Porouchaný termostat na planetách červených trpaslíků  
Země, a zřejmě i většina jí podobných obyvatelných planet, je vybavena mechanismy, které na jejím povrchu udržují relativně stabilní podmínky, umožňující existenci kapalné vody a života. Není to žádná magie ani planetární inteligence, k zajištění tohoto cíle stačí fyzikálně-chemické mechanismy, které alespoň v hrubých rysech chápeme již dnes. Otázkou ovšem je, zda podobný planetární termostat funguje také na planetách Zemi nepodobných. Na jednu speciální podskupinu takových těles – planety červených trpaslíků s vázanou rotací – se nedávno zaměřila pozornost trojice amerických vědců.

 

Co je planetární termostat?
Podkladem pro stabilní planetární klima je zpětná vazba mezi povrchovou teplotou a obsahem oxidu uhličitého v atmosféře. Tento plyn, uvolňovaný především sopečnými erupcemi, zabraňuje úniku tepla z povrchu planety do kosmu, čímž zvyšuje teplotu (skleníkový jev). Čím vyšší je ale teplota, tím více je srážek a tím rychleji probíhá i zvětrávání hornin. Při tomto procesu se ze silikátů uvolňuje vápník v podobě vápenatých iontů, které se ve vodním prostředí spojují s oxidem uhličitým za vzniku uhličitanu vápenatého – a tato reakce hladinu CO2 v ovzduší snižuje. Tento koloběh označujeme jako silikátový-karbonátový cyklus, jenž ve výsledku funguje jako termostat, který stálým vylaďováním koncentrace skleníkových plynů v ovzduší udržuje víceméně stabilní teplotu.

Zvětšit obrázek
Umělecká představa planetárního systému Gliese 581. (Kredit: Tomáš Petrásek)

Tento termostat však funguje jen za určitých okolností – podmínkou je geologická činnost (nejlépe desková tektonika) která vytváří stále nové nezvětralé horniny, a existence kapalné vody, bez níž tvorba uhličitanů neprobíhá. Existence organismů není absolutní nezbytností, avšak přirozeným procesům vydatně pomáhá, např. rostliny zrychlují rozpad hornin a pomáhají vázat CO2, zatímco koráli a jiné mořské organismy zefektivňují tvorbu vápence. Jako každý termostat, i tento má své meze. Na planetě příliš vzdálené od slunce nakonec zmrzne sám oxid uhličitý, atmosférický skleník se zhroutí a termostat zanikne. Naopak na planetě, která je natolik blízko, že ji ani úplné odčerpání CO2 z atmosféry dostatečně neochladí, se do ovzduší dostanou kvanta vodní páry, která je sama skleníkovým plynem, a dojde k pozitivní zpětné vazbě – čím tepleji je, tím více se voda odpařuje, a čím víc je páry, tím je tepleji... Může to skončit pádivým (překotným) skleníkovým efektem, který neustane, dokud veškerá voda není v plynném stavu, a v atmosféře se navíc začne rychle hromadit CO2. Konečným stavem je cosi velmi podobného Venuši. Jistým mezistupněm je vlhký skleník, kdy planeta na nějakou dobu setrvá ve stavu s vlhkou, teplou atmosférou, ale neoteplí se natolik, aby voda z povrchu zcela zmizela. Vlhký skleník ale postupně ztrácí vodu ze stratosféry do kosmu. V okamžiku, kdy se voda ztratí zcela, začne se v ovzduší nezastavitelně hromadit CO2, a konečným stavem je opět Venuše.

 

Vázaná rotace
Planety červených trpaslíků se ovšem od idealizované obyvatelné planety v mnoha ohledech liší. Už jenom fakt, že jejich slunce září na jiných vlnových délkách, má své důsledky pro jejich obyvatelnost. Wordsworth (2010) například ukázal, že při jinak stejných podmínkách dojde k vymrznutí husté atmosféry CO2 u červené hvězdy méně snadno než u hvězdy slunečního typu.
Zásadnější a problematičtější je ovšem skutečnost, že červení trpaslíci jsou daleko méně zářiví než jiné typy hvězd. Planety obyvatelné zóny k nim tedy musejí ležet velmi blízko, ve vzdálenosti, kde už získávají na významu slapové síly. V důsledku jejich působení dochází zpravidla, i když ne vždy, k vytvoření synchronní vázané rotace, kdy má planeta jednu polokouli trvale osvětlenou a tu druhou naopak trvale tmavou.

 

Co na to atmosféra?
Dříve se myslelo, že svět s vázanou rotací nemůže být obyvatelný. Zní to logicky: temná strana by musela vychladnout na velmi nízké teploty, téměř k absolutní nule, zatímco ta přivrácená by byla horká. Za této situace by veškerá voda a nakonec i plyny vymrzly na noční polokouli, a hydrosféra i atmosféra planety by zkolabovala.
Teprve ve druhé polovině 90. let ukázali Joshi a Haberle (1997), že tyto předsudky byly neopodstatněné. I poměrně řídká atmosféra obsahující 10 kPa oxidu uhličitého by svojí cirkulací dokázala účinně přenášet teplo z osvětlené strany na temnou. Totéž by platilo i pro atmosféru podobnou pozemské. Přenos tepla prouděním ovzduší či odpařováním a srážením vodních par je vysoce účinný a mohl by vyrovnávat teplotní extrémy natolik dobře, aby byly na značné části planety podmínky přiměřené pro život i kapalnou vodu.
Jak by ovšem na takové planetě fungoval termostat silikátového-karbonátového cyklu? To je neméně zásadní otázka, kterou se nedávno pokusili zodpovědět E. S. Kite a kol. (2011).
Jako zásadní problém identifikovali nestabilitu způsobenou zvýšeným substelárním zvětráváním (enhanced substellar weathering instability, ESWI). O co jde? Na planetě se synchronní rotací je vždy nejteplejším místem podsluneční bod, kde panuje věčné poledne. Čím dále od tohoto místa, tím je chladněji. Protože rychlost zvětrávání je závislá na teplotě, bude právě tato poměrně malá oblast mít určující vliv na klima celé planety, jakoby pomyslné čidlo termostatu leželo právě na tomto jediném místě. Zbytek planety má na funkci termostatu vliv poměrně malý.


Takové nastavení termostatu se ale může planetě krutě nevyplatit. Představme si svět s atmosférou tvořenou CO2, která odvádí teplo z podslunečního bodu a ohřívá noční stranu. Dejme tomu, že nějaká sopečná erupce vypustí další CO2 a mírně zvýší atmosférický tlak. Protože jde o skleníkový plyn, průměrná teplota na planetě nutně vzroste. Na rotující planetě by zde zafungoval termostat a vrátil vše do normálu. Ne tak na synchronně rotující planetě. Hustší atmosféra totiž lépe vyrovnává teplotní rozdíly a účinněji odvádí teplo z podslunečního bodu, takže tamní lokální teplota vůbec stoupat nemusí: Může dokonce klesnout, a s ní klesne i účinnost zvětrávání. Hustota atmosféry proto také neklesá, nýbrž dále stoupá, hnána pozitivní zpětnou vazbou! Nestabilita ale funguje i v opačném směru – zprvu hustá atmosféra tak může rázem zeřídnout. Při vhodném nastavení parametrů tak může docházet ke skokům katastrofálního rozsahu – například 100 kPa atmosféra se ztenčí na 0,2 kPa, či naopak 4 kPa atmosféra zhoustne na 500 kPa. Takové skoky nejenže samy o sobě představují závažnou překážku obyvatelnosti, ale také mohou planetu katapultovat buď směrem k pádivému skleníku, anebo způsobit vymrznutí CO2 na noční straně, když atmosféra zeřídne natolik, že již nestíhá vyrovnávat teploty na povrchu.
Tyto změny mohou být v geologickém měřítku velmi rychlé – při vulkanické aktivitě podobné pozemské se 100 kPa CO2 nahromadí za 20 miliónů let, ale na vulkanickém pekle typu Io by to trvalo jen 10 000-100 000 let!


 

Zvětšit obrázek
Počítačová simulace atmosférického proudění a povrchových teplot na synchronně rotující planetě podobné Zemi. Chladný vzduch z noční strany proudí do podslunečního bodu, kde se ohřívá a stoupá. Barevná stupnice udává teplotu v Kelvinech. (Kredit: Heng a Vogt, 2010)

Mechanismus ESWI se ale zdaleka nemůže uplatnit všude. Vyžaduje totiž, aby dominantní složkou atmosféry byl jediný plyn, který obstarává jak rozvádění tepla prouděním, tak fungování skleníkového efektu, a který je odbouráván chemickým zvětráváním. Tyto podmínky splňuje prakticky pouze oxid uhličitý. V atmosféře podobné pozemské, kde je dominantní složkou dusík, by ESWI nefungoval jednoduše proto, že změny v obsahu CO2 by neměly významný dopad na schopnost atmosféry distribuovat teplo.
Zároveň je nutné, aby efektivita skleníkového působení nebyla příliš vysoká, jinak oteplující vliv atmosféry přebije její ochlazující vliv na podsluneční bod. A samozřejmě musejí být přítomny lokální teplotní rozdíly, což ani na planetě s vázanou rotací není zaručené. Atmosféra ~10x hustší než pozemská udrží globálně konstantní teplotu, při níž k žádné nestabilitě nedojde. Vyrovnávání rozdílů by mohla zajistit také cirkulace v globálním oceánu, takže oceanické planety jsou k nestabilitám méně náchylné. Kontinentální drift by naopak mohl způsobovat extrémní změny klimatu, podle toho, zda by v podslunečním bodě zrovna ležel kontinent nebo oceán.
ESWI se tedy nemusí zdaleka uplatňovat na všech planetách červených trpaslíků, a jen na určité podskupině, splňující daná kritéria, ohrožuje obyvatelnost jako takovou.

 

Kolaps atmosféry Marsu
Zajímavé je, že ESWI není nutně specifická pro světy s vázanou rotací. Jistá forma téhož mohla operovat i na Marsu. Mars sice nemá vázanou rotaci, ale navzdory tomu tam vládnou obrovské teplotní rozdíly mezi dnem a nocí, díky tomu, že atmosféra je příliš řídká, než aby je účinně tlumila. A i tady o odčerpávání oxidu uhličitého rozhoduje nejteplejší místo (respektive nejteplejší denní doba), nikoli globální průměr.
Dejme tomu, že tlak byl původně vyšší, takže kapalná voda na povrchu byla stabilní, a zároveň teploty překračovaly její bod tání. V tom případě se v dočasných vodních oázách začaly tvořit karbonáty a oxid uhličitý byl z atmosféry odčerpáván. Čím byla řidší atmosféra, tím vyšší byly maximální denní teploty (navzdory tomu, že v globálním měřítku Rudá planeta zamrzala), protože mizející ovzduší zdaleka tolik nestíralo teplotní extrémy. Dokonce i dnes se marťanské skály mohou během dne na vhodných místech „rozhicovat“ až na +20°! Odčerpávání CO2 ustalo teprve tehdy, když tlak klesl ke trojnému bodu vody, kdy kapalná voda nemůže při libovolné teplotě existovat (led při zahřátí sublimuje), anebo je kapalná fáze alespoň velmi nestabilní vůči vypařování. Tehdy voda z Marsu zmizela a s ní ustalo i odčerpávání atmosféry. A to je právě stav, ve kterém dnes Rudou planetu vidíme – uvázlou ve stabilním stavu s extrémně řídkou atmosférou. Kolapsu jistě napomohla i skutečnost, že marťanský vulkanismus je slabý a nemohl s odčerpáváním CO2 soupeřit.
Také na Marsu řídnutí atmosféry umožnilo vymrzání oxidu uhličitého, a to na pólech, které tu hrají podobnou roli jako na planetě červeného trpaslíka mrazivá noční strana.


Nestabilita modrookých planet
Planety se synchronní rotací mohou prodělávat i jiné typy nestabilit. Kite a kol. uvažují také destabilizaci rozpouštěním atmosférických plynů v podslunečním bodě (substellar dissolution feedback, SDF).
Představme si planetu s atmosférou, pokrytou kompletně vodním ledem. Když zvýšíme její oslunění, dojde v podslunečním bodě k tání a vznikne rezervoár (v citované publikaci doslova „jezírko“). V tom se rozpustí část atmosférických plynů. Úbytek atmosféry, jak už víme, zesílí teplotní rozdíly, takže zatímco se většina planety ochladí, v podslunečním bodě se oteplí a „jezírko“ utěšeně roste. Ale je jasné, že nemůže růst do nekonečna, a nakonec se musí zastavit, takže získáme planetu podobnou oční bulvě (modrá duhovka oceánu v okolí podslunečního bodu, bílý ledovec na zbytku tělesa). I tady může nestabilita fungovat obousměrně a vést naopak k úplném zamrznutí tělesa s lokálním oceánem.
Jestliže u ESWI jsme si řekli, že je významný a nebezpečný jen na některých planetách, SDF vyžaduje pro svoje fungování ještě daleko méně pravděpodobnou shodu okolností – objevuje se na planetách na chladném okraji obyvatelné zóny, kde je rozsah oceánu malý a jeho hloubka velká. Atmosféra musí být řídká a tvořená dobře rozpustnými plyny se slabým skleníkovým působením. Většina plynů obvyklých v planetárních atmosférách se však rozpouští špatně, s výjimkou oxidu uhličitého, který je ale zase silným skleníkovým činidlem.
Ukazuje se tedy, že SDF má na obyvatelnost reálných planet nejspíš zanedbatelný vliv.

 

Závěr
Kite a kol. zjistili, že zpětná vazba typu ESWI může destabilizovat klima a případně i ohrozit obyvatelnost některých planet se synchronní rotací, ale ohrožuje i planety bez vázané rotace, pokud na jejich povrchu existují velké teplotní rozdíly, dále se zvětšující řídnutím atmosféry. Existence takového procesu ale nevylučuje obyvatelnost synchronně rotujících planet obecně, protože se nemůže uplatňovat univerzálně.
Je také nutné zdůraznit, že Kite a kol. se nepokoušejí modelovat vliv dalších neodmyslitelných složek planetárního systému, jako je skleníkové působení vodních par, oblačnost, srážky aj., které přitom mohou výsledek ovlivnit poměrně významně. Výsledky jejich modelů je tedy nutné brát spíše jako orientační a velmi zjednodušené přiblížení k situaci na reálných planetách.

 

Prameny:
Kite, E. S.; Gaidos, E.; Manga, M.: Climate Instability on Tidally Locked Exoplanets. The Astrophysical Journal, Volume 743, Issue 1, article id. 41 (2011). (ApJ Homepage)


Joshi, M. M.; Haberle, R. M. (1997): On the ability of synchronously rotating planets to support atmospheres. Conference Paper, Astronomical and Biochemical Origins and the Search for Life in the Universe, IAU Colloquium 161, Publisher: Bologna, Italy, p. 351.


Wordsworth, R.; Forget, F.; Selsis, F.; Madeleine, J. -B.; Millour, E.; Eymet, V. (2010): Is Gliese 581 habitable? Some constraints form radiative-convective climate modelling.
eprint arXiv:1005.5098.

Heng, Kevin; Vogt, Steven S. Gliese 581g as a scaled-up version of Earth: atmospheric circulation simulations. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 415, Issue 3, pp. 2145-2157.

 

Poznámka redakce: Autor článku spolu s Igorem Duszkem vydává knižní sérii nazvanou Vzdálené světy

Datum: 05.03.2012 00:20
Tisk článku

origami Vesmír - neuveden
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 199 Kč
cena: 177 Kč
origami Vesmír
neuveden
Související články:

Na cestě k vesmírnému výtahu     Autor: Vladimír Wagner (17.08.2017)
Ultimátní přístroj: Vědci vytvořili urychlovač částic z celého vesmíru     Autor: Stanislav Mihulka (26.07.2017)
Budou na Měsíci fungovat robotičtí těžaři už v roce 2020?     Autor: Stanislav Mihulka (16.07.2017)
Observatoř Newton objevila nejjasnější a nejvzdálenější pulsar ve vesmíru     Autor: Stanislav Mihulka (22.02.2017)
Nejenže vesmír chladne, nějak prošustroval i část své temné hmoty     Autor: Josef Pazdera (30.12.2016)



Diskuze:

Titan a Venuše

Tomáš Petrásek,2012-03-07 00:52:52

Rovnovážná teplota Titanu je cca -188 C, skutečná teplota -179, což je výsledek skleníkového efektu, který je ale do určité míry tlumen anti-skleníkovým efektem smogu (jinak by tam bylo ještě o pár stupňů tepleji). Saturn jako plynná obří planeta vydává vlastní teplo, mimochodem jeho atmosféra je též bohatá na skleníkové plyny (vodík, metan), není tedy divu, že tam je tepleji než na Titanu. Také záleží, v jaké vrstvě atmosféry měříme.
Když uvažujeme o Venuši a skleníkovém efektu: rovnovážná teplota Země je nějakých -23 stupňů, což odpovídá zhruba 30 stupňům skleníku (přibližně). Venuše má rovnovážnou teplotu skoro stejnou jako Země, kvůli vyššímu albedu. Přesto v hladině, kde vládne tlak 1 atmosféry, dosahuje teplota +70 stupňů Celsia, to znamená skleníkový příspěvek cca 90 stupňů, navíc bez vlivu vodní páry, která tam téměř není. Tak na tom CO2 přeci jen něco bude.
Na povrchu (který leží o 50 km níže) je peklo mj. z důvodu, že v troposférách planet s klesající výškou a rostoucím tlakem roste teplota (proto je na horách zima a v nížinách teplo).

Odpovědět

Bender Offender,2012-03-06 17:31:26

Takze podme na to logicky. Venusa obieha vo vzdialenosti 0.73 AU, Saturn vo vzdialenosti cca 9 AU. Na plochu 1m2 dopada na obeznej drahe Venuse cca 150x viacej energie. Aj ked si vezmeme vacsie albedo Venuse, m2 Venuse absorbuje 70x viacej energie ako m2 Titanu.

Druha vec je uplne rozdielne zlozenie atmosfery. Zatial co atmosfera Venuse je 95% CO2, Atmosfera titanu je z viac ako 95% N2.

Nakoniec je tu kolko kg atmosfery pripada na km2 planety. Vyzera to nasledovne: Zem 9.8x10^9 kg/km2, Venusa 1,0x10^12 kg/km2, Titan 1x10^11 kg/km2.

Cize Venusa ma radovo vacsi prijem energie, a radovo vacsie mnozstvo atmosfery ako titan. Ked si vezmeme diametralne odlisne zlozenie atmosfery nesmieme byt prekvapeny ze na Venusi prebiehaju ine mechanizmy.

A teraz sa pozrime na Venusu. Atmosfera je celkom priehladna intenzita osvetlenia je podla vysledkov ruskych sond 14 000 lux, co je nieco velmi podobne ako ked je na zemi cez den zatiahnuta obloha. Cize stale nejaka energia v podobe fotonov dopada na povrch. Cast tejto energie vo viditelnej oblasti je absorbovana a povrch ju vyzaruje ako IR ziarenie, ktore CO2 absorbuje. Vdaka hustej atmosfere je planeta ako pod perinkou. Tradaaaaa a takto sa Venusa ohrieva. Co sa tyka teploty hornych vrstiev atmosfery pozrite sa na nasledujuci graf zachytavajuci zem a skuste porozmyslat:
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Comparison_US_standard_atmosphere_1962.svg

BTW stale ste neuviedol, preco je teplota vyssia

Odpovědět


Petr Gejdoš,2012-03-07 00:05:29

Země má solární konstantu 1369 W.m-2, průměrné albedo 0,38, čili jakoby při albedu 0,0 byla solární konstanta pouze 849 W.m-2.

Venuše má solární konstantu 2610 W.m-2, průměrné albedo 0,61, čili jakoby při albedu 0,0 byla solární konstanta pouze 1018 W.m-2.

Titan by ani nebylo nutné takto počítat - solární konstanta tam činí jen asi 15 W.m-2, po započtení albeda Titanu 0,21 by přepočtená solární konstanta činila 11,85 W.m-2 a tedy zde ani skleníkový, ani antiskleníkový efekt moc velkou roli evidentně nehraje.

Co ale je zajímavé, je to, že ačkoliv zvnějšku měřená teplota Titanu, či lépe jeho horní vrstvy atmosfery, má hodnotu cca -150°C, je teplota u pevného povrchu Titanu uváděna -180°C. Jsem teď líný to počítat, ale v případě nutnosti to udělám - nechce se mi jaksi věřit, že by zde "anti-skleníkový efekt" mohl být tak výrazný.

Přísun energie slapovými efekty u Titanu pravděpodobně přináší do systému Titanu více energie, než činí příkon od Slunce a tedy mi ta teplota -180°C na povrchu docela připadá dost podivná.

U té Venuše ale jaksi taky moc ledasčemu nerozumím.

Vy uvádíte, že osvětlení povrchu Venuše činí 14000 lux - to pomocí Pišwejcovýh konstant přepočteno na W/m2 dělá cca 20 W/m2 - nehledejte v tom vědu, spoustu věcí jsem zanedbal, ale tak nějak to asi bude... Hm...

Tak nějak se mi chce říci, že tomu údaji o 14000 luxech stejně jaksi nevěřím, myslím si ba jsem přesvědčen, že tam je více tma. klidně provedu logickou rozvahu, proč si tak myslím. No - a 20 W/m2 je sice docela dost, to uznávám, ale to bude asi v pravé Venušanské poledne, že. V průměru za celý Venušanský den to bude jen 5 W/m2, tedy to již nijak moc není. Kudy na to, by teploty činily až 500°C a aby skleníkový efekt od pouze úzkopásmového CO2 a při těch hustých tlustých mračnech kyseliny sírové - ts ts ts, no já nevím. Stále se mi to jeví divné a myslím si, že současný stav atmosfery na Venuši nemá se skleníkovým efektem nic co do činění. Asi je to prostě nějak jinak.

Nerozumím, co se ptáte - já o zvýšení teplot nemluvil. Psal jsem o nižší teplotě o 30°C... Tedy - pokud mluvíme o tomtéž.

Odpovědět


Bender Offender,2012-03-07 18:01:18

Dobry den

Ano teplota vyssich vrstiev atmosfery je vyssia nielen u Titanu ale aj na Zemi. Je to primarne sposobene tym ze vyssie vrstvy atmosfery zachytavaju UV ziarenie, gama a rontgenove ziarenie, castice slnecneho vetra + nastavaju interakcie s elementarnymi casticami zachytenymi v magnetickom poli zeme ( a v pripade titanu magnetickom poli Saturnu ). Na zemi dosahuju horne vrstvy atmosfery teploty radovo tisicov kelvinov

Titan:
http://lasp.colorado.edu/~bagenal/3720/CLASS23/RadiationLayers.jpg
Zem:
http://www.theozonehole.com/atmosphere.htm

Mate pravdu Titan ohrievaju aj slapove sily ale nezabudajte ze toto teplo sa uvolnuje najskor v podobe kriovulkanizmu.

Co sa tyka Venuse
http://ia600509.us.archive.org/17/items/nasa_techdoc_19900013957/19900013957.pdf strana 31

Povrch Venuse absorbuje okolo 2.5% energie co dopada na hornu vrstvu atmosfery co je okolo 50W na m2. Co sa tyka sklenikoveho efektu nie je to nic zahadne. Len vy z neznameho dovodu ho ignorujete a potom sa cudujete preco su na povrchu Venuse podmienky ake su.

Odpovědět

jenom malý dotaz

Miroslav Bezouška,2012-03-05 13:01:24

jak to CO2 při svých fyzikálních vlastnostech (spektrální charakteristika) vlastně dělá? On je pro většinu vlnových délek, s výjimkou malé oblasti kolem 1100nm, prakticky "průhledný". Na Zemi to, totiž skleníkový efekt, z valné části zařizuje voda. O čemž je možné se přesvědčit například v rozsáhlých pouštích, kde jsou teplotní rozdíly mezi dnem a nocí, kysličník nekysličník, v řádech desítek stupňů. A to všechno jen proto, že tam chybí vlhkost.

Odpovědět


to by me taky zajimalo

Martin Jahoda,2012-03-05 20:09:26

Mam pocit ze se CO2 stalo modlou otepleni a cpe se vsude ale z realitou to asi nema nic spolecneho. Navic podle mereni tady na Zemi nynejsi koncentrace CO2 je pro danou vlnovou delku nepruhledna - toto mereni se moc nezverejnuje protoze z nej plyne , ze ani kdybysme koncentraci CO2 zvysili desetkrat tak se teplota na zemi nezvedne ani o setinu stupne. Navic jine mereni ukazuje, ze pri vyssi koncentraci CO2 se tento plyn dostava do vyssich vysek a naopak, zpusobuje sekundarni vyzarovani ve spektru, ktere je za nizkych koncentraci CO2 utlumeno - na vlnove delce molekul CO2.

Odpovědět


přidám podivnost ...

Petr Gejdoš,2012-03-06 11:27:21

Měsíc Saturnu, Titan, je větší než Merkur. Je to taková skoro-planeta. Má hustou a hodně hmotnou - hustější než na Zemi ! - atmosferu s cca 95% dusíku a zbytek je metan a další na výsost skleníkové uhlovodíkové plyny. Není zde však logicky žádná voda v atmosfeře (vodní pára) - POZOR tedy !! Pozoruhodné zde je několik parametrů, jež do často rozhořčených diskusí kolem tzv. "globálního oteplování" Země vnáší právě Titan a jeho atmosfera - a o kterých zarytí oteplovači a'la IPCC jaksi zarytě mlčí, kdyžtě tepelné peklo na Venuši tak radostně používají jako předobraz toho, co čeká "špatné lidstvo" tím, že spaluje fosilní paliva a zamořuje atmosferu "zlým kysličníkem uhličitým":

1)Atmosfera Titanu je vrchovatě "skleníková" a velmi se tedy podobá té pozemské - základ tvoří dusík a skleníkovost zde zaobstarávají moc šikovně coby skleníkové plyny fungující uhlovodíky. Chybí zde sice CO2, avšak 5% metanu a další nikoliv nepodstatný obsah dalších zaručeně skleníkových uhlovodíků je v množství, jež by mělo vytvořit v podmínkách husté atmosfery a při existenci obrovského množství kapalných uhlovodíků na povrchu ve formě jezer až moří jakousi obdobu klimatického systému, obdobného jako na Zemi.

2)Účinnost metanu a dalších uhlovodíků coby skleníkových plynů je podstatně vyšší než u CO2. Tato atmosfera, přenesená na Zemi, by způsobila patrně skutečně "skleníkové peklo" a vskutku by se dalo mluvit patrně o globálním přehřátí atmosfery Země.

3)Teplota svrchní vrstvy atmosfery Saturnu = teplota "bez skleníkového efektu" činí cca -150°C, čili toto je teplota, odpovídající cca bilanci příjmu krátkovlnného záření Slunce a IR horních vrstev atmosfery Saturnu. Prakticky stejnou teplotu má i vrchní část atmosfery Titanu - je zde stejná bilance energie tělesa ve zhruba stejné vzdálenosti od Slunce. Tomu u planety Země odpovídá identická energetická bilance a vyplývající z toho teplota cca -19°C.

U planety Země vliv atmosfery způsobuje, že uvnitř atmosfery a na povrchu Země je globálně teplota o cca 34°C vyšší = důsledek skleníkového efektu. Globálně tak teplota Země je udávaná kolem +15°C.

4)Titan je vcelku podrobně prozkoumán díky sondě Cassini a jejímu přistávacímu modulu Huygens, která na povrchu Titanu uspěšně přistála. Velmi záhadné pro mě ale je její zjistění stran teplot na povrchu Titanu - cituji: "... je obvyklá teplota kolem −180 °C ..." !!

Nemůžu se tedy uštěpačně nezeptat a hlasitě nepodivovat - JAK JE TO MOŽNÉ ?? VŽDYŤ ZDE MÁME DOSLOVA UKÁZKOVÝ SKLENÍK A TEPLOTY MUSÍ BÝT ZDE PODSTATNĚ VYŠŠÍ, NE ??

Jak je to tedy možné, že jednou skleníkový efekt vede doslova k "venušanskému peklu" a druhdy na Titanu jakoby skleníkový efekt nebyl ? Dokonce je zde o 30°C teplota nižsí, než by odpovídalo prosté bezeskleníkové bilanci !

Kde udělali soudruzi z NDR chybu ?

Odpovědět


Bender Offender,2012-03-06 12:46:41

Dobry den mohli by ste uviest zdroj, ktory uvadza ze teplota je o 30C nizsia ako by mala byt. Inac co sa tyka teploty titanu mozno zaujimave ctivo pre Vas

http://en.wikipedia.org/wiki/Anti-greenhouse_effect

" This thick, orange-colored haze absorbs visible sunlight, allowing only perhaps 10 percent of the light to reach the surface. The thick haze is also inefficient at holding in and then re-radiating infrared (thermal) energy back down to the surface. Thus, despite the fact that Titan has a thicker atmosphere than Earth, the thick global haze causes the greenhouse effect there to be somewhat weaker than it is on Earth."
http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA06236

Odpovědět


Je to celé jakési divnéééé

Petr Gejdoš,2012-03-06 13:53:14

Tu teplotu na povrchu Titanu jsem vygooglil

- třebas zde: http://www.observatory.cz/news/titanske-pocasi.html

- nebo zde: http://www.treking.cz/astronomie/titan.htm

a tak dále...

Netrvám na tom, že je to stejně přesně zjištěná hodnota globální teploty, jako je třebas hodnota globální teploty, uváděná pro Zemi jako cca +15°C.

Ten "anti-skleník", jak jste postoval, to je vcelku dobrá odpověď, já jsem sám za sebe na něco takového myslel, že by i mohlo být. Na druhou však stranu - pakliže to funguje na Titanu, proč to nefunguje na Venuši ? Albedo Venuše je přes 60%, albedo Titanu potom pouze asi 0,21, čili mračna na Venuši mají zaručeně větší anti-sklenikový vliv než bych čekal u Titanu. Jest známo, že množství slunečního záření na povrchu Venuše je podstatně nižší, než je tomu tak u Země a tedy de facto model skleníku na Venuši nemůže fungovat tak, jak třebas u Země.

Naprosto převažující část neodražené energie (logicky méně než 40%, při albedu přes 60%, že jo)ze Slunce se přece zachytí již v horních vrstvách atmosfery a vůbec se k povrchu nedostane. IR záření se vlastně shora k povrchu nemůže logicky nijak dostat - proti tomu přece působí právě skleníkovost atmosfery, která povrch izoluje, čili to teplo by se mělo zachytávat a vyzařovat již někde nahoře.

Analogicky, jako se třebas tady na Zemi deset metrů pod zemským povrchem "doměříme" k teplotě nižší, než činí průměrná teplota na povrchu, nemůžu se nezeptat, pro na Venuši není u povrchu teplota třebas jen 50°C a ty "pekelné teploty" kolem +400-500°C nejsou pouze někde v atmosfeře ? Navíc víme, že horní vrstvy jsou docela saturovány sirany a kyselinou sirovou, tedy přesně to, co by zde na Zemi teploty výrazně snižovalo. Proč tedy nikoliv na Venuši ? Navíc - Wiki uvádí, že horní část oblaků - právě siřičitanů a siranů - na Venuši mají že prý teplotu - 45°C, tedy kde to vlastně vázne a jak je to vůbec možné ? To mi jaksi hlava nebere...

http://cs.wikipedia.org/wiki/Venu%C5%A1e_%28planeta%29

Holt - sem tam mi jaksi informace z google připadají jakési nekonzistentní. Člověk by totiž u Venuše vzhledem k faktické velikosti solární konstanty čekal ustálenou teplotu na povrchu atmofery třebas kolem 0°C, když Země má tuto teplotu kolem -19°C, že ? Přesně se mi to počítat nechce, ale tak to snad stačí. Jak to tedy vlastně je, co je vlastně pravda ?

Já to ještě tedy shrnu:

1)Na povrch Venuše se dostane sluneční energie asi v hodnotě jen 10% hodnoty průměrné na Zemi.

2)Přes 60% sluneční energie je hned odraženo pryč.

3)Viditelný povrch atmosfery je tvořen oblaky kyseliny sirové a siřičité a de facto se jedná o dokonale stínící vrstvu, která by na Zemi vedla k zamrznutí Země = jakoby právě ten zmiňovaný skleníkový efekt naruby.

4)Mohutná atmosfera složená sokro výhradně z CO2 by měla veškeré teplo, zachycené přímo kdesi nahoře v atmosfeře, dokonale odstínit od samotného povrchu Venuše a vyzářit z Venuše pryč - nikoliv k povrchu, tam je přece tlustá vrstva skleníkových plynů.

5)Povrchové vrstvy atmosfery Venuše mají teplotu údajně -45°C.

A závěr:

Přesto všechno je na povrchu Venuše pekelné vedro skoro +500°C.

Jak to vše dohromady může fungovat vlastně ?? Není tu něco špatně ?? Skutečně jsou podmínky na povrchu Venuše dány skleníkovým efektem od CO2 - navzdory tomu, že CO2 je vysloveně "několika-píkový úzce selektivní skleníkový plyn" ?? To je fakt zajímavé...

Odpovědět


Barak Obava,2012-03-06 15:06:09

Nemá na tu vysokou teplotu na Venuši vliv třeba její hodně pomalá rotace?

Odpovědět


C osi musí být "jinak" ...

Petr Gejdoš,2012-03-06 16:13:36

Kdyby na teplotu měla vliv pomalá rotace - jakože určitě nějaký vliv má, to je nesporné, ačkoliv zrovna nevíme jaký - patrně by se to primárně projevilo tak, že by byla na různých místech podle okamžité polohy vůči Slunci ta teplota nerovnoměrně rozdělená. Jenže to tak zcela není !

Teplota je víceméně rovnoměrná všude skoro stejná. Zaobstarávají to relatívně silné přenosy tepla klimatickým systémem. Z toho hlediska se to chová opravdu jako skleník - všude je přibližně stejné klima.

Pokud nemá Venuše svůj nějaký vlastní v celku mohutný zdroj tepelné energie - což ale víme, že nemá - potom se veškeré teplo musí nutně k povrchu nějak distribuovat shora.

Přímým zářením to v podstatě není možné, neboť atmosfera je relatívně "neprůhledná" pro v podstatě všechny druhy záření. Navíc hustota a absolutní hmotnost atmosfery je skoro o celé dva řády vyšší, než tomu tak je u pozemské atmosfery. Čili hustota atmosfery u povrchu je tak vysoká, že atmosfera by mohla mít charakter skoro jako voda ! Netvrdím, že je doopravdy jako voda, ale hustá bude tak moc, že bude již jevit charkteristiky, které výrazně mění možnost prostých aplikací našich pozemských zkušeností a představ na jakési fungování skleníkového efektu tam na Venuši.

Je tedy s podivem - proč by měla být teplota venušského povrchu tak vysoká. Mohl bych se ptát pro počátek zjednodušeně - proč v mém sklepě je taková zima ? Jak se tam to teplo vlastně dostalo ? Vždyť Venuše nemá vlastní venomagnetické pole, neboť prý má málo tekuté jádro, neb je příliš chladná, z téhož že prý důvodu nemá a nikdy neměla deskovou tektoniku atd. Prostě - cosi musí být jinak.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni




















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace