类地行星大气特点-天文学教程 上册

金星、火星的大气温度随高度变化显著，而在同样高度的大气温度随地域变化较小。

大气中的CO2及水汽有温室效应。金星大气的温室效应很强（增温360 K），其表面温度高达730 K。地球大气的温室效应较小（仅增温约30 K）。火星大气的温室效应增温6 K。

它们的大气温度垂直分布有共同特征：低层与地球对流层相似；高层与地球热层相似（见图6-8）。这反映了行星大气都有从下部（表面或内部）和外面（太阳辐射）加热，但具体情况不大一样，这与各行星的大气具体过程有关。

图6-8　类地行星的大气温度垂直分布

1）金星大气

金星大气浓厚，表面气压达93 bar。由于云层浓密，从外面拍摄到的只是它的上云层特征。在高度为65～40 km范围内有两个云层，其间还有雾霾层，而33 km以下就清澈了。云质点有固体和液体，主要成分有H2SO4、HCl、HF，不像地球的水汽云，而更像褐色烟雾云，含水汽总量少，云可保持几天到几星期不沉降，下沉的云滴因下面温度高而蒸发，因此表面不会落酸雨。高度100 km以上是电离层。需指出的是，在金星大气不同高度的成分有些差别，高温表面岩石可放出CO2、H2O、HF、HCL，它们在大气化学中起重要作用。

金星有复杂的大气环流（见图6-9），云层吸收太阳辐射而驱动子午（圈）主环流，再驱动其上面和下面的子午环流，在极区则有涡流，而赤道带有从东向西的急流，最大风速约100 m／s，导致图6-9的Y或反C字形云特征。着陆器降落在金星夜半球中观测到气辉，最强在高度100～120 km处，这是高速风把昼半球光致离解生成的NO吹到夜半球而产生的发光。金星12号着陆器记录到多次闪电。

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图6-9　金星的大气环流和紫外照片

2）火星大气

火星实际气压随区域、也随季节变化，但表面最大气压仅达1000 Pa，在对流层到热层的过渡区有一系列冷暖层，在高度130 km附近有电离层。

火星也发生一些气象现象。赤道高地上空常在中午出现对流云（见图6-10左），在山脊下坡的波状云可绵延800 km，一般是水冰云（见图6-10右），也有干冰（CO2）云，但云量比地球少得多。在寒冷的夜晚，H2O和CO2都可在谷或坑底凝结成霜，例如，阿基尔（Argyre）盆地在黎明前有霜覆盖，黎明后霜就蒸发了，最持久的是极区上空的秋冬季极冠云。

图6-10　火星的云（亮片）和局部尘暴（箭头）（左）以及水冰云（高为10～15 km）（右）（火星全貌彩图见附录B）

火星的大气环流复杂多变，子午方向的单一环流从太阳直射区上升后，分两支流向南、北极冠区再沉降。在冬季半球高纬区，CO2凝结，气压下降，导致流向极区的凝聚流，还有从太阳直射区上升，向周围低温区的热潮汐风。

火星不仅有气旋风暴，而且常发生大的尘暴（见图6-10左）。当风速达到50～100 m／s时，吹起大量尘沙，形成区域性尘暴，每个火星年发生上百次区域性尘暴。几个区域性尘暴联合，发展成全球性大尘暴，可持续几个星期。尘暴不仅改变气温，而且尘沙也成为水汽和二氧化碳的凝核，最终沉降到极区。