„Štvorka vyzerá nádejne. Je tam trochu zima, ale ak by sa nám podarilo trochu zlepšiť parametre tamojšej atmosféry, vedeli by sme tam dlhodobo fungovať.“
„Trojka je pre nás úplne ideálna. Nejakým zázrakom sa stalo, že tam panujú optimálne podmienky. Priemerná teplota je tam presne taká, aká má byť. Jediným problémom je, že Trojka je osídlená primitívnou civilizáciou. A v našom galaktickom etickom kódexe máme pravidlo, že cudzie civilizácie sú nedotknuteľné. Ale možno stačí iba chvíľu počkať ...“
Takto by mohla vyzerať porada troch mimozemšťanov – prieskumníkov, ktorí hľadajúc novú planétu vhodnú na osídlenie, zabrúsili aj do Slnečnej sústavy. Hádate správne. Dvojka je Venuša, Trojka Zem a Štvorka Mars.
Čo spôsobilo takéto veľké rozdiely medzi Dvojkou, Trojkou a Štvorkou ?
Široko-ďaleko je jediným významným zdrojom energie Slnko. Vzdialenosť planéty od Slnka ovplyvňuje to, koľko slnečnej energie k planéte príde. Čím je planéta bližšie k Slnku, tým viac energie zo Slnka dostáva a tým teplejšie by na nej malo byť. Že tomu tak nie je, dokazuje porovnanie teplotných podmienok na Zemi a Mesiaci v minulom článku. Vzdialenosť Zeme aj Mesiaca od Slnka je rovnaká, ale kvôli zemskej atmosfére sú na nich úplne odlišné teplotné pomery.
Ako je to so základnými vlastnosťami atmosféry na Venuši, Zemi a Marse a aké klimatické podmienky tam panujú?
Venuša má veľmi hustú atmosféru, zloženú takmer výlučne z oxidu uhličitého. Na jej vonkajšom okraji sa nachádzajú mraky zložené z oxidu siričitého. Atmosférický tlak je tam 90 krát väčší ako na Zemi ! Len si to predstavte: mraky SO2 sú také hrubé, že na povrchu Venuše panuje šero bez slnečných lúčov. Hoci tam nedopadne takmer žiadny slnečný lúč, priemerná teplota je okolo 460 stupňov. Uf, nepredstaviteľné ! Zaujímavé je aj to, že vďaka vlastnostiam mrakov vo Venušinej atmosfére má Venuša silný tzv. albedo efekt, teda schopnosť odrážať slnečné lúče. Až 70% slnečnej energie sa do atmosféry Venuše vôbec nedostane, lebo sa odrazí späť do vesmíru. Teplota na povrchu Venuše by preto mala byť nízka, iba mrazivých -41 stupňov. Čo teda spôsobuje, že je tam o 500 stupňov teplejšie ako by malo byť ? Je za tým Venušina atmosféra, hustá a zložená výlučne zo skleníkového plynu.
Mars má tiež atmosféru zloženú výlučne z oxidu uhličitého. Lenže zo strany Marsu sa jedná o veľmi nepresvedčivý pokus mať okolo seba vzduch. Atmosféra Marsu je riedka, skoro žiadna. Preto je na jeho povrchu len o máličko teplejšie, ako vychádza, keď sa berie do úvahy len vzdialenosť tejto planéty od Slnka a jej albedo efekt. Slabučká atmosféra tu teda nemá na priemernú teplotu takmer žiaden vplyv.
Teraz budem patetický. Zem je v porovnaní s jej dvomi susedmi zázrak. Skutočný raj v pustom a nehostinnom priestore vesmíru. Všetko je to presne tak, ako my ľudia, a celá živá príroda potrebujeme. Ak by sme zobrali do úvahy iba vzdialenosť Zeme od Slnka a jej albedo efekt mali, by sme tu pre život nevhodných priemerných -18 stupňov. Vďaka ideálne „nastavenej“ koncentrácii skleníkových plynov v atmosfére, je tu presne tak teplo, ako má byť. Teda 15 stupňov v priemere.
Tieto zistenia názorne sumarizuje nasledujúca tabuľka:
V prvom riadku tabuľky je uvedená vzdialenosť planéty od Slnka. Druhý riadok hovorí o množstve slnečných lúčov, ktoré v tej ktorej časti slnečnej sústavy zo Slnka prichádzajú. Tretí sumarizuje, akú časť slnečných lúčov je planéta schopná odraziť späť do vesmíru. Vo štvrtom riadku je predpokladaná teplota na povrchu planéty, pri zohľadnení albedo efektu a vzdialenosti planéty od Slnka. V piatom je skutočne nameraná priemerná teplota.
Je zrejmé, že čím má planéta hustejšiu atmosféru a čím viac skleníkových plynov jej atmosféra obsahuje, tým je väčší rozdiel medzi predpokladanou a skutočne nameranou teplotou na jej povrchu.
Pre mňa je prekvapujúcim aj zistenie, ako málo skleníkových plynov stačí na vytvorenie 33 stupňového rozdielu medzi predpokladanou a skutočnou priemernou teplotou na Zemi. Veď percentuálny obsah CO2 v zemskej atmosfére je iba 0,04 % a vodných pár iba 0,1 - 3% ! Nasledujúci graf ukazuje, že oxid uhličitý hrá významnú rolu aj pri dlhodobom kolísaní teplôt na Zemi.
Oranžová krivka ukazuje, ako sa v priebehu tisícročí menilo množstvo energie prichádzajúcej na Zem zo Slnka.
Čierna krivka ukazuje vývoj teploty období počas posledných 350 tisíc rokov. Počas ľadovej doby priemerná teplota postupne klesá. Potom dôjde k jej prudkému nárastu a nasleduje doba medziľadová. Tá je v grafe označená oranžovým pruhom. My sa v súčasnosti nachádzame na konci medziľadovej doby a tak by priemerná teplota a aj množstvo CO2 v atmosfére mali začať dosť prudko padať dole.
Modrá krivka ukazuje množstvo oxidu uhličitého v atmosfére.
Je na prvý pohľad zrejmé, že modrá a čierna krivka sú spolu perfektne zosynchronizované. Keď je na Zemi vysoká teplota, je v atmosfére veľa CO2. Keď teplota poklesne, poklesne aj obsah CO2.
Ak by som teda známkoval, tak ako v škole, vplyv atmosféry na zmenu priemernej teploty, dal by som atmosfére jasnú jednotku. Jej parametre a zloženie, zohrávajú pri regulácii priemernej teploty na Zemi kľúčovú úlohu.
Zdroje:
Factors that Control Earth's Temperature (Visionlearning)
Earth's Atmosphere: Composition, Climate & Weather (Space.com)
Graphic: The relentless rise of carbon dioxide – Climate Change: Vital Signs of the Planet (NASA)
Greenhouse effect on other planets (Energy education)
The Earth's Radiation Budget (NASA)
How to Get an Atmosphere (NOVA)
The surface temperatures of the planets : The solar system (National maritime museum)
