Атмосферы Солнечной системы: kiri2ll — LiveJournal

Кирилл Размыслович (kiri2ll) wrote,
2016-07-21 09:13:00 Кирилл Размыслович
kiri2ll
2016-07-21 09:13:00

Category: На сайте планетарного общества наткнулся на инфографику, посвященную атмосферам Солнечной системы. Не могу удержаться от того, чтобы не перепостить ее.
Атмосфера Меркурия конечно является весьма условным понятием. Она представляет собой набор захваченных атомов солнечного ветра. Атмосферы Марса и Венеры в целом похожи по своему составу, вот только несопоставимы по объему: давление на поверхности красной планеты примерно в девять тысяч раз меньше, чем на Венерe. Земля, в атмосфере которой превалируют азот и кислород, стоит особняком среди своих соседей. Что касается больших тел, то в их газовых оболочках доминирует водород. У ледяных гигантов (Уран и Нептун) также велика доля гелия и метана.Но планеты являются не единственными телами Солнечной системы, обладающими газовыми оболочками. Титан это единственный спутник в Солнечной системе с полноценной атмосферой. Причем какой! Давление на его поверхности в 1.5 раза больше, чем на Земле.Атмосфера Плутона тоже в основном состоит из азота. Но она является сезонной. Плутон обладает очень вытянутой орбитой. Когда он удаляется от Солнца, его атмосфера вымерзает. Когда приближается — снова возрождается. Вполне вероятно существуют и другие объекты пояса Койпера, обладающие подобной сезонной атмосферой.

• Шаровое скопление ESO 520-21

  Этот новый снимок телескопа Hubble демонстрирует ослепительное множество звезд, которые в буквальном смысле заполоняют весь кадр. Такая плотность…

• Насколько реалистичны планеты из фантастических фильмов?

  Татуин, Пандора, Солярис, Арракис… Эти планеты хорошо знакомы любителям фантастики. Они такие же участники действия в произведениях, как и…

• Взрыв астероида назвали причиной гибели древнего города

  В недавнем выпуске журнала Nature была опубликована статья, посвященная результатам раскопок города Талль-эль-Хаммам. Он располагался на…

• Remove all links in selection

  Remove all links in selection

  {{ bubble.options.editMode ? ‘Save’ : ‘Insert’ }}

  {{ bubble.options.editMode ? ‘Save’ : ‘Insert’ }}

Photo

Hint http://pics.livejournal.com/igrick/pic/000r1edq

Планеты Солнечной системы

Земля

Земля — планета Солнечной системы, расположенная на расстоянии 150 миллионов километров от Солнца. Земля вращается вокруг него со средней скоростью 29,765 км/с. Полный оборот вокруг Солнца она совершает за период, равный 365,24 средних солнечных суток. Спутник Земли — Луна, обращается на расстоянии 384 400 км. Наклон земной оси к плоскости эклиптики 66° 33′ 22″, период обращения вокруг оси 23 ч 56 мин 4,1 с. Форма — геоид, сфероид. Экваториальный радиус — 6378,16 км, полярный — 6356,777 км. Площадь поверхности — 510,2 млн км

2. Масса Земли — 6 * 10²⁴ кг. Объем — 1,083 * 10¹² км³. Гравитационное поле Земли обуславливает существование атмосферы и сферическую форму планеты.

Средняя плотность Земли равна 5,5 г/см³. Это почти вдвое больше, чем плотность поверхностных пород (около 3 г/см³). С глубиной плотность возрастает. Внутренняя часть литосферы образует ядро, которое находится в расплавленном состоянии. Исследования показали, что ядро делится на две зоны: внутреннее ядро (радиус около 1300 км), которое, вероятно, является твердым, и жидкое внешнее ядра (радиус около 3400 км). Твердая оболочка тоже неоднородна, в ней имеется резкая поверхность раздела на глубине около 40 км. Эта граница называется поверхностью Мохоровичича. Область выше поверхности Мохоровичича называется

корой, ниже — мантией. Мантия, как и кора, находится в твердом состоянии, за исключением отдельных лавовых «карманов». С глубиной плотность мантии нарастает от 3,3 г/см³ у поверхности Мохоровичича и до 5,2 г/см³ у границы ядра. На границе ядра она скачком возрастает до 9,4 г/см³. Плотность в центре Земли находится в пределах от 14,5 г/см³ до 18 г/см³. У нижней границы мантии давление достигает 1 З00 000 атм. При спуске в шахты температура быстро повышается — примерно на 20 °С на 1 километр. Температура в центре Земли, по-видимому, не превышает 9000°С. Поскольку темп увеличения температуры с глубиной в среднем падает с приближением к центру Земли, источники тепла должны быть сосредоточены во внешних частях литосферы, скорее всего, в мантии. Единственной мыслимой причиной разогрева мантии является радиоактивный распад. 71% земной поверхности занимают океаны, образующие основную часть гидросферы.

Земля — единственная планета Солнечной системы, обладающая гидросферой. Гидросфера поставляет водяной пар в атмосферу. Водяной пар благодаря инфракрасному поглощению создает значительный парниковый эффект, поднимающий среднюю температуру поверхности Земли примерно на 40°С. Наличие гидросферы сыграло решающую роль в возникновении жизни на Земле.

Химический состав атмосферы Земли на уровне моря — кислород (около 20%) и азот (около 80%). Современный состав атмосферы Земли, по-видимому, сильно отличается от первичного, который имел место 4,5 * 10⁹ лет назад, когда сформировалась кора. Биосфера — растения, животные и микроорганизмы — существенно влияет как на общую характеристику планеты Земля, так и на химический состав ее атмосферы.

Луна

Диаметр Луны меньше земного в 4 раза, а масса меньше в 81 раз. Луна — небесное тело, ближе остальных расположенное к Земле.

Плотность Луны меньше, чем Земли (3,3 г/см

3). У нее отсутствует ядро, но в недрах сохраняется постоянная температура. На поверхности зафиксированы значительные перепады температуры: от +120°С в подсолнечной точке Луны до -170°С с противоположной стороны. Объясняется это, во-первых, отсутствием атмосферы, а во-вторых, продолжительностью лунного дня и лунной ночи, равной двум земным неделям.

Рельеф лунной поверхности включает низменности и гористые участки. Традиционно низменности называют «морями», хотя они и не заполнены водой. С Земли «моря» видны как темные пятна на поверхности Луны. Их названия достаточно экзотичны: море Холода, океан Бурь, море Москвы, море Кризисов и др.

Гористые участки занимают большую часть поверхности Луны и включают горные хребты и кратеры. Названия многих лунных горных хребтов аналогичны земным: Апеннины, Карпаты, Алтай. Наиболее высокие горы достигают высоты 9 км.

Кратеры занимают наибольшую площадь лунной поверхности. Некоторые из них имеют диаметр порядка 200 км (Клавий и Шиккард). некоторые — в несколько раз меньше (Аристарх, Анаксимеи).

Лунная поверхность наиболее удобна для наблюдения с Земли в местах, где граничат день и ночь, т. е. вблизи терминатора. Вообще с Земли можно видеть только одно полушарие Луны, однако возможны исключения. В результате того, что Луна движется по своей орбите неравномерно и ее форма не строго шарообразна, наблюдаются ее периодические маятникообразные колебания относительно своего центра масс. Это приводит к тому, что с Земли можно наблюдать порядка 60% лунной поверхности. Это явление носит название либрации Луны.

На Луне нет атмосферы. Звуки на ней не распространяются, поскольку отсутствует воздух.

Фазы Луны

Луна не обладает собственным свечением. поэтому видна только в той части, куда падают солнечные или отраженные Землей лучи. Этим объясняются фазы Луны. Каждый месяц Луна, двигаясь по орбите, проходит между Землей и Солнцем и обращена к нам темной стороной (новолуние). Через несколько дней на западной части неба появляется узкий серп молодой Луны. Остальная часть лунного диска в это время слабо освещена. Через 7 суток наступает первая четверть, через 14—15 — полнолуние. На 22-е сутки наблюдается последняя четверть, а через 30 суток — снова полнолуние.

Исследования Луны

Первые попытки изучить поверхность Луны состоялись достаточно давно, но непосредственно полеты на Луну начались только во второй половине XX в.

В 1958 г. состоялась первая посадка космического корабля на поверхность Луны, а в 1969 г. на нее высадились первые люди. Это были американские космонавты Н. Армстронг и Э. Олдрнн, доставленные туда космическим кораблем «Аполлон-11».

Основными целями полетов на Луну был отбор проб грунта и изучение рельефа поверхности Луны. Фотографии невидимой стороны Луны были впервые сделаны аппаратами «Луна-З» и «Луна-9». Заборы грунта производились аппаратами «Луна-16», «Луна-20» и др.

Морские приливы и отливы на Земле.

На Земле приливы и отливы чередуются в среднем каждые 12 ч 25 мин. Явление приливов и отливов связано с притяжением Земли к Солнцу и Луне. Но в связи с тем, что расстояние до Солнца слишком велико (150 * 10

6 км), солнечные приливы и отливы значительно слабее, чем лунные.

На участке нашей планеты, который обращен к Луне, сила притяжения больше, а на периферическом направлении меньше. В результате этого водная оболочка Земли растягивается вдоль линии, соединяющей Землю с Луной. Поэтому в части Земли, обращенной к Луне, вода Мирового океана выпучивается (возникает прилив). Вдоль круга, плоскость которого перпендикулярна линии Земля—Луна и проходит через центр Земли, уровень воды в Мировом океане понижается (возникает отлив).

Возникновение лунных приливов

Приливы и отливы тормозят вращение Земли. По расчетам ученых раньше земные сутки составляли не более б часов.

Меркурий

• Расстояние от Солнца — 58 * 10⁶ км
• Средняя плотность — 54 200 кг/м³
• Масса — 0,056 массы Земли
• Период обращения вокруг Солнца — 88 земных суток
• Диаметр — 0.4 диаметра Земли
• Спутники — нет

• Физические условия:

• Ближайшая планета к Солнцу
• Атмосфера отсутствует
• Поверхность усеяна кратерами
• Диапазон суточных температур составляет 660°С (от +480°С до -180°С)
• Магнитное поле в 150 раз слабее земного

Венера

• Расстояние от Солнца — 108 * 10⁶ км
• Средняя плотность — 5240 кг/м³
• Масса — 0,82 массы Земли
• Период обращения вокруг Солнца — 225 земных суток
• Период обращения вокруг собственной оси — 243 суток, вращение обратное
• Диаметр — 12 100 км
• Спутники — нет

Физические условия

Атмосфера плотнее земной. Состав атмосферы: углекислый газ — 96%, азот и инертные газы > 4%, кислород — 0,002%, водяные пары — 0,02%. Давление 95—97 атм., температура у поверхности — 470-480°С, что обусловлено наличием парникового эффекта. Планета окружена слоем облаков, состоящих из капель серной кислоты с примесями хлора и серы. Поверхность в основном гладкая, с небольшим количеством хребтов (10% поверхности) и кратеров (17% поверхности). Грунт базальтовый. Магнитного поля нет.

Марс

• Расстояние от Солнца — 228 * 10⁶ км
• Средняя плотность — 3950 кг/м³
• Масса — 0.107 массы Земли
• Период обращения вокруг Солнца — 687 земных суток
• Период обращения вокруг собственной оси — 24 ч 37 мин 23 с
• Диаметр — 6800 км
• Спутники — 2 спутника: Фобос, Деймос

Физические условия

Атмосфера разреженная, давление в 100 раз меньше земного. Состав атмосферы: углекислый газ — 95%, азот — более 2%. кислород — 0,3%, водяные пары — 1%. Диапазон суточных температур составляет 115°С (от +25°С днем до -90°С ночью). В атмосфере наблюдаются редкие облака и туман, что свидетельствует о выделениях влаги из резервуаров грунтовых вод. Поверхность усеяна кратерами. Грунт включает фосфор, кальций, кремний, а также оксиды железа, придающие планете красный цвет. Магнитное поле слабее земного в 500 раз.

Юпитер

• Расстояние от Солнца — 778 * 10⁶ км
• Средняя плотность — 1330 кг/м³
• Масса — 318 масс Земли
• Период обращения вокруг Солнца — 11,86 лет
• Период обращения вокруг своей оси — 9 ч 55 мин 29 с
• Диаметр — 142 000 км
• Спутники — 16 спутников. Ио, Ганнмед, Каллисто, Европа — самые крупные
• 12 спутников вращаются в одну сторону а 4 — в противоположную

Физические условия

Атмосфера содержит 90% водорода, 9% гелия и 1% других газов (в основном аммиак). Облака состоят из аммиака. Излучение Юпитера в 2,9 раза превосходит энергию, получаемую от Солнца. Планета сильно расплющена у полюсов. Полярный радиус на 4400 км меньше экваториального. На планете формируются крупные циклоны со временем жизни до 100 тысяч лет. Большое Красное Пятно, наблюдаемое на Юпитере, — пример такого циклона. В центре планеты, возможно, есть твердое ядро, хотя основная масса планеты в жидком состоянии. Магнитное поле в 12 раз сильнее земного.

Сатурн

• Расстояние от Солнца — 1426 * 10⁶км
• Средняя плотность — 690 кг/м³
• Масса — 95 масс Земли
• Период обращения вокруг Солнца — 29,46 лет
• Период обращения вокруг своей оси — 10 ч 14 мин
• Диаметр — 50 000 км
• Спутники — порядка 30 спутников. Большинство ледяные.
• Некоторые: Пандора, Прометей, Янус, Эпиметея, Диона, Елена, Мимас, Энцелау, Тефня, Рея, Титан, Янет, Феба.

Физические условия

Атмосфера содержит водород, гелий, метан, аммиак. Получает от Солнца в 92 раза меньше тепла, чем Земля, 45% этой энергии отражает. Выделяет тепла в 2 раза больше, чем получает. У Сатурна имеются кольца. Кольца разделены на сотни отдельных колечек. Открыты X. Гюйгенсом. Кольца не сплошные. Имеют метеоритную структуру, т. е. состоят из твердых частиц различных размеров. Магнитное поле сравнимо с земным.

Уран

• Расстояние от Солнца — 2869 * 10⁶ км
• Средняя плотность — 1300 кг/м³
• Масса — 14,5 массы Земли
• Период обращения вокруг Солнца — 84,01 года
• Период обращения вокруг собственной оси —16 ч 48 мин
• Экваториальный диаметр — 52 300 км
• Спутники — 15 спутников. Некоторые из них: Оберон (самый далекий и второй по величине), Миранда, Корделия (самый близкий к планете), Ариэль, Умбриэль, Титания
• 5 спутников движутся в направлении вращения планеты вблизи плоскости ее экватора по почти круговым орбитам, 10 обращаются вокруг Урана внутри орбиты Миранды

Физические условия

Состав атмосферы: водород, гелий, метан. Температура атмосферы -150°С по радиоизлучению. В атмосфере обнаружены метановые облака. Недра планеты горячие. Ось вращения наклонена под углом 98°. Обнаружено 10 темных колец, отделенных промежутками. Магнитное поле в 1,2 раза слабее земного н простирается на 18 радиусов. Имеется радиационный пояс.

Нептун

• Расстояние от Солнца — 4496 * 10⁶км
• Средняя плотность — 1600 кг/м³
• Масса — 17,3 массы Земли
• Период обращения вокруг Солнца — 164,8 лет
• Спутники — 2 спутника: Тритон , Нереида

Физические условия

Атмосфера протяженная и состоит из водорода (50%), гелия (15%), метана (20%), аммиака (5%). Температура атмосферы около -230°С по расчетам, а по радиоизлучению -170°С. Это свидетельствует о горячих недрах планеты. Открыл Нептун 23 сентября 1846 г. И. Г. Галлев из Берлинской обсерватории при помощи расчетов астронома Ж. Ж. Леверье.

Плутон

• Расстояние от Солнца — 5900 * 10⁶
• Средняя плотность — 1000—1200 кг/м³
• Масса — 0,02 массы Земли
• Период обращения вокруг Солнца — 248 лет
• Диаметр — 3200 км
• Период обращения вокруг своей оси — 6,4 суток
• Спутники — 1 спутник — Харон , был открыт в 1978 г. Дж. У. Крнсти из Морской лаборатории в Вашингтоне.

Физические условия

Не обнаружено видимых признаков атмосферы. Над поверхностью планеты максимальная температура -212°С, а минимальная -273°С. Поверхность Плутона предположительно покрыта слоем метанового льда, также возможен водный лед. Ускорение свободного падения на поверхности составляет 0,49 м/с². Скорость движения Плутона по орбите 16.8 км/ч.

Плутон был открыт в 1930 г. Клайдом Томбо и назван по имени древнегреческого бога подземного царства, поскольку скудно освещен Солнцем. Харон по представлению древних греков — перевозчик умерших в царство мертвых через реку Стикс.

Планеты земной группы — урок. География, 5 класс.

Планеты земной группы:

• находятся ближе к Солнцу;
• состоят из твёрдого вещества;
• имеют небольшие размеры;
• медленно вращаются вокруг своей оси.

 

Ближе всего к Солнцу находится Меркурий. Заметить Меркурий трудно, так как солнечные лучи мешают его рассмотреть. У Меркурия нет атмосферы. Температура поверхности планеты сильно изменяется: от \(–\)\(170\) °С ночью до \(+430\) °С днём. Спутников Меркурий не имеет.

 

Меркурий намного меньше Земли, по размерам и массе он похож на Луну. Поверхность также сходна с лунной: много кратеров (диаметром до \(200\) км) и гор (высотой до \(4000\) м).

 

Диаметр Меркурия — \(4880\) км. Расстояние от Меркурия до Солнца — \(58\) млн км. Полный оборот вокруг Солнца Меркурий делает за \(88\) земных суток. Сутки на самой маленькой планете земной группы равны \(59\) земных суток.

 

Название планета получила в честь бога Меркурия.

 

Меркурий  — в древнеримской мифологии бог-покровитель торговли, сын бога неба Юпитера. К его атрибутам относятся жезл кадуцей, крылатые шлем и сандалии, а также часто денежный мешочек.

 

Вторая от Солнца планета Солнечной системы — Венера. По размерам Венера сходна с Землёй, поэтому её иногда называют «сестрой планеты Земля».

 

С нашей планеты поверхность Венеры не удаётся рассмотреть из-за плотной атмосферы, которая состоит в основном из углекислого газа. Очень густые облака пропускают мало солнечного света. Атмосфера удерживает тепло, поэтому температура поверхности Венеры больше, чем у Меркурия, она в течение суток достигает \(+470\) °С.

 

На поверхности Венеры есть горы и равнины. Естественных спутников у планеты нет.

 

Год на Венере длится \(225\) земных суток, один оборот вокруг своей оси — \(243\) земных суток. Диаметр Венеры — \(12100\) км, среднее расстояние до Солнца — \(108\) млн км.

 

Планета получила своё название в честь богини Венеры.

 

Венера — в римской мифологии богиня красоты, плодородия и процветания.

 

Земля — третья от Солнца планета. Пятая по размеру среди всех планет Солнечной системы. Она является также крупнейшей по диаметру, массе и плотности среди планет земной группы.

 

Атмосфера Земля состоит из газов, необходимых для развития жизни: азот, кислород, углекислый газ и других.

 

Земля имеет огромное количество воды (более \(70\) % поверхности планеты). Это её отличает от других планет.

 

Год на Земле составляет \(365\) суток. Расстояние от планеты до Солнца — около \(150\) млн км. Диаметр Земли — \(12742\) км.

 

Земля имеет один-единственный спутник — Луну.

 

Марс — четвёртая планета от Солнца. Поверхность Марса можно наблюдать с помощью любительских телескопов. Марс отличается от других планет красно-бурым цветом. Снимки, полученные с космических аппаратов, говорят о том, что поверхность планеты является безжизненной пустыней, которая покрыта песком и камнями. Красноватый цвет Марса объясняется железом, которым очень богат грунт планеты.

 

Земля в \(2\) раза больше Марса в диаметре и в \(10\) раз больше по массе.

 

Температура планеты изменяется от \(–\)\(130\) °С до \(+15\) °С. На полюсах Марса существуют ледяные шапки. Учёные считают, что раньше на планете была вода, так как на её поверхности видны высохшие русла рек.

 

Атмосфера Марса очень разрежена, она состоит в основном из углекислого газа.

 

Фобос и Деймос

 

Марс имеет два спутника — Фобос («Страх») и Деймос («Ужас»).

 

Год на Марсе длится \(687\) земных суток, оборот около своей оси планета делает примерно за \(24\) часа. Расстояние до Солнца — \(228\) млн км, диаметр планеты — \(6790\) км.

 

Марс — бог войны в римской мифологии.

Особенности планет Солнечной системы

☰

У планет, входящих в состав Солнечной системы, есть общие особенности. Все они возникли примерно одновременно, движутся по орбитам вокруг Солнца в одном направлении, вращаются вокруг своей оси.

Однако, несмотря на сходства, ни одна планета Солнечной системы не похожа не другую. Хотя все планеты делят на две группы — планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс) и планеты гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун). Планеты земной группы образованы из твердого вещества, а планеты-гиганты — из газообразного и жидкого.

Меркурий — это самая маленькая и наиболее близко расположенная к Солнцу планета Солнечной системы. Поверхность меркурия немного напоминает лунную. На нем есть кратеры, почти отсутствует атмосфера. Однако там очень сильные перепады температуры. Минимальная ниже –180 °C, а максимальная больше +400 °C.

Венера — вторая от Солнца планета. Там очень высокая температура, более +450 °C, в атмосфере содержится большое количество углекислого газа. То, что температура выше, чем на Меркурии, связано с парниковым эффектом из-за углекислого газа.

Земля — уникальная планета, на ней есть жизнь, которая оказывает влияние на планету.

Марс достаточно маленькая планета, атмосфера на нем разрежена. На Марсе есть кратеры, вулканы, равнины, полярные ледники. Средняя температура около –60 °C, а максимальная –5 °C. В атмосфере преобладает углекислый газ.

Юпитер — самая большая планета в Солнечной системе. На ней происходят такие атмосферные явления как штормы, молнии, полярные сияния.

Сатурн вторая по величине планета Солнечной системы. Он примечателен кольцом спутников вокруг планеты. Это также газовая планета, как и Юпитер. В составе преобладает водород.

На Уране много льда, поэтому эту планету, также как и Нептун, называют ледяным гигантом. На Уране температура может опускаться ниже –200 °C. Он считается самой холодной планетой Солнечной системы.

Несмотря на то, что Нептун находится дальше от Солнца, чем Уран, температура на нем немного выше. У Нептуна очень много тепла в его центре.

Раньше к планетам Солнечной системы относили Плутон, однако сейчас его считают крупным объектом пояса астероидов (пояс Койпера), находящихся дальше Нептуна.

Атмосферы планет. Термины и определения – РТС-тендер

Термин	Определение
1. Атмосфера планеты Атмосфера Planetary atmosphere	По ГОСТ 25645.103-84
2. Ионосфера Ionosphere	Ионизированная часть атмосферы планеты
3. Тропосфера Troposphere	Нижний слой атмосферы планеты, содержащий основную ее массу, характеризуемый понижением температуры с высотой
4. Тропопауза Tropopause	Переходный слой на верхней границе тропосферы
5. Стратосфера Земли Earth’s stratosphere	Слой атмосферы планеты Земля, лежащий между тропосферой и мезосферой, характеризуемый изотермией в нижней части и ростом температуры с высотой в верхней части
6. Стратопауза Земли Earth’s stratopause	Переходный слой на верхней границе стратосферы Земли
7. Мезосфера Mesosphere	Слой атмосферы, лежащий на планете Земля над стратосферой, а на других планетах над тропосферой, содержащий планетарный минимум температуры и характеризуемый распределением температуры, близким к изотермическому, а на планете Земля — понижением температуры с высотой
8. Мезопауза Mesopause	Переходный слой на верхней границе мезосферы
9. Термосфера Thermosphere	Слой атмосферы планеты, лежащий над мезосферой, характеризуемый ростом температуры с высотой, постепенно замедляющимся и переходящим в изотермическое распределение
10. Экзосфера Exosphere	По ГОСТ 25645.113-84
11. Экзобаза Exobase	Нижняя граница экзосферы, находящаяся на высоте, где средняя длина свободного пробега молекул равна шкале высоты
12. Гомосфера Homosphere	Слой атмосферы планеты, расположенный ниже гетеросферы, в котором вследствие турбулентного перемешивания состав и средняя молекулярная масса не зависят от высоты
13. Гомопауза Homopause	Переходный слой между гомосферой и гетеросферой, находящийся на высоте, где коэффициент молекулярной диффузии, возрастающий с высотой, становится равным коэффициенту турбулентной диффузии
14. Гетеросфера Heterosphere	Слой атмосферы планеты, расположенный над гомосферой, в котором состав атмосферы изменяется с высотой так, что средняя молекулярная масса уменьшается с высотой. Примечание. Каждая компонента атмосферы планеты вследствие молекулярной диффузии распределена по высоте в гетеросфере со своей шкалой высоты для концентрации, определяемой ее молекулярной массой
15. Барометрическая формула Barometric law	Формула, определяющая изменение давления в атмосфере планеты в зависимости от высоты. Примечание. Формула имеет вид: , где — давление; — высота; — молекулярная масса; — ускорение силы тяжести; — универсальная газовая постоянная; — температура.
16. Шкала высоты для давления в атмосфере планеты Шкала высоты Pressure scale height in planetary atmosphere	Масштаб изменения давления в атмосфере планеты с высотой. Примечания: 1. Формула шкалы высоты имеет вид: . 2. Аналогично вводятся шкалы высоты для плотности и концентрации частиц в атмосфере планеты
17. Концентрация частиц в атмосфере планеты Концентрация Concentration of particles in the planetary atmosphere	Число частиц данного вида в единице объема атмосферы планеты. Примечание. Подразумеваются как микрочастицы (атомы, молекулы, ионы или электроны), так и макрочастицы (капли, кристаллы, пылинки)
18. Относительная концентрация частиц в атмосфере планеты Относительная концентрация Relative concentration of particles in the planetary atmosphere	Отношение концентрации частиц данного вида к сумме концентраций всех частиц в атмосфере планеты
19. Локальное альбедо системы атмосфера — поверхность планеты Локальное альбедо Local albedo of the atmosphere-planetary surface system	Отношение потоков рассеянной в космос солнечной радиации к падающей на систему атмосфера — поверхность в области планеты с установленными координатами
20. Сферическое альбедо планеты Сферическое альбедо Bond albedo of the planet	Отношение потоков рассеянной в космос солнечной радиации к падающей на планету
21. Оптическая толщина атмосферы Оптическая толщина Optical depth of the atmosphere	Величина, характеризующая ослабление радиации в атмосфере планеты. Примечания: 1. Формула оптической толщины имеет вид: , где — оптическая толщина; — высота; — коэффициент ослабления; , в единицах обратной длины; — коэффициент поглощения; — коэффициент рассеяния. 2. и определяются как для данной частоты, так и усредненные по спектру радиации
22. Эффективная температура планеты Эффективная температура Effective temperature of the planet	Температура абсолютно черного тела, излучающего такой же поток тепловой радиации, как рассматриваемая планета
23. Парниковый эффект атмосферы планеты Парниковый эффект Greenhouse effect of the planetary atmosphere	Превышение температуры в глубине атмосферы над эффективной температурой планеты, являющееся следствием более высокой прозрачности атмосферы для солнечной радиации, чем для тепловой
24. Ветер Wind	Движение атмосферных газов на планетах земной группы относительно поверхности планеты, на планетах-гигантах — относительно системы координат, вращающейся вместе с планетой
25. Облака Clouds	Системы взвешенных в атмосфере планеты капель, кристаллов или пылинок
26. Общая циркуляция атмосферы планеты Общая циркуляция General circulation of the planetary atmosphere	Многолетнее устойчивое распределение ветров на планете
27. Стандартная атмосфера Standard atmosphere	Согласованный документ, содержащий таблицы наиболее вероятных значений атмосферных параметров в зависимости от определяющих факторов

Выжить в Солнечной системе. Где есть условия для зарождения жизни?

Солнечная система кажется многим очень знакомой, еще со школьной скамьи. Безжизненный суровый Меркурий, расположенный ближе всего к Солнцу, горячая Венера и холодный Марс, где когда-то могла существовать жизнь, а за ними ─ газовые планеты-гиганты Юпитер и Сатурн и далекие Уран и Нептун.

Большой интерес ученых вызывают самые ближайшие к нам планеты ─ Марс и Венера, которую часто называют «сестрой Земли». Предполагают, что на Венере в течение первых двух миллиардов лет после ее образования мог существовать океан, она могла быть первой планетой в Солнечной системе, где возникла жизнь. Удивительно, но жизнь может существовать там и ныне, считают некоторые ученые. В каком виде? Это могут быть, например, микробы, обитающие в облаках (которые состоят из 75-80% серной кислоты), где для этого есть подходящая температура, а также давление и вода.

Венера по многим параметрам похожа на Землю, но с «адским» климатом: давление 100 атмосфер на поверхности и температура 500 градусов Цельсия, ядовитая углекислотная атмосфера и сильнейший парниковый эффект. Именно из-за этого парникового эффекта многие ученые сравнивают Венеру с Землей будущего. Планета разогрелась настолько сильно, что весь ее океан буквально выкипел. Сегодня Венера ─ один из самых загадочных объектов в Солнечной системе, изучать который очень трудно.

Что касается Марса, то известно, что когда-то на его поверхности были моря, которые испарились, и озера с пресной водой, которые пересохли. На Марсе шли дожди и текли реки. Со временем из-за солнечного ветра красная планета потеряла большую часть воды и практически утратила атмосферу, что вызвало необратимые изменения климата. Через полмиллиарда лет после своего существования планета лишилась магнитного поля, так как ее железное ядро остыло, и оказалась незащищенной перед потоком заряженных частиц, летящих от Солнца. Так ближайший после Венеры сосед Земли превратился в холодную пустыню под слоем ржавой пыли.

Однако марсианский океан не исчез бесследно. «Под марсианским песком находятся большие запасы водяного льда. Причем на экваторе концентрация этого льда очень небольшая, но чем дальше мы движемся в сторону полюсов, тем больше его становится, и местами в марсианском грунте обнаруживается до 35% (по массе) воды», ─ говорит сотрудник АКЦ ФИАН, астрофизик Вячеслав Авдеев.

На фото слева  ─ первый в истории снимок Марса, полученный космическим аппаратом Mariner 4 с близкого расстояния. 1965 г., фото справа ─ изображение Марса, сделанное в марте 2021 года американским аппаратом Perseverance. Источник фотографий: NASA.

Более четырех миллиардов лет назад из кружащихся остатков пылевого облака сформировались планеты Солнечной системы. Причем на заре своего существования Марс и Земля были очень похожи: они располагали богатым запасом углерода, железа и водой, которая так необходима для зарождения жизни. Но разная удаленность планет от Солнца и разница в размерах сыграла свою роль, и в итоге Земле повезло больше, чем остальным в Солнечной системе.

За Марсом следуют четыре газовых гиганта, жизнь на которых даже сложно себе вообразить, чего не скажешь об их удивительных спутниках. Давайте узнаем о самых интересных, с точки зрения возможного существования жизни, лунах.

Юпитер называют главным хулиганом Солнечной системы. Его мощное гравитационное поле «швыряет», отбрасывает астероиды в сторону других планет. Газовый гигант, чей экваториальный радиус в 11,2 раза превышает радиус Земли, известен как самая большая планета в Солнечной системе. Его масса превышает земную в 318 раз.

Постер к фантастическому фильму «Европа», 2013 г. Источник фото: https://www.kinopoisk.ru

У гиганта Юпитера больше 79 лун ─ практически собственная Солнечная система! Конечно, некоторые из этих небесных тел представляют огромный интерес в плане поиска жизни. Один из таких объектов ─ спутник Ио, самый вулканически активный в Солнечной системе. На его поверхности находятся сотни одновременно извергающихся вулканов, их выбросы поднимаются на высоту до 300 км ─ прямо в космос. На Ио непрерывно пылают потоки раскаленной лавы. Геологическая активность считается ярким маркером возможности зарождения жизни, ведь для того, чтобы превратить органические молекулы в целые клетки, необходима динамическая геологическая среда. Наличие жизни на Ио, конечно, находится под большим вопросом. Гораздо оптимистичнее обстоят дела с еще одной луной Юпитера ─ Европой.

По размерам Европа немного уступает земной Луне (диаметр 3 121,6 км). Спутник был открыт Галилео Галилеем в начале 1610 года. Ученые давно считают, что под толщей снега и льда Европы находится обширный океан с жидкой водой, то же касается и других спутников Юпитера ─ Ганимеда и Каллисто, также открытых Галилеем.

Глубина ледяного панциря Европы, по оценкам ученых, составляет как минимум несколько десятков километров. Сейчас многие исследователи размышляют о том, как же пробиться вглубь соленого океана Европы. В середине 2020-х годов для исследования Европы в космос должен отправиться американский аппарат Europa Clipper. Предполагают, что внутри Европы должно быть мощное круговое течение. К такому выводу пришли французские ученые, построившие компьютерную модель этого небесного тела.

Примечателен и другой юпитерианский спутник ─ Ганимед, самая большая луна этого газового гиганта (диаметр 5 268,2 км).

«Согласно современным моделям, океан Ганимеда очень необычен и похож на слоеный пирог: слой льда, под ним слой воды, дальше снова начинается лед (причем это лед с другой структурой, и возникает он при больших давлениях), потом снова слой воды, уже более соленой, за ним слой так называемого горячего льда, потом слой воды и наконец последний слой льда, граничащий, возможно, с силикатной частью спутника», ─ рассказал Вячеслав Авдеев.

Но это еще не самое интересное: оказывается, в самом первом океане Ганимеда есть такое явление, как снег, идущий вверх!

«Представьте, что мы на подводной лодке плывем в верхнем океане Ганимеда. Так вот, вода там иногда начинает замерзать, однако эти льдинки менее плотные, чем окружающий соленый раствор океана, поэтому они поднимаются наверх.  Находясь на подводном корабле, мы могли бы увидеть, как эти снежинки идут вверх и оседают на верхнем ледяном слое», ─ поясняет Авдеев.

Кислотный состав воды на спутниках планет Солнечной системы отличается от земного, тем не менее есть вероятность, что микроорганизмы, будучи переселенными туда, смогут выжить.

Перейдем к еще одному газовому гиганту ─ Сатурну. Несомненно, самым многообещающим его спутником в плане поиска жизни можно назвать Титан, который так часто сравнивают с ранней Землей. Крупнейшая луна Сатурна, Титан ─ поистине удивительно небесное тело.

Титан, в отличие от остальных лун в Солнечной системе, обладает уникальной плотной атмосферой, состоящей из молекулярного азота (98,4%) и метана (1,6%). Ее толщина ─ около тысячи километров, а плотность в четыре раз превосходит плотность земной атмосферы. С Землей Титан роднит и круговорот жидкости в природе, причем на Титане циркулирует метан ─ тот самый газ, который горит в наших газовых плитах. Жидким его делает температура в минус 180 градусов Цельсия. На холодном Титане обнаружены реки и моря из жидкого из метана и этана, а также горы, в основании которых предположительно находится водяной лед. Резервуаров с жидкостью, как на Титане, нет больше ни на одном спутнике в Солнечной системе. Метан может выпадать здесь в виде осадков, наподобие нашего дождя на Земле. Крупные метановые капли падают на поверхность очень медленно, представляя собой, думается, весьма эффектное зрелище.

Приземление на Титан (анимация миссии «Кассини-Гюйгенс» 2005 года). Источник: NASA Jet Propulsion Laboratory.

Пейзажи Титана поразительно похожи на наши, земные. Озера и моря, округлые гладкие камни, обтесанные жидкостью, горы и облака кажутся такими знакомыми, что на минуту даже верится, что где-то там бурлит жизнь. Однако никаких прямых доказательств тому пока нет, хотя условия на Титане вполне благоприятствуют зарождению жизни.

Пейзажи Титана. Фото: NASA

Еще один спутник Сатурна, Энцелад, не менее интересен. На ледяном Энцеладе есть гейзеры, состоящие из воды и органических соединений, и, предположительно, глобальный подледный океан из жидкой и горячей воды, соленый и газированный.

В ходе исследования Энцелада были обнаружены не только гейзеры и выбросы паров воды, но и выбросы льдинок, а также микроскопических песчинок. Для возникновения подобных песчинок необходима высокая температура воды: примерно 90 °C. Ранее, до исследований Энцелада, было совершенно непонятно, откуда у внешнего кольца Сатурна (E-кольцо) столь большое количество воды.

У Энцелада есть атмосфера, хоть и сильно разреженная. Она состоит преимущественно из водяного пара, а также из азота, углекислого газа и метана. Ядро спутника — силикатное. На поверхности ледяной луны Сатурна царит температура около −200 °C. Это ярчайшее тело в Солнечной системе: установлено, что Энцелад, с его относительно молодой и незапыленной ледяной поверхностью, отражает рекордное количество света и сверкает ослепительной белизной. 

В 2018 году в журнале Nature была опубликована статья, сообщавшая, что на Энцеладе обнаружены сложные органические соединения. В этом же году ученые из Вены в своей лаборатории воссоздали условия, аналогичные условиям на этой ледяной луне Сатурна. На примере архей Methanothermococcus okinawensis эксперимент показал, что земные организмы вполне способны выжить на Энцеладе. 

На Энцеладе имеются благоприятные условия для зарождения и существования жизни. Начавшись в 2004 году, исследования ледяной луны Сатурна продолжаются и сегодня. Американские ученые подготовили концепцию миссии под названием Enceladus Orbilander для поиска жизни здесь. Старт программы может начаться в конце 2030-х годов, тогда выйти на орбиту Энцелада корабль сможет к 2050-му году.

Планеты и их загадочные спутники, вероятно, еще не раз удивят нас. Надеемся, что с развитием технологий мы сможем узнать намного больше о наших соседях по Солнечной системе.

Фото на главной странице сайта: https://ru.123rf.com

Чем планеты-гиганты отличаются от планет земной группы?

Согласна я с поговоркой, что можно бесконечно долго смотреть на некоторые вещи: огонь, воду, чужой труд и звезды. Бескрайние непознанные миры и галактики манят к себе человечество с древнейших времен. Умнейшие люди своего времени изучали звезды, их влияние на человека и выделили из мерцающих точек на черном ночном небосклоне ближайших соседей — планеты Солнечной системы. Назвали их по именам греческих и римских божеств, в соответствии с «высшим происхождением». В последние два века ученые наблюдали и классифицировали планеты. Вес, объем и их отношение удельный вес (плотность) — три параметра, характеризующие планеты.

Отличия планет-гигантов и планет земной группы

Планеты земной группы по мере удаления от Солнца:

• Меркурий;
• Венера;
• Земля;
• Марс.

Они превосходят планеты-гиганты только по плотности (4-6 величин плотности воды), что объясняется составом материала, из которого слагаются планеты земной группы или каменные планеты. Основными компонентами являются силициум, феррум, магний. Размер и масса планет несоизмеримо меньше.

Вторая группа — планеты-гиганты или газовые планеты — состоит из:

• Юпитера,
• Сатурна,
• Урана;
• Нептуна.

Эти наши космические соседи значительно больше и тяжелее, их плотность в 2-3 раза превышает плотность воды, потому что в составе преобладают основные компоненты Солнца гидраргирум и гелий. Каждая планета имеет много спутников, которые даже составляют целые пояса.

Исключения Солнечной системы

По поводу девятой планеты в ученых кругах не утихают дискуссии. Вначале она была признана полноценной планетой, потом появились мнения, что это огромный астероид, втянутый во вращение вокруг Солнца, как и миллиарды других космических тел разных размеров.

Однако, в 21 октября 2003 года была открыта ещё одна планета, которая расположена дальше Плутона. Называют планету весьма прозаично — 2003 UB313. Между прочим, эта планета стала самым крупным небесным телом, которое обнаружили астрономы, аж с 1846 года. А представьте, сколько еще предстоит найти!

планетных атмосфер — NASA Solar System Exploration

Каждый раз, когда вы делаете глоток свежего воздуха, легко забыть, что вы можете сделать это безопасно из-за атмосферы Земли. Жизнь на Земле не могла бы существовать без этой защитной оболочки, которая согревает нас, позволяет нам дышать и защищает нас от вредного излучения, среди прочего.

Что делает атмосферу Земли особенной и как сравнивать атмосферы других планет? Вот 10 лакомых кусочков:

1. На Земля мы живем в тропосфере, ближайшем к поверхности Земли слое атмосферы.«Тропос» означает «изменение», и название отражает нашу постоянно меняющуюся погоду и состав газов. Его толщина составляет от 5 до 9 миль (от 8 до 14 километров), в зависимости от того, где вы находитесь на Земле, и это самый плотный слой атмосферы. Когда мы дышим, мы вдыхаем смесь воздуха, состоящую примерно из 78 процентов азота, 21 процента кислорода и 1 процент аргона, водяного пара и углекислого газа. Подробнее об атмосфере Земли ›

На этом изображении, сделанном орбитальным аппаратом «Викинг-1» в июне 1976 года, полупрозрачный слой над пыльной красной поверхностью Марса представляет собой его атмосферу.Предоставлено: NASA / Viking 1. Подробнее об этом изображении ›

2. Марс имеет очень тонкую атмосферу, почти полностью состоящую из углекислого газа. Из-за низкого атмосферного давления на Красной планете и небольшого количества метана или водяного пара для усиления слабого парникового эффекта (потепление, которое возникает, когда атмосфера улавливает тепло, излучаемое с планеты в космос), поверхность Марса остается довольно холодной, средняя температура поверхности примерно -82 градуса по Фаренгейту (минус 63 градуса по Цельсию). Подробнее о парниковом эффекте ›

Художественная концепция поверхности Венеры, на которой тепловая рябь искажает картину в мерцающей тепловой ванне.Предоставлено: НАСА / Лаборатория концептуальных изображений Центра космических полетов имени Годдарда.

3. Атмосфера Венеры ’, как и Марс, почти полностью состоит из углекислого газа. Однако на Венере в атмосфере примерно в 154 000 раз больше углекислого газа, чем на Земле (и примерно в 19 000 раз больше, чем на Марсе), что создает неконтролируемый парниковый эффект и температуру поверхности, достаточную для плавления свинца. Неуправляемый парниковый эффект — это когда атмосфера и температура поверхности планеты продолжают расти, пока поверхность не станет настолько горячей, что ее океаны закипят.Подробнее о парниковом эффекте ›

Сложные узоры облаков в северном полушарии Юпитера. Изображение предоставлено: НАСА / Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт / SwRI / MSSS / Кевин М. Гилл. Подробнее об этом изображении ›

4. Юпитер , вероятно, имеет три отчетливых облачных слоя (состоящих из аммиака, гидросульфида аммония и воды) в своем «небе», которые, вместе взятые, охватывают диапазон высот около 44 миль (71 километр). Быстрое вращение планеты — вращение раз в 10 часов — создает сильные реактивные потоки, разделяя ее облака на темные полосы и яркие зоны, охватывающие окружность планеты.Подробнее о Юпитере ›

Анимация изображений космического корабля «Кассини» полярного вихря Сатурна, напоминающего ураган. Предоставлено: НАСА / Лаборатория реактивного движения-Калтех / SSI / Хэмптон.

5. Атмосфера Сатурна — в которой космический аппарат НАСА «Кассини» завершил свои 13 необычайных лет исследования планеты — имеет несколько необычных особенностей. Его ветры являются одними из самых быстрых в Солнечной системе, достигая скорости 1118 миль (1800 километров) в час. Сатурн может быть единственной планетой в нашей солнечной системе с теплым полярным вихрем (масса закрученного атмосферного газа вокруг полюса) как на северном, так и на южном полюсах.Кроме того, у вихрей есть «облака на глазах», что делает их подобными ураганам системами на Земле.

Еще одна уникальная особенность — струйный поток в форме шестиугольника, опоясывающий Северный полюс. Кроме того, примерно каждые 20–30 земных лет на Сатурне бывает мегашторм (сильный шторм, который может длиться много месяцев). Подробнее о Сатурне ›

Инфракрасное составное изображение двух полушарий Урана. Предоставлено: Лоуренс Сромовский, Университет Висконсин-Мэдисон / W.W. Обсерватория Кека. Подробнее об этом изображении ›

6. Уран приобрел свой характерный сине-зеленый цвет из-за наличия в его атмосфере холодного метана и отсутствия высоких облаков. Минимальная температура тропосферы планеты составляет 49 Кельвинов (минус 224,2 градуса Цельсия), что в некоторых местах делает ее даже холоднее, чем Нептун. Его ветры движутся назад к экватору, противодействуя вращению планеты. Ближе к полюсам ветер смещается вперед и течет вместе с вращением планеты. Подробнее об Уране ›

7. Нептун — самая ветреная планета в нашей солнечной системе.Несмотря на большое расстояние и низкое энергопотребление от Солнца, скорость ветра у Нептуна превышает 1200 миль в час (2000 километров в час), что делает их в три раза сильнее, чем у Юпитера, и в девять раз сильнее, чем у Земли. Даже самые сильные ветры на Земле дуют всего около 250 миль в час (400 километров в час). Кроме того, атмосфера Нептуна синего цвета по тем же причинам, что и атмосфера Урана. Подробнее о Нептуне ›

8. WASP-39b , горячая, раздутая экзопланета, похожая на Сатурн (планета за пределами нашей солнечной системы) на расстоянии около 700 световых лет, очевидно, имеет много воды в своей атмосфере.Фактически, по оценкам ученых, в нем примерно в три раза больше воды, чем на Сатурне. Подробнее об этой экзопланете ›

Художественная концепция горячего Юпитера, вращающегося очень близко к своей родительской звезде. Предоставлено: NASA / Ames / JPL-Caltech.

9. В прогнозе погоды на « горячих Юпитерах » — вспыхивающих, подобных Юпитеру экзопланетах, вращающихся очень близко к своим звездам — ​​могут быть упомянуты облачные ночи и солнечные дни с максимальной температурой 2400 градусов по Фаренгейту (около 1300 градусов по Цельсию, или 1600 градусов по Цельсию). Кельвин).Их состав облаков зависит от их температуры, и исследования показывают, что облака распределены неравномерно. Подробнее об этих экзопланетах ›

10. 55 Cancri e , экзопланета «суперземля» (планета за пределами нашей солнечной системы с диаметром между Землей и Нептуном), которая может быть покрыта лавой, вероятно, имеет атмосферу, содержащую азот, воду и даже кислород — молекулы, обнаруженные в нашей атмосфере, но с гораздо более высокими температурами повсюду. Находясь так близко к своей звезде-хозяину, планета не могла поддерживать жидкую воду и, вероятно, не могла поддерживать жизнь.Подробнее об этой экзопланете ›

Атмосфера Солнечной системы — Сложный процент

Нажмите для увеличения

Мы отправляемся из этого мира на сегодняшний пост, чтобы изучить состав атмосферы других планет Солнечной системы, а также нашей собственной. Практически любая другая планета в нашей солнечной системе может считаться имеющей атмосферу, за исключением, возможно, чрезвычайно тонкой, изменчивой атмосферы Меркурия, состав которой варьируется от планеты к планете. Различные условия на разных планетах также могут вызывать определенные эффекты.

Меркурий

У Меркурия действительно нет атмосферы в самом строгом смысле этого слова — его невероятно тонкая атмосфера, по оценкам, более чем в триллион раз тоньше Земли. Его гравитация составляет около 38% от земной, поэтому он не способен удерживать большую часть атмосферы, и, кроме того, его близость к Солнцу означает, что солнечный ветер может уносить газы от поверхности. Частицы солнечного ветра в сочетании с испарением поверхностных пород в результате ударов метеоритов, вероятно, вносят наибольший вклад в атмосферу Меркурия.

Венера

Венера похожа на Землю во многих отношениях: ее плотность, размер, масса и объем сопоставимы. Однако атмосфера — вот где сходство заканчивается. Атмосферное давление примерно в 92 раза выше, чем на уровне моря на Земле, при этом основным газом является углекислый газ — результат предыдущих извержений вулканов на поверхности планеты. Выше в атмосфере на планете также есть облака, которые представляют собой смесь диоксида серы и серной кислоты.Под этими облаками находится толстый слой углекислого газа, который подвергает поверхность планеты сильному парниковому эффекту. Температура поверхности Венеры составляет около 480 ° C — слишком жарко, чтобы поддерживать жизнь в том виде, в каком мы ее знаем.

Земля

Атмосфера Земли состоит в основном из азота и кислорода, которые необходимы для жизни, населяющей планету. Состав атмосферы — прямое следствие жизни растений. Растения поглощают углекислый газ и вытесняют кислород посредством фотосинтеза, и без них, вероятно, процент углекислого газа в атмосфере будет значительно выше.

Парниковый эффект, за который частично ответственен углекислый газ, является результатом поглощения молекулами парниковых газов инфракрасного излучения, которое повторно излучается к поверхности планеты и окружающей атмосфере. Без этого естественного эффекта потепления температура на Земле была бы значительно ниже во всем мире. Парниковый эффект — это не то же самое, что глобальное потепление — это усиление естественного парникового эффекта за счет дополнительных выбросов парниковых газов в атмосферу в результате деятельности человека.Венера — крайний пример безудержных последствий глобального потепления!

Марс

Атмосфера Марса, как и Венеры, состоит в основном из углекислого газа. Упомянув об экстремальном парниковом эффекте, присутствующем на Венере как следствие высокого уровня углекислого газа, может показаться странным, что температура поверхности Марса достигает максимума 35˚C. Это связано с тем, что атмосфера Марса значительно тоньше, чем атмосфера Венеры, поэтому, хотя доля углекислого газа сопоставима, фактическая концентрация намного ниже.Запыленность атмосферы придает Марсу характерный вид.

Юпитер

Юпитер — первый из газовых гигантов и самая большая планета в Солнечной системе. Что интересно, его атмосфера довольно похожа на состав Солнца. В отличие от внутренних планет, нет четкой точки, в которой атмосфера Юпитера останавливается и начинается жидкое внутреннее пространство планеты. Примерно на трети пути к ядру планеты давление достаточно велико, чтобы водород существовал в виде металлической жидкости, которая может проводить электричество и отвечает за электромагнитное поле Юпитера.Система полосчатых облаков Юпитера содержит различное количество облаков аммиака, воды и соединений аммиака и серы, а также сложных соединений серы, фосфора и углерода.

Сатурн

Как и Юпитер, верхние облака в атмосфере Сатурна, как полагают, состоят в основном из аммиачного льда с облаками из гидросульфида аммиака и воды внизу. Присутствующая в атмосфере сера придает аммиачным облакам бледно-желтый оттенок. Хотя его нет на рисунке, спутник Сатурна Титан имеет, возможно, самую интригующую атмосферу в Солнечной системе, которая является единственной богатой азотом атмосферой за пределами Земли.Это единственное другое тело в Солнечной системе, на котором подтверждена стабильная поверхностная жидкость, а также единственное другое тело, где идет дождь — хотя дождь представляет собой жидкий метан, а не воду, и, по оценкам, между каждым выпадением дождя проходят столетия. определенные места на поверхности.

Уран

Атмосфера Урана, как и Юпитер и Сатурн, состоит в основном из водорода и гелия. Однако несколько более высокие уровни метана, особенно в верхних слоях атмосферы, вызывают большее поглощение красного света от солнца, в свою очередь, заставляя планету казаться сине-голубым цветом.У Урана самая холодная атмосфера в Солнечной системе, примерно при -224 ° C, и, как следствие, его атмосфера содержит гораздо больше водяного льда, чем Юпитер и Сатурн.

Нептун

Как и в случае с Ураном, синий цвет Нептуна частично является следствием присутствия метана — однако, поскольку Нептун имеет более глубокий синий цвет, считается, что какой-то неизвестный компонент атмосферы также должен вносить свой вклад в этот цвет. Поскольку стратосфера Нептуна содержит больше газообразных углеводородов, чем Уран, ее температура немного выше.Нептун также является домом для самых сильных ветров в Солнечной системе, их скорость потенциально может достигать 600 метров в секунду.

РЕДАКТИРОВАТЬ: Плутон

Плутон уже несколько лет не является планетой, но это не повод оставлять его в стороне. В этой заметке, после публикации этого, я собрал этот рисунок вместе, чтобы Плутон не чувствовал себя обделенным на холоде:

Нажмите для увеличения

РЕДАКТИРОВАТЬ 2: Поскольку некоторые просили версию графики, включающую атмосферное давление каждой планеты, я подготовил PDF-версию графики, которая включает эти данные.Кроме того, в качестве еще одного бонусного изображения, вот состав атмосферы Титана, где каждые несколько столетий идет дождь из метана:

Изображение в этой статье находится под лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License. См. Рекомендации по использованию содержания сайта.

Ссылки и дополнительная литература

Открытие атмосферы на разных планетах

СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯ:

Атмосфера — это слой газов, покрывающий планета.На Земле именно эта оболочка позволяет живым организмам. Атмосферный озон защищает нас от ультрафиолетового излучения. CO ₂ и другие газы улавливают тепло и сохраняют поверхность достаточно теплой для процветания жизни. Кислород позволил жизни развиваться.

У каждой планеты своя атмосфера, хотя есть явное сходство между атмосферами четырех планеты земной группы и четыре газовые планеты-гиганты. Планеты земной группы богаты более тяжелыми газами и газообразными соединениями, такими как углекислый газ, азот, кислород, озон и аргон.Напротив, атмосферы газовых гигантов состоят в основном из водорода и гелия.

Атмосфера по крайней мере внутренних планет эволюционировали с момента их образования. Это наиболее очевидно для Земли. Земли Первоначальная атмосфера, вероятно, была похожа на Венеру по составу, состоящая углекислого газа и азота. Эволюция фотосинтеза преобразована углекислый газ в атмосфере Земли в кислород, увеличивая количество О ₂ в нем от начального 0.01% до текущего уровня 22%.

Вот основная информация об атмосфере каждого планета, которая будет направлять ваше обсуждение в Post Lab. Mercury имеет очень тонкий, почти не обнаруживаемая атмосфера, состоящая из газа натрия и калия. Эти элементы, вероятно, были унесены с поверхности Меркурия солнечным ветром.

Атмосфера Венеры состоит в основном из углекислый газ с незначительным содержанием азота и следовыми количествами азота, гелий, неон и аргон.

Атмосфера Земли в основном состоит из азот и кислород. К второстепенным газам относятся углекислый газ, озон, аргон, и гелий.

Атмосфера Марса — это тонкий слой, состоящий в основном из углекислого газа. Азот, аргон и мелкие присутствуют также следы кислорода и водяного пара.

Атмосфера Юпитера содержит в основном гелий. и водород со следовыми количествами воды, аммиака, метана и другого углерода соединения.На крайнем Юпитере могут существовать три слоя облаков. Атмосфера. Самые низкие сделаны из водяного льда или капель, следующие — кристаллы соединения аммиака и сероводорода, а высшие облака — аммиачный лед. Кажется, что под панелью нет твердой поверхности. атмосфере, только переход от газа к жидкому металлическому водороду. В верхняя четверть планеты, давление и температура настолько высоки что атомы водорода лишены своих внешних электронов, образуя жидкий металл.

Подобно Юпитеру, Сатурн имеет плотную атмосферу. состоит из водорода и гелия. Отношение водорода к гелию уменьшается с глубиной. Также присутствуют метан и аммиак. Атмосфера Сатурна окутывает толстый слой металлического водорода.

Атмосфера Урана ‘состоит в основном из водород и незначительные количества гелия. Метан присутствует в незначительных количествах, и, вероятно, образует большую часть облаков, видимых космическими зондами и телескопами.Уран и Нептун кажутся синими, потому что метан сильно поглощает свет других длин волн.

Атмосфера Нептуна состоит в основном из водород и гелий, но около 2,5-3% атмосферы составляет метан. Нравиться Уран, облака в атмосфере Нептуна состоят из кристаллов метана.

Атмосфера Плутона кажется очень тонкой, и вероятно состоит из азота и углекислого газа.

Обратите внимание, что ни одна из других планет или лун в Солнечная система имеет атмосферы, похожие на Землю.Это означает, что если люди путешествуют в другие тела, им придется привнести свою атмосферу чтобы выжить.

ПРОЦЕДУРА:

1. Представьте информацию о планетных атмосферах, обсуждаемых в Фон с вашими учениками. Попросите их заполнить рабочий лист, пока вы разговаривать. Если вы пишете информацию на доске, вы можете использовать химическое обозначение как стенография.
   
2. После того, как учащиеся запишут эту информацию, предложите им сравнить и противопоставить разные атмосферы.Они должны заметить, что внутреннее на всех планетах есть азот и углекислый газ, кроме Меркурия. Они Следует отметить, что газовые планеты-гиганты в изобилии содержат гелий, водород и метан. Вы можете объяснить, что атмосферы планет имеют изменился со временем, на примере Земли.

Состав и строение планет

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Опишите характеристики планет-гигантов, планет земной группы и малых тел в солнечной системе
• Объясните, что влияет на температуру поверхности планеты
• Объясните, почему на одних планетах геологическая активность наблюдается, а на других — нет

Тот факт, что существует два различных типа планет — скалистые планеты земной группы и богатые газом планеты-гиганты — заставляет нас думать, что они образовались в разных условиях.Безусловно, в их композициях преобладают разные элементы. Разберем каждый тип более подробно.

Планеты-гиганты

Две самые большие планеты, Юпитер и Сатурн , имеют почти такой же химический состав, что и Солнце; они состоят в основном из двух элементов — водорода и гелия, причем 75% их массы составляют водород и 25% гелий. На Земле и водород, и гелий являются газами, поэтому Юпитер и Сатурн иногда называют газовыми планетами. Но это название вводит в заблуждение.Юпитер и Сатурн настолько велики, что внутри них газ сжимается, пока водород не станет жидкостью. Поскольку основная часть обеих планет состоит из сжатого сжиженного водорода, мы действительно должны называть их жидкими планетами.

Рисунок 1: Юпитер. Это полноцветное изображение Юпитера было получено с космического корабля «Кассини» в 2000 г. (кредит: модификация работы НАСА / Лаборатории реактивного движения / Университета Аризоны)

Под действием силы тяжести более тяжелые элементы опускаются во внутренние части жидкой или газообразной планеты.Следовательно, и Юпитер, и Сатурн имеют ядра, состоящие из более тяжелых горных пород, металла и льда, но мы не можем видеть эти области напрямую. Фактически, когда мы смотрим сверху, все, что мы видим, — это атмосфера с ее клубящимися облаками (рис. 1). Мы должны сделать вывод о существовании более плотного ядра внутри этих планет, изучая гравитацию каждой планеты.

Уран и Нептун намного меньше Юпитера и Сатурна, но у каждого также есть ядро ​​из камня, металла и льда. Уран и Нептун были менее эффективны в привлечении газообразного водорода и гелия, поэтому их атмосфера намного меньше по сравнению с их ядрами.

В химическом отношении на каждой планете-гиганте преобладает водород и многие его соединения. Почти весь присутствующий кислород химически соединяется с водородом с образованием воды (H ₂ O). Химики называют такую ​​композицию с преобладанием водорода восстановленной . Повсюду за пределами Солнечной системы мы находим обилие воды (в основном в форме льда) и уменьшающую химический состав.

Планеты земной группы

Планеты земной группы сильно отличаются от гигантов. Помимо того, что они намного меньше, они состоят в основном из горных пород и металлов.Они, в свою очередь, состоят из элементов, менее распространенных во Вселенной в целом. Самые распространенные породы, называемые силикатами, состоят из кремния и кислорода, а наиболее распространенным металлом является железо. По их плотности (см. Таблицу 2 в Обзоре нашей планетной системы) мы можем сказать, что Меркурий имеет наибольшую долю металлов (которые более плотные), а Луна — наименьшую. Земля , Венера и Марс — все они имеют примерно одинаковый объемный состав: около одной трети их массы состоит из комбинаций железо-никель или железо-сера; две трети — силикаты.Поскольку эти планеты в основном состоят из кислородных соединений (таких как силикатные минералы их корок), их химический состав считается окисленным .

Когда мы смотрим на внутреннюю структуру каждой из планет земной группы, мы обнаруживаем, что самые плотные металлы находятся в центральном ядре, а более легкие силикаты — у поверхности. Если бы эти планеты были жидкими, как планеты-гиганты, мы могли бы понять этот эффект как результат опускания более тяжелых элементов под действием силы тяжести.Это приводит нас к выводу, что, хотя планеты земной группы сегодня твердые, в свое время они должны были быть достаточно горячими, чтобы расплавиться.

Дифференциация — это процесс, с помощью которого гравитация помогает разделить внутреннюю часть планеты на слои разного состава и плотности. Более тяжелые металлы опускаются, образуя ядро, в то время как самые легкие минералы всплывают на поверхность, образуя корку. Позже, когда планета остынет, эта слоистая структура сохраняется. Чтобы каменистая планета могла различаться, она должна быть нагрета до температуры плавления горных пород, которая обычно составляет более 1300 К.

Луны, астероиды и кометы

Химически и структурно Луна Земли похожа на планеты земной группы, но большинство лун находится во внешней Солнечной системе, и их состав аналогичен ядрам планет-гигантов, вокруг которых они вращаются. Три самых больших луны — Ганимед и Каллисто в системе Юпитера и Титан в системе Сатурна — наполовину состоят из замороженной воды, а наполовину — из горных пород и металлов. Большинство этих спутников дифференцировались во время формирования, и сегодня они имеют ядра из горных пород и металла с верхними слоями и корками очень холодного и, следовательно, очень твердого льда (рис. 2).

Рисунок 2: Ганимед. Этот вид спутника Юпитера Ганимед был сделан в июне 1996 года космическим кораблем «Галилео». Коричневато-серый цвет поверхности указывает на пыльную смесь каменистого материала и льда. Яркие пятна — это места, где недавние удары вскрыли свежий лед снизу. (кредит: модификация работы NASA / JPL)

Большинство астероидов и комет, а также самые маленькие спутники, вероятно, никогда не нагревались до точки плавления.Однако некоторые из крупнейших астероидов, такие как Vesta , кажутся дифференцированными; другие — фрагменты дифференцированных тел. Поскольку большинство астероидов и комет сохраняют свой первоначальный состав, они представляют собой относительно неизмененный материал, относящийся ко времени образования Солнечной системы. В некотором смысле они действуют как химические окаменелости, помогая нам узнать о давних временах, следы которых были стерты на больших мирах.

Температуры: доходят до крайностей

Вообще говоря, чем дальше планета или луна от Солнца, тем холоднее ее поверхность.Планеты нагреваются лучистой энергией Солнца, которая становится слабее с квадратом расстояния. Вы знаете, как быстро уменьшается эффект нагрева камина или уличного лучистого обогревателя, когда вы уходите от него; тот же эффект применяется к Солнцу. Меркурий , ближайшая к Солнцу планета, имеет горячую температуру поверхности, которая колеблется в пределах 280–430 ° C на солнечной стороне, тогда как температура поверхности на Плутоне составляет всего около –220 ° C, что холоднее жидкого воздуха.

Математически температура уменьшается примерно пропорционально квадратному корню из расстояния до Солнца. Плутон находится примерно на 30 а.е. ближе всего к Солнцу (или в 100 раз больше Меркурия) и примерно на 49 а.е. на самом удалении от Солнца. Таким образом, температура Плутона меньше, чем у Меркурия, на квадратный корень из 100 или в 10 раз: от 500 К до 50 К.

Помимо удаленности от Солнца, на температуру поверхности планеты сильно влияет ее атмосфера.Без нашей атмосферной изоляции (парниковый эффект, удерживающий тепло) океаны Земли были бы навсегда заморожены. И наоборот, если бы у Марса когда-то была более крупная атмосфера в прошлом, он мог бы поддерживать более умеренный климат, чем сегодня. Венера — еще более экстремальный пример, где ее плотная атмосфера из углекислого газа действует как изоляция, уменьшая утечку тепла, накопленного на поверхности, что приводит к температурам выше, чем на Меркурии. Сегодня Земля — ​​единственная планета, на которой температура поверхности обычно находится между точками замерзания и кипения воды.Насколько нам известно, Земля — ​​единственная планета, на которой существует жизнь.

Нет места лучше дома

В классическом фильме Волшебник из страны Оз героиня Дороти после своих многочисленных приключений в «инопланетной» среде делает вывод, что «нет места лучше дома». То же самое можно сказать и о других мирах нашей солнечной системы. Есть много интересных мест, больших и малых, которые мы могли бы посетить, но люди не смогли бы выжить ни в одном из них без большой искусственной помощи.

Плотная атмосфера из углекислого газа поддерживает температуру поверхности на нашей соседней Венере на уровне 700 К (около 900 ° F). Марс, с другой стороны, имеет температуру, как правило, ниже нуля, а воздух (также в основном углекислый газ) настолько тонкий, что напоминает тот, который находится на высоте 30 километров (100 000 футов) в атмосфере Земли. А красная планета настолько сухая, что уже миллиарды лет на ней не было дождя.

Внешние слои планет-гигантов недостаточно теплые и твердые для проживания людей.Любые базы, которые мы строим в системах планет-гигантов, вполне могут быть в космосе или на одной из их лун — ни одна из них не особенно гостеприимна для роскошного отеля с бассейном и пальмами. Возможно, мы найдем более теплые убежища глубоко внутри облаков Юпитера или в океане под замерзшим льдом его спутника Европы.

Все это говорит о том, что нам лучше позаботиться о Земле, потому что это единственное место, где может выжить жизнь в том виде, в каком мы ее знаем. Недавняя деятельность человека может привести к снижению пригодности для обитания на нашей планете за счет добавления в атмосферу загрязняющих веществ, особенно сильнодействующего парникового газа — двуокиси углерода.Человеческая цивилизация кардинально меняет нашу планету, и эти изменения не обязательно к лучшему. В солнечной системе, которая кажется неготовой принять нас, сделать Землю менее гостеприимной для жизни может быть серьезной ошибкой.

Геологическая деятельность

Корки всех планет земной группы, а также более крупных лун, были изменены на протяжении своей истории как внутренними, так и внешними силами. Внешне каждый из них был поражен медленным дождем снарядов из космоса, в результате чего их поверхность была покрыта ударными кратерами всех размеров (см. Рис. 3 в Обзоре нашей планетной системы).У нас есть веские доказательства того, что эта бомбардировка была намного сильнее в ранней истории Солнечной системы, но она, безусловно, продолжается и по сей день, хотя и с меньшей скоростью. Столкновение более 20 крупных частей кометы Шумейкера – Леви 9 с Юпитером летом 1994 года (см. Рис. 3) является ярким примером этого процесса.

Рис. 3. Комета Шумейкера – Леви 9. На этом изображении кометы Шумейкера – Леви 9, сделанном 17 мая 1994 года космическим телескопом НАСА Хаббл, вы можете увидеть около 20 ледяных фрагментов, на которые распалась комета.Комета находилась примерно в 660 миллионах километров от Земли и направлялась на встречу с Юпитером. (кредит: модификация работы NASA, ESA, H. Weaver (STScl), E. Smith (STScl))

На рис. 4 показаны последствия этих столкновений, когда в атмосфере Юпитера можно было увидеть облака мусора размером больше Земли.

Рисунок 4: Юпитер с огромными пылевыми облаками. Космический телескоп Хаббл сделал эту последовательность изображений Юпитера летом 1994 года, когда фрагменты кометы Шумейкера – Леви 9 столкнулись с планетой-гигантом.Здесь мы видим участок, пораженный фрагментом G, от пяти минут до пяти дней после удара. Некоторые из пылевых облаков, образовавшихся в результате столкновений, стали больше Земли. (кредит: модификация работы Х. Хаммеля, НАСА)

За время, пока все планеты подвергались таким ударам, внутренние силы на планетах земной группы искривляли и искривляли их корки, образовывали горные цепи, извергались в виде вулканов и в целом изменяли поверхность в том, что мы называем геологической активностью.(Префикс geo означает «Земля», так что это немного похоже на «земной шовинист» термин, но он настолько широко используется, что мы преклоняемся перед традициями.) Среди планет земной группы больше всего испытали Земля и Венера. геологической активности на протяжении их истории, хотя некоторые луны во внешних частях Солнечной системы также удивительно активны. Напротив, наша собственная Луна — это мертвый мир, в котором геологическая активность прекратилась миллиарды лет назад.

Геологическая активность на планете — результат жарких недр.Силами вулканизма и горообразования движет тепло, исходящее из недр планет. Как мы увидим, каждая из планет была нагрета во время своего рождения, и это изначальное тепло изначально привело к обширной вулканической активности даже на нашей Луне. Но небольшие объекты, такие как Луна, вскоре остыли. Чем больше планета или луна, тем дольше они сохраняют внутреннее тепло и, следовательно, тем больше мы ожидаем увидеть на поверхности свидетельства продолжающейся геологической активности. Эффект аналогичен нашему собственному опыту с горячим запеченным картофелем: чем крупнее картофель, тем медленнее он остывает.Если мы хотим, чтобы картофель быстро остыл, нарезаем его небольшими кусочками.

По большей части история вулканической активности на планетах земной группы соответствует предсказаниям этой простой теории. Луна, самый маленький из этих объектов, является геологически мертвым миром. Хотя мы знаем о Меркурии меньше, кажется вероятным, что эта планета также прекратила большую часть вулканической активности примерно в то же время, что и Луна. Марс представляет собой промежуточный случай. Он был намного активнее, чем Луна, но меньше, чем Земля.Земля и Венера, крупнейшие планеты земной группы, все еще имеют расплавленные недра даже сегодня, примерно через 4,5 миллиарда лет после их рождения.

Ключевые концепции и краткое изложение

Планеты-гиганты имеют плотное ядро, примерно в 10 раз превышающее массу Земли, окруженное слоями водорода и гелия. Планеты земной группы состоят в основном из горных пород и металлов. Когда-то они были расплавленными, что позволило их структурам дифференцироваться (то есть их более плотные материалы опустились к центру). Луна по составу напоминает планеты земной группы, но большинство других лун, которые вращаются вокруг планет-гигантов, имеют большее количество замороженного льда внутри.В общем, миры, расположенные ближе к Солнцу, имеют более высокую температуру поверхности. Поверхности планет земной группы были изменены под воздействием космических ударов и различной степени геологической активности.

Глоссарий

дифференциация: гравитационное разделение материалов разной плотности на слои внутри планеты или луны

Таблица планетарной статистики — Путешествие инопланетянина Боба по Солнечной системе

Ниже приведена таблица статистики о восьми планетах Солнечной системы и пяти карликовых планетах.

Название планеты	Среднее расстояние от Солнца	Диаметр	Время крутить на оси (день)	Время выхода на орбиту Солнца (год)	Гравитация (Земля = 1)	Средняя температура	Содержание атмосферы	Год открытия	Число известных спутников
Меркурий	57 900 000 км (36 000 000 миль)	4878 км (3031 миля)	59 дней	88 дней	0.38	от -183 ° C до 427 ° C (от -297 ° F до 800 ° F)	Натрий, гелий	н / д	Нет
Венера	108,160,000 км (67000000 миль)	12.104 км (7521 миля)	243 дня	224 дня	0,9	480 ° С (896 ° F)	Двуокись углерода (96%), азот (3,5%)	н / д	Нет
Земля	149 600 000 км (92 960 000 миль)	12,756 км (7926 миль)	23 часа, 56 минут	365.25 дней	1	14 ° С (57 ° F)	Азот (77%), кислород (21%)	н / д	1
Марс	227 936 640 км (141 700 000 миль)	6794 км (4222 миль)	24 часа, 37 минут	687 дней	0,38	-63 ° С (-81 ° F)	Двуокись углерода (95,3%), аргон	н / д	2
Юпитер	778 369 000 км (483 500 000 миль)	142984 км (88 846 миль)	9 часов, 55 минут	11.86 лет	2,64	-130 ° С (-202 ° F)	Водород, Гелий	н / д	79
Сатурн	1,427,034,000 км (888 750 000 миль)	120 536 км (74 900 миль)	10 часов, 39 минут	29 лет	1,16	-130 ° С (-202 ° F)	Водород, Гелий	н / д	82
Уран	2,870,658,186 км (1,783,744,300 миль)	51118 км (31 763 миль)	17 часов, 14 минут	84 года	1.11	-200 ° С (-328 ° F)	Водород, гелий, метан	1781	27
Нептун	4 496 976 000 км (2,797,770,000 миль)	49532 км (30 779 миль)	16 часов, 7 минут	164,8 года	1,21	-200 ° С (-328 ° F)	Водород, гелий, метан	1846	14
Название карликовой планеты	Среднее расстояние от Солнца	Диаметр	Время крутить на оси (день)	Время выхода на орбиту Солнца (год)	Средняя температура	Год открытия	Число известных спутников
Церера	413 900 000 км (257 031 000 миль)	950 км (590 миль)	9 часов 5 минут	4 года, 220 дней	-106 ° C (-159 ° F)	1801	Нет
Плутон	4 436 820 000 в 7,375,930,000 км (От 2 756 902 000 до 4,583,190,000 миль)	2370 км (1473 миль)	6 дней, 9 часов	248 лет	-228 ° C (-378 ° F)	1930	5
Хаумеа	5,260,000,000 до 7,708,000,000 км (3 268 000 000 до 4,789,000,000 миль)	1960 x 1518 x 996 км (1218 x 943 x 619 миль)	4 часа	285 лет	-240 ° C (-400 ° F)	2004	2
Макемаке	5 760 800 000 до 7.939.700000 км (От 3 579 000 000 до 4933000000 миль)	Между 1300 и 1900 км (от 808 до 1180 миль)	7 часов 46 минут	309 лет	-243 ° C (-405 ° F)	2005	1
Эрис	5,665,500,000 до 14,634,000,000 км 3 518 000 000 в 9 088 000 000 миль	2326 км (1,445 миль)	8 часов	557 лет	от -248 до -232 ° C от -414 до -386 ° F	2005	1

Какова атмосфера на других планетах?

Здесь, на Земле, мы склонны принимать нашу атмосферу как должное, и не без оснований.Наша атмосфера представляет собой прекрасную смесь азота и кислорода (78% и 21% соответственно) со следовыми количествами водяного пара, углекислого газа и других газообразных молекул. Более того, мы наслаждаемся атмосферным давлением 101,325 кПа, которое распространяется на высоту около 8,5 км.

Короче говоря, наша атмосфера изобилует и поддерживает жизнь. Но как насчет других планет Солнечной системы? Как они складываются по составу атмосферы и давлению? Мы точно знаем, что люди не могут дышать ими и не могут поддерживать жизнь.Но в чем разница между этими шарами из камня и газа и нашими собственными?

Для начала следует отметить, что каждая планета Солнечной системы имеет ту или иную атмосферу. И они варьируются от невероятно тонких и разреженных (таких как «экзосфера» Меркурия) до невероятно плотных и мощных, что характерно для всех газовых гигантов. И в зависимости от состава планеты, будь то земной или газовый / ледяной гигант, газы, составляющие ее атмосферу, варьируются от водорода и гелия до более сложных элементов, таких как кислород, углекислый газ, аммиак и метан.

Атмосфера Меркурия:

Ртуть слишком горяча и слишком мала, чтобы удерживать атмосферу. Однако у него действительно есть разреженная и изменчивая экзосфера, состоящая из водорода, гелия, кислорода, натрия, кальция, калия и водяного пара, с комбинированным уровнем давления около 10 ^-14 бар (одна квадриллионная часть атмосферного давления Земли). давление). Считается, что эта экзосфера образовалась из частиц, захваченных Солнцем, выделения газа из вулкана и обломков, выброшенных на орбиту ударами микрометеоритов.

Взгляд в высоком разрешении на северный горизонт Меркурия. Предоставлено: NASA / MESSENGER

Из-за отсутствия жизнеспособной атмосферы Меркурий не имеет возможности удерживать тепло от Солнца. В результате этого и своего высокого эксцентриситета на планете происходят значительные колебания температуры. В то время как сторона, обращенная к Солнцу, может достигать температуры до 700 K (427 ° C), а сторона в тени опускается до 100 K (-173 ° C).

Атмосфера Венеры:

Приземные наблюдения Венеры в прошлом были трудными из-за ее чрезвычайно плотной атмосферы, которая состоит в основном из углекислого газа с небольшим количеством азота.При давлении 92 бар (9,2 МПа) масса атмосферы в 93 раза больше массы атмосферы Земли, а давление на поверхности планеты примерно в 92 раза больше, чем на поверхности Земли.

Венера также является самой горячей планетой в нашей Солнечной системе со средней температурой поверхности 735 К (462 ° C / 863,6 ° F). Это связано с атмосферой, богатой CO², которая вместе с толстыми облаками двуокиси серы создает самый сильный парниковый эффект в Солнечной системе. Над плотным слоем CO² толстые облака, состоящие в основном из диоксида серы и капель серной кислоты, рассеивают около 90% солнечного света обратно в космос.

Другим распространенным явлением являются сильные ветры Венеры, которые достигают скорости до 85 м / с (300 км / ч; 186,4 миль в час) в верхней части облаков и кружат вокруг планеты каждые четыре-пять земных дней. При такой скорости эти ветры в 60 раз превышают скорость вращения планеты, тогда как самые быстрые ветры Земли составляют всего 10-20% скорости вращения планеты.

Облет Венеры

также показал, что ее плотные облака способны производить молнии, как и облака на Земле.Их прерывистый вид указывает на закономерность, связанную с погодной активностью, а частота молний как минимум вдвое меньше, чем на Земле.

Атмосфера Земли:

Атмосфера Земли, состоящая из азота, кислорода, водяного пара, двуокиси углерода и других газовых примесей, также состоит из пяти слоев. Они состоят из тропосферы, стратосферы, мезосферы, термосферы и экзосферы. Как правило, давление и плотность воздуха уменьшаются по мере того, как он поднимается выше в атмосферу и чем дальше от поверхности.

Ближе всего к Земле находится тропосфера, которая простирается от 0 до 12-17 км (от 0 до 7 и 10,56 миль) над поверхностью. Этот слой содержит примерно 80% массы атмосферы Земли, и почти весь атмосферный водяной пар или влага также находятся здесь. В результате это слой, в котором происходит большая часть погодных условий на Земле.

Стратосфера простирается от тропосферы до высоты 50 км (31 миль). Этот слой простирается от верха тропосферы до стратопаузы, которая находится на высоте от 50 до 55 км (от 31 до 34 миль).Этот слой атмосферы является домом для озонового слоя, который является частью атмосферы Земли, содержащей относительно высокие концентрации газообразного озона.

Космический шаттл «Индевор» летел против атмосферы. Оранжевый слой — тропосфера, белый слой — стратосфера, синий — мезосфера. Предоставлено: НАСА . Далее следует Мезосфера, которая простирается на расстояние от 50 до 80 км (от 31 до 50 миль) над уровнем моря. Это самое холодное место на Земле со средней температурой около -85 ° C (-120 ° F; 190 K).Термосфера, второй по высоте слой атмосферы, простирается от высоты около 80 км (50 миль) до термопаузы, которая находится на высоте 500–1000 км (310–620 миль).

Нижняя часть термосферы, от 80 до 550 километров (от 50 до 342 миль), содержит ионосферу, названную так потому, что именно здесь, в атмосфере, частицы ионизируются солнечным излучением. Этот слой совершенно безоблачный и не содержит водяного пара. Также на этой высоте происходят явления, известные как северное сияние и австралийское сияние.

Экзосфера, внешний слой атмосферы Земли, простирается от экзобазы, расположенной в верхней части термосферы на высоте около 700 км над уровнем моря, до примерно 10 000 км (6200 миль). Экзосфера сливается с пустотой космического пространства и в основном состоит из чрезвычайно низких плотностей водорода, гелия и нескольких более тяжелых молекул, включая азот, кислород и углекислый газ

Экзосфера расположена слишком далеко над Землей, чтобы какие-либо метеорологические явления были возможны.Однако северное сияние и северное сияние иногда встречаются в нижней части экзосферы, где они накладываются на термосферу.

Фотография полярного сияния, сделанная астронавтом Дугом Уилоком с Международной космической станции 25 июля 2010 г. Авторы и права: НАСА / Космический центр Джонсона

Средняя температура поверхности Земли составляет приблизительно 14 ° C; но, как уже отмечалось, это варьируется. Например, самая высокая температура, когда-либо зарегистрированная на Земле, составляла 70,7 ° C (159 ° F), что было зафиксировано в пустыне Лут в Иране.Между тем, самая низкая температура, когда-либо зарегистрированная на Земле, была измерена на советской станции Восток на Антарктическом плато, достигнув исторического минимума -89,2 ° C (-129 ° F).

Атмосфера Марса:

Планета Марс имеет очень тонкую атмосферу, состоящую из 96% углекислого газа, 1,93% аргона и 1,89% азота, а также следов кислорода и воды. Атмосфера довольно пыльная, в ней содержатся частицы диаметром 1,5 микрометра, что придает марсианскому небу желтовато-коричневый цвет, если смотреть с поверхности.Атмосферное давление на Марсе колеблется в пределах 0,4–0,87 кПа, что соответствует примерно 1% атмосферного давления Земли на уровне моря.

Из-за тонкой атмосферы и большего расстояния от Солнца температура поверхности Марса намного ниже, чем на Земле. Средняя температура на планете составляет -46 ° C (51 ° F), с минимумом -143 ° C (-225,4 ° F) зимой на полюсах и максимумом 35 ° C (95 ° F) летом. и полдень на экваторе.

На планете также происходят пыльные бури, которые могут превращаться в небольшие торнадо.Более крупные пыльные бури случаются, когда пыль уносится в атмосферу и нагревается от Солнца. Более теплый воздух, наполненный пылью, поднимается вверх, а ветры усиливаются, создавая штормы, которые могут достигать тысячи километров в ширину и продолжаться месяцами. Когда они становятся такими большими, они фактически могут закрывать большую часть поверхности из поля зрения.

Марс, как он выглядит сегодня, с очень тонкой и разреженной атмосферой. Предоставлено: NASA

Следы метана также были обнаружены в марсианской атмосфере с предполагаемой концентрацией около 30 частей на миллиард (ppb).Это происходит в протяженных шлейфах, и профили предполагают, что метан был выпущен из определенных регионов — первый из которых расположен между Исидисом и Утопией Планиция (30 ° с.ш., 260 ° з.д.), а второй — в Аравии Терра (0 ° с.ш. 310 ° W).

Аммиак был также предварительно обнаружен на Марсе спутником Mars Express , но с относительно коротким сроком службы. Неясно, что его вызвало, но в качестве возможного источника была высказана вулканическая активность.

Атмосфера Юпитера:

Как и Земля, Юпитер испытывает полярные сияния около своих северных и южных полюсов.Но на Юпитере полярное сияние намного интенсивнее и редко когда-либо прекращается. Интенсивное излучение, магнитное поле Юпитера и обилие материала вулканов Ио, вступающих в реакцию с ионосферой Юпитера, создают поистине захватывающее световое шоу.

Юпитер также подвержен сильным погодным условиям. Скорость ветра 100 м / с (360 км / ч) обычна для зональных реактивных самолетов и может достигать 620 км / ч (385 миль / ч). Штормы образуются в течение нескольких часов и за ночь могут достигать тысячи километров в диаметре.Один шторм, Большое красное пятно, бушует по крайней мере с конца 1600-х годов. Шторм уменьшался и расширялся на протяжении всей своей истории; но в 2012 году было высказано предположение, что гигантское красное пятно может в конечном итоге исчезнуть.

Юпитер постоянно покрыт облаками, состоящими из кристаллов аммиака и, возможно, гидросульфида аммония. Эти облака расположены в тропопаузе и разделены на полосы разных широт, известные как «тропические регионы».Облачный слой составляет всего около 50 км (31 миль) в глубину и состоит как минимум из двух слоев облаков: толстой нижней палубы и более тонкой более чистой области.

Также может быть тонкий слой водяных облаков под слоем аммиака, о чем свидетельствуют вспышки молний, ​​обнаруженные в атмосфере Юпитера, которые могут быть вызваны полярностью воды, создающей разделение зарядов, необходимое для молнии. Наблюдения за этими электрическими разрядами показывают, что они могут быть в тысячу раз мощнее, чем наблюдаемые здесь, на Земле.

Атмосфера Сатурна:

Внешняя атмосфера Сатурна содержит 96,3% молекулярного водорода и 3,25% гелия по объему. Известно, что газовый гигант содержит более тяжелые элементы, хотя их пропорции относительно водорода и гелия неизвестны. Предполагается, что они будут соответствовать изначальной численности от образования Солнечной системы.

Следы аммиака, ацетилена, этана, пропана, фосфина и метана были также обнаружены в атмосфере Сатурна. ^{Верхние облака состоят из кристаллов аммиака, а облака нижнего уровня состоят либо из гидросульфида аммония (NH ₄ SH), либо из воды. Ультрафиолетовое излучение Солнца вызывает фотолиз метана в верхних слоях атмосферы, что приводит к серии химических реакций углеводородов, в результате которых образующиеся продукты уносятся вниз за счет водоворотов и диффузии.}

Атмосфера Сатурна имеет полосчатый узор, похожий на полосу Юпитера, но полосы Сатурна намного слабее и шире вблизи экватора.Как и слои облаков Юпитера, они делятся на верхний и нижний слои, состав которых различается в зависимости от глубины и давления. В верхних слоях облаков при температурах 100–160 К и давлении 0,5–2 бар облака состоят из аммиачного льда.

Облака водяного льда начинаются на уровне, где давление составляет около 2,5 бар, и простираются до 9,5 бар, где температура находится в диапазоне от 185 до 270 К. В этом слое перемешана полоса льда из гидросульфида аммония, лежащая в диапазоне давлений 3– 6 бар при температуре 290–235 К.Наконец, нижние слои, где давление составляет 10–20 бар, а температура составляет 270–330 К, содержат область капель воды с аммиаком в водном растворе.

Иногда в атмосфере Сатурна появляются долгоживущие овалы, подобные тем, что обычно наблюдаются на Юпитере. В то время как у Юпитера есть Большое красное пятно, у Сатурна периодически появляется так называемое Большое белое пятно (также известный как Большой белый овал). Это уникальное, но недолговечное явление происходит один раз в сатурнианский год, примерно каждые 30 земных лет, примерно во время летнего солнцестояния в северном полушарии.

Эти пятна могут иметь ширину в несколько тысяч километров и наблюдались в 1876, 1903, 1933, 1960 и 1990 годах. С 2010 года наблюдалась большая полоса белых облаков, называемая Северным электростатическим возмущением, вокруг Сатурна, который был обнаружен. космическим зондом «Кассини». Если сохранится периодический характер этих штормов, примерно в 2020 году произойдет еще один.

Ветры на Сатурне — вторые по скорости ветры среди планет Солнечной системы после Нептуна.Данные Voyager указывают на пик восточных ветров 500 м / с (1800 км / ч). На северном и южном полюсах Сатурна также наблюдаются штормы. На северном полюсе это принимает форму гексагональной волны, тогда как на юге видны признаки массивного струйного течения.

Сохраняющаяся гексагональная волновая картина вокруг северного полюса была впервые отмечена на снимках Voyager . Каждая из сторон шестиугольника имеет длину около 13 800 км (8600 миль) (что больше диаметра Земли), а сама конструкция вращается с периодом 10 ч 39 м 24 с, который, как предполагается, равен периоду вращения Земли. Интерьер Сатурна.

Между тем вихрь на южном полюсе был впервые обнаружен с помощью космического телескопа Хаббла. Эти изображения указали на наличие струйной струи, но не на гексагональную стоячую волну. По оценкам, эти штормы порождают ветер со скоростью 550 км / ч, сравнимы по размеру с Землей и, как полагают, продолжались миллиарды лет. В 2006 году космический зонд «Кассини» наблюдал ураганный шторм с четко очерченным глазом. Таких бурь не наблюдалось ни на одной планете, кроме Земли, даже на Юпитере.

Атмосфера Урана:

Как и на Земле, атмосфера Урана разделена на слои в зависимости от температуры и давления. Как и у других газовых гигантов, у планеты нет твердой поверхности, и ученые определяют поверхность как область, где атмосферное давление превышает один бар (давление на Земле на уровне моря). Все, что доступно для средств дистанционного зондирования — примерно на 300 км ниже уровня 1 бар — также считается атмосферой.

Схема внутренней части Урана. Предоставлено: Public Domain

Используя эти опорные точки, атмосферу Урана можно разделить на три слоя. Первый — это тропосфера на высоте от -300 км от поверхности до 50 км над ней, где давление колеблется от 100 до 0,1 бар (от 10 МПа до 10 кПа). Второй слой — стратосфера, которая достигает расстояния от 50 до 4000 км и испытывает давление от 0,1 до 10 ^-10 бар (от 10 кПа до 10 мкПа).

Тропосфера — самый плотный слой атмосферы Урана.Здесь температура колеблется от 320 K (46,85 ° C / 116 ° F) у основания (-300 км) до 53 K (-220 ° C / -364 ° F) на расстоянии 50 км, причем верхняя область является самой холодной. в солнечной системе. Область тропопаузы ответственна за подавляющее большинство тепловых инфракрасных излучений Урана, что определяет его эффективную температуру 59,1 ± 0,3 К.

Внутри тропосферы находятся слои облаков — водяные облака с самым низким давлением, над которыми находятся облака гидросульфида аммония. Следом идут облака аммиака и сероводорода.Наконец, наверху лежали тонкие метановые облака.

В стратосфере температура колеблется от 53 K (-220 ° C / -364 ° F) на верхнем уровне до 800-850 K (527-577 ° C / 980-1070 ° F) у основания термосферы. , во многом благодаря нагреву, вызванному солнечным излучением. В стратосфере содержится этановый смог, который может придавать планете унылый вид. Также присутствуют ацетилен и метан, и эти дымки помогают согреть стратосферу.

Уран, полученный космическим телескопом Хаббла.Изображение предоставлено: NASA / Hubble

Внешний слой, термосфера и корона, простирается от 4000 км до 50 000 км от поверхности. В этом регионе постоянная температура 800-850 (577 ° C / 1070 ° F), хотя ученые не уверены в причине. Поскольку расстояние до Урана от Солнца так велико, количество поглощенного солнечного света не может быть основной причиной.

Подобно Юпитеру и Сатурну, погода на Уране следует той же схеме, где системы разбиваются на группы, которые вращаются вокруг планеты, которые движимы внутренним теплом, поднимающимся к верхним слоям атмосферы.В результате скорость ветра на Уране может достигать 900 км / ч (560 миль в час), создавая мощные штормы, подобные тому, который был замечен космическим телескопом Хаббл в 2012 году. Подобно Большому красному пятну Юпитера, это «темное пятно» было гигантским облачный вихрь размером 1700 на 3000 километров (1100 на 1900 миль).

Атмосфера Нептуна:

На больших высотах атмосфера Нептуна состоит на 80% из водорода и на 19% из гелия с небольшим количеством метана. Как и в случае с Ураном, это поглощение красного света атмосферным метаном является частью того, что придает Нептуну его синий оттенок, хотя Нептун более темный и яркий.Поскольку содержание метана в атмосфере Нептуна похоже на содержание метана в Уране, считается, что какой-то неизвестный компонент способствует более интенсивной окраске Нептуна.

Атмосфера Нептуна подразделяется на две основные области: нижнюю тропосферу (где температура уменьшается с высотой) и стратосферу (где температура увеличивается с высотой). Граница между ними, тропопауза, проходит при давлении 0,1 бар (10 кПа). Затем стратосфера уступает место термосфере при давлении ниже 10 ^-5 до 10 ^-4 микробар (от 1 до 10 Па), которая постепенно переходит в экзосферу.

Спектры

Нептуна предполагают, что его нижняя стратосфера является туманной из-за конденсации продуктов, вызванных взаимодействием ультрафиолетового излучения и метана (то есть фотолизом), в результате чего образуются такие соединения, как этан и этин. В стратосфере также содержатся следы окиси углерода и цианистого водорода, которые ответственны за то, что стратосфера Нептуна теплее, чем стратосфера Урана.

Измененное цветное / контрастное изображение, подчеркивающее атмосферные особенности Нептуна, включая скорость ветра.Credit Erich Karkoschka)

По причинам, которые остаются неясными, термосфера планеты испытывает необычно высокие температуры около 750 К (476,85 ° C / 890 ° F). Планета находится слишком далеко от Солнца, чтобы это тепло могло генерироваться ультрафиолетовым излучением, что означает, что задействован другой механизм нагрева, которым может быть взаимодействие атмосферы с ионами в магнитном поле планеты или гравитационные волны из недр планеты, которые рассеиваются в атмосфера.

Поскольку Нептун не является твердым телом, его атмосфера подвергается дифференциальному вращению.Широкая экваториальная зона вращается с периодом около 18 часов, что медленнее, чем 16,1-часовое вращение магнитного поля планеты. Напротив, обратное верно для полярных регионов, где период вращения составляет 12 часов.

Это дифференциальное вращение является наиболее выраженным среди всех планет Солнечной системы и приводит к сильному сдвигу ветра по широте и сильным штормам. Все три самых впечатляющих были обнаружены в 1989 году космическим зондом «Вояджер-2», а затем названы в зависимости от их внешнего вида.

Первым был замечен массивный антициклонический шторм размером 13 000 x 6600 км, напоминающий Большое красное пятно Юпитера. Эта буря, известная как Большое темное пятно, не была обнаружена пятью позже (2 ноября 1994 г.), когда ее искал космический телескоп Хаббл. Вместо этого в северном полушарии планеты был обнаружен новый шторм, очень похожий по внешнему виду, что позволяет предположить, что продолжительность жизни этих штормов короче, чем у Юпитера.

Реконструкция изображений «Вояджера-2», показывающая Великое Черное пятно (вверху слева), Скутер (в центре) и Маленькое черное пятно (внизу справа).Предоставлено: NASA / JPL

. Скутер — еще один шторм, группа белых облаков, расположенная южнее Большого темного пятна — прозвище, которое впервые появилось в течение нескольких месяцев, предшествовавших столкновению с «Вояджером-2 » в 1989 году. южный циклонический шторм был вторым по интенсивности штормом, наблюдавшимся во время столкновения 1989 года. Сначала было совершенно темно; но когда «Вояджер-2» приблизился к планете, образовалось яркое ядро, которое можно было увидеть на большинстве изображений с самым высоким разрешением.

В общем, все планеты нашей Солнечной системы имеют своего рода атмосферы. И по сравнению с относительно мягкой и плотной атмосферой Земли, их диапазон варьируется от очень-очень тонкого до очень-очень плотного. Они также имеют диапазон температур от очень высоких (как на Венере) до крайне низких температур.

А когда дело доходит до погодных систем, все может быть в равной степени экстремальным, когда на планете либо погода вообще, либо сильные циклонические и пыльные бури, которые посрамляют бури на Земле.И хотя некоторые из них полностью враждебны жизни, какой мы ее знаем, с другими мы могли бы работать.

У нас в Universe Today есть много интересных статей об атмосфере планеты. Например, «Что такое атмосфера?» И статьи об атмосфере Меркурия, Венеры, Марса, Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна,

.

Для получения дополнительной информации об атмосфере посетите страницы НАСА об атмосферных слоях Земли, углеродном цикле и о том, чем атмосфера Земли отличается от космоса.

Astronomy Cast имеет эпизод об источнике атмосферы.

Нравится:

Нравится Загрузка …

Атмосферы планет земной группы

Атмосферы планет земной группы Первичные атмосферы :

Первичная атмосфера каждого земного мира состояла в основном из легких газов, образовавшихся при начальном образовании. Эти газы похожи на изначальную смесь газов Солнца и Юпитер. То есть 94,2% H, 5,7% Он и все остальное меньше 0.1%.

Однако на планетах земной группы эта первичная атмосфера была потеряна. Почему? а сочетание температуры поверхности, массы атомов и скорости убегания планета. Что определяет, удерживается ли конкретный атом гравитационным поле? если атом движется меньше, чем скорость убегания для планеты, он остается. Если он движется со скоростью, превышающей скорость убегания, он улетает в космическое пространство.

Из кинетической теории газов мы знаем, что средняя скорость Связка атомов задается температурой поверхности планеты.Вспомните наше микроскопическое описание макроскопических величин, таких как как давление и температура. Более высокие температуры приводят к более высокие скорости для атомов.

Теперь рассмотрим сочетание элементов в атмосфере. Некоторые атомы / молекулы имеют низкую массу (H, He) некоторые тяжелые (CO ₂ , H ₂ O и т. Д.). Световые элементы движутся быстрее, чем тяжелые элементы и могут достигать космической скорости.

Вторая переменная — температура поверхности планеты.Внутренние миры ближе к Солнцу, поэтому теплее. Противоположным является верно для внешних планет, более удаленных от Солнца, следовательно, более холодных.

Объединение переменных космической скорости (масса, радиус планеты) и температура поверхности (расстояние от Солнца плюс влияние атмосферы отопление) дает следующую диаграмму. Для ключевых элементов линии нарисуйте, чтобы показать, где элемент убегает с планеты. Если планета находится ниже этой линии, этот элемент ускользнет.

Итак, обратите внимание, что для внешних миров Юпитера все первичные, начальные атмосфера держится.Но для внутреннего мира большая часть оригинального H и он был потерян. Эти внутренние миры затем сформируют вторичная атмосфера, состоящая из газовыделения тектонической деятельность.

---

Вторичные атмосферы :

Для более теплых земных миров легкие газообразные элементы (H, Он) потеряны. Остальные элементы сгруппированы в скалистые материалы (железо, оливин, пироксен) и ледяные материалы (H ₂ O, CO ₂ , CH ₄ , NH ₃ , СО ₂ ).Ледяные материалы встречаются чаще во внешней Солнечной системе они доставляются во внутреннюю Солнечную систему. в виде комет (см. лекцию ниже).

Скалистые и ледяные материалы смешиваются в ранней коре и мантии. Если планета остывает быстро, тектоническая активность практически отсутствует и ледяные материалы задерживаются в мантии (см., например, Галилеевы луны). Если планета имеет большую массу (что означает много удерживаемое тепло от пласта), то существует большое количество тектонических активность -> вулканы.

Ледяные материалы превращаются в газы в теплой мантии и возвращаются обратно. к поверхности планеты в виде дегазации, чтобы произвести вторичная атмосфера. Атмосферы Венеры, Земли и Марс (и в некотором смысле Титан) — это вторичные атмосферы.

Состав дегазации аналогичен для Венеры, Земли и Марса. и состоит из 58% H ₂ O, 23% CO ₂ , 13% SO ₂ , 5% N ₂ и следы инертных газов (Ne, Ar, Kr). Последняя эволюция этого газовыделения в первую очередь обусловлена температура поверхности и химический состав планеты.Внимательно изучите эту таблицу, так как у всех трех планет были похожие вторичные атмосферы, которые развивались в очень разных способами.

Обратите внимание, что H ₂ O является ключевым катализатором эволюции вторичная атмосфера. На Земле температура была в самый раз для образования жидкой воды = океаны. СО ₂ высвободившийся в результате дегазации был растворен в жидкой воде с образованием карбонатные породы. Таким образом, на Земле было редукторов Атмосфера.

На Венере не было жидкой воды (слишком горячей) и, следовательно, не было место для растворения CO ₂ .Если атмосфера снижение CO ₂ , чем становятся элементы с более низким рейтингом важно, когда исчезнет CO ₂ . Для Земли это означало что атмосфера стала в основном на основе N ₂ , с более поздними дополнениями O2 от форм жизни. На Венере СО ₂ не уменьшилось и оставались основным компонентом их атмосферы.

На Марсе очень скоро был период жидкой воды. формирование. Но для этой воды не хватало температуры. остаются жидкими, поэтому они замерзли, оставив CO ₂ в качестве основной компонент атмосферы.

Также обратите внимание, как благородные газы являются хорошими следами количества эволюции претерпевает атмосфера. Благородные газы не реагируют с другие элементы (они инертны). Атмосфера тонкая и претерпевает резкие изменения массы имеет высокий процент благородных газы. В этом случае большая часть атмосферы Марса выморожена. в виде льда H ₂ O и CO ₂ , оставляя высокий количество благородных газов. Толстые атмосферы, такие как Венера, имеют небольшие процентное содержание благородных газов, так как большая часть газообразного материала остается на поверхности планеты.

---

Кислород Земли :

Обратите внимание, что большая часть O ₂ , выпущенная выделение газа заблокировано в жидкости H ₂ O. Поскольку O ₂ является высокореактивный, его необходимо постоянно пополнять. Некоторые выпущены фотодезинтеграцией с парами H ₂ O в верхних слоях атмосферы.

Но большая часть O ₂ в сегодняшней атмосфере происходит из процесс фотосинтеза, связанный с формами жизни. Это произошло примерно через 1 миллиард лет после образования Земли.Исходный вторичный В атмосфере Земли не было большого количества O ₂ и было много N ₂ и CO ₂ . Растения нужны для пополнить O ₂ , без растений весь кислород превратиться в скалы за несколько 100 лет.

---

Замена теплицы :

Парниковый эффект контролируется количеством (по массе) парниковые газы в атмосфере. Эти газы в первую очередь H ₂ O, CO ₂ , CH ₄ , NH ₃ .Для вторичные атмосферы на Венере, Земле и Марсе, только CO ₂ имеет большой вклад в парниковый эффект (хотя следует учесть, что количество CH ₄ увеличивается на Земле из-за отходы животноводства и сельского хозяйства).

Парниковый эффект в настоящее время повышает температуру Венеры, Земли. и Марс на следующие величины:

Марс -> +5 градусов

Земля -> +35 градусов

Венера -> +500 градусов

Обратите внимание, что парникового эффекта для Земли достаточно, чтобы удержать нас. из вечного ледникового периода (небольшой парниковый эффект вам на пользу).В то время как для Венеры сильный парниковый эффект делает ее самое жаркое место в Солнечной системе.

Также обратите внимание, что Марс, вероятно, имел более сильный парниковый эффект в своей далекое прошлое. Но большие количества CO ₂ были преобразованы к скалам в ранних океанах Марса. Атмосфера разряжалась слишком быстро остановив парниковый эффект и жидкость H ₂ O превратилась в лед (холодная смерть).

Урок, который следует усвоить, состоит в том, что Марс и Венера — полная противоположность. в их эволюции и в результате парникового эффекта.В динамика планетарной атмосферы неустойчивая, и сложная. так что изменения в атмосфере Земли, даже небольшие, являются очень серьезным имеет значение для тех из нас, кому нужно место для жизни.

---

Атмосфера Титана :

Одна из самых плотных атмосфер в Солнечной системе (2-я по Венера) — Титан. Текущая атмосфера Титана составляет 90% N ₂ и 7% CH ₄ (метан). Поскольку Титан образовался во внешней Солнечной системе, где он намного холоднее и содержит больше ледяных материалов, таких как NH ₃ (аммиак) и CH ₄ .NH ₃ это легко разделяется на N ₂ и H ₂ при солнечном свете. N ₂ удерживается гравитацией Титана (см. Диаграмму выше), но H ₂ ускользает. Таким образом, за время, Титан построил N ₂ атмосфера, подобная земной, из исходной вторичной атмосферы который был богат NH ₃ .

Обратите внимание, что взаимодействие солнечного света и CH ₄ вызывает химические реакции, которые создают углеводороды, такие как этан, ацетилен, пропан; все из которых был обнаружен в атмосфере Титана.Углеводороды могут соединяться вместе с образованием длинных молекулярных цепей, называемых полимерами. Капли полимеров может оставаться во взвешенном состоянии в атмосфере с образованием аэрозоля (тяжелый смог) в то время как другие будут тонуть, образуя толстый слой смолы на поверхность.

Вторичная атмосфера Титана питается от криовулканов, выкачивающих метан и аммиак из мантии Луны.

---

Состав вторичной атмосферы :

Таким образом, состав атмосферы на планете земной группы будет определяется следующим образом:

1. Расстояние от Солнца (температура поверхности планеты)
2. Масса и радиус планеты = сила тяжести на поверхности = космическая скорость
3. химических реакций = различные молекулы создаются и разрушаются в различные среды, более высокие температуры означают более быстрые реакции
4. геологическая активность = количество дегазации, больше активности = больше дегазация = более плотная атмосфера
5. живые организмы = изменяют состав за счет своих отходов продукты

Почему планеты земной группы маленькие и каменистые? Первичная атмосфера выкипела, оставив скалистое ядро.