углерода $\mathrm{CO_2}$. Согласно общему материалу, углекислый газ поглощает тепловое инфракрасное излучение, поэтому энергия хуже уходит в космос.
Венера близка к Земле по массе и диаметру: её масса равна 0,816 массы Земли, а диаметр — 0,949 диаметра Земли. Поэтому Венера обладает достаточно сильным тяготением, чтобы удерживать плотную атмосферу. На Марсе, имеющем меньшую массу, давление атмосферы составляет лишь 1/150 атм.
Таким образом, сочетание большой массы планеты, чрезвычайно высокого атмосферного давления и преобладания $\mathrm{CO_2}$ объясняет значительно более сильный парниковый эффект на Венере по сравнению с Землёй и другими планетами таблицы.
Сильный парниковый эффект на Венере объясняется очень плотной атмосферой с давлением 95 атм и высоким содержанием $\mathrm{CO_2}$ — 96,5%. Углекислый газ поглощает инфракрасное излучение поверхности и задерживает тепло. Большие масса и диаметр Венеры, близкие к земным, позволяют планете удерживать такую атмосферу.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Указывают только высокую температуру поверхности, не объясняя причины парникового эффекта.
Путают содержание углекислого газа на Венере и Марсе.
Не связывают высокое атмосферное давление с большой плотностью атмосферы.
Называют расстояние до Солнца фактором, хотя сравнительная таблица не содержит таких данных.