Sao Kim rất giống với Trái đất ở một số đặc điểm. Tuy nhiên, hai hành tinh này cũng có những điểm khác biệt đáng kể do đặc thù về quá trình hình thành và tiến hóa của mỗi hành tinh, và các nhà khoa học đang ngày càng xác định được nhiều đặc điểm như vậy. Ở đây chúng ta sẽ xem xét chi tiết hơn một trong những đặc điểm phân biệt - tính chất đặc biệt của từ trường sao Kim, nhưng trước tiên chúng ta chuyển sang các đặc điểm chung của hành tinh và một số giả thuyết ảnh hưởng đến các vấn đề về sự tiến hóa của nó.
Sao Kim trong hệ mặt trời
Sao Kim là hành tinh gần Mặt Trời thứ hai, là hàng xóm của Sao Thủy và Trái Đất. Liên quan đến độ sáng của chúng ta, nó di chuyển theo quỹ đạo gần như tròn (độ lệch tâm của quỹ đạo sao Kim nhỏ hơn độ lệch tâm của trái đất) ở khoảng cách trung bình 108,2 triệu km. Cần lưu ý rằng độ lệch tâm là một giá trị có thể thay đổi và trong quá khứ nó có thể khác do tương tác hấp dẫn của hành tinh với các thiên thể khác trong hệ mặt trời.
Sao Kim không có vệ tinh tự nhiên. Có những giả thuyết cho rằng hành tinh này từng có một vệ tinh lớn, sau đó bị phá hủy do tác động của lực thủy triều hoặcbị mất.
Một số nhà khoa học tin rằng Sao Kim đã trải qua một vụ va chạm tiếp tuyến với Sao Thủy, khiến vật thể sau này bị ném xuống quỹ đạo thấp hơn. Sao Kim đã thay đổi bản chất của sự quay. Người ta biết rằng hành tinh này quay cực kỳ chậm (nhân tiện, cũng như sao Thủy) - với chu kỳ khoảng 243 ngày Trái đất. Ngoài ra, hướng quay của nó ngược với chiều quay của các hành tinh khác. Có thể nói, nó xoay tròn, như thể lộn ngược.
Các đặc điểm vật lý chính của Sao Kim
Cùng với sao Hỏa, Trái đất và sao Thủy, sao Kim thuộc về các hành tinh trên cạn, tức là nó là một khối đá tương đối nhỏ với thành phần chủ yếu là silicat. Nó tương tự như Trái đất về kích thước (đường kính 94,9% trái đất) và khối lượng (81,5% trái đất). Vận tốc thoát trên bề mặt hành tinh là 10,36 km / s (trên Trái đất là khoảng 11,19 km / s).
Trong tất cả các hành tinh trên cạn, sao Kim có bầu khí quyển dày đặc nhất. Áp suất trên bề mặt vượt quá 90 atm, nhiệt độ trung bình khoảng 470 ° C.
Đối với câu hỏi liệu Sao Kim có từ trường hay không, có câu trả lời như sau: hành tinh thực tế không có trường riêng, mà do sự tương tác của gió mặt trời với bầu khí quyển, một trường cảm ứng "giả" phát sinh.
Một chút về địa chất của Sao Kim
Phần lớn bề mặt hành tinh được hình thành bởi các sản phẩm của núi lửa bazan và là sự kết hợp của các trường dung nham, địa tầng, núi lửa hình khiên và các cấu trúc núi lửa khác. Một số hố va chạm đã được tìm thấy, vàTrên cơ sở đếm số lượng của chúng, người ta kết luận rằng bề mặt của Sao Kim không thể lâu hơn nửa tỷ năm. Không có dấu hiệu kiến tạo mảng nào trên hành tinh.
Trên Trái đất, kiến tạo mảng, cùng với quá trình đối lưu lớp phủ, là cơ chế chính để truyền nhiệt, nhưng điều này cần một lượng nước vừa đủ. Người ta phải nghĩ rằng trên Sao Kim, do thiếu nước, quá trình kiến tạo mảng hoặc dừng lại ở giai đoạn đầu, hoặc hoàn toàn không diễn ra. Vì vậy, hành tinh có thể thoát khỏi lượng nhiệt dư thừa bên trong chỉ thông qua nguồn cung cấp toàn cầu của vật chất lớp phủ siêu nóng cho bề mặt, có thể với sự phá hủy hoàn toàn của lớp vỏ.
Một sự kiện như vậy có thể đã diễn ra cách đây khoảng 500 triệu năm. Có thể nó không phải là chiếc duy nhất trong lịch sử của Venus.
Lõi và từ trường của Sao Kim
Trên Trái đất, trường địa từ toàn cầu được tạo ra do hiệu ứng động lực học được tạo ra bởi cấu trúc đặc biệt của lõi. Lớp bên ngoài của lõi bị nóng chảy và được đặc trưng bởi sự hiện diện của các dòng đối lưu, cùng với sự quay nhanh của Trái đất, tạo ra một từ trường khá mạnh. Ngoài ra, sự đối lưu góp phần truyền nhiệt tích cực từ lõi rắn bên trong, chứa nhiều nguyên tố nặng, bao gồm cả các nguyên tố phóng xạ, nguồn nhiệt chính.
Rõ ràng, trên hành tinh láng giềng của chúng ta, tất cả cơ chế này không hoạt động do thiếu đối lưu trong lõi bên ngoài chất lỏng - đây là lý do tại sao Sao Kim không có từ trường.
Tại sao sao Kim và Trái đất lại khác nhau như vậy?
Lý do cho sự khác biệt nghiêm trọng về cấu trúc giữa hai hành tinh giống nhau về đặc điểm vật lý vẫn chưa hoàn toàn rõ ràng. Theo một mô hình được xây dựng gần đây, cấu trúc bên trong của các hành tinh đá được hình thành theo từng lớp khi khối lượng tăng lên và sự phân tầng cứng của lõi ngăn cản sự đối lưu. Trên Trái đất, lõi nhiều lớp, có lẽ, đã bị phá hủy vào buổi bình minh của lịch sử nó do va chạm với một vật thể khá lớn - Theia. Ngoài ra, sự xuất hiện của Mặt trăng được coi là kết quả của vụ va chạm này. Hiệu ứng thủy triều của một vệ tinh lớn lên lớp phủ và lõi của Trái đất cũng có thể đóng một vai trò quan trọng trong các quá trình đối lưu.
Một giả thuyết khác cho rằng sao Kim ban đầu có từ trường, nhưng hành tinh này đã mất nó do một thảm họa kiến tạo hoặc một loạt các thảm họa kể trên. Ngoài ra, trong trường hợp không có từ trường, nhiều nhà nghiên cứu "đổ lỗi" cho sự quay quá chậm của Sao Kim và số lượng tuế sai nhỏ của trục quay.
Đặc điểm của bầu khí quyển Sao Kim
Sao Kim có bầu khí quyển cực kỳ dày đặc, chủ yếu bao gồm carbon dioxide với một hỗn hợp nhỏ nitơ, sulfur dioxide, argon và một số khí khác. Một bầu khí quyển như vậy đóng vai trò là nguồn gây ra hiệu ứng nhà kính không thể đảo ngược, ngăn bề mặt hành tinh nguội đi theo bất kỳ cách nào. Có lẽ chế độ kiến tạo "thảm khốc" được mô tả ở trên bên trong nó cũng là nguyên nhân gây ra tình trạng bầu khí quyển của "sao mai".
Phần lớn nhất của phong bì khíSao Kim được bao bọc trong lớp dưới - tầng đối lưu, kéo dài đến độ cao khoảng 50 km. Phía trên là nhiệt đới, và phía trên là tầng trung lưu. Ranh giới phía trên của các đám mây, bao gồm sulfur dioxide và các giọt axit sulfuric, nằm ở độ cao 60–70 km.
Trong tầng cao khí quyển, khí bị ion hóa mạnh bởi bức xạ tia cực tím mặt trời. Lớp plasma hiếm này được gọi là tầng điện ly. Trên sao Kim, nó nằm ở độ cao 120–250 km.
Từ quyển cảm ứng
Đó là sự tương tác của các hạt mang điện của gió mặt trời và plasma của tầng trên khí quyển quyết định liệu Sao Kim có từ trường hay không. Các đường sức của từ trường do gió Mặt Trời mang theo sẽ uốn cong quanh tầng điện ly Sao Kim và tạo thành một cấu trúc gọi là từ quyển cảm ứng (cảm ứng).
Cấu trúc này có các yếu tố sau:
- Một sóng xung kích hình cánh cung nằm ở độ cao khoảng một phần ba bán kính của hành tinh. Vào lúc cao điểm của hoạt động mặt trời, vùng mà gió mặt trời gặp lớp ion hóa của khí quyển gần với bề mặt của Sao Kim hơn nhiều.
- Lớp từ tính.
- Magnetopause thực chất là ranh giới của từ quyển, nằm ở độ cao khoảng 300 km.
- Phần đuôi của từ quyển, nơi các đường sức từ trường kéo dài của gió mặt trời thẳng ra. Chiều dài của đuôi từ quyển của Sao Kim từ một đến vài chục bán kính hành tinh.
Đuôi được đặc trưng bởi một hoạt động đặc biệt - các quá trình tái kết nối từ tính, dẫn đến gia tốc của các hạt mang điện. Trong các vùng cực, do kết nối lại, các bó từ tính có thể được hình thành,tương tự với trái đất. Trên hành tinh của chúng ta, sự kết nối lại của các đường sức từ làm cơ sở cho hiện tượng cực quang.
Tức là, sao Kim có từ trường được hình thành không phải do các quá trình nội tại trong ruột của hành tinh, mà do ảnh hưởng của Mặt trời lên bầu khí quyển. Trường này rất yếu - cường độ của nó trung bình yếu hơn một nghìn lần so với trường địa từ của Trái đất, nhưng nó đóng một vai trò nhất định trong các quá trình xảy ra ở thượng tầng khí quyển.
Từ quyển và sự ổn định của lớp vỏ khí của hành tinh
Từ quyển bảo vệ bề mặt hành tinh khỏi tác động của các hạt tích điện năng lượng của gió mặt trời. Người ta tin rằng sự hiện diện của một từ quyển đủ mạnh có thể tạo ra sự xuất hiện và phát triển của sự sống trên Trái đất. Ngoài ra, rào cản từ trường ở một mức độ nào đó ngăn bầu khí quyển khỏi bị gió mặt trời thổi bay.
Tia cực tím ion hóa cũng xâm nhập vào khí quyển, không bị trì hoãn bởi từ trường. Một mặt, do đó, tầng điện ly phát sinh và một màn hình từ tính được hình thành. Nhưng các nguyên tử bị ion hóa có thể rời khỏi bầu khí quyển bằng cách đi vào đuôi từ trường và tăng tốc ở đó. Hiện tượng này được gọi là sự chạy trốn của ion. Nếu vận tốc thu được của các ion vượt quá vận tốc thoát, hành tinh nhanh chóng mất lớp vỏ khí của nó. Hiện tượng như vậy được quan sát thấy trên sao Hỏa, được đặc trưng bởi lực hấp dẫn yếu và do đó, vận tốc thoát thấp.
Sao Kim, với lực hấp dẫn mạnh hơn, giữ các ion trong bầu khí quyển của nó hiệu quả hơn, khi chúng cầntăng tốc độ để rời khỏi hành tinh. Từ trường cảm ứng của hành tinh Venus không đủ mạnh để tăng tốc đáng kể các ion. Do đó, sự mất mát bầu khí quyển ở đây không đáng kể như trên sao Hỏa, mặc dù thực tế là cường độ bức xạ tia cực tím cao hơn nhiều do ở gần Mặt trời.
Như vậy, từ trường cảm ứng của sao Kim là một ví dụ về sự tương tác phức tạp của tầng trên khí quyển với các loại bức xạ mặt trời khác nhau. Cùng với trường hấp dẫn, nó là một yếu tố tạo nên sự ổn định của lớp vỏ khí của hành tinh.
