Astronomiya

Planetlərin orta sıxlığına daxil olan amillər

Planetlərin orta sıxlığına daxil olan amillər

Bir planet üçün orta sıxlıq ifadə edildikdə, atmosferin kütləsini əhatə edirmi, bir planetdə bir atmosfer var və ya atmosferin kütləsi nəzərə alınmır?


Olmazsa olsun kütlə atmosferin çox əhəmiyyəti yoxdur. Məsələn, Yer atmosferinin kütləsi təxminən $10^{-6}$ cazibə sabitindəki qeyri-müəyyənliyə uyğun olan Yer kütləsinin $ G $ ilk növbədə kütləni hesablamaq üçün istifadə olunur.

Lakin həcm orta sıxlığı hesablamaq üçün istifadə etdiyiniz atmosferin hündürlüyü tərifindən asılı olaraq potensial olaraq əhəmiyyətli ola bilər. Dünya üçün ən aşağı orbitdə olan peyklər yüksəklikdədir $ sim100 , mathrm {km} $, buna görə əlavə etsəniz, həcminiz 5% daha böyük olacaq. Atmosferin hündürlüyünü miqyas hündürlüyü (0,3%) olaraq təyin etsəniz, bu rəqəm daha az ola bilər və ya termosferi (1600%) daxil etsəniz daha yüksək ola bilər.

Atmosferin hündürlüyü kifayət qədər ixtiyari olduğundan, nadir hallarda (qayalı) bir planetin orta sıxlığına daxil edilir.


ISP 205, Bölüm 3, Bahar 2003, Prof. Stein

Təxminən dairəvi orbitlər eyni müstəvidə yerləşir (ekliptik müstəvidə) (disk şəklində) Voyager demo Yerdəki Planetlərin iki növü - daxili, kiçik, qaya, qayalar və dəmir sıxlığı
& nbsp Merkuri, Venera, Earth, Mars Jovian - xarici, böyük, suyun, hidrogen, helium və buzların sıxlığı
& nbsp Yupiter, Saturn, Uran, Neptun Asteroidləri və kometlər

Qayalardan və dəmirdən ibarətdir. Yüksək sıxlıq. Kiçik kütlələr. Daxili planetlər.

Oxu: bölmələr: 5.7, 5.4, 6.4 - 6.6 a. Yer oxuma: Fəsil 5
Buna da baxın: Günəş sisteminin görünüşləri

Topoqrafiya:% 35 qitə (yüksək hündürlük)% 65 okean hövzəsi (aşağı hündürlük) Çox fərqli yüksəkliklər Plitə Tektonikası Oxu: bölmə 5.7
Problem: Cənubi Amerika və Afrika, uyğun yerlərdə uyğun geoloji formasyonlar və fosillərlə bir-birinə bənzəyən bulmacaya bənzəyir Yeni Fikir: Məzmun sürüşməsi (Wegener), indi Plate Tectonics adlanır.
Qabıq ətrafda hərəkət edə bilən ayrı, böyük, lövhələrə bölündü.
Əvvəlcə geoloqlar tərəfindən rədd edildi, çünki qurulmuş fikirlərə qarşı, çoxsaylı dəlillərin olmaması və sürüklənməni idarə etmə mexanizminin olmaması.
Sürüşmələri idarə etmək mexanizmi - mantedəki konveksiya cərəyanları.
Əlavə məlumat Proqnozlar: Qitələrin bir-birindən uzaqlaşdığı yerlər yeni qabığa sahibdir. Qitələrin bir araya gəldiyi yerlərdə dağ silsilələri və dərin vadilər var. Qitələrin hərəkəti.

Testlər: Orta Atlantik Okean silsiləsinin kəşfi.

Maqnetik sahənin silsilənin hər iki tərəfindəki paralel qaya zolaqlarında simmetrik istiqamətləndirilməsi.

Bu yaxınlarda - Aydan kənar lazer birbaşa hərəkəti göstərir.
Plaka Tektonikası artıq qurulmuş modeldir. Surface Evolution təsir kraterləri plitə tektonikası küləyin və suyun aşınmasına səbəb olur, səthi düzəldir

b. Ay oxunuşu: Bölmə 5.4 Yaylası ağır krater, təxminən 4 milyard yaşında Maria yüngülcə krater, təxminən 3.2-3.9 milyard yaşı olan lava ilə basılmış nəhəng təsir hövzələri Tanışlıq qayalardakı elementlərin radioaktiv çürüməsi . c. Merkuri Oxunuşu: Bölmə 6.4 Oxşar Ay ağır krater -> köhnə səth d. Venera Oxu: bölmə 6.5 az təsir kraterləri (1000 bütün səth) -> gənc səth -> tektonik aktivlik. ərazi əsasən zərif yuvarlanan düzənliklər. vulkanizmin sübutu. e. Mars Oxu: 6.6 bölmə, cənub yarımkürədə daha az krater, daha az şimal yarımkürəsində nəhəng vulkanlar Nəticə: səthin bir hissəsi cavan, bir hissəsi köhnə uzun rift vadisi nəhəng vulkan konusları qütb buz örtükləri H_2O və CO_2 quru axın yataqları, bir vaxtlar axan su

Səthin təkamülü 3 proseslə müəyyən edilir: (i) zərbə krateri, (ii) vulkanizm və tektonika, (iii) külək və su ilə eroziya.

Xülasə: Səth Xüsusiyyətləri Günəş sisteminin əmələ gəlməsindən sonra planetlərlə toqquşması nəticəsində qalan zibillər (planetesimallar, asteroidlər, kometlər) səbəbindən hər yerdə kraterli krater. ən kiçik planetlərin (Ay, Merkuri) ağır kraterli orta ölçülü planetinə (Mars) həm ağır kraterlər, həm də cənub olmayan bölgələr və sönmüş vulkanların ən böyük planetlərində (Venera, Earth) az sayda krater və aktiv vulkan var? Daha çox təsir kraterləri -> daha yaşlı səth Planet meydana gəldikdən sonra krater sürətinin sürətlə azalması Bir çox kraterlər tektonik (vulkanik) aktivlik olmadığı yerdə qalır Problem: niyə bəzi planetlərin köhnə səthləri, bəzilərinin isə gənc səthləri var? Tektonik (vulkanik) fəaliyyət dərəcəsini nə nəzarət edir? Model: Sərt qabığın qalınlığı vulkanik fəaliyyət dərəcəsini nəzarət edir. İncə qabıq -> içəridən isti qayalar səthi sındırır Qalın qabıq -> içəridən isti qayalar səthi yara bilmir. Növbəti problem: sərt qabığın qalınlığını nə nəzarət edir? Model: Soyutma sərt qabığın qalınlaşmasına səbəb olur. (Daha isti süxurlar daha deformasiya olunur.) İstilik və soyutma mənbəyi nədir?

Oxu: Bölmə 5.5, 5.9, 6.7 Bütün planetlər fərqləndi: Fərqli tərkibi və sıxlığı ən qatı material qatları mərkəzə enir, səthə ən yüngül üzür. Quru planetləri üçün təbəqələr bunlardır: nüvə (Fe + Ni), Merkurey və Venera: maye Yer: daxili qatı, xarici maye Mars: tamamilə fərqlənməmiş, qəflətən hərəkətlərə görə sərt olan mantiyada (yarı yumşaq sıx süxurlar) qaya material. , lakin davamlı qüvvə altında yavaş-yavaş axır. qabıq (sərt, yüngül süxurlar)

İşarə sıxlıq sıxlığı = kütlə / həcmdir

Seysmik Dalğaların analizindən təyin olunan quruluş: p (təzyiq və ya səs) dalğaları (həm bərk, həm də maye boyunca keçə bilər) (kəsmə və ya yan yana) dalğaları (maye ilə yayıla bilmir) artma sıxlığı artdıqca artır. dalğalar yayılma sürətində ani bir dəyişiklik ilə təbəqələri əks etdirir, məs. əsas-mantiya hüdudu. Əsas mantiya sərhədi kələ-kötürdür. Daha çox məlumat
http://www.geo.mtu.edu/UPSeis/index.html
http://www.seismo.unr.edu/ftp/pub/louie/class/100/seismic-waves.html
http://lasker.princeton.edu/ScienceProjects/curr/waves/seismic_waves.htm

5.5 q / sm 3, sıxlığı qabıqlı süxurlar

orta sıxlıq -> böyük, yüksək sıxlıqlı bir nüvənin olması lazımdır.

Fərdi Planetlər

Ay aşağı sıxlıq, bütün daş, kiçik dəmir Merkuri yüksək sıxlıq, çox dəmir, böyük nüvəli Yer və Veneraya bənzər, yüksək sıxlıq, qaya mantiyası, dəmir nüvə Mars orta sıxlığı, tamamilə fərqlənməmişdir

Daxili istilik və soyutma

Oxu: bölmə 5.3, 6.8
a. Məbləğ və tərkibi

İçəridən vulkanik qaz çıxarmaqla istehsal ilə kosmosa qaçmaq və tələyə salmaqla itkisi arasındakı tarazlıq ilə təyin olunan atmosfer miqdarı

Daha böyük planet -> daha güclü cazibə qüvvəsi -> daha böyük qaçış sürəti, qaz atomlarının qaçması daha çətindir.
Daha isti qaz -> daha sürətli atomlar hərəkət edir, qaçması daha asandır.
Daha nəhəng atomlar -> daha yavaş hərəkət edirlər -> planetlər əvvəlcə ən kiçik kütləvi qazları itirirlər

Vqaçmaq= (2GM / R) 1/2, Vistilik= (2kT / m) 1/2 V olduqda qaçınistilik > Vqaçmaq/6

Ay və Merkuri - atmosfer yoxdur

Veneranın nisbət atmosferi: Yer: Mars 90: 1: 0.01 (və ya 1/100)

Tərkibi: Venera və Mars: əsasən azotlu (2%) karbon dioksid (98%). Venera kükürd turşusunu buludlayır. Yer: azot (% 77) və oksigen (% 21). Yer və Venera oxşar ilkin miqdarda atmosfer meydana gətirdi, çünki indi azot az deyil. Yağışda yer üzündə əridilən karbondioksit, okeanlara daşınaraq qaya şəklində meydana gəldi. Yalnız azot qalıb. Fotosintez səbəbiylə oksigen. Mars daha az atmosfer yaratdı və kosmosa bir az atmosfer itirdi. Su: Venera və Marsda itən su. Yer üzündə itirilmiş deyil. fotoşəkil Sun-dan alınan UV fotonları ilə ayrılır. Hidrogen qaçır. Marsda bir vaxtlar axan su vardı. İndi maye su üçün çox az atmosfer var (buxarlanır)

b. Atmosfer və səth temperaturu

görünən Günəş işığını uddaraq qızdırmaqla infraqırmızı işığı kosmosa yayaraq soyutma arasında tarazlıq ilə təyin olunur

FGünəş x A.disk torpaq x fraksiya udulur = Fyer x A.yer (LGünəş/ 4 pi D 2) x pi R 2 x (1-A) = sigma T 4 x 4 pi R 2

fəsillər: Günəş işığının səthinə dəyən bucağı

  1. Su: daha isti -> daha çox su buxarlanmaq -> həm izolyasiyanı artırmaq həm də atmosferdən yağışla karbon qazının çıxarılması
  2. Buz: daha isti -> əridilmiş buz -> Günəş işığının əks olunmasını azaltmaq -> qızdırmanı artırmaq
  3. Buludlar: (1) İnfraqırmızı radiasiyanı absorbe edin, səthi izolyasiya edin, soyumağı azaldır. (2) Günəş işığını əks etdirin, istiliyi azaltın. Hal-hazırda xalis soyutma effekti. Daha isti ->. (ən böyük qeyri-müəyyənlik)

  1. Keçmiş müşahidələrinizdən başlayın, keçmiş hava şəraitini modelləşdirin, görün nə ilə həqiqətən uyğun olub olmadığını.
  2. Nə daxildir: Atmosfer, Okeanlar, Dəniz Buzları, Buludlar.
  3. Nəticələr: yaxşılaşmaq

Qlobal İstiləşmə: Karbon dioksid son yüz ildə% 25 artmışdır. Sürətlənmə sürətində artır. İstixana istiləşməsini artırır.


Buz dövrləri: elliptik orbitin ekssentrikliyi, Yer oxunun əyilməsinin dalğalanması, əyilmənin presessiyası. Söndürmə: təsir -> toz -> atmosfer soyuducu. 65 milyon il əvvəl - dinozavrlar Veneraya qaçan istixana təsiri Karbon dioksidi həll etmək üçün suyun çox isti olması, süxurların karbon dioksidi saxlaması üçün çox isti, Karbon dioksidin atmosferdən çıxarılması

c. Daha yaxın olarsa, yaşana bilən bir Yer kürəsinə oxşar planet üçün şərtlər -> daha kiçik olduğu təqdirdə qaçaq istixana təsiri (Venera) -> az atmosfer, istixana təsiri yoxdur -> daha uzundursa dondurulmuş -> bəlkə də yer ölçüsü əgər Marsın məsafəsinə yaxındır, amma daha kiçik deyil

4. Təkamül mərhələləri Oxu: bölmələr 5.9, 6.7 i. formalaşma ii. istilik, fərqləndirmə ağır dəmir nüvəni əmələ gətirir, yüngül silikatlar mantiya və qabıq əmələ gətirir iii. qabığın bərkiməsi iv. zərbə krateri, vulkanik daşqın, qazdan kənar atmosfer və yavaş inkişaf - eroziya, vulkanizm, plitə tektonikası, atmosfer itkisi

1. Baxış hidrogen və helyumdan əlavə karbon, azot və oksigen izlərindən ibarətdir. 0,69-dan 1,64 g / sm-ə qədər olan aşağı sıxlıq, yer kürəsindəki planetlərdən daha çox kütləvi. Günəşdə olmayan Günəş Sistemindəki kütlənin böyük hissəsi Yupiterdədir. Yupiter Günəşlə müqayisədə hələ kiçikdir - yalnız 1/1000 MGünəş. Günəş bir voleybol ölçüsünə qədər ölçülürsə, Yupiter 3 mm-lik top sırğadır və bir-birindən bir futbol sahəsinin 2/3 hissəsidir. Xarici Planetlər.

Voyager və Pioneer kosmik gəmisi Voyager kosmik gəmisi tərəfindən tədqiq edilmişdir: (tam rəngli görünüş) PV - 44573 Voyager modeli PV - 44557 (diaqramlar) PV - 44478, 92, 98 PV - 44502, 03, 06 (anten) PV - 44513 IV - 8:46 -10: 22 Voyager Trajectory: IV - 5: 45-7: 27

2. İnteryerlərin oxunması: bölmə 7.6 Şek. 7-19,20 Yupiter və Saturn: [AST 10344, PV - 33521] əsasən hidrogen və helyumdur, lakin fərqlənir. Nəhəng maye planetlər, buna görə ekvatora çıxırlar. Buz, qayalar və dəmir nüvəsi Maye metal hidrogenin daxili zərfi Maye molekulyar hidrogenin xarici zərfi Qazlı atmosfer Uran və Neptun: süxurların nüvəsi buzlu mantiya maye molekulyar hidrogen zərfi qazlı atmosfer Planetlər Günəşdən aldıqlarından daha çox enerji yayırlar. Hamısında isti nüvələr var. İstilik mənbəyi fərqlidir, çünki Yupiterin daha böyük həcmi onun daha yavaş soyuduğunu göstərir: Yupiter - cazibə çöküşü, cazibə potensial enerjisini sərbəst buraxır. Günəş kimi nüvə birləşməsi ola bilməz - kifayət qədər kütləvi deyil. Saturn, Uran və amp Neptun - helyum nüvəyə yerləşərək cazibə potensial enerjisini buraxır. Konveksiya ilə səthə istilik ötürülür. Quru planetləri kimi möhkəm bir səth yoxdur.

3. Atmosferlərin oxunması: bölmələr 7.4, 7.5 hidrogen və helyum (ilk növbədə) və metandan (CH) ibarətdir4), ammonyak (NH3) və su (H20). C, N və O, quru atmosferlərini sevir, lakin hidrogen əlavə edərək molekullar meydana gətirir. Sürətli fırlanma ilə idarə olunan yüksək sürətli şərq-qərb küləkləri. Atmosferlər soyuqdur: 40-165K və ya -300 o F. Qütblər və ekvator təxminən eyni temperaturdadır. Nəhəng uzun ömürlü fırtına sistemləri. Yupiterin Böyük Qırmızı Ləkəsi 300 ildir.
Neptunun qaranlıq nöqtəsi. [AST 13291]
Ancaq Saturnun parlaq nöqtəsi gəncdir.

4. Aylar və üzüklərin oxunması: Fəsil 8
Yupiterin Qalileyalı peykləri: daha yüksək sıxlıqdan, vulkanik İo-dan ağır krater buzuna və Callisto qaya doğru irəliləmə.

Bütün jovian planetlərində müxtəlif səthlər, kompozisiyalar və ölçülərdə bir çox ay var. Hələ də yeni (kiçik!) Aylar kəşf olunur.

Bütün jovianların üzükləri var Bütün halqalar çox incə bir diskdə hər planetin ətrafıdır.

Çətin problem - bir neçə nümunə 1. Disk Formalı Xüsusi Xüsusiyyətlər İki növ planet: Yerüstü - daxili, kiçik, qaya, qayalar və dəmir kimi sıxlıq Jovian - xarici, böyük, su, hidrogen, helium və buz kimi sıxlıq Yer, Ay və meteoritlər,

4.6 milyard il əvvəl Asteroidlər və kometlər

2. Günəş Dumanı Nəzəriyyəsi Günəş, ulduzlararası hidrogen, helium və toz buludlarından əmələ gəldi. Günəşin meydana gəlməsi prosesinin bir hissəsi olaraq meydana gələn planetlər. Buna da baxın: Doqquz Planet: Günəş sisteminin mənşəyi

3. Formalaşma Ssenarisi a. Qaz və tozun büzülmə buludu yığılmış və fırlanan diskin içərisinə düzəlmişdir. Diskdə qurulan planetlər. Dəlil: beta şəkilli Buna görə planetlərin orbitləri disk şəklinə sahibdir. b. Kondensasiya və yığılma Qatı maddənin dənələri kondensasiya yolu ilə böyüyür - ətrafdakı qazdan bir dəfəyə bir atom əlavə olunur. Planetesimals yığılma ilə böyüyür - aşağı sürətli toqquşmalarda bir-birinə yapışır. Günəşə yaxın isti - yalnız qayalar və dəmir qatı -> qayalı və metal yerüstü planetlər Günəş soyuğundan uzaq - daş və dəmirdən əlavə su buzları, karbon qazı, metan və ammonyak da qatı -> buzlu Jovian protoplanetləri. Jovian proto-planetlərinin cazibə qüvvəsi, günəş dumanı qazlarını tutacaq qədər güclüdür (H & amp He) -> Jovian planetləri. c. Günəş Bulutsusu radiasiya təzyiqinin dağılması, günəş küləyi və planetlərin (zərbə kraterləri) asteriodları - daxili qayalıq, metal planet planetləri kometalarının qalıqları - xarici buzlu planet heyvanlarının qalıqları ilə zibilləri süpürməsi. Jovian planetlərinin cazibə qüvvələri tərəfindən böyük məsafələrə atıldı

2. Əlaqə qura biləcəyimiz texnoloji sivilizasiyaların sayının hesablanması (hesablanması): N = p R* L

N = qalaktikamızda olan Samanyolu inkişaf etmiş mədəniyyətlərin sayı. [vahid yoxdur]

R* = Galaxy-də ulduz əmələ gəlmə sürəti, ümumiyyətlə ildə 10 ulduz olaraq qəbul edilir. [ildə]
L = bir sivilizasiyanın orta ömrü texnoloji cəhətdən aktiv olaraq qalır. [il]

səh = 0 ilə 1 arasındakı bir rəqəm [vahid yoxdur], aşağıda izah edilən bir sıra amillərin məhsuludur.

Məhsul p = fsəhneflfmənfe və bu amillərin hər biri ortalamadır: fsəh = planetləri olan ulduzların bir hissəsi. ne = Günəş Sisteminə görə dünyadakı planetlər. fl = Həyatı inkişaf etdirmiş dünyadakı planetlər. fmən = ağıllı həyatı inkişaf etdirmiş həyat verən planetlərin bir hissəsi. fe = Ulduzlararası ünsiyyət qurma qabiliyyətinə sahib zəka daşıyıcı planetlərin bir hissəsi.

Bu səhifə kurs boyunca davamlı olaraq yenilənəcəkdir.
Yenilənib: 2003.03.31 (Bazar ertəsi) 14:56:27 EST


Planetlərin orta sıxlığına daxil olan amillər - Astronomiya

Qeydlər: Yerin cazibəsi g Yer cazibələrində verilmişdir (1 gE = 9.798 m / s 2) qaçış sürəti vEsc, albedo, Yupiter, Saturn, Uran, Neptun üçün temperatur və səthi cazibə qüvvəsinin atmosfer təzyiqi = 1 Yer atmosferində verildiyi Günəşin BÜTÜN enerjisinin planetə dəyən yüzdə yüzüdür. (1 bar) atmosfer təzyiqi (atm. Press.) Səthdədir (jovian planetləri üçün & gt & gt1000).

Seçilmiş böyük ay xüsusiyyətləri

Fiziki xüsusiyyətlər və Orbit xüsusiyyətləri
Ad
(ev sahibi planet)
Kütlə (x 10 20 kq)
(x Yer ayı)
Çap (km)
(x Yer ayı)
Orbit yarı böyük ox (x 10 3 km) Orbit dövrü (gün) Eksantriklik
Ay
(Yer)
734.6
(1)
3475
(1)
384.4 27.3217 0.0549
Yox
(Yupiter)
893.2
(1.216)
3643
(1.048)
421.8 1.76914 0.004
Avropa
(Yupiter)
480.0
(0.6534)
3122
(0.8984)
671.1 3.55118 0.009
Ganymede
(Yupiter)
1481.9
(2.017)

Qeyd: diametr, ayın kəsikliyini nəzərə alan "həcmli orta diametrdir".


Özünüz üçün rəqəmlər

Yer kürəsi indiki kütləsindən 10 qat, eyni həcmdə olsaydı, insanın çəkisi hansı faktorla artırılacaqdı?

Tutaq ki, astronomlar Yer kürəsindən iki dəfə böyük olan (yəni radiusu Yerinkindən iki dəfə böyük) bir bənzər bir planet tapdılar. Bu planetin kütləsi nə qədər olmalıdır ki, cazibə qüvvəsi (Fağırlıq) səthdə Yer kürəsi ilə eyni olardı?

24 sm diametrli bir dairənin yarı böyük oxu nədir? Eksantrikliyi nədir?

24 q material bir tərəfdən 2 sm bir kub doldurursa, materialın sıxlığı nə qədərdir?

128 q material 2 sm enində, 4 sm hündürlüyündə və 8 sm uzunluğunda bir kərpic şəklindədirsə, materialın sıxlığı nə qədərdir?

Ellipsin böyük oxu 16 sm-dirsə, yarı böyük ox nədir? Eksantriklik 0.8-dirsə, bu ellips ən çox dairəvi və ya çox uzanmış kimi təsvir ediləcəkmi?

8 il orbital dövrü olan bir asteroidin Günəşdən (astronomik vahidlərlə) orta məsafəsi nə qədərdir?

45,66 illik orbital dövrü olan bir planetin Günəşdən (astronomik vahidlərdə) orta məsafəsi nədir?

1996-cı ildə astronomlar Plutonun kənarında buzlu bir cisim tapdılar ki, ona 1996 TL 66 işarəsi verildi. 84 AU yarı böyük oxa sahibdir. Kepler'in üçüncü qanununa görə orbital dövrü nə qədərdir?

Bir Amazon İştirakçısı olaraq uyğun satınalmalardan qazanırıq.

Bu kitaba istinad etmək, paylaşmaq və ya dəyişdirmək istəyirsiniz? Bu kitab Creative Commons Attribution Lisenziyası 4.0-dır və OpenStax-a aid etməlisiniz.

    Bu kitabın hamısını və ya bir hissəsini çap formatında paylayırsınızsa, hər fiziki səhifəyə aşağıdakı atributları daxil etməlisiniz:

  • Sitat yaratmaq üçün aşağıdakı məlumatları istifadə edin. Bu kimi bir istinad vasitəsini istifadə etməyi məsləhət görürük.
    • Müəlliflər: Andrew Fraknoi, David Morrison, Sidney C. Wolff
    • Yayımcı / veb sayt: OpenStax
    • Kitabın adı: Astronomiya
    • Yayın tarixi: 13 Oktyabr 2016
    • Yer: Houston, Texas
    • Kitabın URL-si: https://openstax.org/books/astronomy/pages/1-introduction
    • Bölmə URL: https://openstax.org/books/astronomy/pages/3-figuring-for-yourself

    © 27 yanvar 2021 OpenStax. OpenStax tərəfindən hazırlanan dərslik məzmunu Creative Commons Attribution License 4.0 lisenziyası ilə lisenziyalaşdırılır. OpenStax adı, OpenStax loqosu, OpenStax kitab örtükləri, OpenStax CNX adı və OpenStax CNX logosu Creative Commons lisenziyasına tabedir və Rice Universitetinin əvvəlcədən və açıq yazılı razılığı olmadan çoxaldıla bilməz.


    Orbit

    Qədim sivilizasiyaların bilmədən Veneranı iki ayrı ulduza çevirməsinin səbəblərindən biri də yas yasağı və axşam ulduzu onun orbitini anlamamaları idi. Venera yalnız günəş batdıqdan sonra görünməkdən günəşin ətrafındakı orbitinin Yerin orbitini üstələdiyi zaman yalnız gün doğmadan əvvəl görünməyə çevrilir.

    Venera Günəşin ətrafında orta hesabla 0.72 AU məsafədə dövr edir və 224.7 gündə bir orbiti tamamlayır. Planet orbitlərinin əksəriyyəti eliptik olmasına baxmayaraq, Veneranın orbiti, eksantrikliyi 0,01-dən az olan dairəvi dairəyə ən yaxındır. Venera Yer ilə Günəş arasında aşağı səviyyədə birləşəndə ​​41 milyon km və ya 25 milyon mil məsafədə hər hansı bir planetin Dünyaya ən yaxın yanaşmasını təmin edir. Venera vaxtının çox hissəsini Yerdən uzaqda keçirir. Bu paradoksal olaraq Merkuri Yerin ən yaxın planetinə çevirir, bu zamanın çoxluğudur.

    Orbit, Yerin orbitinə nisbətən bir az meyllidir. Venera Yerlə Günəş arasından keçəndə ümumiyyətlə Günəşin üzünü keçmir.

    Veneranın tranzitləri planetin aşağı birləşməsi Yerin orbitinin müstəvisində olması ilə üst-üstə düşdüyü zaman meydana gəlir.

    Veneranın tranzitləri 243 illik dövrlərdə baş verir, mövcud tranzit modeli ilə səkkiz il ayrılmış tranzit cütüdür, təxminən 105,5 il və ya 121,5 aralıqlarla.

    Veneranın Pentaqramı

    Geosentrik şəkildə qurulduqda - Yer mərkəzli bir baxımdan, Veneranın hərəkətində olduqca nəzərə çarpan bir ritm var. 8 ildən sonra eyni tarixdə göydəki eyni yerə qayıdır.

    Bu, Maya kimi bir çox qədim sivilizasiyaya məlum idi, Veneranın beşbucağı adlanır.

    Səkkiz il ərzində hər fenomen - Yerin, Veneranın və Günəşin hər nisbi mövqeyi beş dəfə baş verir və sonrakı səkkiz il ərzində demək olar ki, eyni şəkildə beş dəfə təkrarlanır. Sitatlar və kreditlər - Guy Ottewell - Earthsky.


    Planetlərin orta sıxlığına daxil olan amillər - Astronomiya

    Mən sadəcə maraqlandım ki, hansı planet daha çox Yer kürəsinə oxşayır. Tərkibində, ölçüsündə, atmosferdə və s.

    Venera və Mars ən çox Yer kürəsinə bənzəyirlər, lakin müxtəlif yollarla.

    Ölçüsü, orta sıxlığı, kütləsi və səthinin cazibə qüvvəsi baxımından Venera dünyaya çox oxşayır.

    Ancaq Mars başqa yollarla Dünyaya ən çox bənzəyən planetdir. Bir Martian günü 24 saatdan biraz çoxdur və fırlanma oxu Yerinki ilə eyni miqdarda əyilir. Ancaq ən maraqlısı, Marsın keçmişindəki bir nöqtədə, Yer üzündə olduğu kimi səthində maye su olduğu düşünülür. Bu, bəzi insanlarda Marsın bir zamanlar həyatı sığınacağından şübhələnməyə səbəb olur.

    Müəllif haqqında

    Christopher Springob

    Chris, qalaktikaların xüsusi sürətlərindən istifadə edərək kainatın geniş miqyaslı quruluşunu araşdırır. 2005-ci ildə Cornell-dən doktorluq dissertasiyasını almış və hazırda Qərbi Avstraliya Universitetində Araşdırma Köməkçisi Prof.


    Astronom nə edir?

    Astronom, əvvəlcə ulduzları, planetləri və üstümüzdəki qalaktikaları özündə cəmləşdirən kosmosun öyrənilməsinə diqqət yetirən bir elm adamıdır. Ulduzların təkamülü, günəşin və planetlərin günəş sistemimizin necə yaradıldığını və yaşlandıqca onlara nə olacağını anlamaq üçün də öyrənilir.

    Astronomun işinin əsas hissəsi tədqiqata əsaslanır, çünki kainatın necə işlədiyini anlamaq və kainat haqqında elmi kəşflər sayılacaq şeyləri kəşf etməyə çalışmaqdır.

    Astronomların istifadə etdiyi əsas alətlər bunlardır:

    Teleskoplar - işıq tullantılarını toplamaq üçün istifadə olunur
    Spektroqraflar - kosmik cisimlərin temperaturu, tərkibi və sürətini izah etmək üçün işığı bir spektrə ayırmaq üçün istifadə olunur.
    Kameralar - teleskoplara qoşulur və şəkillər toplamaq üçün istifadə olunur
    Kosmik aparatlar - kameralar və teleskoplar kosmik obyektlərin şəkillərini toplamaq üçün gəmiyə yerləşdirilir
    Kompüterlər - teleskoplardan və kosmik aparatlardan alınan məlumatları təhlil etmək üçün istifadə olunur

    Astronomlar bütün bu alətlərdən, xüsusən də teleskoplardan tez-tez istifadə edirlər (bir çox fizika və riyaziyyat tətbiq etməklə yanaşı. Kainatdakı obyektləri müşahidə etmək üçün müxtəlif teleskoplardan istifadə edə bilirlər - bu teleskopların bəziləri burada planet yer üzündə, bəziləri də kosmosa göndərildi.

    Yalnız ən yaxın planetlərə (hamısı Günəş Sistemimizdə) kosmik gəmilərlə çatmaq olar. Bu səbəbdən, teleskoplara və ya yer üzündə fırlanan peyklərə dolayı olaraq bütün digər göy cisimləri haqqında yayılan və ya onlardan əks olunan işığı müşahidə edərək bizə məlumat verməyə əsas verilir.

    Teleskoplar uzaqdakı cisimlərdən işıq toplayır və onları "yaxından" görməyə imkan verir. Məhz bu işığın toplanması və detallı təhlili sayəsində astronomlar Kainatın bir çox sirlərini açmağı bacarırlar. Fakt varsa, teleskopdan istifadənin əsas məqsədi bu işığı toplamaqdır ki, astronom bu məlumatları analiz edib şərh edə bilsin.

    Astronomların istifadə etdikləri bir teleskop nümunəsi Hubble Space Teleskopudur. Bir neçə milyard işıq ili məsafəsini görə bilər (bir işıq ili, işığın bir ildə keçdiyi məsafəni, təxminən 5.865.696.000.000 mil). Hubble Kosmik Teleskopunun indiyə qədər gördüyü ən uzaq şey təxminən 10-15 milyard işıq ili məsafəsindədir. Astronomların görə bildikləri Hubble Deep Field qalaktikalarından bir neçəsi milyardlarla il əvvəl olduğu kimidir, çünki işığın bizə çatması üçün nə qədər vaxt lazım idi.

    Fərqli astronomiya sahələri var və əksər astronomlar diqqətini yalnız birinə yönəltməyi seçəcəklər. Bu sahələrin bəzi nümunələri günəş astronomiyası, planet astronomiyası, ulduz astronomiyası, qalaktik astronomiya, qeyri-adi astronomiya və kosmologiyadır.

    Hər bir sahə daha sonra müşahidə və ya nəzəri bir tədqiqat növünə bölünür. Müşahidə şöbəsi fizikanın əsas prinsiplərindən istifadə edir və məlumatların əldə edilməsinə və analizinə yönəlmişdir. Nəzəri sahə isə astronomik obyektləri və hadisələri kompüter və ya analitik modellərin inkişafı yolu ilə təsvir edir. Hər iki qol əl-ələ verir, nəzəri astronomiya müşahidə nəticələrini izah etməyə yönəldilir və nəzəri nəticələri təsdiqləmək üçün müşahidə astronomiyası istifadə olunur.

    Astronomiya, fəzanın, ulduzların və göy cisimlərinin mənşəyini və təkamülünü izah etmək üçün fizika, biologiya və geologiyanı tətbiq edə bildiyindən, digər elm sahələri ilə əlaqələrinə görə də bölünə bilər. Bu dörd alt sahə bunlardır: astrofizika, astrometriya, astrogeologiya və astrobiology.


    Yuxarıdakı tənlikdə m olaraq göstərilən iki cismin kütləsi1 və m2, cisimlərin hər birinə təsir edən cazibə miqdarını təsir edən ilk amildir. Kütlələr nə qədər böyükdürsə, hər cisim bir-birinə daha çox cazibə qüvvəsi verir. Sadə dillə desək: bir cisim nə qədər kütləyə sahibdirsə, o cazibə o qədər çox cazibə qüvvəsinə təsir göstərir.

    Hər bir cismin cazibə miqdarını təsir edən ikinci amil iki cisim arasındakı məsafəsidir. Məsafə nə qədər böyükdürsə, hər cisim bir-birinə o qədər az cazibə qüvvəsi verir. Bu o deməkdir ki, bir obyekt digərinə nə qədər yaxındırsa, o obyekt üzərində daha çox cazibə qüvvəsi təsir göstərir.


    Quruluş, səth və atmosfer

    Eris, Saturnun altıncı ən böyük ayı Enceladus xaricində Günəş Sistemindəki digər böyük bədəndən daha yüksək olan 0.96 albedoya sahibdir. Yüksək albedonun səbəbi, Erisin eksantrik orbitinin onu Günəşdən daha yaxın və ata gətirməsi səbəbindən temperatur dalğalanmalarına görə doldurulan səth buzları ilə əlaqədardır.

    2,52 ± 0,07 g / sm 3 sıxlığa malik olduğundan, əsasən qayalı materiallardan ibarət olduğuna inanılır. Radioaktiv parçalanma yolu ilə daxili istilik, Erisin mantiya nüvəsi sərhədində daxili bir maye su okeanına sahib ola biləcəyini göstərir.

    Metan buzunun olması onun səthinin Pluton və Neptunun ən böyük ayı Triton ilə çox oxşar olduğunu göstərir. Eksantrik orbit də səthindəki istiliyi təxminən -243.2 ilə -217.2 ° C arasında edən amillərdən biridir. Pluton və Tritonun səthində qırmızı hissələr olsa da, Eris demək olar ki, ağ rəngdə görünür.

    Eris, Günəşdən sonra Plutondan təxminən üç dəfə uzaqdır. Asılı olmayaraq, səthdəki bəzi buzların ülvi qədər istilənə biləcəyi günəşə yaxınlaşır.

    Metan yüksək dərəcədə uçucu olduğundan, mövcudluğu ya Erisin Günəş Sisteminin hər zaman metan buzunun dayanacağı qədər soyuq olduğu yerlərdə yaşadığını və ya göy cisminin qazı doldurmaq üçün daxili bir metan qaynağına sahib olduğunu göstərir. atmosferindən qaçır.


    Mündəricat

    Enerji saxlanılır iş. İş, Joule (J) ilə eyni vahidlərə malikdir.

    Enerjinin bir çox forması var:

    Bahar enerjisi: Yayın sıxılması və ya uzanması üçün bir yay üzərində iş görülmüş, yay başqa bir cismi itələmək və ya çəkmək və üzərində işləmək qabiliyyətinə malikdir. Bir yayın uzanması üçün lazım olan qüvvə çəkildiyi məsafəyə mütənasibdir: F = kx burada x uzanma məsafəsi və k yayın sabit bir xüsusiyyətidir (böyük ağır yaylar daha böyük k dəyərlərə malikdir). Bir yayın 0-dan x-a qədər uzanmasında görülən iş dW = Fdx-in ayrılmaz hissəsidir. Güc funksiyası xətti olduğundan orta hesabla kx / 2 gücünü ala bilərik və hesablama istifadə etməkdən çəkinə bilərik:

    100% səmərəliliyi fərz etsək, uzanan bir yayda yığılmış enerji, onun uzanmasında görülən işlə eynidir, buna görə Bahar E = ½kx²

    Nümunə: tarazlıq uzunluğundan 1 sm uzanmış k = 2000 N / m olan yayda nə qədər enerji yığılır?

    Cazibə potensialı enerjisi: kütlə sərbəst buraxıldıqda hündürlüyə qaldırıldı, cazibə qüvvəsi ilə aşağıya çəkiləcək və düşdükcə başqa bir cisim üzərində iş görə bilər.

    Nümunə: 20 m hündürlüyündə hidroelektrik su bəndinin üstündəki bir ton suda yığılmış enerjini tapın.

    Uzun yol, suyun qaldırılması üçün lazım olan işi tapmaq üçün F = mg və sonra W = Fd istifadə etməkdir.

    Qısa yol, formulları birləşdirmək, F-ni mg ilə əvəzləmək və d-nin yerinə h (hündürlük) istifadə etməkdir.

    Cazibə enerjisi = W = Fd = mgh

    Eağırlıq = mgh = (1000 kq) (9.81 m / s²) (20 m) = 196200 kq m² / s² = 1.96 x 10 5 J

    Kinetik enerji: Kütlə hərəkət edir və başqa bir obyektə dəyəndə iş görə bilər. Ekinetik = ½mΔV 2 = ½m (Vf 2 -Vmən 2 )

    Misal: 8kq top 5m / s-də hərəkət edir. EK = ½ (8 kq) (5 m / s) 2 = 200 J.

    Elektrik enerjisi: Elektronlar bir batareyadan və ya kondansatördən aça bilər və bir ampul kimi başqa bir elektrik komponenti üzərində işləyə bilər.

    Yüksələn şey mütləq enmir. Bir cisim yuxarıya atılırsa, heç atıldığı planetə qayıtmaz. Yaxşı bir qayda budur

    • GNewton = 6.67 × 10 − 11
      m 3 · kg −1 · s −2, Nyutonun universal cazibə sabitidir
    • rplanet planetin radiusudur (və ya mərminin yönəldildiyi hündürlük)
    • Mplanet planetin kütləsidir
    • matom atomun kütləsidir
    • vqaçmaq yuxarıya doğru yönəlmiş bir atomun kritik sürətidir sürətdən qaçmaq. Sürət azdırsa vqaçmaq, atom qayıdır. Sürət böyükdürsə vqaçmaq, atom geri dönmür.

    Bu düstur yalnız birbaşa yuxarıya atılan obyektlərə aiddir. Digər açılara atılan cisimlər bir orbitə gedə bilər və bir az fərqli bir düstur tələb edə bilər, lakin məqsədimiz üçün bu kifayət qədər yaxşıdır. Diqqət yetirin ki, atomun kütləsi ləğv olunur, yəni qaçma üçün kritik sürətin kütlədən asılı olmaması deməkdir: Kosmosa atılan kütləvi bir raket fərdi atomla eyni qaçış sürətinə malikdir. Bu əlavə amil (matom) düsturdan çıxarılmış ola bilərdi, lakin onun daxil edilməsi fizika ixtisası mütəxəssislərinin bunun enerji qoruma arqumenti olduğunu anlamalarını asanlaşdırır. Yuxarıdakı tənliyin sol tərəfi başlanğıc kinetik enerjidir və sağ tərəf hissəcik sonsuz bir hündürlüyə "qalxdıqca" potensial enerjidə qazanır.

    İstilik enerjisini düzəldin

    Bir qazdakı və ya atmosferdəki atomlar hamısı eyni sürətlə hərəkət etmir, əksinə "Bell curve" (normal olaraq normal və ya Gauss paylanması adlanır) adlanır. Kvadrat sürətinin orta komponenti üçün düstur (bax orta kök, v a v e < displaystyle v_>, enerji haqqında düşünsəniz, istənilən istiqamətdə xatırlamaq da asandır:

    Boltzmann sabitinin olduğu kB ≈ 1.38 × 10 -23 Joules / dərəcə. (G, k kimiB hər yerdə və hər zaman sabit olduğunu düşündüyümüz təbiətin universal bir sabitidir.) Bu tənlik, 1860-1877-ci illərdə Maxwell və Boltzmann tərəfindən hazırlanan ideal qazın nəzəri analizindən tanınmış bir düsturdur.

    Bir "qaçış" istiliyinin təyin edilməsi Düzenle

    Hər hansı bir planet üçün "qaçış temperaturu" nu orta istilik molekulunun qaçma sürətinə sahib olduğu temperatur olaraq təyin etmək rahatdır. Bir planetin həqiqi istiliyi ümumiyyətlə bu "qaçış temperaturu" ndan çox az olsa da, "qaçma temperaturu" ilə həqiqi temperaturun nisbəti planetin atmosferini nə qədər yaxşı saxlaya biləcəyinin göstəricisidir. "Qaçış temperaturu" aradan qaldırılaraq əldə edilir sürət yuxarıdakı iki tənlikdə dəyişən kimi. Tənlikləri birləşdirmədən əvvəl düşünmək rahatdır radius və sıxlıq əvəzinə radius və kütlə. Sıxlıq, ρ < displaystyle rho>, (və ya kütlə sıxlığı) kütlə həcmə bölünür. Bir kürənin radiusu üçün tanınmış bir düsturdan istifadə edərək, bir planetin kütləsi, M və radiusu, r, ilə əlaqələndirilir.

    Lazımlı bölmələri redaktə edin

    Bir insan hesablama maşını olduğunuz təqdirdə bu çox yaxşı bir düstur. Qalanlarımızın bu formulu daha "lazımlı" vahidlərə çevirməsi lazımdır. Bu, bacardığımız qədər dəyişən üçün əlverişli dəyərlərin alınması ilə həyata keçirilir. Vikipediyadan götürülmüş dəyərlərdən istifadə edərək,

    • Rplanet = 6.37 × 10 6 m (metr) = Yerin radiusu
    • Mplanet = 5.97 × 10 24 kq (kiloqram) = Yer kütləsi
    • matom = 1.66 × 10 -27 kq (kiloqram) = 1 AMU ≈ proton və ya neytron kütləsi
    • ρsu = 1 gm / sm 3 = 1000 kq / m 3.

    Bu dəyərlərdən istifadə edərək kritik temperaturu 2736 Kelvin hesablayırıq. Bu heyrətamiz dərəcədə yüksəkdir, lakin bu kritik temperaturu olan bir planet bütün atmosferini dərhal itirəcəkdir. Unutmayın ki, cazibə qüvvəsi ilə hər il atmosferinin% 0,1-ni itirən bir planet bir neçə min ildə atmosferini itirəcəkdir.

    Bu effektiv temperaturu hesablamaq üçün əlverişli rəqəmlərdən istifadə faydalıdır, çünki aşağıdakı "lazımlı" düsturu yaratmaq üçün istifadə edilə bilər:

    kritik temperatur, T, atom kütləsi Kelvinsdə, m, amu içindədir, sıxlıq, ρ spesifik sıxlıqdır (yəni su ilə normallaşdırılmış) və planetin radiusu, r, torpaq radiuslarında ölçülür. Bu düsturun fiziki mənası açıqlanmamış qalsa da, atmosferin böyük soyuq planetlərlə əlaqəli olmasına və atmosferin böyük atom kütləsinə sahib molekullardan ibarət olduğu təqdirdə bir planetin atmosferi saxlamasının daha asan olduğuna dair ifadələrin kəmiyyətini təyin etməyə imkan verir. . (Görmək atmosfer qaçışı)

    Bir planetin atmosferi qoruyub saxlaya bilməyəcəyi sualı planetin istiliyindən asılıdır və istiliyi təsir edən ən vacib amil Günəşdən uzaqlıqdır. Bir planetin cazibə qüvvəsindən xilas olmaq üçün kritik temperatura bənzər dəlillərdən istifadə edərək Wikipedia məqaləsi Effektiv temperatur) discusses how a planet's distance from the Sun helps determine the planet's temperature. An important result of that discussion is the following calculation estimate of what a planet's temperature would be if distance from the Sun were the only factor that influences a planet's temperature:

    where D is the distance from the Sun, T ⊙ > ≈5778K is the Sun's temperature, and R ⊙ > ≈ 6.955×10 8 is the Sun's radius. In science and engineering, nominal often represents an accepted approximation as opposed to an exact, typical, or average measurement. Here we use it to keep the discussion simple, as well as to obtain a calculation that will never require updating as new measurements are obtained.

    This formula for a planets temperature, T n o m >> , makes the simplifying assumption that temperature is determined by an energy balance: The planet releases all the energy it gains from the Sun by warming to the point where the the energy released due to thermal radiation equals the energy absorbed due to proximity to the Sun. When the actual temperature is not close to the nominal temperature, we seek a reason why. In the case of Venus, the mechanism that causes a much higher actual temperature is the w:Greenhouse effect.

    The first term (raised to the 1 / 4 power) is essentially a fudge factor that includes complications beyond the scope of this article. These complications include cloud cover and how a planet transfers heat from the hot and cold regions. (See: atmospheric escape for more information on these terms.) The most important term is a, which is the planet's albedo. [4] Taking a=1, we can obtain the following formula for the nominal temperature of a planet at a given distance from the Sun:

    harada T is in Kelvins and D is the distance to the moon or planet in AU.

    It is convenient to define alpha (α) as a dimensionless ratio that tells us whether the planet's proximity to the sun, its size, density, and atmospheric composition, all are conducive to retention of an atmosphere:

    Nə vaxt α is calculated for objects in the solar system, we expect the following:

    • Əgər α is large, one would expect a dense atmosphere.
    • Əgər α is small, one would expect a tenuous atmosphere, or virtually no atmosphere.

    The decision to take the square root of the temperature ratio was arbitrary, and made so that α would represent the ratio of the escape velocity to thermal speed.

    The following table includes the terrestrial planets and two moons most likely to contain atmospheres:

    Obyekt Dist.
    (AU)
    radius
    (earth
    radii)
    sıxlıq
    g/cm 3
    Tave
    (K)
    Tnom
    (K)
    qaz amu Tesc
    (K)
    α Psurf
    (atm)
    Yer 1 1 5.515 288 279 N2 28 422493 39 1
    Venera 0.72 0.95 5.24 737 328 CO2 44 569308 42 91
    Mars 1.5 0.53 3.94 210 227 CO2 44 134242 24 0.006
    Saturn's Titan 9.5 0.4 1.88 98 90 N2 28 23507 16 1.45
    Jupiter's Ganymede 5.2 0.41 1.936 ?* 122 O2 16 14456 11 0
    Jupiter's Io 5.2 0.29 3.528 ?* 122 S02 64 50531 20 0

    In this chart, Tave is the actual (measured) average surface temperature, Tnom is a 'nominal' temperature based solely on the planet's distance from the sun, and Tesc is a measure of how much gravity is present. Tesc is the temperature the planet would need to have in order for the atmosphere to almost instantly disappear. Inspection of the following (hidden) table establishes that, except for the gas planets, the objects in the above list are most likely to retain an atmosphere against gravitational escape by thermal molecules. Psurf is the pressure at the surface of the planet, in atmospheres.

    Obyekt Dist.
    (AU)
    radius
    (earth
    radii)
    sıxlıq
    g/cm 3
    Tave
    (K)
    Tnom
    (K)
    qaz amu Tesc
    (K)
    α Psurf
    (atm)
    Yupiter 5.2 11 1.33 Yoxdur 122 H2 2 875812 85 Yoxdur
    Saturn 9.5 9.1 0.69 Yoxdur 90 H2 2 315419 59 Yoxdur
    Neptune 30.1 3.9 1.64 Yoxdur 51 H2 2 133710 51 Yoxdur
    Uran 19.2 4 1.27 Yoxdur 64 H2 2 110082 41 Yoxdur
    Yer 1 1 5.515 288 279 N2 28 422493 39 1
    Venera 0.72 0.95 5.24 737 328 CO2 44 569308 42 91
    Mars 1.5 0.53 3.94 210 227 CO2 44 134242 24 0.006
    Saturn's Titan 9.5 0.4 1.88 98 90 N2 28 23507 16 1.45
    Jupiter's Ganymede 5.2 0.41 1.936 ?* 122 O2 16 14456 11 0
    Jupiter's Io 5.2 0.29 3.528 ?* 122 S02 64 50531 20 0
    Jupiter's Callisto 5.2 0.38 1.83 ?* 122 CO2 44 31478 16 0
    Neptune's Triton 30.1 0.21 2.061 ?* 51 N2 28 7096 12 0
    Merkuri 0.39 0.38 5.43 ?* 446 O2 16 34869 9 0
    Jupiter's Europa 5.2 0.25 3.01 ?* 122 O2 16 7909 8 0
    Earth's Moon 1 0.27 3.346 ?* 279 Ar* 40 27295 9 0

    A few observations can be made:

    Earth and Venus have nearly the same parameters. Moreover, Venus is hotter than one would calculate based on its proximity to the sun, and a hotter Venus would tend to favor more thermal escape from its gravitational field. The factor of 100 between the surface pressure of Venus and Earth needs to be explained.

    Saturn's Titan has a dense atmosphere, while Jupiter's Io has a tenuous atmosphere, something that is not reflected by their values. This needs to be explained.

    Of all terrestrial planets with significant atmosphere (Venus, Earth, Mars), Mars has the lowest value of . It should be no surprise that Mars also has the most tenuous atmosphere among these three planets. In a later section we shall discuss how this marginal ability of Mars to hold an atmosphere has modified the relative isotopic abundances of Argon in the Martian atmosphere.

    The table of beta values shown above suggests that Mars would have considerably more difficulty maintaining its atmosphere than Earth or Venus. This can be seen in the abundance ratio of the two isotopes of Argon ( 36 Ar and 38 Ar). The lighter isotope has a slightly higher chance of escaping from the planet, and as reflected by the figure, the result is a significant difference in the abundance ratio of these isotopes. This figure raises a two interesting points:

    1. The fact that this abundance exists and can be explained lends credibility to the assertion that we have samples of Martian rocks that have landed on Earth as meteorites from Mars.
    2. Isotopes of the same element have virtually the same chemistry, which renders isotope separation technically difficult. It is fortunate that only a few nations on Earth have the ability to separate (uranium-238 and uranium-235). So how does Mars manage to accomplish this separation with Argon?

    Plausibility argument that isotope separation can occur on Mars Edit

    The difference in mass between the two isotopes of Argon is about 5.5%, which implies that at a given temperature, the average speed of the two isotopes differs less than 3%. Yet the difference in the isotope ratios on Mars, as compared with Earth is quite large. On Earth it is about 5.5, and on Mars it is closer to 3.5. The ratio is 5.5/3.5 ≈ 1.6, How does a difference in atomic mass less than 6% lead to a 60% change in isotope abundance?

    To answer this question we must review the normal probability distribution. Many college students take a statistics course where the area under the tail of a normal distribution is used to determine probability. Physicists know this area as the erfc function. When z is sufficiently large, so that a sufficient small area is inside the tail, the following approximation is useful:

    Inspection of this expression verifies that for large z, a small percent change in z will cause a large difference in the area under the tail. Compare for example the ratio of probabilities if z is increased slightly from z0 to z1=z0+ε.

    For example, if z0 = 10.0 and z1 = 10.5 is 5% larger, the ratio of the tails is:

    To understand why only gas molecules at the extreme tail of the normal distribution, we use our "handy" formula to calculate the critical temperature for Mars. The specific density of Mars is 3.94 g/cm 3 , the atomic mass of CO2 is 44, and Mars has a radius equal to .532 Earth radii. The critical temperature at which Mars immediately loses its atmosphere is

    It is clear that molecules that escape the gravitational attraction of Mars are at the extreme tail of the distribution. And at this tail, even the smallest percent change in atomic mass will greatly affect the fraction of molecules that escape.

    The previous discussion is not intended to model atmospheric escape, but to illustrate the nature of the methods used. A large number of complications have been ignored. Correct modelling of such a complex process requires extensive use of computer modelling, as well as a bit of luck if a correct model is to emerge.

    Hydrodynamic escape Edit

    While it has not been observed, it is theorized that an atmosphere with a high enough pressure and temperature can undergo a "hydrodynamic escape." In this situation atmosphere simply flows off into space, driven by thermal energy. [7] Here it is possible to lose heavier molecules that would not normally be lost.

    Significance of solar winds Edit

    The relative importance of each loss process is a function of planet mass, its atmosphere composition, and its distance from its sun. A common erroneous belief is that the primary non-thermal escape mechanism is atmospheric stripping by a solar wind in the absence of a magnetosphere. Excess kinetic energy from solar winds can impart sufficient energy to the atmospheric particles to allow them to reach escape velocity, causing atmospheric escape. The solar wind, composed of ions, is deflected by magnetic fields because the charged particles within the wind flow along magnetic field lines. The presence of a magnetic field thus deflects solar winds, preventing the loss of atmosphere.

    Depending on planet size and atmospheric composition, however, a lack of magnetic field does not determine the fate of a planet's atmosphere. Venus, for instance, has no powerful magnetic field. Its close proximity to the Sun also increases the speed and number of particles, and would presumably cause the atmosphere to be stripped almost entirely, much like that of Mars. Despite this, the atmosphere of Venus is two orders of magnitudes denser than Earth's.

    While Venus and Mars have no magnetosphere to protect the atmosphere from solar winds, photoionizing radiation (sunlight) and the interaction of the solar wind with the atmosphere of the planets causes ionization of the uppermost part of the atmosphere. This ionized region, in turn induces magnetic moments that deflect solar winds much like a magnetic field. This limits solar-wind effects to the uppermost altitudes of atmosphere, roughly 1.2–1.5 planetary radii away from the planet. Beyond this region, called a bow shock, the solar wind is slowed to subsonic velocities. [8] [ source? ] Nearer to the surface, solar-wind dynamic pressure achieves a balance with the pressure from the ionosphere, in a region called the ionopause. This interaction typically prevents solar wind stripping from being the dominant loss process of the atmosphere.

    Phenomena of non-thermal loss processes on moons with atmospheres Edit

    Several natural satellites in the Solar System have atmospheres and are subject to atmospheric loss processes. They typically have no magnetic fields of their own, but orbit planets with powerful magnetic fields.

    Sequestration Edit

    This is a loss, not an escape it is when molecules solidify out of the atmosphere onto the surface. This happens on Earth, when water vapor forms glacial ice or when carbon dioxide is sequestered in sediments. The dry ice caps on Mars are also an example of this process.

    One mechanism for sequestration is chemical for example, most of the carbon dioxide of the Earth's original atmosphere has been chemically sequestered into carbonate rock. Very likely a similar process has occurred on Mars. Oxygen can be sequestered by oxidation of rocks for example, by increasing the oxidation states of ferric rocks from Fe 2+ to Fe 3+ . Gases can also be sequestered by adsorption, where fine particles in the regolith capture gas which adheres to the surface particles.


    Watch the video: Miq COGRAFIYA sinaq izahi! (Sentyabr 2021).