U članku se govori o tome koji planet nema atmosferu, zašto je atmosfera potrebna, kako nastaje, zašto je nekima nedostaje i kako bi se mogla umjetno stvoriti.

Početak

Život na našem planetu bio bi nemoguć bez atmosfere. I nije stvar samo u kisiku koji udišemo, a njega inače ima tek nešto više od 20%, već iu tome što on stvara tlak potreban živim bićima i štiti od sunčevog zračenja.

Prema znanstvenoj definiciji, atmosfera je plinoviti omotač planeta koji se s njim okreće. Pojednostavljeno, ogromna nakupina plina stalno visi nad nama, ali njegovu težinu nećemo primijetiti baš kao ni Zemljinu težinu, jer smo u takvim uvjetima rođeni i navikli smo. Ali nemaju sva nebeska tijela tu sreću da ga imaju. Dakle, nećemo uzeti u obzir koji planet, jer je ipak satelit.

Merkur

Atmosfera planeta ovog tipa sastoji se uglavnom od vodika, a procesi u njoj su vrlo burni. Razmotrimo samo atmosferski vrtlog, koji se promatra više od tri stotine godina - tu istu crvenu točku u donjem dijelu planeta.

Saturn

Kao i svi plinoviti divovi, Saturn se prvenstveno sastoji od vodika. Vjetrovi ne jenjavaju, bljeskaju munje, pa čak se opažaju i rijetke polarne svjetlosti.

Uran i Neptun

Oba planeta su skrivena debeli sloj oblake vodika, metana i helija. Neptun je, inače, rekorder u brzini vjetrova na površini - čak 700 kilometara na sat!

Pluton

Prisjećajući se takvog fenomena kao što je planet bez atmosfere, teško je ne spomenuti Pluton. Daleko je, naravno, od Merkura: njegova je plinska ljuska "samo" 7 tisuća puta manje gusta od zemljine. Ali ipak, ovo je najudaljeniji i do sada malo proučavan planet. I o njemu se malo zna - samo da sadrži metan.

Kako stvoriti atmosferu za život

Misao o kolonizaciji drugih planeta muči znanstvenike od samog početka, a još više o teraformaciji (stvaranje u uvjetima bez sredstava zaštite). Sve je to još na razini hipoteza, ali na Marsu je, primjerice, sasvim moguće stvoriti atmosferu. Ovaj proces je složen i višefazan, ali njegova glavna ideja je sljedeća: raspršiti bakterije po površini, koje će proizvesti još više ugljičnog dioksida, gustoća plinskog omotača će se povećati, a temperatura će porasti. Nakon toga će se polarni ledenjaci početi topiti, a zbog povećanog pritiska voda neće ispariti bez traga. A onda će doći kiše i tlo će postati pogodno za biljke.

Tako smo shvatili koji je planet praktički bez atmosfere.

Prije 4,6 milijardi godina, kondenzacija se počela stvarati u našoj Galaksiji iz oblaka zvjezdane tvari. Kako su plinovi postajali sve gušći i kondenzirani, zagrijavali su se, zračeći toplinu. S povećanjem gustoće i temperature, nuklearne reakcije, pretvarajući vodik u helij. Dakle, došlo je do vrlo snažan izvor energija – Sunce.

Istodobno s porastom temperature i volumena Sunca, kao rezultat spajanja fragmenata međuzvjezdane prašine u ravnini okomitoj na os rotacije Zvijezde, nastali su planeti i njihovi sateliti. Formiranje Sunčev sustav završio prije otprilike 4 milijarde godina.

Na ovaj trenutak Sunčev sustav ima osam planeta. To su Merkur, Venera, Zemlja, Mars, Jupiter, Saturn, Uran, Nepton. Pluton - patuljasti planet, najveći poznati objekt Kuiperovog pojasa (koji je veliki pojas fragmenata sličan asteroidnom pojasu). Nakon otkrića 1930. godine smatran je devetim planetom. To se promijenilo 2006. usvajanjem formalne definicije planeta.

Na planetu najbližem Suncu, Merkuru, nikad ne pada kiša. To je zbog činjenice da je atmosfera planeta toliko razrijeđena da ju je jednostavno nemoguće otkriti. A odakle će doći kiša ako dnevna temperatura na površini planeta ponekad dosegne 430º Celzija? Da, ne bih želio biti tamo :)

Ali na Veneri stalno padaju kisele kiše, budući da se oblaci iznad ovog planeta ne sastoje od vode koja daje život, već od smrtonosne sumporne kiseline. Istina, budući da temperatura na površini trećeg planeta doseže 480º Celzija, kapljice kiseline ispare prije nego stignu do planeta. Nebo nad Venerom paraju velike i strašne munje, ali od njih je više svjetlosti i rike nego kiše.

Na Marsu, prema znanstvenicima, davno prirodni uvjeti bili isti kao na Zemlji. Prije nekoliko milijardi godina atmosfera iznad planeta bila je mnogo gušća i moguće je da su obilne kiše napunile ove rijeke. Ali sada je iznad planeta vrlo tanka atmosfera, a fotografije koje prenose izviđački sateliti pokazuju da površina planeta nalikuje pustinjama jugozapada Sjedinjenih Država ili Suhim dolinama na Antarktici. Kad zima zahvati dijelove Marsa, tanki oblaci koji sadrže ugljični dioksid pojavljuju se iznad crvenog planeta, a mraz pokriva mrtvo kamenje. Rano ujutro po kotlinama su tako guste magle da se čini kao da će kiša, ali takva očekivanja su uzaludna.

Inače, dnevna temperatura zraka na Mrsi je 20 stupnjeva Celzijevih. Istina, noću zna pasti na - 140 :(

Jupiter je najveći od planeta i ogromna je kugla plina! Ova se kugla gotovo u potpunosti sastoji od helija i vodika, no moguće je da duboko u planetu postoji mali tvrda jezgra, obavijen oceanom tekućeg vodika. Međutim, Jupiter je sa svih strana okružen obojenim trakama oblaka. Neki od tih oblaka se čak sastoje od vode, ali, u pravilu, veliku većinu njih čine smrznuti kristali amonijaka. S vremena na vrijeme, snažni uragani i oluje lete nad planetom, donoseći sa sobom snježne padaline i kiše amonijaka. Ovo je mjesto gdje se drži Čarobni cvijet.

Tijekom jake solarne oluje Zemlja gubi oko 100 tona atmosfere.

Činjenice o svemirskom vremenu

1. Sunčeve baklje ponekad mogu zagrijati sunčevu površinu na 80 milijuna F, toplije od jezgre​​sunce!
2. Najbrže zabilježeno izbacivanje koronalne mase bilo je 4. kolovoza 1972. godine, a putovao je od Sunca do Zemlje za 14,6 sati - brzinom od oko 10 milijuna kilometara na sat ili 2778 km/sek.
3. 8. travnja 1947. zabilježena je najveća Sunčeva pjega u moderna povijest, sa najveća veličina, premašujući 330 puta površinu Zemlje.
4. Najsnažnija sunčeva baklja u posljednjih 500 godina dogodila se 2. rujna 1859. godine, a otkrila su je dva astronoma koji su imali sreću pogledati sunce u pravom trenutku!
5. Između 10. i 12. svibnja 1999. pritisak solarni vjetar praktički nestao, uslijed čega se Zemljina magnetosfera proširila u obujmu više od 100 puta!
6. Tipično izbacivanje koronalne mase može biti veličine milijune kilometara, ali masa je ekvivalentna maloj planini!
7. Neke sunčeve pjege su toliko hladne da vodena para može nastati na temperaturi od 1550 C.
8. Najjače polarne svjetlosti mogu generirati više od 1 trilijun vata, što je usporedivo s prosječnim potresom.
9. Dana 13. ožujka 1989. godine u Quebecu (Kanada) uslijed velike geomagnetske oluje došlo je do velikog nestanka struje, što je uzrokovalo prekid struje na 6 sati. Šteta za kanadsko gospodarstvo iznosila je 6 milijardi dolara
10. Tijekom intenzivnih sunčevih baklji, astronauti mogu vidjeti svijetle, bljeskave pruge svjetlosti od udara visokoenergetskih čestica na očne jabučice.
11. Najviše veliki problem Astronauti koji putuju na Mars morat će prevladati posljedice sunčevih oluja i radijacije.
12. Prognoza vremena u svemiru košta samo 5 milijuna dolara godišnje, ali štedi više od 500 milijardi dolara godišnjeg prihoda od satelitske i električne industrije.
13. Tijekom posljednjeg solarnog ciklusa oštećena je ili uništena satelitska tehnologija vrijedna 2 milijarde dolara.
14. Ponavljanje događaja u Carringtonu, poput onog iz 1859., moglo bi koštati 30 milijardi dolara dnevno za američku električnu mrežu i do 70 milijardi dolara za industriju satelita.
15. 4. kolovoza 1972. Sunčeva baklja bila je toliko jaka da bi, prema nekim procjenama, astronaut tijekom leta primio smrtonosnu dozu zračenja.
16. Tijekom Maunderovog minimuma (1645.-1715.), praćenog početkom Malog ledeno doba , 11-godišnji ciklus sunčevih pjega nije otkriven.
17. U jednoj sekundi Sunce pretvara 4 milijuna tona materije u čistu energiju.
18. Jezgra Sunca gusta je gotovo poput olova i ima temperaturu od 15 milijuna stupnjeva C.
19. Tijekom jake solarne oluje Zemlja gubi oko 100 tona atmosfere.
20. Magnetne igračke rijetke zemlje mogu imati magnetsko polje 5 puta jače od magnetskog polja sunčevih pjega.

Jedan od upečatljive osobine Sunčev sustav - raznolikost planetarnih atmosfera. Zemlja i Venera slične su veličine i mase, no Venerina površina je vruća na 460°C pod oceanom ugljičnog dioksida koji pritišće površinu poput kilometarskog sloja vode. Kalisto i Titan su veliki sateliti Jupitera i Saturna; gotovo su iste veličine, ali Titan ima veliku atmosferu dušika, puno veću od Zemljine, a Callisto je gotovo bez atmosfere.

Odakle takve krajnosti? Kad bismo to znali, mogli bismo objasniti zašto je Zemlja puna života, dok se drugi planeti u njezinoj blizini čine beživotnima. Razumijevajući kako se atmosfera razvija, mogli bismo odrediti koji bi planeti izvan Sunčevog sustava mogli biti nastanjivi.

Planet stječe plinski omotač na različite načine. Može izbacivati ​​paru iz svojih dubina, može uhvatiti hlapljive tvari s kometa i asteroida nakon sudara s njima ili svojom gravitacijom može privući plinove iz međuplanetarnog prostora. Osim toga, planetarni znanstvenici dolaze do zaključka da gubitak plina igra jednako važnu ulogu kao i njegovo stjecanje. Čak i zemljina atmosfera, koja izgleda nepokolebljivo, postupno teče u svemir. Brzina istjecanja trenutno je vrlo mala: oko 3 kg vodika i 50 g helija (dva najlakša plina) u sekundi; ali čak i takvo kapanje može postati značajno preko geološko razdoblje, a stopa gubitka je nekada mogla biti puno veća. Kao što je Benjamin Franklin napisao: "Malo curenja može se utopiti veliki brod"Trenutne atmosfere planeta zemaljska skupina a sateliti divovskih planeta nalikuju ruševinama srednjovjekovnih dvoraca - to su ostaci nekadašnjeg luksuza, koji je postao žrtva pljačke i propadanja. Atmosfere čak i manjih tijela su poput srušenih utvrda - bespomoćne i lako ranjive.

Prepoznajući važnost atmosferskog curenja, mijenjamo naše razumijevanje budućnosti Sunčevog sustava. Desetljećima su znanstvenici pokušavali shvatiti zašto Mars ima tako tanku atmosferu, ali sada smo iznenađeni da uopće ima atmosferu. Je li razlika između Titana i Callista posljedica činjenice da je Callisto izgubio atmosferu prije nego što se zrak pojavio na Titanu? Je li Titanova atmosfera nekada bila gušća nego danas? Kako je Venera zadržala dušik i ugljični dioksid, ali izgubila svu vodu? Je li curenje vodika doprinijelo nastanku života na Zemlji? Hoće li se naš planet ikada pretvoriti u drugu Veneru?

Kad zagrije

Ako je raketa postigla izlaznu brzinu, tada se kreće toliko brzo da može nadvladati gravitaciju planeta. Isto se može reći za atome i molekule, iako oni obično postižu izlaznu brzinu bez potrebe posebna namjena. Tijekom toplinskog isparavanja, plinovi postaju toliko vrući da se ne mogu zadržati. U netoplinskim procesima, atomi i molekule se izbacuju kao rezultat kemijske reakcije odnosno međudjelovanja nabijenih čestica. Konačno, pri sudaru s asteroidima i kometima otkidaju se cijeli komadi atmosfere.

Najčešći proces od ova tri je toplinsko isparavanje. Sva tijela u Sunčevom sustavu se zagrijavaju sunčeva svjetlost. Oni se te topline oslobađaju na dva načina: emitiranjem infracrveno zračenje i isparavanje materije. Kod dugoživućih objekata, poput Zemlje, dominira prvi proces, a npr. kod kometa drugi proces. Ako se poremeti ravnoteža između zagrijavanja i hlađenja, čak i veliko tijelo veličine Zemlje može se prilično brzo zagrijati, a istovremeno njegova atmosfera, koja obično sadrži mali dio mase planeta, može prilično brzo ispariti. Naš Sunčev sustav ispunjen je tijelima bez zraka, očito uglavnom zbog toplinskog isparavanja. Tijelo postaje bez zraka ako solarno grijanje prelazi određeni prag ovisno o gravitacijskoj sili tijela.
Toplinsko isparavanje događa se na dva načina. Prvi je nazvan Jeansovo isparavanje u čast engleskog astrofizičara Jamesa Jeansa, koji je početkom 20. stoljeća opisao ovaj fenomen. U ovom slučaju zrak iz gornjeg sloja atmosfere doslovno isparava atom po atom, molekulu po molekulu. U nižim slojevima, međusobni sudari drže čestice zajedno, ali iznad razine koja se naziva egzobaza (na Zemljinoj 500 km iznad površine), zrak je toliko rijedak da se čestice plina gotovo nikad ne sudaraju. Iznad egzobaze ništa ne može zaustaviti atom ili molekulu koja ima dovoljnu brzinu da odleti u svemir.

Vodik, kao najlakši plin, lakše od ostalih svladava gravitaciju planeta. Ali prvo mora doći do egzobaze, a na Zemlji je to dug proces. Molekule koje sadrže vodik obično se ne dižu iznad nižih slojeva atmosfere: vodena para (H2O) se kondenzira i pada kao kiša, a metan (CH4) oksidira i pretvara se u ugljični dioksid (CO2). Neke molekule vode i metana dospijevaju u stratosferu i razgrađuju se, oslobađajući vodik, koji polako difundira prema gore dok ne dosegne egzobazu. Neki vodik pobjegne, kao što svjedoče ultraljubičaste slike koje pokazuju aureolu vodikovih atoma oko našeg planeta.

Temperatura na visini Zemljine egzobaze fluktuira oko 1000 K, što odgovara prosječnoj brzini atoma vodika od oko 5 km/s. Ovaj manje od drugog brzina bijega za Zemlju na ovoj visini (10,8 km/s); ali brzine atoma oko srednje vrijednosti su široko raspoređene, tako da neki atomi vodika imaju priliku nadvladati gravitaciju planeta. Istjecanje čestica iz "repa" velike brzine u njihovoj raspodjeli brzina objašnjava od 10 do 40% gubitka vodika na Zemlji. Isparavanje Jeansa djelomično objašnjava nedostatak atmosfere na Mjesecu: plinovi koji izlaze ispod površine Mjeseca lako ispare u svemir.

Drugi put toplinskog isparavanja je učinkovitiji. Dok tijekom isparavanja Jeansa plin izlazi molekulu po molekulu, zagrijani plin može u potpunosti izaći. Gornji slojevi atmosfere mogu apsorbirati ultraljubičasto zračenje Sunca, zagrijavati se i, šireći se, gurati zrak prema gore. Kako se zrak diže, on se ubrzava, nadmašuje brzinu zvuka i postiže izlaznu brzinu. Ovaj oblik toplinskog isparavanja naziva se hidrodinamički odljev ili planetarni vjetar (po analogiji sa solarnim vjetrom - tok nabijenih čestica koje Sunce izbacuje u svemir).

Osnovne odredbe

Mnogi plinovi koji čine atmosferu Zemlje i drugih planeta polako otječu u svemir. Vrući plinovi, posebno laki plinovi, isparavaju, kemijske reakcije i sudari čestica izbacuju atome i molekule, a kometi i asteroidi ponekad otkidaju velike komade atmosfere.
Curenje objašnjava mnoge misterije Sunčevog sustava. Na primjer, Mars je crven jer se njegova vodena para podijelila na vodik i kisik; vodik je odletio u svemir, a kisik je oksidirao (prekrio hrđom) tlo. Sličan proces na Veneri doveo je do pojave guste atmosfere ugljičnog dioksida. Iznenađujuće, Venerina moćna atmosfera rezultat je curenja plina.

Zemlja gubi atmosferu! Jesmo li u opasnosti od gladovanja kisikom?

Istraživače je iznenadilo nedavno otkriće: pokazalo se da naš planet gubi atmosferu brže od Venere i Marsa zbog činjenice da ima puno veće i jače magnetsko polje.

To može značiti da Zemljino magnetsko polje nije tako dobro zaštitni ekran, kao što se ranije pretpostavljalo. Znanstvenici su bili uvjereni da je to zahvaljujući akciji magnetsko polje Zemljina atmosfera dobro je zaštićena od štetnog utjecaja Sunca. No pokazalo se da Zemljina magnetosfera doprinosi stanjivanju Zemljine atmosfere zbog ubrzanog gubitka kisika.

Prema Christopheru Russellu, profesoru geofizike i specijalistu za svemirsku fiziku na Sveučilištu u Kaliforniji, znanstvenici su navikli vjerovati da čovječanstvo ima veliku sreću sa svojim zemaljskim "prebivalištem": Zemljino izvanredno magnetsko polje, kažu, savršeno nas štiti od solarnih “napada” - kozmičke zrake, solarne baklje Sunce i solarni vjetar. Sada se pokazalo da zemljino magnetsko polje nije samo zaštitnik, već i neprijatelj.

Skupina stručnjaka predvođena Russellom došla je do ovog zaključka tijekom suradnja na Comparative Planetology Conference.

ČUDNOSTI PLANETA KOJI ISPARA: POGLED U ATMOSFERU

Po prvi put je bilo moguće promatrati procese koji se odvijaju u atmosferi planeta daleko izvan granica Sunčevog sustava.

Očigledno je da su ovi procesi uzrokovani sjajnom bakljom na matičnoj zvijezdi planeta - međutim, prvo.

Exoplanet HD 189733b je plinoviti div poput Jupitera, iako je oko 14% veći i malo teži. Planet kruži oko zvijezde HD 189733, na udaljenosti od oko 4,8 milijuna km (i 63 svjetlosne godine od nas), odnosno oko 30 puta bliže nego što je Zemlja Suncu. Puni krug oko svoje matične zvijezde napravi za 2,2 zemaljska dana, temperatura na njezinoj površini doseže preko 1000 °C. Sama zvijezda je solarnog tipa, ima približno 80% solarne veličine i težine.

S vremena na vrijeme HD 189733b prođe između zvijezde i nas, što je omogućilo promjenom sjaja zvijezde ne samo detektiranje prisutnosti planeta, već i pokazivanje prisutnosti njegove atmosfere, au atmosferi - vodena para (čitaj: “Ima vode”). Također je otkriveno da konstantno gubi vodik, zapravo, kao planet koji "isparava". Ovo “isparavanje” pokazalo se prilično kompliciranom pričom.

U proljeće 2010. promatrao sam jedan od tranzita - prolazak planeta između svoje zvijezde i nas svemirski teleskop Hubble, koji nije pronašao dokaze o atmosferi ili isparavanju. A u jesen 2011., dok je promatrao tranzit istog HD 189733b, naprotiv, pružio je vrlo rječite dokaze o jednom i drugom, zabilježivši cijeli plinski "rep" koji napušta planet: stopa "isparavanja" izračunata na ovoj osnovi bila je ne manje od 1 tisuće tona tvari u sekundi. Osim toga, protok se razvijao milijunima kilometara na sat.

Da bismo to razumjeli, rendgenski teleskop Swift spojen je s kućištem. Upravo je njihov zajednički rad omogućio prvi put snimanje interakcije između daleke zvijezde i njenog planeta. Swift je promatrao isti tranzit u rujnu 2011., a oko osam sati prije početka rada, Hubble je detektirao snažnu baklju na površini zvijezde HD 189733. U rasponu X-zraka zračenje zvijezde skočilo je 3,6 puta.

Zaključci znanstvenika su logični: nalazi se vrlo blizu zvijezde, plinoviti planet dobio je dobar udarac kao rezultat baklje - u rasponu X-zraka bio je desetke tisuća puta jači od svega što Zemlja prima čak i tijekom najsnažnijih (X-klase) baklji na Suncu. A kada uzmete u obzir ogromnu veličinu HD 189733b, ispada da je planet bio izložen milijunima puta više X-zraka nego što je to moguće od baklje X-klase na Suncu. Upravo je to izlaganje dovelo do toga da je brzo izgubila supstancu.

Tijekom jake solarne oluje Zemlja gubi oko 100 tona atmosfere.

Činjenice o svemirskom vremenu

1. Sunčeve baklje ponekad mogu zagrijati sunčevu površinu do temperatura od 80 milijuna F, što je toplije od sunčeve jezgre!


2. Najbrže zabilježeno izbacivanje koronalne mase bilo je 4. kolovoza 1972. godine, a putovao je od Sunca do Zemlje za 14,6 sati - brzinom od oko 10 milijuna kilometara na sat ili 2778 km/sek.


3. Dana 8. travnja 1947. godine zabilježena je najveća Sunčeva pjega u novijoj povijesti, čija najveća veličina premašuje 330 puta površinu Zemlje.


4. Najsnažnija Sunčeva baklja u posljednjih 500 godina dogodila se 2. rujna 1859. godine, a otkrila su je dva astronoma koji su imali sreću pogledati sunce u pravom trenutku!


5. Između 10. i 12. svibnja 1999. godine, pritisak Sunčevog vjetra praktički je nestao, uzrokujući da se Zemljina magnetosfera proširi više od 100 puta!


6. Tipično izbacivanje koronalne mase može biti veličine milijune kilometara, ali masa je ekvivalentna maloj planini!


7. Neke sunčeve pjege su toliko hladne da vodena para može nastati na temperaturi od 1550 C.


8. Najjače polarne svjetlosti mogu generirati više od 1 trilijun vata, što je usporedivo s prosječnim potresom.


9. Dana 13. ožujka 1989. godine u Quebecu (Kanada) uslijed velike geomagnetske oluje došlo je do velikog nestanka struje, što je uzrokovalo prekid struje na 6 sati. Šteta za kanadsko gospodarstvo iznosila je 6 milijardi dolara


10. Tijekom intenzivnih sunčevih baklji, astronauti mogu vidjeti svijetle, bljeskave pruge svjetlosti od udara visokoenergetskih čestica na očne jabučice.


11. Najveći izazov za astronaute koji putuju na Mars bit će suočavanje sa solarnim olujama i radijacijom.


12. Prognoza vremena u svemiru košta samo 5 milijuna dolara godišnje, ali štedi više od 500 milijardi dolara godišnjeg prihoda od satelitske i električne industrije.


13. Tijekom posljednjeg solarnog ciklusa oštećena je ili uništena satelitska tehnologija vrijedna 2 milijarde dolara.


14. Ponavljanje događaja u Carringtonu, poput onog iz 1859., moglo bi koštati 30 milijardi dolara dnevno za američku električnu mrežu i do 70 milijardi dolara za industriju satelita.


15. 4. kolovoza 1972. Sunčeva baklja bila je toliko jaka da bi, prema nekim procjenama, astronaut tijekom leta primio smrtonosnu dozu zračenja.


16. Tijekom Maunderovog minimuma (1645.-1715.), praćenog početkom malog ledenog doba, 11-godišnji ciklus sunčevih pjega nije otkriven.


17. U jednoj sekundi Sunce pretvara 4 milijuna tona materije u čistu energiju.


18. Jezgra Sunca gusta je gotovo poput olova i ima temperaturu od 15 milijuna stupnjeva C.


19. Tijekom jake solarne oluje Zemlja gubi oko 100 tona atmosfere.


20. Magnetne igračke rijetke zemlje mogu imati magnetsko polje 5 puta jače od magnetskog polja sunčevih pjega.

Jedna od upečatljivih značajki Sunčevog sustava je raznolikost planetarnih atmosfera. Zemlja i Venera slične su veličine i mase, no Venerina površina je vruća na 460°C pod oceanom ugljičnog dioksida koji pritišće površinu poput kilometarskog sloja vode.

Kalisto i Titan su veliki sateliti Jupitera i Saturna; gotovo su iste veličine, ali Titan ima veliku atmosferu dušika , mnogo veći od Zemljinog, a Kalisto je praktički bez atmosfere.

Odakle takve krajnosti? Kad bismo to znali, mogli bismo objasniti zašto je Zemlja puna života, dok se drugi planeti u njezinoj blizini čine beživotnima. Razumijevajući kako se atmosfera razvija, mogli bismo odrediti koji bi planeti izvan Sunčevog sustava mogli biti nastanjivi.

Planet stječe plinski omotač na različite načine. Može izbacivati ​​paru iz svojih dubina, može uhvatiti hlapljive tvari s kometa i asteroida nakon sudara s njima ili svojom gravitacijom može privući plinove iz međuplanetarnog prostora. Osim toga, planetarni znanstvenici dolaze do zaključka da gubitak plina igra jednako važnu ulogu kao i njegovo stjecanje.

Čak i zemljina atmosfera, koja izgleda nepokolebljivo, postupno teče u svemir.

Brzina istjecanja trenutno je vrlo mala: oko 3 kg vodika i 50 g helija (dva najlakša plina) u sekundi; ali čak i takvo kapanje može postati značajno tijekom geološkog razdoblja, a stopa gubitka možda je nekoć bila mnogo veća. Kao što je Benjamin Franklin napisao: "Malo curenje može potopiti veliki brod."
Trenutne atmosfere zemaljskih planeta i satelita divovskih planeta podsjeća na ruševine srednjovjekovnih dvoraca - to su ostaci nekadašnjeg luksuza koji su postali žrtva pljačke i oronulosti .
Atmosfere čak i manjih tijela su poput srušenih utvrda - bespomoćne i lako ranjive.

Prepoznajući važnost atmosferskog curenja, mijenjamo naše razumijevanje budućnosti Sunčevog sustava.
Desetljećima su znanstvenici pokušavali shvatiti zašto je Mars tako tanak.
atmosfere, ali sada se čudimo što je uopće zadržao
neka vrsta atmosfere.
Je li razlika između Titana i Callista posljedica činjenice da je Callisto izgubio atmosferu prije nego što se zrak pojavio na Titanu? Je li Titanova atmosfera nekada bila gušća nego danas? Kako je Venera zadržala dušik i ugljični dioksid, ali izgubila svu vodu?
Je li curenje vodika doprinijelo nastanku života na Zemlji? Hoće li se naš planet ikada pretvoriti u drugu Veneru?

Kad zagrije

Ako
Kada raketa postigne svoju drugu izlaznu brzinu, kreće se toliko brzo da može nadvladati gravitaciju planeta. Isto se može reći za atome i molekule, iako oni obično postižu brzinu bijega bez specifične mete.
Tijekom toplinskog isparavanja, plinovi postaju toliko vrući da se ne mogu zadržati.
U netoplinskim procesima atomi i molekule izbacuju se kao rezultat kemijskih reakcija ili međudjelovanja nabijenih čestica. Konačno, pri sudaru s asteroidima i kometima otkidaju se cijeli komadi atmosfere.

Najčešći proces od ova tri je toplinsko isparavanje. Sva tijela u Sunčevom sustavu zagrijavaju se sunčevom svjetlošću. Oni se te topline oslobađaju na dva načina: emitiranjem infracrvenog zračenja i isparavanjem tvari. Kod dugoživućih objekata, poput Zemlje, dominira prvi proces, a npr. kod kometa drugi proces. Ako se poremeti ravnoteža između zagrijavanja i hlađenja, čak i veliko tijelo veličine Zemlje može se prilično brzo zagrijati, a istovremeno njegova atmosfera, koja obično sadrži mali dio mase planeta, može prilično brzo ispariti.
Naš Sunčev sustav ispunjen je tijelima bez zraka, očito uglavnom zbog toplinskog isparavanja. Tijelo ostaje bez zraka ako sunčevo zagrijavanje prijeđe određeni prag, ovisno o gravitacijskoj sili tijela.
Toplinsko isparavanje događa se na dva načina.
Prvi je nazvan Jeansovo isparavanje u čast engleskog astrofizičara Jamesa Jeansa, koji je početkom 20. stoljeća opisao ovaj fenomen.
U ovom slučaju zrak iz gornjeg sloja atmosfere doslovno isparava atom po atom, molekulu po molekulu. U nižim slojevima, međusobni sudari drže čestice zajedno, ali iznad razine koja se naziva egzobaza (na Zemljinoj 500 km iznad površine), zrak je toliko rijedak da se čestice plina gotovo nikad ne sudaraju. Iznad egzobaze ništa ne može zaustaviti atom ili molekulu koja ima dovoljnu brzinu da odleti u svemir.

Vodik, kao najlakši plin, lakše od ostalih svladava gravitaciju planeta. Ali prvo mora doći do egzobaze, a na Zemlji je to dug proces.
Molekule koje sadrže vodik obično se ne dižu iznad nižih slojeva atmosfere: vodena para (H2O) se kondenzira i pada kao kiša, a metan (CH4) oksidira i pretvara se u ugljični dioksid (CO2). Neke molekule vode i metana dospijevaju u stratosferu i razgrađuju se, oslobađajući vodik, koji polako difundira prema gore dok ne dosegne egzobazu. Neki vodik pobjegne, kao što svjedoče ultraljubičaste slike koje pokazuju aureolu vodikovih atoma oko našeg planeta.

Temperatura na visini Zemljine egzobaze fluktuira oko 1000 K, što odgovara Prosječna brzina atoma vodika oko 5 km/s.
Ovo je manje od drugog brzina bijega za Zemlju na ovoj visini (10,8 km/s); ali brzine atoma oko srednje vrijednosti su široko raspoređene, tako da neki atomi vodika imaju priliku nadvladati gravitaciju planeta. Istjecanje čestica iz "repa" velike brzine u njihovoj raspodjeli brzina objašnjava od 10 do 40% gubitka vodika na Zemlji. Isparavanje Jeansa djelomično objašnjava nedostatak atmosfere na Mjesecu: plinovi koji izlaze ispod površine Mjeseca lako ispare u svemir.

Drugi put toplinskog isparavanja je učinkovitiji. Dok tijekom isparavanja Jeansa plin izlazi molekulu po molekulu, zagrijani plin može u potpunosti izaći. Gornji slojevi atmosfere mogu apsorbirati ultraljubičasto zračenje Sunce se zagrijava i, šireći se, gura zrak prema gore.
Kako se zrak diže, on se ubrzava, nadmašuje brzinu zvuka i postiže izlaznu brzinu. Ovaj oblik toplinskog isparavanja naziva se
hidrodinamički odljev, odnosno planetarni vjetar (po analogiji sa solarnim vjetrom - tok nabijenih čestica koje Sunce izbacuje u svemir).

Osnovne odredbe

Puno
Plinovi koji čine atmosferu Zemlje i drugih planeta polako otječu u svemir. Vrući plinovi, osobito laki plinovi, isparavaju, kemijski
reakcije i sudari čestica dovode do izbacivanja atoma i molekula, te
kometi i asteroidi ponekad otkidaju velike komade atmosfere.
Curenje objašnjava mnoge misterije Sunčevog sustava. Na primjer, Mars je crven jer se njegova vodena para podijelila na vodik i kisik; vodik je odletio u svemir, a kisik je oksidirao (prekrio hrđom) tlo.
Sličan proces na Veneri doveo je do pojave guste atmosfere iz
ugljični dioksid. Iznenađujuće, Venerina moćna atmosfera rezultat je curenja plina.

David Catling i Kevin Zahnle
Časopis "U svijetu znanosti"

Zemlja gubi atmosferu! Jesmo li u opasnosti od gladovanja kisikom?

Istraživače je iznenadilo nedavno otkriće: pokazalo se da naš planet gubi atmosferu brže od Venere i Marsa zbog činjenice da ima puno veće i jače magnetsko polje.

To može značiti da Zemljino magnetsko polje nije tako dobar zaštitni štit kao što se prije mislilo. Znanstvenici su bili uvjereni da je upravo zahvaljujući djelovanju Zemljinog magnetskog polja atmosfera dobro zaštićena od štetnih utjecaja Sunca. No pokazalo se da Zemljina magnetosfera doprinosi stanjivanju Zemljine atmosfere zbog ubrzanog gubitka kisika.

Prema Christopheru Russellu, profesoru geofizike i specijalistu za svemirsku fiziku na Sveučilištu u Kaliforniji, znanstvenici su navikli vjerovati da čovječanstvo ima veliku sreću sa svojim zemaljskim "prebivalištem": Zemljino izvanredno magnetsko polje, kažu, savršeno nas štiti od solarnih “napada” - kozmičke zrake, solarne baklje Sunce i solarni vjetar. Sada se pokazalo da zemljino magnetsko polje nije samo zaštitnik, već i neprijatelj.

Grupa stručnjaka predvođena Russellom došla je do ovog zaključka tijekom zajedničkog rada na Konferenciji komparativne planetologije.