Saules gaisma uz citām planētām

Mūsu planētas Zeme siltuma, gaismas un dzīvības devēja ir zvaigzne Saule.
Par Sauli un citām zvaigznēm NeoGeo.lv savus lasītājus jau iepazīstināja rakstā „Zvaigznes kā smilšu graudi”.
Šoreiz mēģināsim atbildēt uz jautājumu par to, cik daudz Saules gaismas nonāk līdz citām Saules sistēmas planētām.

Saules sistēmā ir astoņas planētas un to secība, sākot no Saulei tuvākās, ir šāda:
1. Merkurs
2. Venera
3. Zeme
4. Marss
5. Jupiters
6. Saturns
7. Urāns
8. Neptūns

Saules sistēma

Mūsu zvaigzni Sauli „darbina” kodolsintēzes process. Saules kodolā, kur ir 10 – 15 miljonu oC temperatūra, ūdeņradis kodolsintēzes reakcijā pārvēršas hēlijā. Šādā temperatūrā viela pārvēršas par plazmu, kurā elektroni ir pilnībā atdalīti no atomu kodoliem. Kodolsintēzes rezultātā atbrīvojas milzīgs enerģijas daudzums, kas uztur Sauli karstu un izstaro gaismu.
Tādējādi Saules sistēmas galvenais gaismas avots ir Saule.

Dienas gaismu uz mūsu planētas rada Zemes atmosfēra — gāzu apvalks, kas aptver mūsu planētu. Atmosfērā Saules stari izkliedējas un nonāk acīs no visām pusēm, tāpēc dienā visa debess izskatās apgaismota. No daudzkrāsainajiem Saules stariem, kas sasniedz Zemi, atmosfērā visvairāk izkliedējas zilās krāsas stari, tāpēc tīra, nepiesārņota debess izskatās zila.
Ja Zemei nebūtu atmosfēras, tad gan dienā, gan naktī mūsu debesis būtu melnas. Vienīgā atšķirība būtu tāda, ka dienā no melnām debesīm Zemi apspīdētu viena spilgta zvaigzne – Saule.

Debesis virs Rīgas bez atmosfēras

Gaismas ātrums vakuumā ir 299 792 458 m/s.
Lai atvieglotu dažādus aprēķinus un arī būtu vieglāk atcerēties, gaismas ātrumu dažkārt noapaļo uz 300 000 000 m/s jeb 300 000 km/s.

Lai atvieglotu attālumu mērīšanu Visumā un it īpaši Saules sistēmā ir ieviesta Astronomiskā vienība (AU), kas ir aptuvenais attālums no Zemes līdz Saulei.

1 AU = 149 597 871 km jeb 8,317 gaismas minūtes

Visas 8 Saules sistēmas planētas atrodas vidēji šādā attālumā (AU) no Saules:
1. Merkurs – 0,38
2. Venera – 0,72
3. Zeme – 1,00
4. Marss – 1,50
5. Jupiters – 5,20
6. Saturns – 9,50
7. Urāns – 19,20
8. Neptūns – 30,00

Tādējādi Merkurs atrodas gandrīz 3 reizes tuvāk Saulei nekā Zeme, bet Neptūns – 30 reizes tālāk.

Saule savu gaismu izstaro vienmērīgi visos virzienos. Jo lielāks ir attālums no Saules, jo mazāku Saules enerģijas intensitāti var saņemt apkārt Saulei riņķojošās planētas.
Bez tam planētu saņemtā Saules enerģijas intensitāte ir atkarīga ne tikai no attāluma no Saules, bet arī no planētu atmosfēru ietekmes.
Piemēram, uz Zemes augstu virs mākoņiem, satelītu mērītā Saules intensitāte vidēji ir 1 400 W/m2.
Zemes atmosfēra kā savdabīgs filtrs daļu Saules enerģijas atstaro atpakaļ kosmosā, bet daļu absorbē tās atmosfēra. Atlikusī Saules enerģija, kura „izlaužas” līdz Zemes virsmai, vidēji ir tikai 1 000 W/m2.

Arī tā Saules enerģijas intensitāte, kura nonāk līdz Zemes virsmai, var būt mainīga atkarībā no dažādiem faktoriem:
• gaismas krišanas leņķa,
• mākoņiem (var absorbēt līdz 30% Saules enerģijas),
• gaisa piesārņojuma (var absorbēt līdz 5% Saules enerģijas).

Tā kā ne uz visu Saules sistēmu planētu virsmām varētu nostāties novērotājs (Jupiters, Saturns, Urāns un Neptūns), kā arī ar šo planētu ļoti atšķirīgo atmosfēru ietekmi, tāpēc salīdzināt kādu Saules enerģijas intensitāti saņemtu planētu virsmas ir grūti.
To, cik daudz Saules gaismas saņem katra planēta, vislabāk ir salīdzināt ar to, ko mēs redzam uz Zemes, ar to Saules enerģijas daudzumu, kas sasniedz planētas virs to atmosfēru mākoņu virsām.

Lūk, ko uzrāda aprēķinu rezultāti par to, kādu Saules apgaismojumu jeb insolāciju saņem katra no Saules sistēmas planētām, ja to salīdzina ar Zemi (Zeme=1):
1. Merkurs – 6,9
2. Venera – 1,9
3. Zeme – 1,0
4. Marss – 0,45
5. Jupiters – 0,037 jeb 27 reizes mazāk nekā Zeme
6. Saturns – 0,011 jeb 90 reizes mazāk nekā Zeme
7. Urāns – 0,0027 jeb 368 reizes mazāk nekā Zeme
8. Neptūns – 0,0011 jeb 900 reizes mazāk nekā Zeme

Tādējādi mēs varam noskaidrot, ka Merkurs ar savu ļoti retināto atmosfēru saņem gandrīz 7 reizes vairāk Saules enerģijas nekā Zeme. Šāda Saules gaisma būtu ļoti apžilbinoša.

Venēra virs tās blīvās atmosfēras saņem gandrīz 2 reizes vairāk Saules enerģijas nekā Zeme, taču zem planētas blīvās atmosfēras nonāk pavisam neliela daļiņa Saules apgaismojuma. To varētu salīdzināt ar apgaismojumu, kas ir uz Zemes mākoņiem klātā dienā.

Lai arī Marss saņem vairāk kā 2 reizes mazāku Saules enerģiju nekā Zeme, tomēr Saules apgaismojumu uz Marsa var ļoti tuvu salīdzināt ar Zemes apgaismojumu. Marsa retinātā atmosfēra būtiski neaizkavē Saules enerģiju, tāpēc, atrodoties uz Marsa, skats dienā būtu tāds, it kā jūs skatītos caur ne pārāk tumšām saulesbrillēm.

Jupiters virs tā atmosfēras saņem tikai 3,7% no Saules enerģijas salīdzinājumā ar Zemi. Šāds Saules apgaismojums būtu salīdzināms ar Saules apgaismojumu, ko saņem novērotājs uz Zemes brīdī, kad Saule atrodas tuvu pie horizonta un taisās norietēt.

Saules apgaismojums uz Saturna, Urāna un Neptūna ir ļoti neliels salīdzinājumā ar Zemes saņemto Saules apgaismojumu. Taču arī vistālākā Saules sistēmas planēta Neptūns, kurš saņem aptuveni 900 reizes mazāku Saules enerģiju nekā Zeme, virs tā atmosfēras Saules apgaismojumu saņem tādu, ko varētu salīdzināt ar to apgaismojumu, ko novērotājs uz Zemes varētu saņemt ļoti īsu brīdi pirms Saules rieta.

Noslēgumā NeoGeo.lv vēlas arī atgādināt, ka bez Saules ir otrs debess ķermenis, kurš izgaismo Zemi.
Tas ir Mēness, kas atstaro Saules gaismu un izgaismo mūsu Zemi naktīs.
Jāsaka gan, ka gaisma, kura atstarojas uz Zemi no pilna Mēness, ir aptuveni 400 000 reizes mazāk spilgta nekā Saules gaisma.
Šis salīdzinājums ļaus labāk aptvert to, ka Neptūns ir 444 reizes labāk izgaismots no Saules nekā Zeme pilnmēness naktī.