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04. Oktober 2022 | Dipl.-Met. Marcel Schmid und Praktikantin Carolin Probst

Das Wetter unseres Nachbarplaneten Venus

Das Wetter unseres Nachbarplaneten Venus

Datum 04.10.2022

In den letzten Jahren war der Mars stetig in den Medien prĂ€sent, die Venus hingegen hat weniger mediale Aufmerksamkeit. Dabei ist die Venus in Bezug auf ihre GrĂ¶ĂŸe und Schwerkraft unserem Heimatplaneten Ă€hnlicher als der Mars, zudem ist sie nĂ€her an der Erde. Warum gibt es dann keine Überlegungen bezĂŒglich bemannten Venus-Missionen?

ZunÀchst sei zu erwÀhnen, dass die Umlaufzeit um die Sonne circa 225 Erdtagen entspricht, ein Venustag hingegen dauert circa 243 Erdtage. Somit ist ein Jahr auf der Venus schneller vorbei als ein Tag. Hinzu kommt, dass sie sich in die andere Richtung dreht als die Erde, die Sonne geht also im Westen auf und im Osten unter.

Venus und Erde
Venus und Erde


Neben der Erde besitzt auch die Venus eine AtmosphÀre, die Zusammensetzung ist jedoch eine gÀnzlich andere. WÀhrend die ErdatmosphÀre ideale Bedingungen zum Leben bietet, gleicht die AtmosphÀre der Venus, die hauptsÀchlich aus Kohlenstoffdioxid (96.5%) und Stickstoff (3.5%) besteht, einem extremen Treibhaus. Dies spielgelt sich auch in der mittleren Temperatur wieder: die mittlere Temperatur auf der Erde liegt bei 15°C, auf der Venus bei 464°C. Ohne den Treibhauseffekt lÀge die mittlere Temperatur auf der Venus bei -41°C.

Aufgrund der unterschiedlichen Zusammensetzung besitzt die AtmosphĂ€re der Venus eine etwa 50-mal grĂ¶ĂŸere Dichte als die ErdatmosphĂ€re, wodurch sich auch der Bodendruck unterscheidet. Der Bodendruck auf der Venus entspricht dem Druck, der auf einem lastet, wenn man in einer Tiefe von 910 Metern taucht (zum Vergleich, die tiefste Stelle der Ostsee liegt bei etwa 460 Metern unter null). Damit liegt der AtmosphĂ€rendruck an der OberflĂ€che der Venus bei 92 bar (das sind 92000 hPa).

Innerhalb der VenusatmosphĂ€re gibt es eine 20 Kilometer dicke, dauerhaft geschlossene Wolkendecke. Diese Wolkendecke sorgt dafĂŒr, dass gerade einmal 2% des Sonnenlichts am Boden ankommen. Der Rest des am Oberrand der AtmosphĂ€re eintreffenden Sonnenlichts wird zu 76% zurĂŒckreflektiert und zu 22% absorbiert. Die Erde hingegen reflektiert im Mittel etwa 30% (in den Polargebieten etwas mehr, ĂŒber den Ozeanen weniger). GĂ€be es die Wolkendecke auf der Venus nicht, wĂŒrde die AtmosphĂ€re aufgrund ihrer Zusammensetzung noch mehr der solaren Einstrahlung absorbieren und es durch den Treibhauseffekt noch wĂ€rmer sein.

WĂ€re es möglich, ohne dabei zu sterben, auf der OberflĂ€che der Venus zu stehen, könnte man denken, es sei windstill, allerhöchstens eine leichte Brise wĂ€re zu spĂŒren. Wenn man die WindstĂ€rke dort auf die Dichte der ErdatmosphĂ€re umrechnet, entsprĂ€che der Wind einem mĂ€ĂŸigen Wind, also Beaufort 4.

Auch bei den großrĂ€umigen AtmosphĂ€rischen Prozessen gibt es bei Erde und Venus ein paar Gemeinsamkeiten: Beide Planeten besitzen eine schnelle AtmosphĂ€renrotation, bei der Erde sind es die StarkwindbĂ€nder (auch bekannt als Jetstreams), bei der Venus die oberen AtmosphĂ€renschichten. Neben der Venus und der Erde verfĂŒgt nur der Jupitermond Titan ĂŒber eine derart schnelle AtmosphĂ€renrotation. Eine weitere Gemeinsamkeit gibt es bei der großrĂ€umigen Zirkulation innerhalb der AtmosphĂ€re, denn genauso wie die Erde gibt es in der VenusatmosphĂ€re eine Hadley-Zelle.

An dieser Stelle lohnt sich ein Ausblick in die großrĂ€umige Zirkulation unserer ErdatmosphĂ€re. Durch unterschiedlich starke Einstrahlung im Jahresverlauf und örtliche Unterschiede in der Reflexion kommt es zu einer örtlichen Differenz der Strahlungsbilanz und Energie. An den Polen entsteht eine negative Strahlungsbilanz und am Äquator eine positive. Es liegt in der Natur der Physik, dass Ungleichgewichte stĂ€ndig ausglichen werden, so auch die Strahlungsbilanzen und Energien. Um das zu erreichen gibt es die globale Zirkulation.

In der NĂ€he des Äquators steigt feuchtwarme Luft auf, beim Aufstieg kĂŒhlt sie sich ab. Weil kalte Luft weniger Feuchte aufnehmen kann als warme, regnet es dort. Am Ort des Aufstiegs entsteht ein Tiefdruckgebiet. Die aufsteigende Luft bewegt sich gen Norden, etwa auf der Höhe der Azoren sinkt die trockene und kĂŒhle Luft wieder ab, dabei erwĂ€rmt sie sich. Am Boden strömt die Luft wieder gen Äquator. Durch die Erddrehung ist es keine perfekte Nord-SĂŒd-Strömung, sondern leicht nach Westen abgelenkt, die entstandene Luftströmung ist der Nord-Ost-Passat. Damit ist die erste Zirkulationszelle komplett, genannt wird sie Hadley-Zelle.

Wieder zurĂŒck zu den Azoren, dort strömt die Luft nicht nur nach SĂŒden, sondern auch nach Norden. Etwa bei Island steigt die Luft dort wieder auf, ĂŒber Island entsteht ein Tief – das Islandtief. Von dort strömt ein Teil der aufgestiegenen Luft wieder zurĂŒck nach SĂŒden und sinkt ĂŒber den Azoren ab. Diese Zirkulation heißt Ferrel-Zelle, sie beeinflusst maßgeblich das Wetter in den mittleren Breiten.

Der andere Teil der Luft ĂŒber Island strömt nach Norden zu den Polen und sinkt dort wieder ab, am Pol entsteht ein Hochdruckgebiet. In den unteren Schichten strömt die Luft zurĂŒck nach Island. Diese dritte Zirkulation ist die Polarzelle.

Die Erde besitzt dementsprechend drei Zirkulationszellen, die Venus hingegen nur die Hadley-Zelle. Die Hadley-Zelle der Venus ist jedoch um einiges grĂ¶ĂŸer, dort steigt die Luft am Äquator auf und sinkt erst am Pol wieder ab. Der Antrieb dieser Zirkulation ist genauso wie auf der Erde die Energiedifferenz.

Die Venus Ă€hnelt also nicht nur in ihrer GrĂ¶ĂŸe und Schwerkraft der Erde, sondern auch bei der Zirkulation gibt es Überschneidungen. Zudem liegt sie in der habitablen Zone, also der Zone um die Sonne, in der auf einem Planeten die Bedingungen fĂŒr Leben gegeben sein könnten. WĂ€re es auf der Venus um einiges kĂŒhler, wĂ€re sie wahrscheinlich der erdĂ€hnlichste Planet in unserem Sonnensystem, so liegt der ErdĂ€hnlichkeitsindex (ESI) jedoch nur bei 0,44 (wobei der ESI zwischen 0 (keine Ähnlichkeit) und 1 (100% Ă€hnlich) liegt). Der ESI berechnet sich aus der Dichte, dem Radius, der OberflĂ€chentemperatur und der kosmischen Geschwindigkeit (Fluchtgeschwindigkeit um den Planeten zu verlassen, die Schwerkraft fließt bei dieser Berechnung ein).

Der Grund dafĂŒr, dass nicht ĂŒber bemannte Venus-Missionen gesprochen wird ist schlichtweg die enorm hohe OberflĂ€chentemperatur und die Zusammensetzung der AtmosphĂ€re – beides wĂŒrde wohl kein Mensch ĂŒberleben. Was die bemannte Raumfahrt angeht bleibt der Mars also weiterhin interessanter.



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