Как мы измеряем атмосферы планет Солнечной системы?

Единственной альтернативой отправке зондов является дистанционное измерение . Дистанционное зондирование — это любое измерение без фактического «нахождения там» (включая то, что делают ваши глаза!). Для дистанционного зондирования свойств атмосферы практически единственным способом¹ является измерение электромагнитного излучения : либо излучение, испускаемое атмосферой, либо излучение, испускаемое другим источником, а затем поглощаемое атмосферой. Подробную информацию можно получить с помощью спектроскопии .

Все излучает и поглощает электромагнитное излучение. Различные молекулы имеют очень специфические спектральные характеристики их излучения в зависимости от длины волны. Кроме того, эта эмиссия зависит от температуры, давления и некоторых других факторов.

^{Спектр Юпитера от LASP}

Затем мы сравниваем наблюдаемый спектр с лабораторными измерениями для известных видов: H₂, H₂O, CH4, CO₂ и т. д. Мы пытаемся суммировать вклады различных видов, пока они не совпадут с наблюдаемым спектром. Вот как мы можем определить состав.

Для получения дополнительной информации см. эту страницу в LASP .

Обратите внимание, что это очень часто используется не только для планетарных наук, но и для дистанционного зондирования атмосферы Земли, например, для мониторинга погоды и климата. Без дистанционного зондирования атмосферы не существовало бы ежедневного прогноза погоды.

¹ ^{Теоретически гравиметрию можно использовать для получения массовых распределений, но для этого нужно находиться очень близко к объекту, и тогда, тем не менее, атмосферы недостаточно массивны. Но мы можем измерить океанские течения Земли!}

В Википедии есть серия статей об атмосфере каждого из основных тел Солнечной системы ; вы можете узнать совсем немного об истории расследования каждого из них. Для Луны мы не наблюдали визуального искажения поверхности с помощью телескопов, поэтому мы не ожидали присутствия атмосферы и подтвердили это с помощью зондов (пролет Рейнджера в 1961 году, посадка Сервейера в 1966 году).

Наблюдения показали, что у Меркурия практически не было атмосферы, и «Маринер-10» подтвердил это (что-то вроде стотриллионной земного атмосферного давления) в 1974 году.

Оптически нечеткий край Венеры намекал на плотную атмосферу еще в 1761 году; «Маринер-2» приблизился к Венере в 1962 году с парой радиометров, один из которых измерял микроволновое излучение, а другой — инфракрасное, и определил, что верхний облачный покров был относительно прохладным, а поверхность горячей.