Температура на планетах.

   Представляет определённый интерес, возможно ли разогреть Марс, да и вообще, причины нагрева планет, какова на них температура.

   С Венерой, более или менее, всё просто – она ближе к Солнцу, поэтому получает больше тепла на единицу площади. Кроме того, у неё более тяжёлая атмосфера, что влечёт одновременно и повышение плотности поглощение тепла атмосферой. Более плотная атмосфера, также, приводит к тому, что она больше поглощает тепла. Всё это может привести к, так называемому, парниковому эффекту. Суть в следующем планета поглощает тепло и в то же время его отдаёт. Однако поглощает тепло она объёмом, а излучает всего лишь поверхностью, т.е. возможна ситуация, когда температура внутри некоторого объёма выше, чем на внешней поверхности (внешняя граница атмосферы). Для такого эффекта планета должна обладать хорошей теплопроводностью, если же она имеет атмосферу, то она должна быть тяжёлой и потной, иметь хорошую теплоёмкость. На Земле воздух хорошо пропускает тепловое излучение (поэтому радиаторы отопления эффективны) и своё тепло Земля отдаёт обратно в значительной мере в космос, На Венере же это тепло, вероятно, задерживается в атмосфере, что приводит к некоторой нагретой прослойке у поверхности (твёрдой) планеты или несколько выше.

   Луна и Земля находятся, можно сказать, на одинаковом расстоянии от Солнца. Поверхность Луны, если вы заглянете в википедию, имеет среднюю температуру 220-250 кельвинов (130 кельвинов на экваторе), или -53 - -23 градуса по Цельсию (- 143 для экватора).

   Логично, предположить, что Земля должна иметь в среднем такую же температуру. Однако есть некоторая разница в аккумуляции тепла (вода очень эффективный аккумулятор тепла). Предположительно, в ледниковый период, средняя температура на Земле была порядка -20 градусов, сейчас, она выше.

   Марс расположен дальше от Солнца, чем Земля, в среднем в полтора раза (1.52). Соответственно единица площади на Марсе получает тепла, в среднем, в 2.3 раза меньше, чем на Земле. Т.к. орбита Марса имеет эксцентриситет, то этот параметр может быть то несколько выше, то несколько ниже (1.9 - 2.8). Соответственно средняя температура там значительно ниже, чем на Земле. А с учётом условий, то его скорее надо сравнивать с Луной. Есть закон излучения тела (кажется, Био-Савара, ой,  Стефана — Больцмана), который говорит нам, что нагретое тело излучает пропорционально 4-ой степени температуры. Т.к. процесс излучения и поглощения находится в некотором равновесии, то мы можем сказать, что планета, сколько излучает, столько же и поглощает. Т.е. мы можем оценить среднюю температуру на марсе по формуле:

Получаем 203 градуса Кельвина, или -70 градусов Цельсия.

С учётом эксцентриситета получаем:

От -60 до -80 градусов Цельсия.

Если мы возьмём среднюю температуру, указанную в википедии, то:

От -86 до -103 градусов Цельсия.

Для экватора:

От -163 до -173 градусов Цельсия. С учётом того, что на Марсе присутствует атмосфера, то такие условия никогда не выполняются.

   Реально из-за наличия атмосферы Марс должен аккумулировать тепло лучше Луны, т.е. там температура должна быть несколько выше. Кроме того, Луну от Солнца временами загораживает Солнце, поэтому первый вариант наиболее вероятен (от -60 до -80 или несколько выше).

   В прошлом Солнце, по-видимому, было тяжелее (т.к. оно теряет вес из-за излучения), поэтому планеты находились ближе к нему, и, следовательно, нагревались сильнее.

    Возможно ли разогреть Марс сегодня?

    Получить те же условия, что и на Земле путём нагнетания атмосферы и воды, скорее всего, не получится, т.к. парникового эффекта может оказаться недостаточно для обычного состава воздуха. Однако есть другой подход.

    Средний радиус Солнца 0.7 миллионов километров. До Земли расстояние 150 миллионов километров, до Марса 228.

   Соответственно тепла на единицу поверхности Солнца в 106087 раз больше, чем на Марсе. Там очень большой поток, который потом рассеивается обратно пропорционально квадрату расстояния. Но мы можем его сфокусировать. Если бы мы взяли линзу площадью сравнимой с Марсом, то на Марсе мы могли температуру как на Солнце (и, даже, выше). Таким образом, нам надо оценить размеры этой линзы.

   Площадь круга Марса 36.02 миллионов квадратных километров. Кусочек на Солнце, площадью в 106087 раз меньше излучает столько же энергии, сколько получает весь Марс.  Т.е. это 34 квадратных километров. Конечно, мы могли бы учесть и то, что нам надо разогреть планету до температуры более высокой, но т.к. мы выяснили, что тепла на Марс приходит примерно в два раза меньше, чем на Землю, а 34 квадратных километра слишком мало по сравнению с площадью Солнца, то линзы в 35-40 квадратных километров должно хватить.

  Тот же подход применим и к солнечному парусу.

  Газовые гиганты. Эти планеты находятся дальше от Солнца. Их особенностью является то, что они фокусируют тепло. Этот эффект наблюдается там, где достаточно плотная или достаточно толстая атмосфера. Тепло фокусируется, что приводит к ураганам. Также это может создать реактивную тягу, направленную от Солнца. Наконец, тепло может переизлучаться на спутник.

   Суммарное тепло, получаемое газовыми гигантами несколько выше, чем тепло получаемое Землёй.

    Что касается возможной газовой струи, то это могло привести к появлению кольца вокруг газовых гигантов, а, также, обмену веществом (добавлению) с другими планетами.

rznusl © 2011