金星的大气主要由二氧化碳(96%)组成,并含有少量的氮气(3%),此外还有三氧化二碳等气体。氮在金星大气层的量相对地比二氧化碳为少,但是因为金星的大气层比地球的更为厚重与浓密,因此尽管地球大气层有78%是氮,在金星大气层中氮的总含量仍大致是地球的四倍。金星的大气层内包含少量的让人感兴趣的化合物,其中包含一些以氢为主的化合物,例如氯化氢和氟化氢。其他还有一氧化碳、水蒸气和氧分子等等。氢原子在金星大气层中的数量相对较少。
金星大气层含有极其少量的氧气,可以忽略不计。
在金星引力作用下,大量气体凝聚在其本体周围所形成的大气圈。金星大气浓厚,主要成分为二氧化碳(占96.5%)、氮气(占3.5%)、水汽(约为地球的万分之一)、二氧化硫、氧气和一氧化碳等。大气气压达90百帕。大气温度随高度而变化:高层冷些,低层热,表面最高温度达480℃,各处温差不超过10℃。大气中有浓密的酸云层,几乎遮盖全球,但酸云不会成酸雨,因下层气温高,下降后会再蒸发。金星有温室效应现象,使表面温度提高350℃而达480℃,成为太阳系中表面最热的行星。反照率为0.76,有24%的太阳辐射被大气吸收,约2%的漫射到达金星表面。此外,着陆在金星上的行星探测器还发现大气发光的气辉现象并获得多次闪电记录。
C2O3和C3O2都是金星大气的组分之一,但都不是主要成分
主要成分是CO2和N2
附资料:
金星的大气主要由二氧化碳(96%)组成,并含有少量的氮气(3%)。金星的大气压强非常大,为地球的90倍,相当于地球海洋中1千米深度时的压强。大量二氧化碳的存在使得温室效应在金星上大规模地进行着。如果没有这样的温室效应,温度会比现在下降400°C。在近赤道的低地,金星的表面极限温度可高达500°C。这使得金星的表面温度甚至高于水星,虽然它离太阳的距离要比水星大的两倍,并且得到的阳光只有水星的四分之一(高空的光照强度为2613.9
W/m²,表面为1071.1
W/m²)。尽管金星的自转很慢(金星的“一天”比金星的“一年”还要长,赤道地带的旋转速度只有每小时6.5千米),但是由于热惯性和浓密大气的对流,昼夜温差并不大。大气上层的风只要4天就能绕金星一周来均匀的传递热量。
金星浓厚的云层把大部分的阳光都反射回了太空,所以金星表面接受到的太阳光比较少,大部分的阳光都不能直接到达金星表面。金星热辐射的反射率大约是60%,可见光的反射率就更大。所以说,虽然金星比地球离太阳的距离要近,它表面所得到的光照却比地球少。如果没有温室效应的作用,金星表面的温度就会和地球很接近。人们常常会想当然的认为金星的浓密云层能够吸收更多的热量,事实证明这是非常荒谬的。与此正相反,如果没有这些云层,温度会更高。大气中二氧化碳的大量存在所造成的温室效应才是吸收更多热量的真正原因。
2004年金星凌日在云层顶端金星有着每小时350千米的大风,而在表面却是风平浪静,每小时不会超过数千米。然而,考虑到大气的浓密程度,就算是非常缓慢的风也会具有巨大的力量来克服前进的阻力。金星的云层主要是有二氧化硫和硫酸组成,完全覆盖整个金星表面。这让地球上的观测者难以透过这层屏障来观测金星表面。这些云层顶端的温度大约为-45°C。美国航空及太空总署给出的数据表明,金星表面的温度是464°C。云层顶端的温度是金星上最低的,而表面温度却从不低于400°C。
如果有人问起,地球大气中的最主要的气体是什么?可能有不少人第一时间想到的答案是氧气,然而实际情况却是,地球大气中的最主要的气体是氮气。测量数据显示,地球大气的氮气含量高达78%,而氧气含量大约只有21%,相比之下,地球大气中的氮气含量大约是氧气的3.7倍。
太阳系形成于一片巨大的原始星云,这被称为“太阳星云”,在大约46亿年前,这片星云发生了引力坍缩,随着星云的体积不断缩小,其核心区域的物质越来越密集,温度和压力也随之不断攀升,当达到一定程度的时候,太阳就诞生了。
在此之后,星云中的残留物质继续围绕着太阳旋转,并逐渐形成了太阳系中的各种天体,而我们的地球就是其中之一。
如上图所示,在宇宙中的元素比例是很不均匀的,其中氢和氦占据了大约98%的质量,在其他的2%之中,氧、碳、氖、铁、氮、硅、镁、硫这8种元素又占据了绝大多数,而“太阳星云”中元素比例也基本与之等同,这就意味着,“太阳星云”的氮元素含量其实是比较高的,这也为地球拥有大量的氮气打下了物质基础。
在“太阳星云”中,氢元素所占的比例极高,而排名第二的氦元素又是已知元素中最不活泼的元素,于是“太阳星云”中的氮元素基本上都与氢元素结合成了化合物,其中主要是氨(NH3)。
由于氨气比较重(分子量大约为17),地球的引力足以将其束缚住,因此地球的原始大气中就含有大量的氨气,在接下来的时间里,太阳光中的短波辐射会不断地将氨气分解成氮气和氢气(反应方程式为:“2NH3 = 3H2 + N2”)。
由于氢气的分子量大约为2,地球引力无法对其进行有效的束缚,因此这些氢气会很快从地球大气层顶逃逸,而氮气的分子量大约为28,比氨气还重,因此它们就会留在地球的大气层中,随着这个过程的持续,地球大气中就拥有了大量的氮气,因为氮气是一种惰性气体,所以这些氮气就长久地留存了下来。
太阳系中的木星、土星、天王星和海王星都是巨行星,它们的引力能够束缚住氢气和氦气,正如前文所言,“太阳星云”中绝大多数元素都是氢和氦,因此这四颗巨行星的大气层都是以氢气和氦气为主,相对而言,它们吸积到的氨气所占的比例是极少的。
由于重力分异的原因(即重的物质下沉,轻的物质上浮),氨气会向这些巨行星的大气层底部下沉,在这种情况下,氨气就无法被太阳光中的短波辐射分解了。
除了地球之外,太阳系中还有三颗岩石行星,其中水星太小,距离太阳又非常近,因此它是没有大气层的,而火星也不大,大气层本来就很稀薄,因此它的大气层中的氮气不多也是可以理解的,剩下的就只有金星了。
金星大气中的氮气含量约为3.5%,相比之下,地球大气的氮气含量却高达78%,看上去似乎地球大气中的氮气比金星还要多,但事实却并非如此。
要知道金星的大气层比地球浓密得多,以至于其表面大气压是地球的大约92倍,只不过金星大气层中有超过95%的气体都是二氧化碳,这才让其大气中的氮气含量看上去很低。
实际上,金星大气中的氮气总质量是地球的3倍多,其实这不难理解,毕竟金星的形成位置离太阳更近一点,因此可以吸积到更多的氮气来源——氨气。
值得一提的是,地球上存在着两种消耗二氧化碳的机制,一种是地球大气中的二氧化碳可以与液态水反应生成碳酸,而碳酸又可以与其他元素(如钙、镁)反应生成碳酸盐,接下来,这些碳酸盐会不断沉淀下来,并在漫长的时间里随着地球的地质运动进入地球内部。
另一种机制就是地球上的植物和藻类的光合作用,它们能够利用太阳光的能量,将二氧化碳转化成氧气和有机物(地球大气中的氧气也是因此而来),在这两种机制的作用下,地球上的二氧化碳就不会像金星那样在大气中堆积。
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