leerdoelen
aan het einde van deze sectie kunt u:
- Beschrijf de algemene samenstelling en structuur van de atmosfeer op Venus
- uitleggen hoe het broeikaseffect heeft geleid tot hoge temperaturen op Venus
de dikke atmosfeer van Venus produceert de hoge oppervlaktetemperatuur en bedekt het oppervlak in een Perpetual Red Twilight., Zonlicht dringt niet direct door de zware wolken, maar het oppervlak wordt redelijk goed verlicht door diffuus licht (ongeveer hetzelfde als het licht op aarde onder een zware bewolking). Het weer op de bodem van deze diepe atmosfeer blijft voortdurend heet en droog, met kalme Wind. Vanwege de zware deken van wolken en atmosfeer is één plek op het oppervlak van Venus qua weer vergelijkbaar met alle andere.
Samenstelling en structuur van de atmosfeer
het meest voorkomende gas op Venus is kooldioxide (CO2), dat 96% van de atmosfeer uitmaakt., Het tweede meest voorkomende gas is stikstof. Het overwicht van koolstofdioxide boven stikstof is niet verwonderlijk als je je herinnert dat de atmosfeer van de aarde ook voornamelijk koolstofdioxide zou zijn als dit gas niet opgesloten was in mariene sedimenten (zie de discussie over de atmosfeer van de aarde in de aarde als een planeet).
Tabel 1 vergelijkt de samenstellingen van de atmosferen van Venus, Mars en aarde. Op deze manier uitgedrukt, als percentages, zijn de verhoudingen van de belangrijkste gassen zeer gelijk voor Venus en Mars, maar in totale hoeveelheid, zijn hun atmosferen dramatisch verschillend., Met zijn oppervlaktedruk van 90 bar, is de Venusiaanse atmosfeer meer dan 10.000 keer massiever dan zijn Martiaanse tegenhanger. Over het algemeen is de atmosfeer van Venus erg droog; de afwezigheid van water is een van de belangrijke manieren waarop Venus verschilt van de aarde.
de atmosfeer van Venus heeft een enorme troposfeer (gebied van convectie) die zich uitstrekt tot ten minste 50 kilometer boven het oppervlak (figuur 1). In de troposfeer wordt het gas van onderen verwarmd en circuleert het langzaam, stijgt het dicht bij de evenaar en daalt het over de Polen af., Aan de basis van de atmosfeer van Venus zijn is zoiets als een kilometer of meer onder het oceaanoppervlak op aarde zijn. Daar egaliseert de massa van het water temperatuurschommelingen en resulteert in een uniforme omgeving-hetzelfde effect als de dikke atmosfeer heeft op Venus.
figuur 1. De atmosfeer van Venus: de lagen van de enorme atmosfeer van Venus die hier worden getoond zijn gebaseerd op gegevens van de Pioneer en Venera entry sondes., De hoogte wordt gemeten langs de linkeras, de onderste schaal toont de temperatuur, en de rode lijn stelt u in staat om de temperatuur af te lezen op elke hoogte. Merk op hoe steil de temperatuur stijgt onder de wolken, dankzij het enorme broeikaseffect van de planeet.
in de bovenste troposfeer, tussen 30 en 60 kilometer boven het oppervlak, bestaat een dikke wolkenlaag voornamelijk uit zwavelzuurdruppels. Zwavelzuur (H2SO4) wordt gevormd uit de chemische combinatie van zwaveldioxide (SO2) en water (H2O)., In de atmosfeer van de aarde is zwaveldioxide een van de primaire gassen die door vulkanen worden uitgestoten, maar het wordt snel verdund en weggespoeld door regenval. In de droge atmosfeer van Venus is deze onaangename substantie blijkbaar stabiel. Onder 30 kilometer is de atmosfeer van Venus vrij van wolken.
oppervlaktetemperatuur op Venus
De Hoge oppervlaktetemperatuur van Venus werd eind jaren vijftig ontdekt door radioastronomen en bevestigd door de Mariner-en Venera-sondes. Hoe kan onze buurplaneet zo heet zijn?, Hoewel Venus dichter bij de zon staat dan de aarde, is het oppervlak honderden graden heter dan je zou verwachten van het extra zonlicht dat het ontvangt. Wetenschappers vroegen zich af wat het oppervlak van Venus zou kunnen verwarmen tot een temperatuur boven 700 K. Het antwoord bleek het broeikaseffect te zijn.
het broeikaseffect werkt op Venus net als op aarde, maar omdat Venus zoveel meer CO2 heeft—bijna een miljoen keer meer—is het effect veel sterker. De dikke CO2 fungeert als deken, waardoor het voor de infrarood (warmte) straling van de grond erg moeilijk is om terug de ruimte in te komen., Hierdoor warmt het oppervlak op. De energiebalans wordt alleen hersteld wanneer de planeet evenveel energie uitstraalt als hij van de zon ontvangt, maar dit kan alleen gebeuren wanneer de temperatuur van de lagere atmosfeer erg hoog is. Een manier om te denken van kasverwarming is dat het de oppervlaktetemperatuur van Venus moet verhogen totdat deze energiebalans is bereikt.
heeft Venus altijd zo ‘ n enorme atmosfeer en hoge oppervlaktetemperatuur gehad, of zou het zich hebben ontwikkeld tot zulke omstandigheden vanuit een klimaat dat eens te meer bijna aards was?, Het antwoord op deze vraag is van bijzonder belang voor ons als we kijken naar de toenemende niveaus van CO2 in de atmosfeer van de aarde. Als het broeikaseffect sterker wordt op aarde, lopen we dan het gevaar om onze eigen planeet te transformeren in een helse plek als Venus?
laten we proberen de mogelijke evolutie van Venus te reconstrueren van een aards begin naar zijn huidige toestand. Venus kan ooit een klimaat hebben gehad vergelijkbaar met dat van de aarde, met gematigde temperaturen, water oceanen, en veel van zijn CO2 opgelost in de oceaan of chemisch gecombineerd met de oppervlakte rotsen., Dan zorgen we voor bescheiden extra verwarming – door bijvoorbeeld de geleidelijke toename van de energie-output van de zon. Wanneer we berekenen hoe de atmosfeer van Venus zou reageren op dergelijke effecten, blijkt dat zelfs een kleine hoeveelheid extra warmte kan leiden tot verhoogde verdamping van water uit de oceanen en het vrijkomen van gas uit het oppervlak rotsen.
Dit betekent op zijn beurt een verdere toename van de atmosferische CO2 en H2o, gassen die het broeikaseffect in de atmosfeer van Venus zouden versterken. Dat zou leiden tot nog meer warmte in de buurt van Venus ‘ oppervlak en het vrijkomen van meer CO2 en H2O., Tenzij andere processen ingrijpen, blijft de temperatuur dus stijgen. Een dergelijke situatie wordt het op hol geslagen broeikaseffect genoemd.
we willen benadrukken dat het op hol geslagen broeikaseffect niet alleen een groot broeikaseffect is; het is een evolutionair proces. De atmosfeer evolueert van een klein broeikaseffect, zoals op aarde, naar een situatie waarin de opwarming van de broeikasgassen een belangrijke factor is, zoals we vandaag op Venus zien. Zodra de grote kasomstandigheden zich ontwikkelen, stelt de planeet een nieuw, veel heter evenwicht in de buurt van zijn oppervlak.,
het omkeren van de situatie is moeilijk vanwege de rol die water speelt. Op aarde wordt het meeste CO2 chemisch gebonden in de rotsen van onze korst of opgelost door het water in onze oceanen. Toen Venus steeds heter werd, verdampten de oceanen, waardoor die veiligheidsklep verdween. Maar de waterdamp in de atmosfeer van de planeet zal niet eeuwig duren in de aanwezigheid van ultraviolet licht van de zon. Het lichtelement waterstof kan ontsnappen uit de atmosfeer, waardoor de zuurstof achterblijft om chemisch te combineren met oppervlakte gesteente., Het verlies van water is dus een onomkeerbaar proces: zodra het water weg is, kan het niet meer worden hersteld. Er is bewijs dat dit precies is wat er gebeurde met het water dat ooit op Venus aanwezig was.
we weten niet of hetzelfde op hol geslagen broeikaseffect ooit op aarde zou kunnen plaatsvinden. Hoewel we onzeker zijn over het punt waarop een stabiel broeikaseffect afbreekt en verandert in een op hol geslagen broeikaseffect, is Venus een duidelijk bewijs van het feit dat een planeet niet oneindig kan blijven verwarmen zonder een grote verandering in zijn oceanen en atmosfeer., Het is een conclusie waar wij en onze nakomelingen zeker aandacht aan zullen willen besteden.
sleutelbegrippen en samenvatting
de atmosfeer van Venus is 96% CO2. Dikke wolken op een hoogte van 30 tot 60 kilometer zijn gemaakt van zwavelzuur, en een CO2-broeikaseffect handhaaft de hoge oppervlaktetemperatuur. Venus bereikte waarschijnlijk zijn huidige toestand door meer aardse omstandigheden als gevolg van een op hol geslagen broeikaseffect, waaronder het verlies van grote hoeveelheden water.,
verklarende woordenlijst
op hol geslagen broeikaseffect: het proces waarbij het broeikaseffect, in plaats van stabiel te blijven of door interventie te worden verminderd, in een toenemend tempo blijft groeien
