Hidrológiai Közlöny 2004 (84. évfolyam)

1. szám - Szesztay Károly:Vízburok és vízkörforgás a Föld planetáris életrendjében

4 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2004. 84. ÉVF

. 1. SZ. hold) elegendően nagy ahhoz, hogy a geoszférájából felszabaduló gáznemű anyagokból levegő burkot tud maga körül megtartani és kialakul a planetáris légkörzés és az üvegház-hatás. A légkörnek a hőmérsékleti szélsőségeket és ingadozásokat kiegyenlítő hatása sokszorosára emelkedik, ha a bolygó felszínén vízburok is képződik, amire Naprendszerünkben a Földön kívül a Mars planetáris fejlődésének korábbi szakaszaiban is volt példa. Annak viszont, hogy a légkörzéshez a Földéhez hasonló planetáris méretű és tartósságú vízkörforgás is csatlakozzék — mint fentebb röviden láttuk — olyan sok és szorosan összetartozó előfeltétele van, hogy előfordulásának, illetve megismétlődésének valószínűsége a galaxisok és galaxis-halmazok sokaságát tekintve is az élővilágéhoz és az emberi civilizációéhoz hasonlóan rendkívül alacsony. A földi vízkörforgás - mint az élővilág és az emberi civilizáció előfeltétele - a légkörnek, pontosabban a légkör egészen rendkívüli fizikai és kémiai adottságainak köszönheti kialakulását és tartós fennmaradását. A légköri párolgás, páramozgás és csapadék-képződés a körforgás legdinamikusabb és legéletközelibb eleme. Ugyanakkor a légkör és a földfelszín sugárzási mérlegének az 3. táblázat A hőháztartás és a légkör-hatás főbb adatai a elnyelődési sajátosságok okozta hiánya, illetve többlete hozza létre a körforgás energetikai alapját: a felszínről a légkörbe történő latens és érzékelt hőátadást. A vízkörforgást fenntartó légkör-hatás több vonatkozásban is rendkívülien sajátos és szerencsés adottságainak előtérbe helyezésére az alábbiakban a jelenség fizikai és kémiai tényezőit és folyamatait legközelebbi testvér-bolygónkkal, a Vénusszal összehasonlítva, és ennek megfelelően a szokásosnál jóval tágabb értéktartományokra kiterjesztve tekintjük át. A légkör-hatásban mutatkozó bolygóközi különbségek teljesebbé tételére az áttekintésbe a föbb planetáris jellemzők (a fajsúly és az anyagi felépítés szerkezete) tekintetében a Földdel azonos típusú másik két Nap-közeli kisbolygót, a Merkúrt és a Marsot is bevontuk (3. táblázat). Az áttekintés kiindulópontja természetesen a bolygókat érő napsugárzás, amit a Naptól mért távolság határoz meg (1. és 2. oszlop). A légkör-hatást (és ezen keresztül a planetáris történelmet) meghatározó legfontosabb egyedi tényezőt, a bolygó és a légkör tömegét tekintve (3. és 4. oszlop) a négy bolygó alapvetően különbözik egymástól. A Merkúr és a Mars tömege olyan kicsi, hogy az előbbi egyáltalában nem tud légkört magához kapcsolni, az utóbbi légköre pedig a Földénél csaknem százszorosan kisebb tömegű. négy Nap-közeli kis bolygón (Broecker, 1985) Bolygó A bolygót elérő napsugárzás W/m

2 Távolság a Naptól 10' km A bolygó tömege (Föld = 1) A légkör tömege kg/cm

2 Planetáris albedo Feketetest hőmérséklet C° Visszaverődési hűtés C° Légkör okozta melegedés C° Tényleges hőmérséklet C° Bolygó (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) Merkúr 2250 58 0,05 0 0.06 + 175 - 5 0 + 170 Vénusz 635 108 0,82 115 • 0,71 + 55 -84 + 460 + 430 Föld 342 150 1,00 1,03 •• 0,33 + 5 -25 + 35 + 15 Mars 146 228 0,12 0,016* 0,17 -50 - 10 + 15 -45 * Főként C0

2 A hőháztartási adottságok tekintetében a legszembetűnőbb különbség a Föld és a Vénusz légkörének tömegében van. Bár a két bolygó tömege közel van egymáshoz, a Vénuszt több mint százszorosan súlyosabb légkör burkolja! Emellett a Föld légkörét zömében nitrogén és oxigén, míg a Vénuszét csaknem kizárólag széndioxid alkotja. Azt, hogy közelítően azonos planetáris adottságaik ellenére a Föld és a Vénusz légköre ilyen drasztikusan különbözik egymástól: a légkör-képződés hosszú és szövevényes folyamatának egyetlen láncszeme, a felszíni kőzetek széndioxid elnyelő képessége, pontosabban ennek a képességnek a hőmérséklet emelkedésével bekövetkező igen jelentős csökkenése magyarázza. Az intenzív légkörképződésnek a fentebb utalt kezdeti szakaszában, amikor mind a Földön, mind a Vénuszon nagy mennyiségű széndioxid került a felszínre, a felszíni hőmérséklet a Földön mintegy -20 és -30 C° körül, a Vénuszon pedig mintegy +50 és +60 C° körül becsülhető. A kőzetek széndioxid lekötő képességének hőmérsékleti függőségére vonatkozó ismeretek szerint ez a mintegy 80 C°-nyi különbség a lekötött széndioxid mennyiségében mintegy tízszerestől százszorosig terjedhető csökkenést okozott (Jastrov és Thomson 1975, p. 448). Ilyen módon a Föld kőzeteinek széndioxid felvétele lépést tudott tartani a felszínre jutó mennyiséggel, míg a Vénuszon a légkörben kezdődött el a széndioxid felhalFöként N

2 + 0

2 mozódása, ami az üvegház-hatással okozott felmelegedéssel tovább csökkentette a kőzetek széndioxid felvételét és ennek az öngerjesztő folyamatnak végeredményeként a Vénuszon ma mintegy 400 C°-kal magasabb a felszíni hőmérséklet, mint a Földön. A folyamat összegeződött hatását idézi az is, hogy a Vénusz légkörében felhalmozódott széndioxid mennyisége közelítően megegyezik a Föld karbonátos kőzeteiben lekötött széndioxid menynyiségével. Úgyszintén egymásétól szélsőségesen különböznek a négy kis-bolygó adottságai az érkező napsugárzásnak a bolygóközi térbe visszaverődő hányada, a planetáris albedó tekintetében (3. táblázat 5. oszlopa). A 4. oszlop adataival történő összehasonlítás azt mutatja, hogy a planetáris albedó számértékét elsődlegesen a légkör léte, illetve tömege határozza meg. A légkör nélküli Merkúr 0,06 albedója és a legsúlyosabb légkörű Vénusz 0,71 albedója között több mint tízszeres a különbség, és a két további bolygó albedója (a Mars 0,17 és a Föld 0,33 értékkel) szintén légkörük tömeg-arányát tükrözi. A bolygók eltérő sugárzási és hőháztartási adottságai a hőmérsékleti viszonyokon keresztül válnak a planetáris sors-formálás meghatározó tényezőivé. A hőmérsékleti viszonyok alakulásának a bolygót elérő napsugárzás veszteség nélküli átalakulásának megfelelő "fekete test" hőmérséklet a kiindulópontja (3. táblázat 6. oszlop). En-