Atmosfera Wenus

Atmosfera Wenus – warstwa gazów otaczająca planetę Wenus.
Składa się głównie z dwutlenku węgla i jest dużo gęstsza oraz gorętsza od atmosfery Ziemi. Temperatura przy powierzchni planety wynosi 740 K (467 °C), ciśnienie 93 bary (9,3 MPa, równe panującemu około 900 m pod powierzchnią wody na Ziemi), natomiast gęstość 67 kg/m³. W atmosferze Wenus obecne są nieprzezroczyste chmury kwasu siarkowego, co powoduje, że powierzchnia planety nie jest widoczna ani z Ziemi, ani sond orbitalnych – jej ukształtowanie znane jest wyłącznie na podstawie badań radarowych. Oprócz dwutlenku węgla drugim głównym składnikiem atmosfery jest azot, którego zawartość wynosi 3,5%; pozostałe gazy znajdują się w ilościach śladowych.
Poza samą powierzchnią, gdzie wiatry nie przekraczają 2,8 m/s (10 km/h), atmosfera Wenus znajduje się w intensywnym ruchu. W najniższej z jej warstw, troposferze, wieją potężne wiatry (100 m/s, 360 km/h). Prędkość ta jest szczególnie duża w porównaniu z powolną rotacją Wenus: planeta obraca się wokół własnej osi w ciągu 243 dni ziemskich, wiatry natomiast okrążają ją w jedynie 4 dni, czyli 60 razy szybciej – zjawisko to nazywane jest superrotacją. Ponad troposferą znajduje się spokojniejsza pod tym względem mezosfera, a ponad nią termosfera. Przepływ gazów w termosferze ponownie się wzmaga, ale według zupełnie innego schematu – ogrzane i częściowo zjonizowane gazy przepływają tam z dziennej na nocną stronę planety.
W przeciwieństwie do Ziemi Wenus nie generuje własnego pola magnetycznego. W wyniku oddziaływania planety z cząstkami wiatru słonecznego posiada ona wprawdzie tak zwaną magnetosferę indukowaną, nie stanowi ona jednak tak skutecznego zabezpieczenia przed wiatrem słonecznym, jak jest to na przykład w przypadku Ziemi – lżejsze gazy, w tym para wodna, są stale porywane („wydmuchiwane”) z atmosfery planety. Podejrzewa się, że atmosfera Wenus około 4 miliardy lat temu była dużo bardziej zbliżona do ziemskiej (zob. pierwsza, druga i trzecia atmosfera Ziemi), umożliwiając występowanie ciekłej wody na powierzchni planety. Para powstała w wyniku wyparowania powierzchniowych zbiorników mogła stanowić pierwszy gaz cieplarniany, który przed ucieczką w przestrzeń kosmiczną zdążył zapoczątkować wzrost stężenia kolejnych. Doprowadziło to do niekontrolowanego efektu cieplarnianego, który ukształtował planetę taką, jaką jest dzisiaj.
Mimo ekstremalnych warunków panujących na powierzchni planety, ciśnienie i temperatura panujące na wysokości 50–65 km są prawie takie same, jak przy powierzchni Ziemi. Górne warstwy atmosfery Wenus są w związku z tym najbardziej zbliżonym do Ziemi środowiskiem w całym Układzie Słonecznym, bardziej nawet niż powierzchnia Marsa. Ponieważ powietrze ziemskie jest rzadsze od atmosfery Wenus, możliwe fizycznie byłoby stworzenie napełnionych nim balonów, które utrzymywałyby stałą wysokość i zapewniały warunki do życia dla ludzi. Z tego powodu górne warstwy atmosfery Wenus są proponowane jako miejsce badań, a nawet kolonizacji planety.
Pierwszą osobą, która wysunęła hipotezę o obecności atmosfery na Wenus, był rosyjski uczony Michaił Łomonosow. Podczas końcowej fazy tranzytu Wenus w roku 1761 zaobserwował on łuk światła po stronie planety, która nie znajdowała się już bezpośrednio na tle Słońca. Zjawisko to wytłumaczył refrakcją w atmosferze.

context: Na Wenus, w związku z niewielkim tempem jej rotacji, efekt Coriolisa jest znacznie słabszy niż na Ziemi, a wiatry kształtuje równowaga pomiędzy gradientem ciśnienia a siłą odśrodkową – ten reżim nazywany jest przybliżeniem cyklostroficznym i charakteryzuje się on wiatrami wiejącymi niemal wyłącznie wzdłuż równoleżników. Dla porównania, rotacja Ziemi wokół osi jest znacznie szybsza i związana z nią siła Coriolisa ma duży wpływ na kształtowanie się ziemskich wiatrów. Prowadzi to do dominacji w jej atmosferze wiatrów geostroficznych – wynikających z równowagi pomiędzy gradientem ciśnienia a siłą Coriolisa. Z przyczyn technicznych prędkość wiatrów na Wenus może być bezpośrednio mierzona przez orbitujące sondy jedynie w okolicach tropopauzy, pomiędzy 60 a 70 km nad powierzchnią planety, gdzie znajduje się górna warstwa chmur. Ruch chmur obserwowany jest zazwyczaj w ultrafiolecie, gdzie kontrast pomiędzy nimi jest najsilniejszy. Prędkości liniowe wiatru na tej wysokości wynoszą 100 ± 10 m/s poniżej 50° równoleżnika. Wiatry wieją w kierunku zgodnym z kierunkiem rotacji samej planety i szybko słabną w stronę większych szerokości planetograficznych, ustając na biegunach planety. Tak silne wiatry okrążają planetę szybciej, niż obraca się ona wokół własnej osi – zjawisko to zwane jest superrotacją. Superrotacja na Wenus nie jest jednostajna, lecz zależy od szerokości planetograficznej – na równiku troposfera porusza się w stosunku do powierzchni planety szybciej, niż ma to miejsce bliżej biegunów. Oprócz różnic między szerokościami planetograficznymi prędkość wiatru zależy również mocno od wysokości nad powierzchnią planety – poniżej równoleżników ±50° spada ona w kierunku powierzchni z gradientem 3 m/s na km. Wiatry bezpośrednio przy powierzchni są dużo wolniejsze niż na Ziemi, wieją z prędkością średnią 0,3–1 m/s i nie przekraczają w porywach 2 m/s. Wobec bardzo dużej gęstości atmosfery nawet taka prędkość oznacza wystarczającą energię kinetyczną do przenoszenia pyłu i małych kamyków, podobnie jak powolny prąd wody.
qas: question: Jakie zjawisko odpowiada za kształt wiatrów występujących na Wenus?
answers: text: równowaga pomiędzy gradientem ciśnienia a siłą odśrodkową
answer_end: 182
generative_answer: równowaga pomiędzy gradientem ciśnienia a siłą odśrodkową
is_impossible: no

question: Jaki rodzaj wiatrów jest typowy dla środowiska, w którym zachodzi przybliżenie cyklostroficzne?
answers: text: wiejącymi niemal wyłącznie wzdłuż równoleżników
answer_end: 320
generative_answer: wiejących niemal wyłącznie wzdłuż równoleżników
is_impossible: no

question: Jakie zjawisko jest przyczyną stojącą za wiatrami geostroficznymi?
answers: text: równowagi pomiędzy gradientem ciśnienia a siłą Coriolisa
answer_end: 609
generative_answer: równowaga pomiędzy gradientem ciśnienia a siłą Coriolisa
is_impossible: no

question: Na czym polega zjawisko określane mianem superrotacji?
answers: text: silne wiatry okrążają planetę szybciej, niż obraca się ona wokół własnej osi
answer_end: 1269
generative_answer: silne wiatry okrążają planetę szybciej, niż obraca się ona wokół własnej osi
is_impossible: no

question: Co dzieje się z prędkością wiatru na Ziemi, na wysokości niższej od równoleżników ±50°?
is_impossible: yes