Освоение Венеры

[LonelyWanderer]

Так как вам идея про воздушный шар-зонт на базе кометы в точке лагранжа?
И еще одна идея (которую я уже высказывал в марсианской теме).
Создание глобальной светоотражающей сферы в верхних слоях атмосферы Венеры (в марсианской теме я предлагал такой же купол, но парниковый, а не светоотражающий). Создание сплошного глобального купола из пленки покрытой светоотражающей белой краской.Располагаться он должен досаточно высоко, над облачным слоем, желательно чем выше, тем лучше, но до зоны проникновения микрометеоров (чтобы максимально снизить парниковый эффект атмосферы над куполом). Чтобы он не проседал - на нем должны быть установлены воздушные насосы, закачивающие воздух извне вовнутрь купола. Для его удержания достаточно только того перепада давления, которое будет удерживать вес пленки. Скажем, при толщине пленки 1 мм нам нужно создавать избыточное давление под пленкой 1 / 10 000 атмосферы. Это очень низкое давление, и разрывы пленки ничем не грозят и будут поддаваться ремонту. Проседание купола в случае значительных разрывов будет крайне медленное, т.к. для значительного проседания нужно, чтобы через дырку протекла вся атмосфера, что при малом весе пленки очень длительный процесс. Даже  без ремонта через дыру размером с футбольное поле воздух будет протекать столь долго, что купол снизится на километр за многие годы. Вобщем, весьма безопасно.
Насосные станции будут крепиться к куполу и питаться солнечными батареями, расположеными на куполе в этих местах, дополнительно удерживаться на весу на воздушных шарах.

Такая конструкция может обеспечить усатановление теплового балланса на гораздо более низком уровне с конденсацией воды в водоемы (которую лучше доставить до создания купола). Хотя сам процесс охлаждения до наступления балланса из-за этого купола будет очень медленным, наверное, столетия.

[ВадимZero]

Диоксид углерода при тех температурах прекрасный окислитель, для углерода лучше чем кислород.

CO₂ + C => 2 CO

Эта реакция идет при комнатных температурах?

[Константин ВАРБ]

Инет что-то подвисает.

Диоксид углерода при тех температурах прекрасный окислитель, для углерода лучше чем кислород.

CO₂ + C => 2 CO

Эта реакция идет при комнатных температурах?

Градусов 300 при атмосферном давлении не больше.
Концентрированная, (а иной там нет), серная кислота разлагается с угольным порошком градусов при 60 С.

Смотреть сейчас справочники лень.
Это классические реакции: образования непредельных оксидов при взаимодействии с предельными.

[Константин ВАРБ]

Если прицельно разрушать серные облака то сахарной пудрой.
Опилки тоже подойдут

[AlexAV]

Эта реакция идет при комнатных температурах?

Если речь о верхней атмосфере, то нужно учитывать наличие там довольно значительного количества свободных радикалов, которые образуются в фотохимических реакциях вроде:

CO2 + hv = CO + O

И, соответственно, для сажи представляет угрозу не углекислый газ, а атомарный кислород, который с ней действительно реагирует и при комнатной температуре.

[AlexAV]

Появилась в высшей степени интересная работа, посвящённая влиянию скорости вращения планеты на её климат.

Выводы получаются весьма и весьма интересные... Если планета вращается медленно то за счёт формирования плотного облачного слоя на освещённой стороне и ясной безоблачной на тёмной такая планета может очень эффективно противодействовать перегреву. В результате этого обитаемая зона для медленно вращающейся планеты намного шире, чем для быстровращающейся.

Если бы Венера имела такую же атмосферу и гидросферу как на Земле, то из-за медленного вращения климат там... окажется даже холоднее чем на Земле, т.е. средняя годовая температура была бы около +6 (на Земле +12).



В целом основные вывод получаются следующие:
1) Во-первых Венера (с её современной скоростью вращения) всё же попадает в обитаемую зону, т.е. её терраформирование, по крайней мере теоретически, возможно.
2) А во-вторых выходит довольно интересное заключение, что медленно вращающаяся планета в целом должна иметь более стабильный и благоприятный для жизни климат, чем быстровращающаяся.

[Прохожий]

Для вторичного заселения, но не как собственная жизнь и цивилизация. Собственно, реальная Венера это нам подтверждает.

[AlexAV]

А вот ещё оттуда же. Климатическая карта если поместить Землю на место Венеры и раскрутить так же как Венеру (отличие от реальной Венеры в модели только в расположение материков, которое взято как у Земли).



Видно, что никакого бы дикого перегрева на экваторе не было бы. Даже наоборот, было бы весьма и весьма прохладно (средняя температура океана вообще обитала бы около нуля по Цельсию).

[LonelyWanderer]

Ну это всего лишь одна из многочисленных теорий, не обязательно верная. Для такого климата альбедо должно быть как у Венеры, т.е. в 2 раза выше земного, чтобы компенсировать в 2 раза больший приток солнечного тепла.
Может ли земная атмосфера создать такую сплошную облачность на половине планеты, чтобы даже без просветов? Врядли  общее альбедо будет равное венерианскому, скорее будет какое то промежуточное значение между земным и венерианским, а это уже температура  выше.  Статью не читал, но там же полагается сплошная облачность от лимба до лимба без единого просвета? Это вряд-ли... Скорее всего значительные пространства у лимба будут не под подавляющей облачностью, а даже если градусов 10  от лимба будут свободные от облаков участки, то это будет  уже порядка четверти площади всего диска.
Хотя в целом, не отрицаю, что в случае возможного существования такого глобального циклона (в чем я тоже сомневаюсь, т.к. на это влияет не только вращение планеты, но мировой океан с морскими течениями, необходимый для такой обачнасти, и картина будет гораздо сложнее, чем просто антициклон на ночной стороне и циклон на дневной), что система может оказаться стабильной, но все же на более высоком среднем уровне, чем на Земле. И все же с не очень то и мягким климатом - 2-х месячная ясная ночь - это как полярная зима, без морозов не обойтись.
Кроме того, я думаю подобные сравнительные исследования проводились и раньше и не один раз, и результаты скорее всего были разные.

[AlexAV]

Ну это всего лишь одна из многочисленных теорий, не обязательно верная.

Это 3D радиационно-гидродинамическое  модель климата с полным учётом циркуляции в системе атмосфера-океан. Это вообще лучшее, что есть в арсенале современной климатологии. У неё есть свои недостатки и проблемы (прежде всего в таких тонких вопросах как влияние биосферы на атмосферу (т.е. её влияние на запылённость, теплообмен с поверхностью и испаряемость), но тем не менее её результаты надо считать весьма заслуживающими доверия.

Для такого климата альбедо должно быть как у Венеры, т.е. в 2 раза выше земного, чтобы компенсировать в 2 раза больший приток солнечного тепла.

А данные по альбедо в статье приведены. В интересующем нас случае модель даётся около 0.65. Т.е. поверхность планеты будет получать практически  такой же поток солнечного излучения как и Земля.

Может ли земная атмосфера создать такую сплошную облачность на половине планеты, чтобы даже без просветов?

3D модель этот фактор учитывает корректно.

Врядли  общее альбедо будет равное венерианскому, скорее будет какое то промежуточное значение между земным и венерианским, а это уже температура  выше.

В модели альбедо не задаётся руками, а вычисляется на основании параметров состояния атмосферу, получающихся при моделирование. И, да, получается чуть ниже чем у современной Венеры, но не сильно.

(в чем я тоже сомневаюсь, т.к. на это влияет не только вращение планеты, но мировой океан с морскими течениями, необходимый для такой обачнасти, и картина будет гораздо сложнее, чем просто антициклон на ночной стороне и циклон на дневной),

И зря сомневаетесь. Моделирование проводилось при нескольких различных вариантов конфигурации системы (Земля (в плане расположения материков) с циркуляцией океана, Земля без циркуляции океана, океанида) и результат различается нерадикально. В диапазоне +6 - +30 (океаниды получаются чуть  теплее, чем планета с материками). В любом случае климатическая система устойчива, не имеет склонности проваливаться к необратимому парниковому эффекту и поддерживает вполне комфортную для жизни температуру. В целом получается не особо теплее, чем на Земле (особенно если учесть, что большая часть геологической истории - термоэры).

Кроме того, приводятся данные моделирования при различных давлениях. При одной атмосфере (с материками) - +6 - +9 (в зависимости от  используемой модели), две атмосферы - +14, пять атмосфер - +28.

Т.е. вариации параметров системы производились и при их изменение в разумном диапазоне выводы качественно не меняются. Т.е. результаты достаточно устойчивы к вариациям параметров.

но все же на более высоком среднем уровне, чем на Земле.

Ни откуда это не следует. Циркуляция атмосферы принципиально иная, причём такая при которой возникает сильнейший антипарниковый эффект. Собственно, что детальные численные модели и подтверждают.

И все же с не очень то и мягким климатом - 2-х месячная ясная ночь - это как полярная зима, без морозов не обойтись.

При давление  в 1 атм в глубине материков видимо да, судя по среднегодовым температурам ночь весьма морозная (правда для живых организмов это не особая проблема). Вот только учитывая количество азота в атмосфере современной Венеры там после терраформирование давление будет не 1 атм, а чуть больше трёх. При этом средняя температура, судя по результатам моделирования, окажется в области около +20 градусов, а сезонные (точнее суточные) колебания температур куда более сглаженными.

[AlexAV]

Кроме того, я думаю подобные сравнительные исследования проводились и раньше и не один раз, и результаты скорее всего были разные.

Вообще-то после таких "я думаю" надо приводить ссылки на конкретные работы.

А вообще в основном использовались 1D модели (суперкомпьютеры доросли до возможности 3D расчётов всего несколько лет назад), которые не позволяют корректно воспроизводить влияние облачности, что резко снижает их ценность. Их можно не учитывать.

Есть модели климата приливно-захваченной планеты (3D) (http://geosci.uchicago.edu/~abbot/PAPERS/yang-et-al-13.pdf), которые вполне согласуется с выводами в данной статье, т.е. медленное вращение планеты оказывает мощнейшее стабилизирующее воздействие на климат и очень сильно сдвигает внутреннюю границу зоны жизни ближе к звезде.

Так что никаких существенных разногласий у различных авторов в этом вопросе видимо нет (нужно учитывать только работы, где используются современные трёхмерные климатические модели, старые одномерные могут сильно врать).

[Ремвер]

Спасибо, интересная работа.
Значит, получается, в условиях терраформированной Венеры наиболее засушливыми областями будут полярные? Ведь там круглый год (или сутки?) будут преобладать нисходящие воздушные потоки. Соответственно, чем ближе к экватору, тем влажнее? На самом экваторе будут резкие колебания влажности - от проливных дождей после полудня до ясных сухих прохладных ночей. Кстати, и температурные колебания на экваторе должны быть наиболее значительны. Поэтому и по ночам будут дожди - не проливные, но долгие и нудные - температура-то понижается, влага конденсируется, так?

[LonelyWanderer]

Все это, конечно интересно, но практической ценности мало имеет, т.к. вряд ли удастся завезти на Венеру СТОЛЬКО воды. Только если человечество в будущем освоит огромное количество энергии, на 2-3 порядка больше необходимого для Марса. А более сухая Венера - это совсем другая история, более низкое альбедо, широтная зональность, континентальность...
Насчет азота.. В случае доставки на Венеру большого количества воды, есть шанс значительно понизить количество атмосферного азота за счет  растворения его в воде. Интересно, сколько азота растворено в земной воде. Но в том виде, в котором льды есть в космосе, они наверное уже имеют растворенные газы, и для терраформации Венеры их было ьы лучше дегазировать, чем поставлять как есть, а это новые энергозатраты.

[AlexAV]

Все это, конечно интересно, но практической ценности мало имеет, т.к. вряд ли удастся завезти на Венеру СТОЛЬКО воды.

Ну здесь есть один момент... Сейчас поверхность Венеры очень сухая в том смысле что вся вода из кристаллогидратов за многие миллионы лет прокаливания ушла. И если там снова появится вода, то вещество литосферы начнёт ей интенсивно  поглощать. И пока она не насытится никакого устойчивого количества свободной воды на поверхности не будет. А вода в виде кристаллогидратов для живых организмов бесполезна...

Скажем это вещество (каолин):



содержит 14% воды, вот только толку с этого.

На Земле на гидратацию пород ушло около 800 млн. км3 воды, тогда как объём океанов 1372 млн. км3. Итого, чтобы на Венере появилась хотя бы минимальное количество свободной воды потребуется туда доставить не менее 60% объёма земного мирового океана. А для создания приличного океана соответственно 1 - 2 объёма земного океана. Различие между вариантами сухой Венеры и влажной Венеры по количеству доставляемого вещества всего в 1.5 - 3 раза.

Не думаю, что столь небольшое различие может служить основанием для выбора того или иного варианта.

Кроме того вариант сухой Венеры имеет серьёзнейший недостаток. Он неустойчив. Поскольку Венера всё же геологически активная планета, то в результате вулканической деятельности в атмосферу будет постоянно поступать углекислый газ, который не может эффективно поглощаться при малом количестве воды. Соответственно по мере его накопления планета начнёт быстрыми темпами возвращаться к своему исходному состоянию.

Для стабильного климата океан нужен и суше тоже нужна (основная часть углекислого газа поглощается при выветривание горных пород суши). Причём их правильное соотношения будет важнейшим фактором обеспечения климатической устойчивости.

[AlexAV]

Только если человечество в будущем освоит огромное количество энергии, на 2-3 порядка больше необходимого для Марса.

Совершенно согласен. Терраформирование Марса, даже если его делать по высшему разряду, т.е. с доставкой азотной атмосферы с давлением в несколько бар, окажется на пару порядков проще и менее затратно, чем терраформирование Венеры. Гидросфера имеет массу на много больше атмосферы...

А более сухая Венера - это совсем другая история, более низкое альбедо, широтная зональность, континентальность...

Но как я уже отметил выше вариант сухой Венеры (но такой где есть хоть минимальное колличество свободной воды) потребует лишь в несколько раз меньше воды, чем влажной. Но влажная планета будет иметь намного более комфортный   и устойчивый климат. А при сопоставимых затратах стоит ли крохоборствовать.

Насчет азота.. В случае доставки на Венеру большого количества воды, есть шанс значительно понизить количество атмосферного азота за счет  растворения его в воде. Интересно, сколько азота растворено в земной воде.

Не так уж и много. Количество азота в атмосфере 3,87·10¹⁵ т, а количество растворённого в океане  2·10¹³ т, т.е. менее 1%.

Но главный вопрос. А зачем снижать давление азота? Вот я смотрю результаты моделирования в приведённой выше работе и там есть очень интересные данные. Повышение атмосферного давления с 1 атм до 2 атм снижает количество стратосферной воды в пять или более раз (дальнейший рост давления с 2 до 5 бар на этот показатель уже практически не влияет). С учётом того, что именно стратосферная вода и высотные облака играют ключевою роль в превращение планеты в крематорий, это значит, что планета с несколько более высоким давлением будет обладать большим запасом прочности, чем с более низким.

Из этого очевидно следует, что оптимальное давление воздуха для Венеры это как раз  2-5 атмосферы (меньшее давление снижает устойчивость климатической системы, а выше температура как-то уже начинает выходить за комфортный диапозон, при 5 бар средняя температура будет +28, т.е. ещё нормально, но выше уже нежелательно). А это весьма близко к тому количеству азота которое там и так наличествует.

[AlexAV]

Значит, получается, в условиях терраформированной Венеры наиболее засушливыми областями будут полярные?

Видимо именно так и будет. Т.е. от экватора к полюсам количество осадков будет постепенно уменьшаться. Приполярные районы должны быть весьма сухими.

На самом экваторе будут резкие колебания влажности - от проливных дождей после полудня до ясных сухих прохладных ночей.

Ну собственно такое распределение облачности и влажности и должно обеспечивать стабилизацию климата. В этом и состоит суть обнаруженного эффекта.

Кстати, и температурные колебания на экваторе должны быть наиболее значительны.

Сильно зависит от атмосферного давления, но в любом случае весьма заметны. При давление в 1 бар температуры на ночной стороне похоже должны заходить и в отрицательную область.

Кстати, и температурные колебания на экваторе должны быть наиболее значительны.

Именно так. На экваторе эта своеобразная сезонность будет наиболее сильно выражена, а при приближение к полюсам она будет постепенно сглаживаться.

Поэтому и по ночам будут дожди - не проливные, но долгие и нудные - температура-то понижается, влага конденсируется, так?

При том типе циркуляции, который получается, осадки в виде дождя и снега на ночной стороне практически исключены (это температура поверхности будет сильно различаться, а на осадки влияет не температура поверхности, а температура тропопаузы, а там всё будет совсем по-другому (скажем на Земле тропопауза над экватором холоднее, чем над Антарктидой )). Ну разве что только роса или иней.

[AlexAV]

Кстати.  Ссылка на хорошую карту рельефа Венеры.

[LonelyWanderer]

Кстати.  Ссылка на хорошую карту рельефа Венеры.

Отличная карта! И, в отличии от Марса, где бы планета делилась на южный суперматерик и северный океан, терраформированная Венера бы обладала даже более разнообразным ландшафтом, чем Земля - с большим множеством островов больших и маленьких, участков суш промежуточных между островами и континентами... и огромной общей длины береговой линии с бесконечными пляжами Вобщем, Венера, в случае терраформации, была бы райским местом

[AlexAV]

Гистограмма распределения поверхности Венеры по высотам:



Вообще Венера достаточно гладкая планета, видимо, самая гладкая из планет земной группы. 82% процента площади зажата между высотами -1 и +1 км. На Земле перепады с учётом ложа океана намного больше. Т.е. при разумном соотношение суша/океан океан на Венере был бы существенно более мелководным и имел бы в несколько раз меньший объём. Т.е. если его провести по нулевой отметке высот, то его площадь получилась бы около 60% поверхности планеты, а средняя глубина всего около 500 метров (средняя глубина мирового океана на Земле около 3700 м).

[СССР]

82% процента площади зажата между высотами -1 и +1 км. На Земле перепады с учётом ложа океана намного больше.

  А вроде на Земле наблюдается прогиб коры под океанами, поэтому и перепады такие. Вероятно, такой же казус и на Венере "будет".
  Про доставку воды на планеты..  При наличии -в будущем- колоссальных источников энергии проще организовать ядерные переходы вещества непосредственно на месте, чем гонятся за астероидами и таскать их на веревочке до места.