На какой планете идет кислотный дождь. Бывают ли дожди на других планетах? Вы готовы поверить, что на Сатурне может выпасть алмазный дождь
Для большинства людей, живущих на нашей планете, нет ничего удивительно в том, что с неба время от времени капает вода. Мы давно привыкли к разнообразным кучевым облакам, формирующимся из водяного пара, а затем обрушивающим на землю и людей дождевые ливни. А вот на других объектах Солнечной системы облака образуются все так же, и дожди выпадаю вовремя, правда, из воды они состоят далеко не всегда.
Каждая из планет обладает своей уникальной атмосферой, обуславливающей уникальную погоду. К примеру, на самой ближайшей к Солнцу планете – Меркурии дождей не бывает никогда. Это обусловлено тем фактором, что атмосфера у планеты настолько разрежена, что ее просто невозможно зафиксировать. Да и откуда там взяться дождям, если дневная температура на поверхности планеты порой достигает 430º по Цельсию.
А вот на Венере постоянно , поскольку облака над этой планетой состоят не из живительной воды, а из смертоносной серной кислоты. Правда, поскольку температура на поверхности третьей по счету планеты достигает 480º по Цельсию, то капли кислоты испаряются раньше, чем долетят к планете. Небо над Венерой пронзают большие и страшные молнии, но света и грохота от них больше, чем дождя.
На Марсе, по мнению ученых, давным-давно природные условия были такими же, как и на Земле, о чем свидетельствуют пересохшие речные русла. Миллиарды лет назад атмосфера над планетой была намного плотнее, и вполне возможно, что обильные дожди наполняли эти реки.
Но сейчас над планетой очень разреженная атмосфера, а фотографии, переданные спутниками-разведчиками, свидетельствуют о том, что поверхность планеты напоминает пустыни юго-запада США или Сухие долины в Антарктиде. Когда часть Марса укутывает зимняя пора, над красной планетой появляются тонкие облака, содержащие двуокись углерода, а иней покрывает мертвые скалы. Ранним утром в долинах бывают такие густые туманы, что кажется, что вот-вот пойдет дождь, но напрасны такие ожидания.
Юпитер сильно отличается от других планет и объектов Солнечной системы, поскольку он является гигантским газовым шаром, вращающимся вокруг своей оси и Солнца. Этот шар почти полностью состоит из гелия и водорода, но не исключено, что глубоко внутри планеты находится маленькое твердое ядро, окутанное океаном из жидкого водорода. Тем не менее, Юпитер со всех сторон окружают цветные полосы облаков. Некоторые из этих облаков состоят даже из воды, но, как правило, в подавляющем большинстве их образуют застывшие кристаллики аммиака. Время от времени над планетой пролетают сильнейшие ураганы и бури, несущие за собой снегопады и дожди из аммиака.
Также ученые определили, что на Сатурне – еще одной громадной планете Солнечной системы, погодные условия такие же, как и на Юпитере. Беспилотному кораблю «Вояджер» удалось зарегистрировать грозу над Сатурном, которая охватывала значительную территорию.
А вот на Титане – одном из самых больших спутников Сатурна, из красноватого цвета облаков выпадают бензиновые дожди (вот туда бы отправить наших автомобилистов заправляться!) либо метановые снежинки, которые, покружившись над поверхностью, погружаются в океан из азота или метана.
Уран также является газовой планетой, покрытой мощной пеленой облаков, состоящих из метана. Такие облака отдаленно напоминают земные грозовые тучи. Не исключено, что из этих туч на планету падают дожди из жидкого метана, испаряясь в слоях атмосферы.
Над Нептуном собираются точно такие же облака из замерзшего метана, а вот на эту планету – ученые пока сказать не могут, как и не могут определить погодные условия на ней.
Плутон – это и вовсе запредельное космическое тело, поэтому погода на нем, как и многие другие характеристики, доселе не разведана.
Так что, при всем богатстве выбора дождей в Солнечной системе, самыми живительными, полезными и безобидными являются наши, земные. И этот факт не может не радовать.
> Погода
Какая погода на Венере – второй планете Солнечной системы: описание атмосферы, температура нагрева от Солнца, кислотные дожди, давление, парниковый эффект.
Если вы хотя бы раз читали что-то о Венере, то должны были познакомиться с ее адской атмосферой. Из-за плотности и приближенности к Солнцу средний показатель температуры заставляет свинец плавиться. Как же выглядит погода на Венере?
Погода на планете Венера
Атмосфера Венеры
Атмосферные облака Венеры представлены парами серной кислоты, которые настолько густые, что не позволяют взглянуть на поверхность в прямом наблюдении. Вся информация добыта радиолокаторами и короткими прибываниями нескольких аппаратов.
По массе атмосфера превосходит земную в 93 раза, а давление воздуха – 92 бар. Вы бы даже шага не сделали в таких условиях, потому что вас просто раздавит.
Не будем забывать, что Венера занимает первое место по раскаленности среди солнечных планет (самая горячая планета в Солнечной системе). Средний показатель температуры – 462°C, который стабильно удерживается ночью и днем. Все дело в присутствии огромного количества СО 2 , который с облаками из двуокиси серы формирует мощный парниковый эффект.
Поверхность Венеры характеризуется изотермичностью (вообще не влияет на распределение или перемены в температурном показателе). Минимальный наклон оси – 3°, что также не позволяет появляться временам года.
Перемены в температуре наблюдаются только с высотой. Стоит отметить, что температура на наивысшей точке Горе Максвелла достигает 380°C, а атмосферное давление – 45 бар.
Метеорологические явления
Телескопы Земли все время рассматривают погодные условия на планете и могут предоставить погоду на Венере сегодня или любой другой день. Можно отметить, что это экстремальное местечко. Атмосферный слой циркулирует слишком стремительно, а ветры разгоняются до 85 м/с, огибая Венеру за 4-5 дней. Они обладают ретроградной направленностью и увеличивают скорость возле полюсов, а понижают ближе к экваториальной линии (5 км/ч). Из-за плотности атмосфера напоминает водные потоки.
Также облака способны формировать молнии. Но среди осадков присутствует лишь дождь из серной кислоты, поэтому источником молний могут быть вулканические извержения.
Какая же погода на Венере ? Ну, катастрофически ужасная. Вы столкнетесь с невыносимой жарой, мощными ветрами и смертельными кислотными осадками. Так что единственный вариант для постройки колонии – плавающие города над облаками.
Люди часто недовольны погодой. Лето, осень, зима, весна — никакое время года не может угодить землянам по-настоящему. Сегодня мы расскажем о погоде на других планетах — и, возможно, вам больше понравится климат в своем регионе.
Откуда известно?
Наблюдения за другими планетами ведутся с помощью наземных и орбитальных телескопов, в том числе инфракрасных и радиотелескопов. Особенно много данных удалось собрать с помощью автоматической обсерватории «Хаббл», работающей на орбите вокруг Земли с 1990 года. Для изучения планет в Солнечной системе и за ее пределами в космос отправляются беспилотные разведчики: автономные космические аппараты и станции. Эти современные машины гораздо точнее, чем Гидрометцентр на Земле, могут определить космическую погоду.
Юпитер — планета ураганов
Для крупнейшей в Солнечной системе планеты характерны гигантские штормы, постоянные полярные сияния вокруг полюсов и мощнейшие молнии протяженностью в тысячи километров — эти атмосферные явления на Юпитере гораздо масштабнее и зрелищнее земных. Потоки воздуха на полосатой планете дуют со скоростью реактивного самолета: около 600 км/ч. Для сравнения: на Земле рекордная скорость ветра была зафиксирована на австралийском острове Барроу в 1996 году и составила 408 км/ч. Самые загадочные места на Юпитере — большое рентгеновское пятно, еще не изученный до конца источник пульсирующего рентгеновского излучения, а также Большое красное пятно — атмосферное образование на диске планеты и самый большой атмосферный вихрь в Солнечной системе, за изменениями которого человечество наблюдает почти 350 лет. Юпитер излучает больше энергии, чем получает от Солнца, и за счет излучений постоянно уменьшается в размерах: примерно на 2 см в год. Температуры в нижнем слое атмосферы: от -130 до -145 °C.
Венера и кислотные дожди
По-настоящему жаркий климат на Венере — землеподобной планете, которая так похожа на нашу размерами, силой тяжести и составом. Из-за чрезвычайно плотных облаков и озонового слоя создается парниковый эффект, благодаря которому температура у поверхности держится круглые сутки около 477 °С. При этом на Венере очень сильное атмосферное давление: в 92 раза больше, чем на Земле. Солнечные лучи не могут пробиться сквозь облачный слой, из-за этого на Венере всегда полумрак, зато молнии сверкают в два раза чаще, чем на Земле (явление получило название «электрический дракон Венеры»). Еще одно явление, которое могло бы напугать, случись оно на Земле, — вирга: из облаков серной кислоты струятся кислотные дожди, но до поверхности они не долетают, испаряясь из-за жары. Исследования Венеры стали возможны лишь с появлением радиолокационных методов, позволяющих проникнуть сквозь облака.
Нептун — ледяной гигант
Нептун — самая дальняя планета Солнечной системы — отличается экстремальными холодами. Наравне с Ураном Нептун входит в класс ледяных гигантов: средняя температура на полюсах составляет -220 °C. При этом здесь дуют самые сильные водородно-гелиевые ветра среди планет Солнечной системы: скорость достигает 2100 км/ч. Как и на Юпитере, на планете лазурного цвета образуются пятна-ураганы: в период с 1989 до 1994 года исследователи наблюдали Большое темное пятно размером с Землю, скорость ветра вокруг составляла 2400 км/ч. Ученые из разных стран пытались понять природу появления пятен на Нептуне, но пока безуспешно. Благодаря осевому наклону по отношению к Солнцу на Нептуне меняются сезоны: правда, происходит это раз в 40 лет.
Солнечные бури и торнадо
Земные торнадо — ничто по сравнению с солнечными. В 2012 году это явление впервые было снято на видео. Однако никакие кадры не могут передать масштабов стихии: ведь речь идет о торнадо, в несколько раз превышающем размеры Земли! Изменения магнитного поля Солнца вызывает и другие удивительные явления: солнечные вспышки, солнечные пятна и солнечный ветер, которые в итоге влияют на космическую погоду во всей нашей системе. В частности, солнечный ветер вызывает полярные сияния, суббури и магнитные бури — последние нарушают системы навигации, связь, влияют на здоровье и самочувствие людей.
Планета HD 189733 b и дождь из стекла
За пределами Солнечной системы на расстоянии 63 световых лет от Земли есть планета необычного голубого цвета. Она относится к классу горячих юпитеров и превосходит Юпитер по массе и размерам. Планета с некрасивым названием была открыта в 2005 году и уже удивила исследователей своими экстремальными свойствами: ее поверхность прогревается до 930 °С. Небо на HD 189733 b похоже на красный и мутный закат, каким его видят люди в загрязненных городах. В атмосфере присутствуют минералы — силикаты: вместо дождя или снега из облаков «летят» твердые частицы кристаллов, похожие на стекло. И не просто летят, а разносятся со скоростью ветра до 9600 км/час и, приближаясь к жидкой горячей поверхности, сублимируются — словом, наблюдается тот же круговорот, что на Земле, только вместо воды — силикаты. Климат этой планеты обусловлен близостью к центральной звезде в созвездии Лисички: расстояние это в 30 раз меньше, чем между Землей и Солнцем.
Изумрудный дождь в созвездии Орион
Что если бы на Земле шел дождь из изумрудных кристаллов? Именно такое явление зафиксировали астрономы на зарождающейся звезде HOPS-68, которая находится к северу от туманности Ориона. Наблюдения были сделаны с помощью космического инфракрасного телескопа «Спитцер», принадлежащего NASA, в кристаллах ученые опознали минерал оливин. «Для образования таких кристаллов нужна температура, сравнимая с температурой кипящей лавы, — объяснили редкое явление специалисты из Университета Толедо в Огайо. — Мы предполагаем, что эти кристаллы зародились возле поверхности формирующейся звезды, а затем были подхвачены окружающим облаком, где температура ниже. После этого кристаллы начали падать в виде сверкающих изумрудиков».
Ртутные облака в созвездии Андромеды
Атмосфера Альфераца — самой яркой звезды из созвездия Андромеды — переполнена ртутью и марганцем. Астрономы из шведского Университета Уппсалы под руководством Олега Кочухова семь лет наблюдали за звездой Альфа Андромеда, стараясь разгадать тайну пятен и природу их передвижений. Пятна свойственны звездам, имеющим магнитное поле, которое у Альфы Андромеды отсутствует. Загадка была раскрыта в 2007 году: пятна оказались ртутными облаками, заодно ученые сделали вывод, что на голубой звезде Альферац существует погода.
Удивительное зрелище предстало бы перед нами, если бы мы оказались на другой планете во время дождя…
Вы готовы поверить, что на Сатурне может выпасть алмазный дождь?
На Земле мы привыкли к определённым погодным условиям. Они могут быть непредсказуемыми и просто ужасными, но в целом, мы знаем, что любые осадки представляют собой воду в той или иной форме. Поэтому простительно, если вы подумали о воде, когда речь зашла о дождях на других планетах. Но всё же вы ошиблись, ведь Земля – единственная планета в Солнечной системе, на которой есть жидкая вода.
Дожди из туч на других планетах, действительно, бывают. Но они ничего общего не имеют с водой.
Начнём, пожалуй, с наиболее необычного вещества, выпадающего в виде дождя. Алмазов.
Да, алмазы выпадают на Сатурне в виде дождя. Около 1000 тонн выпадает на Сатурне за год. Но прежде, чем вы начнёте продумывать план добычи алмазов в открытом космосе, предупреждаем – это лишь предварительная версия от учёных из Jet Propulsion Laboratory.
Согласно полученным данным, алмазные дожди могут идти и на других планетах, таких как Нептун и Юпитер. Однако, Сатурн имеет наилучшие условия для этого. Сильнейшие штормы с молниями (до 10 молний в секунду!) могут способствовать разделению метана из атмосферы на составляющие его атомы углерода и водорода. При этом атомы углерода начинают свободно падать к центру планеты (Сатурн не имеет поверхности в привычном для нас понимании этого слова). При прохождении через плотную атмосферу Сатурна эти атомы сначала превращаются в графит, а затем, под действием молний и огромного давления, в алмазный дождь.
Но, пролетев около 36000 километров (для атмосферы Сатурна это сущие пустяки), алмазы становятся чрезвычайно горячими и даже жидкими.
А что на других планетах?
На Венере, например, может выпасть освежающий дождик из чрезвычайно горячей серной кислоты. В атмосфере Венеры много облаков из серы, поскольку температура у поверхности около 480 градусов. Дождь из серной кислоты поэтому идёт в верхних частях атмосферы, а долетев до высоты в 25 километров, он попросту испаряется, превращаясь в газ.
На Титане, крупнейшем спутнике Сатурна, часто идут ледяные ливни из метана. Подобно тому, как на Земле происходит круговорот воды, на Титане имеет место круговорот метана – метановый цикл. Есть сезонные дожди, заполняющие озёра. Эти озёра постепенно испаряются, и пар превращается в облака. Облака вновь выпадают в виде дождя. И так постоянно.
Метан на Титане находится в жидком состоянии, поскольку температура на поверхности спутника чрезвычайно низкая – около минус 180 градусов. На Титане также есть горы, состоящие из застывшей воды.
Описанные случаи – лишь поверхностно описывают дожди на других планетах. А есть ведь ещё снег из сухого льда (застывшая углекислота) на Марсе, дождь из жидкого гелия на Юпитере и дождь из раскалённой плазмы на Солнце.
Чудовищные атмосферные вихри на Юпитере
Согласитесь, нам очень повезло жить на нашей уютной планете с её обычными дождями из чистой тёплой воды!
В норме водородный показатель (рН) атмосферных осадков, выпадающих в твёрдом или жидком состоянии, составляет 5,6–5,7. Будучи слабокислым раствором, такая вода не причиняет вреда окружающей среде.
Другое дело – осадки с повышенной кислотностью. Их образование свидетельствует о высоком уровне загрязнения атмосферы и воды рядом окислов. Они считаются аномальными.
Впервые понятие «кислотные дожди» ввёл шотландский химик Роберт Ангус Смит в 1872 году. Сейчас этим термином принято обозначать любые кислые осадки, будь то туман, снег или град.
Причины образования кислотных дождей
В составе нормальных осадков, помимо воды, присутствует угольная кислота. Она является результатом взаимодействия Н2О с углекислым газом. Распространённые компоненты кислотных осадков – слабые растворы азотной и серной кислоты. Изменение состава в сторону понижения рН происходит вследствие взаимодействия атмосферной влаги с окислами азота и серы. Реже окисление осадков происходит под влиянием фторводорода или хлора. В первом случае в составе дождевой воды присутствует плавиковая кислота, во втором – соляная.
- Природным источником загрязнения атмосферы соединениями серы являются вулканы в период активности. Во время извержения выделяется в основном оксид серы, в меньших количествах сероводород и сульфаты.
- Серо- и азотосодержащие вещества попадают в атмосферу при гниении растительных остатков и трупов животных.
- Факторами естественного загрязнения воздуха азотными соединениями являются молнии и грозовые разряды. На них приходится 8 млн тонн кислотообразующих выбросов в год.
Кислотные дожди естественного происхождения – постоянное явление на Венере, так как планета окутана облаками из серной кислоты. Следы ядовитого тумана, разъедающего скалы у кратера Гусева, обнаружены на Марсе. Природные кислотные дожди кардинально меняли облик и доисторической Земли. Так, 252 млн лет назад они стали причиной вымирания 95% биологических видов планеты. В современном же мире главный виновник экологических катастроф – человек, а не природа.
Основные антропогенные факторы, вызывающие образование кислотных дождей:
- выбросы предприятий металлургии, машиностроения и энергетики;
- выделение метана при выращивании риса;
- выхлопы автотранспорта;
- использование спреев, содержащих хлороводород;
- сжигание органического топлива (мазута, угля, газа, дров);
- угольная, газовая и нефтяная добыча;
- удобрение почв азотсодержащими препаратами;
- утечка фреона из кондиционеров и холодильников.
Как образуются кислотные осадки?
В 65 случаях из 100 в составе кислотных дождей присутствуют аэрозоли серной и сернистой кислот. Каков механизм формирования таких осадков? Вместе с промышленными выбросами в воздух попадает диоксид серы. Там в ходе фотохимического окисления он частично трансформируется в серный ангидрид, который, в свою очередь, вступив в реакцию с парами воды, превращается в мелкие частицы серной кислоты. Из оставшейся (большей) части диоксида серы образуется сернистая кислота. Постепенно окисляясь от влаги, она становится серной.
В 30% случаев кислотные дожди являются азотными. Осадки, в составе которых преобладают аэрозоли азотистой и азотной кислоты, образуются по такому же принципу, что и серные. Попавшие в атмосферу оксиды азота реагируют с дождевой водой. Образовавшиеся в результате кислоты орошают почву, где распадаются на нитраты и нитриты.
Соляные кислотные дожди – редкость. Например, в США их доля от общего числа аномальных осадков составляет 5%. Источник для формирования таких дождей – хлор. Он попадает в воздух при сжигании отходов или с выбросами химических предприятий. В атмосфере он взаимодействует с метаном. Получившийся в результате хлорводород, реагируя с водой, превращается в соляную кислоту. Кислотный дождь с плавиковой кислотой в составе образуется при растворении в воде фторводорода – вещества, выделяемого предприятиями стекольной и алюминиевой промышленности.
Влияние на людей и экосистемы
Кислотные дожди впервые были зафиксированы учёными в середине прошлого века в Северной Америке и Скандинавии. В конце 70-х годов в местечке Уилинг (США) в течение трёх дней моросило влагой, что была на вкус, как сок лимона. Измерения рН показали: кислотность местных осадков превышает норму в 5 тысяч раз.
По версии Книги рекордов Гиннеса, самый кислый из дождей выпал в 1982 году на американо-канадской границе – в районе Великих озёр. Показатель рН осадков составлял 2,83. Кислотные дожди стали настоящим бедствием для Китая. 80% жидких осадков, выпадающих в Поднебесной, имеют пониженный уровень рН. В 2006 году в стране были зафиксированы рекордно кислые дожди.
Чем опасно такое явление для экосистем? Кислотный дождь негативно влияет, прежде всего, на озёра и реки. Для флоры и фауны водоёмов идеальной является нейтральная среда. Ни щелочная, ни кислая вода не способствуют биоразнообразию. О том, насколько опасны кислотные осадки для жизни в водоёмах, хорошо известно жителям озёрных краёв Шотландии, Канады, США, Скандинавии. Последствиями дождей там стали:
- утрата рыбных ресурсов;
- сокращение популяции птиц и животных, обитающих поблизости;
- интоксикация воды;
- выщелачивание тяжёлых металлов.
Закисление почв осадками приводит к вымыванию питательных веществ и высвобождению ионов токсичных металлов. Как результат, разрушается корневая система растений, а в камбии накапливаются яды. Кислотный дождь, повреждая хвойные иглы и листовую поверхность, нарушает процесс фотосинтеза. Он способствует ослаблению и замедлению роста растений, вызывает их усыхание и гибель, провоцирует болезни у животных. Влажный воздух с частицами серы и сульфатов опасен для людей, страдающих дыхательными и сердечнососудистыми заболеваниями. Он может вызвать обострение астмы, отёк лёгких, повышает смертность от бронхитов.
Кислая дождевая вода разрушает туф, мрамор, мел и известняк. Из стекла и минеральных стройматериалов она выщелачивает как карбонаты, так и силикаты. Ещё быстрее осадки уничтожают металл: железо покрывается ржавчиной, на поверхности бронзы образуется патина. Проект по защите старинных зданий и скульптур от кислотных дождей действует в Афинах, Венеции, Риме. На грани исчезновения оказался «Большой Будда» в китайском Лэшане.
Впервые кислотные дожди, как негативный экологический фактор, стали предметом обсуждения мирового сообщества в 1972 году. Стокгольмская конференция, участниками которой были представители 20 государств, запустила процесс разработки глобального природоохранного проекта. Следующим важным шагом в борьбе с кислотными осадками стало подписание Киотского протокола (1997), рекомендующего ограничить выбросы в атмосферу.
Сейчас в большинстве стран мира действуют национальные экологические проекты, предполагающие разработку правовой базы для защиты окружающей среды, внедрение очистных сооружений на предприятиях (установка воздушных, вакуумных, электрических фильтров). Для нормализации кислотности водоёмов применяют метод известкования.