Dlatego Wenus jest najjaśniejszą, najbardziej ekstremalną planetą, jaką możemy zobaczyć

jeśli ostatnio spoglądasz na zachód po zachodzie słońca, być może zauważyłeś, że jest jeden punkt światła, który przyćmiewa wszystkie inne nie tylko wokół niego, ale na całym nocnym niebie. Tym punktem jest planeta Wenus, planeta tak jasna i świetlista, że przyćmiewa wszystkie inne obiekty na nocnym niebie, z wyjątkiem Księżyca. Każda inna gwiazda i planeta blednie w porównaniu z Wenus widzianą z ziemi, i to niezależnie od tego, czy Wenus znajduje się najbliżej czy najdalej od Ziemi na swojej orbicie.

widziana obok Marsa — jasna planeta sama w sobie — gdy pojawiła się podczas koniunkcji 12 lipca 2021 roku, Wenus pojawiła się około 200 razy jaśniejsza od Marsa, czyli prawie sześć pełnych magnitud astronomicznych: równa różnicy jasności między gwiazdą Północną a planetą Neptun. Mimo że jej stała jasność jest prawdopodobnie najbardziej zauważalną cechą Wenus, nie jest to tylko najjaśniejsza planeta, jaką możemy zobaczyć z ziemi, ale raczej ekstremalna, niezwykła planeta pod wieloma względami. Oto, co nadaje Wenus jej niezwykły, wyjątkowy status w Układzie Słonecznym.

1.) Atmosfery Wenus. Każda planeta w Układzie Słonecznym podlega kilku różnym efektom: przyciąganie grawitacyjne z masy wewnątrz planety z jednej strony, a cząstki i promieniowanie emitowane ze słońca z drugiej strony. Te dwa zjawiska przeciwstawiają się sobie, jeśli chodzi o atmosferę planety, z wiatrem słonecznym i promieniowaniem pracującym, aby oddzielić atmosferę planety, podczas gdy przyciąganie grawitacyjne planety działa, aby rozwijać planetę we wczesnych, formacyjnych stadiach i trzymać się jak największej części jej atmosfery tak długo, jak to możliwe później.

chociaż Merkury był wystarczająco blisko Słońca i na tyle mały, że jego atmosfera została całkowicie pozbawiona dawno temu, Wenus była bardziej odległa i masywniejsza i zdołała utrzymać bardziej masywne gatunki molekularne, zwłaszcza dwutlenek węgla. Spekuluje się, że uciekający efekt cieplarniany miał miejsce na Wenus dawno temu, prowadząc do jej gęstej, gęstej, gorącej atmosfery, zdominowanej przez chmury dwutlenku węgla i kwasu siarkowego.

górne warstwy atmosfery Wenus ulegają jonizacji dzięki promieniowaniu słonecznemu, a ta zjonizowana warstwa i pole magnetyczne wynikające z ruchu naładowanych cząstek w niej, chroni resztę Wenus przed efektami rozbierania słońca: podobnie jak ziemskie pole magnetyczne chroni atmosferę naszej planety. Ochrona ta nie obejmuje jednak wszystkiego; lżejsze gatunki gazów — w tym para wodna — są stale usuwane przez wiatr słoneczny i widoczne w magnetotailu Wenus.

2.) Chmury Wenus. Wiele grubych warstw chmur kwasu siarkowego odgrywa ogromną rolę w popychaniu Wenus do jej skrajności. Podczas gdy na Ziemi, to głównie gazy cieplarniane w naszej atmosferze ogrzewają naszą planetę-gazy takie jak para wodna, dwutlenek węgla i metan, które są przezroczyste przy długościach fal optycznych, ale absorbują i ponownie emitują światło w podczerwieni-chmury Wenus są głównym czynnikiem zatrzymującym ciepło na naszej siostrzanej planecie. Na Ziemi chmury stanowią tylko około 25% uwięzionego ciepła na naszej planecie, a na Wenus ponad 90%.

dodatkowo, chmury zarówno na ziemi, jak i Wenus są silnie odbijające światło, ale ziemia jest tylko częściowo pokryta chmurami, a wiele z ziemskich chmur to cienkie, wysokie chmury cirrus, które odbijają tylko ~10% przychodzącego światła słonecznego, w przeciwieństwie do grubych, niskich chmur stratocumulus, które mogą odbijać więcej niż ~90% światła. Wenus, z kolei, ma wiele warstw pokładów chmur obejmujących około 20 kilometrów wysokości, tak, że 0% powierzchni jest widoczne w dowolnym momencie z kosmosu, w przeciwieństwie do około 50% dla planety Ziemia. Ta pokrywa chmur odgrywa istotną rolę w jasności Wenus widzianej również z ziemi.

3.) Temperatura Wenus. Chociaż Wenus znajduje się prawie dwa razy w odległości od Słońca niż Merkury i otrzymuje tylko około 29% promieniowania na jednostkę powierzchni, które otrzymuje Merkury, Wenus, a nie Merkury, jest najgorętszą planetą Układu Słonecznego. Podczas gdy Merkury, świat praktycznie bez powietrza, może dostać się do 427 °C (800 °F) w pełnym słońcu, podczas gdy jego nocna strona może spadać nawet do -180 °C (-290 °F), Wenus niezmiennie pozostaje między 440-480 °C (820-900 ° f): zawsze gorętszy niż Merkury w absolutnym najgorętszym.

podczas gdy efekt cieplarniany Ziemi tylko zwiększa temperaturę naszej planety o około 33 °C (59 °F), Wenus jest niesamowita, zwiększając swoją temperaturę o około 450 °C (810 °f) w porównaniu ze scenariuszem, w którym jest to całkowicie bezpowietrzny świat. Na powierzchni Wenus zawsze jest wystarczająco gorąco, aby stopić ołów; nasze najdłużej żyjące lądowniki pracowały krócej niż 3 godziny po wylądowaniu na powierzchni. Chociaż powierzchnia Wenus może być najbardziej piekielnym miejscem w naszym Układzie Słonecznym — pod wieloma względami nawet bardziej ekstremalnym niż wulkaniczna powierzchnia Księżyca Jowisza Io-około ~ 60 kilometrów w górę, jest zaskakująco podobna do ziemi. Przy ciśnieniach i temperaturach podobnych do tych występujących na powierzchni Ziemi, Wenus, ponad jej wierzchołkami chmur, może być już domem dla prostych, ale odpornych mikrobiologicznych form życia.

4.) Odbicia Wenus. Tu zaczyna się robić ciekawie. Każdy obiekt w Układzie Słonecznym ma tak zwane albedo: miarę odbijania jego powierzchni. Istnieją dwa typy albedo, o których mówią naukowcy:

albedo wiązania, które jest stosunkiem całkowitego promieniowania odbitego w porównaniu do całkowitego promieniowania przychodzącego (słonecznego) i

Albedo geometryczne, które określa, ile światła faktycznie odbija się w porównaniu do płaskiej, idealnie odbijającej się powierzchni.

według obu miar Wenus jest zdecydowanie najbardziej odbijającą planetą w Układzie Słonecznym, z albedami, które są więcej niż dwa razy większe od najbliższej planety. Podczas gdy światy bez powietrza, takie jak Merkury lub Księżyc, odbijają tylko około 11-14% całkowitego przychodzącego światła, podobnie jak Ziemia odbiłaby się, gdyby była bezpowietrzna i wolna od pokryw lodowych, Wenus odbija między 75-84% całkowitego światła, w zależności od tego, jak jest mierzone. Ten wysoki poziom odbicia sprawia, że wydaje się ona jaśniejsza niż jakakolwiek inna planeta w Układzie Słonecznym, z zaledwie kilkoma bogatymi w lód księżycami, takimi jak Enceladus Saturna, o wyższym całkowitym albedo.

5.) Pojawienie się Wenus z ziemi. Istnieje kilka różnych powodów, dla których Wenus jest zawsze najjaśniejszą planetą na nocnym niebie ziemi. Jednym z nich jest to, że Wenus jest stosunkowo duża (prawie taka sama jak ziemia) dla planety skalistej, a także stosunkowo blisko Słońca;pod względem całkowitej ilości promieniowania słonecznego padającego na jej powierzchnię, tylko Jowisz otrzymuje więcej. Po drugie, Wenus jest najbardziej refleksyjną planetą w Układzie Słonecznym; najwyższy procent przychodzącego promieniowania słonecznego jest wyrzucany z powrotem w Przestrzeń Kosmiczną.

ale trzy to bliskość Wenus do ziemi. Wenus znajduje się w odległości 41 milionów km (25 milionów mil) od Ziemi, bliżej niż jakakolwiek inna planeta. Nawet najbardziej odległa Wenus znajduje się zaledwie 261 milionów km (162 miliony mil) od Ziemi: znacznie bliżej niż Jowisz kiedykolwiek dociera do ziemi. (Następne najbliższe zbliżenie Jowisza do Ziemi nastąpi w 2022 roku, gdy zbliży się do 591 milionów km, czyli 367 milionów mil.)

mimo, że Wenus wykazuje pełny zestaw faz, jej Faza półksiężyca w pobliżu najbliższego Zbliżenia do Ziemi jest wtedy, gdy jest najjaśniejsza, ale jest tylko nieco słabsza, gdy jest najdalej, gdy wchodzi w pełną fazę. Nawet przy najjaśniejszej jasności, inne jasne planety-Jowisz i Mars — nie mogą konkurować z Wenus, nawet gdy są najsłabsze.

6.) Rola Wenus w ogólnej teorii względności. Pierwsza wskazówka, że coś jest” nie tak ” z grawitacją Newtonowską w naszym Układzie Słonecznym, pojawiła się w połowie XIX wieku, obserwując orbitę Merkurego. W ciągu ostatnich kilku stuleci obserwowaliśmy Merkurego na jego eliptycznej orbicie wokół Słońca i widzieliśmy jego Peryhelium — lub jego punkt najbliższego zbliżenia się do Słońca — przesuwające się na jego orbicie. Całkowita prędkość, o jaką przesunął się Peryhelium, wynosiła 5600 sekund łukowych na wiek, a ta prędkość była trochę za duża jak na grawitację Newtonowską.

5025 tych sekund łuku na wiek było spowodowane precesją równonocy: efektem precesji orbity Ziemi. Kolejnym kluczem do zrozumienia problemu było obliczenie wpływu wszystkich innych planet na orbitę Merkurego. Chociaż każda planeta wnosi swój wkład, w sumie około 532 sekund łukowych na wiek, największy wkład pochodziło od Wenus: 277 sekund łukowych na wiek, prawie dwukrotnie więcej niż następny największy wkład Jowisza (około 150) i ponad trzykrotnie więcej niż Ziemi (około 90).

„brakujące” 43 sekundy łuku na wiek było dokładnie tym, co Ogólna teoria względności Einsteina była w stanie wyjaśnić, ale bez ilościowego określenia wkładu innych planet tak precyzyjnie, szczególnie Wenus, zrozumienie roli, jaką odegrała Ogólna teoria względności, byłoby niemożliwe.

7.) Wenus i narodziny spektroskopii tranzytowej. Będąc drugą planetą od naszego Słońca, Wenus jest jedną z dwóch planet (wraz z Merkurym), które z naszej perspektywy na Ziemi przemieszczają się przed dyskiem słońca. Jednak w przeciwieństwie do tranzytów Merkurego, gdzie Merkury po prostu pojawia się jako nieprzezroczysty dysk sylwetowany przed słońcem, światło słoneczne wydaje się „zakrzywiać” wokół krawędzi Wenus, gdy tranzyt zaczyna się i kończy. Obserwacje tranzytów Wenus, które występują średnio dwa razy w wieku, były pierwszą wskazówką ludzkości, że Wenus posiadała — podczas gdy Merkuremu brakowało-znaczną atmosferę.

ale możemy zrobić o wiele więcej niż tylko wykryć istnienie atmosfery podczas tranzytów: możemy właściwie zmierzyć jej zawartość atmosferyczną, cząsteczka po cząsteczce. Technika ta została po raz pierwszy zademonstrowana podczas tranzytu Wenus w 2004 roku, a obecnie jest istotną częścią nauk egzoplanet, ponieważ próbujemy użyć spektroskopii tranzytowej do rozpoznania składu atmosfery planet wokół innych gwiazd. Chociaż w zasadzie było to możliwe już dawno temu, dopiero w XXI wieku technika oprzyrządowania spełniła nasze naukowe marzenia.

8.) Lekcje Wenus dla egzoplanet. Dziś patrzymy na Wenus i widzimy ją taką, jaka jest teraz: gorącą, jasną i spowitą gęstą, gęstą, bogatą w ciężkie pierwiastki atmosferą. Ale to daje nam jeden z czterech głównych potencjalnych losów skalistej planety do linii mrozu Gwiazdy.

• zbliż się zbyt blisko swojej macierzystej gwiazdy, a staniesz się tidally zablokowany i / lub pozbędziesz się całej atmosfery, jak Merkury w obu przypadkach.
• oddalaj się zbytnio od swojej macierzystej gwiazdy, zwłaszcza jeśli jesteś zbyt mały, a staniesz się zimny, zamarznięty i niegościnny do życia, jak Mars.
• jeśli wszystko będzie dobrze pod względem atmosfery, rozmiaru i odległości od Słońca, możesz mieć ciekłą wodę na swojej powierzchni i trwały, długoterminowy strzał w życie.
• ale nadal możesz posiadać cienką atmosferę, uniknąć blokowania pływów i przejścia ze świata o potencjale podobnym do ziemi, aby stać się piekłem podobnym do Wenus: jeśli Twoja planeta doświadczy uciekającego efektu cieplarnianego.

gdyby na Wenus wszystko potoczyło się inaczej, być może i ona mogłaby stać się światem z mokrą, bogatą w życie, samowystarczalną biosferą na dłuższą metę. Być może, w odległej przeszłości, rzeczy na Wenus były bardzo różne, i być może istnieje bogata historia starożytnego, wczesnego życia na tej planecie. Kiedy zastanawiamy się nad tym, co może być na planetach poza naszym Układem Słonecznym, musimy szukać nie tylko „innych ziem”, które mogą tam być, ale także innych Wenusów, jak również wszelkich kroków ewolucyjnych, które mogły przejść po drodze.

wszystko powiedziane, Wenus jest planetą pełną skrajności. Posiada najgrubszą atmosferę skalistego, ziemskiego świata. Osiąga najgorętsze temperatury powierzchni każdej planety w Układzie Słonecznym. To najbardziej refleksyjna planeta w Układzie Słonecznym, przewyższająca nawet gazowe olbrzymy. I-co szczególnie interesujące dla obserwatorów na Ziemi-jest to zawsze najjaśniejszy punkt światła widoczny na nocnym niebie. Kiedy nie jest bezpośrednio za słońcem, czy to po zachodzie słońca, czy na niebie przed świtem, żadna inna gwiazda czy planeta nigdy go nie przyćmiewa.

więc, z tym wszystkim, co teraz wiemy, dlaczego Wenus jest najjaśniejszą planetą w Układzie Słonecznym?

wynika to z połączenia dużej, podobnej do ziemi powierzchni, stosunkowo bliskiej odległości od Słońca, bardzo refleksyjnej, bogatej w chmury atmosfery i faktu, że nawet w najbardziej odległej odległości nie jest ona większa niż około 1,75 jednostki astronomicznej od Ziemi. Nawet gdy Jowisz i Mars, kolejne najjaśniejsze planety, są w absolutnej jasności, nadal nie mogą konkurować z Wenus w jej najsłabszym. Następnym razem, gdy spojrzysz w górę i zobaczysz niezrównany jasny punkt światła na niebie po zachodzie słońca lub przed świtem, będziesz dokładnie wiedzieć, dlaczego Wenus, w porównaniu do wszystkich innych gwiazd i planet widocznych z ziemi, zawsze wydaje się przyćmić je wszystkie.