Атмосфера планети

Атмосфе́ра плане́ти — зовнішня пило-газово-аерозольна оболонка різної густини й хімічного складу, що утримується гравітаційною силою навколо планети і обертається разом з нею. У ній пилинки і частинки аерозолю певним чином розподілені у газовій оболонці. Тверді частки в атмосфері — це пил космічного й вулканічного походження та кристали замерзлих краплин.

Зміст

• 1 Умови утримання газової оболонки планетами
• 2 Склад та стратифікація атмосфери планет
• 3 Фізичні властивості
• 4 Атмосфера Меркурія
• 5 Атмосфера Венери
• 6 Атмосфера Землі
• 7 Атмосфера Марса
• 8 Атмосфера Юпітера
• 9 Атмосфера Сатурна
• 10 Атмосфера Урана
• 11 Атмосфера Нептуна
• 12 Література
• 13 Автор ВУЕ
• 14 Відео

Умови утримання газової оболонки планетами

Сонячне випромінювання, внутрішній нагрів і випромінювальні властивості атмосферних складових визначають її вертикальну структуру, тобто залежність тиску, температури, густини та хімічного складу від відстані до центру (чи висоти над поверхнею).

Процеси конвекції й турбулентність приводять до перемішування атмосферних газів, що веде до встановлення для них єдиної шкали висот H = RT/(μg) (R — універсальна газова стала, T — температура термодинамічна, μ — середня молярна маса, g — прискорення вільного падіння). Перешкоджає цьому дифузії явище, котра прагне встановити свою шкалу висот для кожного газу. Дифузія починає переважати над перемішуванням при концентраціях молекул n ~ (1012–1013) см-3. Завжди деяка кількість молекул має значення енергії, яке нескінченно збільшується. А тому жодна планета не буде в змозі утримати її біля себе, і молекула дисипує у міжпланетний простір. Не існує чіткої межі між атмосферою і оточуючим космічним простором.

Походження й еволюція атмосфери планет встановлені досить чітко у випадку планет-гігантів, в яких атмосфери утворилися разом із планетою і надалі практично не змінювалися. Для того, щоб планета могла захоплювати газ, швидкість дисипації повинна бути в кілька разів більшою від середньої теплової швидкості. Для планети, яка б стійко зберігала свій газ, швидкість дисипації повинна в 5 і більше разів перевищувати середню теплову швидкість. Тобто стійкість атмосфери планет залежить від співвідношення між найімовірнішою швидкістю руху молекул атмосфери V і другою космічною швидкістю V2. Атмосфера буде стійкою, якщо V хоча б у 6 разів буде меншою від V2. Якщо поповнення газу в атмосфері відбувається швидше, ніж його втрата, то маса планети і параболічна швидкість молекул будуть рости, а в міру нагромадження газу швидко ростиме й розмір планети. Це сприятиме подальшому нагромадженню газу й пилу доти, поки не вичерпається речовина навколо планети.

Склад та стратифікація атмосфери планет

Склад атмосфери планет залежить від багатьох факторів: розміру небесного тіла, його маси і величезної кількості інших параметрів. Найважливішою газовою складовою на початку процесу захоплення газу масивною планетою є гелій, тому що його багато у протопланетній хмарі, й при тій же рівноважній температурі його легше захопити, ніж водень. Після захоплення деякої кількості гелію планетою масою понад 3 маси Землі — розпочинається швидкий процес захоплення водню, що нагадує ріст «сніжної лавини». Внаслідок таких процесів у Сонячній системі з’явилися планети-гіганти Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун.

Чим більша маса планети, тим легший газ в її атмосфері буде утримуватися. Наприклад, якщо в атмосферах планет земного типу (Меркурій, Венера, Земля, Марс) міститься азот, вуглекислий газ, кисень тощо, то в атмосферах планет-гігантів — утримується навіть гелій і водень.

Нижня межа атмосфер планет земного типу проходить по їх поверхні. Глибина атмосфери планет, що складаються здебільшого з газів (планети-гіганти), може бути дуже великою. Адже у планет-гігантів немає твердої поверхні, і тропосфера плавно переходить в океан мантії. Стан атмосфери характеризують такі параметри, як температура, тиск, густина, газовий склад, вологість, концентрація твердих і рідких аерозолів, швидкість вітру.

Фізичні властивості

Атмосфери планет є неоднорідними у вертикальному і горизонтальному напрямах. Особливо суттєво вони змінюються у вертикальному напрямі. Атмосфера має шарувату будову: тропосфера, стратосфера, верхні шари атмосфери. Кожен шар відрізняється густиною повітря, хімічним складом, температурою тощо. Для планет земного типу за характером взаємодії з поверхнею у тропосфері виділяють граничний шар або шар тертя. У ньому швидкість вітру зменшується тим більше, чим ближче до поверхні.

Між тропосферою і наступною стратосферою існує перехідний шар, який називається тропопауза. Нижньою межею тропопаузи є рівень, де температура повітря з висотою починає підвищуватись, або не змінюється, або ж знижується дуже повільно. Стратосфера — це шар атмосфери, розташований над тропопаузою. У цьому шарі температура повітря з висотою спочатку не змінюється, а потім підвищується. Повітря в ній розріджене, холодне й сухе. Хмар у стратосфері майже немає; лише інколи утворюється туман.

Вище стратосфери розміщені верхні шари атмосфери. Мезосфера — шар атмосфери, що розташований над стратосферою, де температура з висотою знову знижується. Перехідний шар між стратосферою і мезосферою називається стратопаузою.

Термосфера (іоносфера) — це шар атмосфери дуже розрідженого іонізованого газу, який розташований над мезопаузою і простягається до висоти, де температура повітря на верхній межі термосфери сягає тисяч Кельвінів. Атоми атмосферних газів рухаються тут з дуже великими швидкостями, але густина повітря дуже мала; тому температура тут характеризує лише їх кінетичну енергію руху.

Екзосфера — це зовнішня частина атмосфери, шар розсіювання, що простягається до так званої корони, де атмосфера поступово переходить у міжпланетний космічний вакуум.

Атмосфера Меркурія

Атмосфера Меркурія не те щоб відсутня, але інша, сильно відрізняючись від того, що ми розуміємо власне під атмосферою. Оригінальна атмосфера цієї планети була розсіяна 4.6 млрд. років тому внаслідок дуже слабкої гравітації Меркурія, яка не змогла утримати її. Проте слабка і непостійна атмосфера на Меркурії збереглася. Склад атмосфери Меркурія включає в себе гелій, кисень, калій, натрій, також водяну пару.

Атмосфера планети періодично поповнюється з різних джерел, таких, як: частинки сонячного вітру, вулканічна дегазація, радіоактивний розпад елементів. Атмосферу Меркурія можна розділити на такі частини: нижню, середню, верхню і екзосферу. Його нижня атмосфера містить значну кількість пилу, яка надає Меркурію червоно-коричневого кольору; вона прогрівається до високої температури, завдяки відбитому від поверхні теплу; середня атмосфера має значну горизонтальну швидкість; верхня атмосфера Меркурія активно взаємодіє з сонячним вітром, який також нагріває її до високих температур.

Атмосфера Венери

Атмосфера Венери має щільний хмарний покрив. Він розташований на висотах 30–60 км, містить концентровану (75–80 %) сірчану кислоту. Температура і тиск спочатку падають зі збільшенням висоти від значення на поверхні 740 К і 93 бар, відповідно; мінімум температури — 150–170 К — на висоті 100–120 км, а надалі росте, досягаючи на висоті 12 тис км значення 600–800 К.

Встановлено, що легких ізотопів аргону на Венері на два порядки більше, ніж на Землі. Вітер, досить слабкий на поверхні планети (не більш 1 м/с), на висоті понад 50 км підсилюється до 150 м/с. Газова оболонка складається переважно із діоксиду вуглецю (96,5 %) і азоту (3.5 %), а також слідів діоксиду сірки, аргону, водяної пари, чадного газу, гелію тощо. Атмосфера Венери характеризується високою електричною активністю.

Атмосфера Землі

Атмосфера Землі — суміш газів, що в основному складається з азоту (N2, 78,08 %) і кисню (O2, 20,95 %). Решта — це аргон (0,93 %) та вуглекислий газ (CO2,0,03 %) з неоном, гелієм, метаном, криптоном, воднем та невеликими домішками інших газів (разом до 0,01 %). Крім того атмосфера містить близько (1,3—1,5)·1016 кг води, основну масу якої зосереджено у тропосфері.

Атмосфера Землі утворилися внаслідок дегазації мантії. Основними компонентами газів, що виділялися з надр Землі, були вуглекислий газ і водяна пара, інші компоненти були присутні лише у вигляді слідів. Склад первинної атмосфери Землі, що утворилася за рахунок виділення газів і води під час розплавлення планетної речовини, був аналогічний складу летких компонентів у сучасних вулканічних виверженнях: водяна пара, вуглекислий газ, HCl, HF, сірка та її сполуки (H2S, SO2), кислота борна і амонію солі.

Нинішня киснево-азотна атмосфера Землі – наслідок життєдіяльності живих організмів. Атмосфера складається з таких шарів (знизу вгору): тропосфера (до висоти 18 км), стратосфера (до 50), мезосфера (до 80), термосфера (1000), екзосфера (1900), геокорона (умовно до 20 тис км); далі атмосфера поступово переходить у міжпланетний космічний вакуум.

Основна маса повітря (90 %) зосереджена в тропосфері. Тут же відбуваються найінтенсивніші теплові процеси, причому атмосфера нагрівається знизу, від поверхні океанів і суходолу. Надзвичайно важливе екологічне значення для біосфери має озоновий шар у стратосфері, повітря якого збагачене триатомним киснем (О3). Він розташований на висоті (20–50) км і захищає все живе на Землі від згубної дії «жорсткого» ультрафіолетового випромінювання Сонця.

Атмосфера Землі — це дуже важлива частина нашої планети, яка залишається вирішальним фактором у появі життя. Вона забезпечує життєдіяльність, підтримує існування гідросфери (водної оболонки планети) і захищає від ультрафіолетових випромінювань. Тобто, тільки оболонка Землі містить компоненти, які обумовлюють існування життя.

Атмосфера Марса

Атмосфера Марса становить не більше 1 % від об’єму земної атмосфери. Марс, сформований з того ж матеріалу, що й Земля, мав колись рідке і гаряче металеве ядро. Але він набагато менший Землі, і остигав він швидше. Коли рідке ядро охололо і затверділо, завершився процес конвекції, а разом з ним зник і магнітний щит планети — магнітосфера. Внаслідок цього планета залишилася беззахисною перед згубною енергією Сонця, і атмосфера Марса була практично повністю віднесена сонячним вітром.

Зараз атмосфера на Марсі — це тонка газова оболонка, що має дуже мале значення теплоємності, формує більш різко виражені середньодобові показники швидкості вітру. Вона характеризується дуже високим вмістом вуглекислого газу (95 %), містить азот (близько 2,7 %), аргон (приблизно 1,6 %), незначну кількість кисню (не більше 0,13 %) і деяку кількість водяної пари та метану. Особливість цього газу полягає в його швидкому розкладанні. Це означає, що на планеті повинне існувати джерело поповнення метану: або геологічна активність, сліди якої поки не виявлені, або життєдіяльність мікроорганізмів. Характерним ефектом марсіанської атмосфери є пилові бурі, які можуть тривати місяцями. Такий затяжний ефект обумовлений низькою гравітацією Марса.

Атмосфера Юпітера

Атмосфера Юпітера — газово-аерозольна оболонка навколо найбільшої планети в Сонячній системі. Вона не має чіткої нижньої межі й плавно переходить в океан з рідкого водню. В атмосфері Юпітера виділяють (знизу вгору) тропосферу, стратосферу, термосферу й екзосферу. Тропосфера містить складну систему з хмар і туманів, включаючи шари аміаку, гідросульфіду аміаку і води. Видимий шар хмар складається з аміаку. Атмосфера переважно складається з водню й гелію. Інші компоненти наявні у невеликих кількостях: метан, аміак, сірководень і вода.

Вода, ймовірно, перебуває в нижніх шарах атмосфери; її безпосередньо виміряна концентрація дуже мала. Поширеність вуглецю, азоту, сірки та інертних газів перевищує відповідні показники Сонця приблизно втричі. Відносна кількість гелію — 0,157 по відношенню до молекулярного водню по числу молекул.

Атмосфера Сатурна

Атмосфера Сатурна в зовнішній частині по об’єму складається на 96.3 % з молекулярного водню і на 3.3 % з гелію. Тобто частка гелію в атмосфері Сатурна значно менша ніж на Сонці. В атмосфері було знайдено сліди аміаку, ацетилену, етану, пропану, фосфіну і метану. Верхні видимі шари хмар складаються з льоду аміачного; нижче розташовані хмари із замерзлого гідросульфіду амонію (NH4SH). При тиску 10–20 бар та температурою 270–330 К містяться хмари з крапель водно-аміачного розчину. Ультрафіолетове випромінювання Сонця у верхніх шарах атмосфери викликає фотоліз метану.

Атмосфера Урана

Атмосфера Урана у верхніх шарах через низьку температуру складається переважно з водню й гелію; на певній глибині вона містить значні кількості аміаку, метану, води тощо. Атмосфера Урана ділиться на три основні шари. За нульовий рівень висоти прийнято умовну межу, де тиск становить 1 бар. Тропосфера охоплює проміжок висот від 300 км у глибину до 50 км вище умовної межі з тиском 1 бар (діапазон тиску від 100 до 0,1 бар). Стратосфера простягається від висоти 50 до 4000 км (тиск між 0,1 і 10−10 бар); від висоти 4000 км до кількох радіусів планети простягається екзосфера з майже нульовим тиском.

Атмосфера Урана не має мезосфери. Тропосфера Урану складається з таких шарів хмар: водних кристаликів льоду нижче тиску 50 бар, хмар з гідросульфіду амонію при тиску 20–40 бар, сірководневих й аміачних хмар при тиску 3–10 бар і метанових хмар при тиску 1,2 бар. У верхній тропосфері для молярної долі гелію приймають значення 0,15, водню — 0,82; також велика частка в атмосфері Урана належить метану (2.3 %.)

Атмосфера Нептуна

Атмосфера Нептуна у верхніх шарах складається на 80 % з водню, на 19 % з гелію та з незначної кількості домішок речовин, що є результатом фотолізу метану (якого близько 2 %). До цих домішок відносять: ацетилен C2H2, діацетилен C4H2, етилен C2H4 й етан C2H6, чадний газ CO і молекулярний азот N2. У невеликих кількостях є аміак, заморожена вода та інші хімічні елементи. На відміну від інших великих планет, в атмосфері Нептуна міститься дуже багато речовини у замороженому стані, що зумовлено його віддаленим від Сонця розташуванням.

Література

1. Атмосфера планети // Астрономічний енциклопедичний словник / За заг. ред. І. А. Климишина, А. О. Корсунь. Львів : Львівський національний університет імені Івана Франка, 2003. С. 42.
2. Відьмаченко А. П., Мороженко О. В. Порівняльна планетологія. Київ : ТОВ ДІА, 2013. 552 с.
3. Відьмаченко А. П., Мороженко О. В. Фізичні характеристики поверхонь планети земного типу, карликових і малих планет та їх супутників за даними дистанційних досліджень. Київ : Профі, 2014. 388 с.
4. Encyclopedia of the Solar System / Ed. by T. Spohn, D. Breuer, T. Johnson. Amsterdam; Boston : Elsevier, 2014. 1336 p.

Автор ВУЕ

Відео

Яка атмосфера на інших планетах?

Тут, на Землі, ми схильні сприймати нашу атмосферу як належне і не безпідставно. Наша атмосфера має чудову суміш азоту і кисню (78% і 21% відповідно) з невеликою кількістю водяної пари, вуглекислого газу та інших газоподібних молекул. Більше того, ми насолоджуємось атмосферним тиском 101,325 кПа, який простягається на висоту приблизно 8,5 км.

Одним словом, наша атмосфера насичена і підтримує життя. Але як щодо інших планет Сонячної системи? Як вони складаються за складом атмосфери та тиском? Ми точно знаємо, що люди не пропускають повітря і не можуть підтримувати життя. Але яка різниця між цими кульками з каменю і газу та нашими?

Для початку слід зазначити, що кожна планета Сонячної системи має ту чи іншу атмосферу. І вони варіюються від неймовірно тонких і слабких (наприклад, «екзосфера» Меркурія) до неймовірно щільних і потужних – що характерно для всіх газових гігантів. І залежно від складу планети, будь то земний або газовий/льодяний гігант, гази, які утворюють її атмосферу, варіюються від водню і гелію до більш складних елементів, таких як кисень, вуглекислий газ, аміак і метан.

Атмосфера Меркурія:

Меркурій занадто гарячий і занадто малий, щоб утримувати атмосферу. Однак у нього є слабка та змінна екзосфера, яка складається з водню, гелію, кисню, натрію, кальцію, калію та водяної пари, із сумарним рівнем тиску приблизно 10 -14 бар (одна квадрильйонна частина атмосферного тиску Землі). Вважається, що ця екзосфера утворилася з частинок, захоплених Сонцем, вулканічного викиду та сміття, викинутого на орбіту в результаті ударів мікрометеоритів.

Погляд високої роздільної здатності на північний горизонт Меркурія. Авторство: NASA/MESSENGER

Оскільки Меркурій не має життєздатної атмосфери, він не має можливості утримувати тепло від Сонця. Внаслідок цього та її високого ексцентриситету на планеті спостерігаються значні коливання температури. Тоді як сторона, яка звернена до Сонця, може досягати температури до 700 К (427 ° C), тоді як сторона в тіні опускається до 100 K (-173 ° C).

Атмосфера Венери:

Спостереження на поверхні Венери в минулому були складними через її надзвичайно щільну атмосферу, яка складається переважно з вуглекислого газу з невеликою кількістю азоту. При тиску 92 бар (9,2 МПа) маса атмосфери в 93 рази перевищує масу земної атмосфери, а тиск на поверхні планети приблизно в 92 рази вище на поверхні Землі.

Венера також є найгарячішою планетою нашої Сонячної системи, із середньою температурою поверхні 735 К (462 °C/863,6 °F). Це пов’язано з атмосферою, багатою CO², яка разом із густими хмарами двоокису сірки створює найсильніший парниковий ефект у Сонячній системі. Над щільним шаром CO² густі хмари, що складаються в основному з діоксиду сірки та крапель сірчаної кислоти, розсіюють близько 90% сонячного світла назад у космос.

Іншим поширеним явищем є сильні вітри Венери, які досягають швидкості до 85 м/с (300 км/год; 186,4 миль/год) на вершинах хмар і обертаються навколо планети кожні чотири-п’ять земних днів. При такій швидкості ці вітри рухаються в 60 разів більше, ніж швидкість обертання планети, тоді як найшвидші вітри Землі становлять лише 10-20% швидкості обертання планети.

Проліт Венери також вказує на те, що її щільні хмари здатний виробляти блискавку , так само як хмари на Землі. Їхня періодична поява вказує на закономірність, пов’язану з погодною активністю, а частота блискавок принаймні вдвічі менша, ніж на Землі.

Атмосфера Землі:

Атмосфера Землі, яка складається з азоту, кисню, водяної пари, вуглекислого газу та інших газів, також складається з п’яти шарів. Вони складаються з тропосфери, стратосфери, мезосфери, термосфери та екзосфери. Як правило, тиск і щільність повітря зменшуються, чим вище він потрапляє в атмосферу і чим далі від поверхні.

Найближче до Землі знаходиться тропосфера, яка простягається від 0 до між 12 км і 17 км (від 0 до 7 і 10,56 миль) над поверхнею. Цей шар містить приблизно 80% маси земної атмосфери, а також майже вся атмосферна водяна пара або волога. Як наслідок, це шар, на якому відбувається більша частина погоди на Землі.

Стратосфера простягається від тропосфери до висоти 50 км (31 миля). Цей шар простягається від вершини тропосфери до стратопаузи, яка знаходиться на висоті приблизно від 50 до 55 км (31–34 миль). Цей шар атмосфери є домом для озонового шару, який є частиною атмосфери Землі, яка містить відносно високі концентрації газу озону.

Космічний шаттл «Індевор» зображений на тлі атмосфери. Помаранчевий шар — це тропосфера, білий — стратосфера, а синій — мезосфера. Авторство: NASA

Далі йде мезосфера, яка простягається на відстані від 50 до 80 км (31-50 миль) над рівнем моря. Це найхолодніше місце на Землі і має середню температуру близько -85 °C (-120 °F; 190 К). Термосфера, другий за висотою шар атмосфери, простягається від висоти приблизно 80 км (50 миль) до термопаузи, яка знаходиться на висоті 500–1000 км (310–620 миль).

Нижня частина термосфери, від 80 до 550 кілометрів (50 до 342 миль), містить іоносферу, яка названа так тому, що саме тут, в атмосфері, частинки іонізуються сонячною радіацією. Цей шар абсолютно безхмарний і не містить водяної пари. Саме на цій висоті також відбуваються явища, відомі як Північне сяйво і Aurara Australis відомо, що мають місце.

Екзосфера, яка є найвіддаленішим шаром атмосфери Землі, простягається від екзобази, розташованої у верхній частині термосфери на висоті приблизно 700 км над рівнем моря, до приблизно 10 000 км (6200 міль). Екзосфера зливається з порожнечею космічного простору і в основному складається з надзвичайно низької щільності водню, гелію та кількох більш важких молекул, включаючи азот, кисень та вуглекислий газ.

Екзосфера розташована занадто далеко над Землею, щоб будь-які метеорологічні явища були можливими. Однак полярне сяйво і полярне сяйво іноді зустрічаються в нижній частині екзосфери, де вони перекриваються в термосфері.

Фотографія полярного сяйва, зроблена астронавтом Дагом Уілоком з Міжнародної космічної станції 25 липня 2010 року. Авторство: NASA/Космічний центр Джонсона

Середня температура поверхні Землі приблизно 14°C; але, як уже зазначалося, це різниться. Наприклад, найвища температура, коли-небудь зареєстрована на Землі, була 70,7°C (159°F), яка була знята в пустелі Лут в Ірані. Між тим, найнижча температура, коли-небудь зареєстрована на Землі, була виміряна на радянській станції Схід на Антарктичному плато, досягнувши історичного мінімуму -89,2°C (-129°F).

Атмосфера Марса:

Планета Марс має дуже тонку атмосферу, яка на 96% складається з вуглекислого газу, 1,93% аргону і 1,89% азоту разом із слідами кисню та води. Атмосфера досить пилова, містить частки розміром 1,5 мікрометра в діаметрі, що надає марсіанському небу темно-коричневий колір, якщо дивитися з поверхні. Атмосферний тиск на Марсі коливається від 0,4 до 0,87 кПа, що еквівалентно приблизно 1% земного на рівні моря.

Через його тонку атмосферу та більшу віддаленість від Сонця температура поверхні Марса набагато нижча, ніж ми відчуваємо тут, на Землі. Середня температура на планеті становить -46 °C (51 °F), з низькою температурою -143 °C (-225,4 °F) взимку на полюсах і найвищою 35 °C (95 °F) влітку. і полудень на екваторі.

Планета також відчуває пилові бурі, які можуть перетворитися на те, що нагадує невеликі торнадо. Більші пилові бурі виникають, коли пил вноситься в атмосферу і нагрівається від Сонця. Тепле повітря, наповнене пилом, піднімається вгору, і вітри стають сильнішими, створюючи бурі, ширина яких може досягати тисячі кілометрів і тривати місяцями. Коли вони стають такими великими, вони можуть фактично заблокувати більшу частину поверхні від поля зору.

Марс, як він здається сьогодні, з дуже тонкою і слабкою атмосферою. Авторство: NASA

Слідові кількості метану також були виявлені в атмосфері Марса, його концентрація становить приблизно 30 частин на мільярд (ppb). Це відбувається в розширених шлейфах, і профілі вказують на те, що метан був вивільнений з певних регіонів – перший з яких розташований між Ісідісом і Утопією Планітіа (30°N 260°W), а другий в Arabia Terra (0°N 310°). W).

Аміак також був попередньо виявлений на МарсіМарс Експрессупутник, але з відносно невеликим терміном служби. Незрозуміло, що його викликало, але вулканічна активність була запропонована як можливе джерело.

Атмосфера Юпітера:

Як і Земля, Юпітер переживає полярні сяйва біля його північного та південного полюсів. Але на Юпітері полярні сяйва набагато інтенсивніше і рідко припиняються. Інтенсивне випромінювання, магнітне поле Юпітера та велика кількість матеріалу з вулканів Іо, які реагують з іоносферою Юпітера, створюють світлове шоу, яке є справді вражаючим.

Юпітер також переживає суворі погодні умови . Швидкість вітру 100 м/с (360 км/год) поширена для зональних реактивних літаків і може досягати 620 км/год (385 миль/год). Шторми утворюються за кілька годин і за ніч можуть досягати тисячі кілометрів у діаметрі. Одна буря, Велика червона пляма , лютує принаймні з кінця 1600-х років. Шторм зменшувався і розширювався протягом всієї своєї історії; але в 2012 році було припущено, що гігантська червона пляма може зрештою зникнути .

Юпітер вічно покритий хмарами, що складаються з кристалів аміаку і, можливо, гідросульфіду амонію. Ці хмари розташовані в тропопаузі і розташовані в смугах різних широт, відомих як «тропічні регіони». Хмарний шар має глибину лише близько 50 км (31 милі) і складається щонайменше з двох палуб хмар: товстої нижньої частини та тонкої більш прозорої області.

Також може бути тонкий шар водяні хмари підлягає шар аміаку, про що свідчать спалахи з блискавки виявлені в атмосфері Юпітера, що може бути викликано полярністю води, яка створює розділення зарядів, необхідне для блискавки. Спостереження за цими електричними розрядами показують, що вони можуть бути в тисячу разів потужнішими за ті, які спостерігаються тут, на Землі.

Атмосфера Сатурна:

Зовнішній атмосфера Сатурна містить 96,3% молекулярного водню і 3,25% гелію за об’ємом. Відомо, що газовий гігант містить більш важкі елементи, хоча пропорції їх щодо водню та гелію невідомі. Передбачається, що вони відповідатимуть первинному достатку від утворення Сонячної системи.

В атмосфері Сатурна також виявлено сліди аміаку, ацетилену, етану, пропану, фосфіну та метану. Верхні хмари складаються з кристали аміаку , тоді як хмари нижнього рівня складаються або з гідросульфіду амонію (NH₄SH) або вода . Ультрафіолетове випромінювання Сонця викликає фотоліз метану у верхніх шарах атмосфери, що призводить до серії вуглеводневих хімічних реакцій, у результаті чого продукти переносяться вниз за допомогою вихрів і дифузії.

Атмосфера Сатурна демонструє смугастий малюнок, подібний до Юпітера, але смуги Сатурна набагато слабкіше і ширше поблизу екватора. Як і шари хмар Юпітера, вони поділяються на верхній і нижній шари, склад яких залежить від глибини і тиску. У верхніх шарах хмар з температурою в діапазоні 100–160 К і тиском між 0,5–2 барами хмари складаються з аміачного льоду.

Хмари водяного льоду починаються на рівні, де тиск становить близько 2,5 бар, і поширюються до 9,5 бар, де температура коливається від 185–270 К. У цьому шарі змішана смуга льоду гідросульфіду амонію, що лежить в діапазоні тиску 3–6 бар з температурами 290–235 К. Нарешті, нижні шари, де тиск становить 10–20 бар і температура 270–330 К, містить область крапель води з аміаком у водному розчині.

Іноді атмосфера Сатурна демонструє довговічні овали, подібні до того, що зазвичай спостерігається на Юпітері. У той час як у Юпітера є Велика червона пляма, у Сатурна періодично є те, що відомо як Велика біла пляма (він же великий білий овал). Це унікальне, але нетривале явище відбувається один раз в Сатурніанський рік, приблизно кожні 30 земних років, приблизно під час літнього сонцестояння північної півкулі.

Ці плями можуть мати ширину в кілька тисяч кілометрів і спостерігалися в 1876, 1903, 1933, 1960 і 1990 роках. З 2010 року велика смуга білих хмар, яка називається Північні електростатичні збурення спостерігали, що обволікає Сатурн, який був помічений космічним зондом «Кассіні». Якщо збережеться періодичний характер цих штормів, приблизно у 2020 році відбудеться ще один.

Вітри на Сатурні є другими за швидкістю серед планет Сонячної системи після Нептуна. Дані Voyager вказують на пік східного вітру 500 м/с (1800 км/год). Північний і південний полюси Сатурна також показали докази штормової погоди. На північному полюсі це набуває форми гексагональної хвилі, тоді як південний демонструє ознаки масивного струменевого потоку.

The зберігається гексагональний хвильовий малюнок навколо північного полюса вперше було відзначено вПодорожуватизображення. Кожна сторона шестикутника має довжину приблизно 13 800 км (8600 міль) (що більше діаметра Землі), і структура обертається з періодом 10 год 39 м 24 с, який вважається рівним періоду обертання Інтер’єр Сатурна.

Тим часом вихор південного полюса вперше спостерігали за допомогою Космічний телескоп Хаббл . Ці зображення вказували на наявність струменя, але не шестикутної стоячої хвилі. Ці бурі, за оцінками, генерують вітер зі швидкістю 550 км/год, їх розмір можна порівняти із Землею і, як вважають, тривають мільярди років. У 2006 році космічний зонд «Кассіні». спостерігав шторм, схожий на ураган який мав чітко виражене око. Такі бурі не спостерігалися ні на одній планеті, крім Землі, навіть на Юпітері.

Атмосфера Урана:

Як і на Землі, атмосфера Урана розбита на шари залежно від температури та тиску. Як і інші газові гіганти, планета не має твердої поверхні, і вчені визначають поверхню як область, де атмосферний тиск перевищує один бар (тиск на Землі на рівні моря). Все, що доступне для дистанційного зондування, яке простягається приблизно на 300 км нижче рівня 1 бар, також вважається атмосферою.

Схема внутрішнього простору Урана. Авторство: Public Domain

Використовуючи ці опорні точки, атмосферу Урана можна розділити на три шари. Перший – це тропосфера, між висотами від -300 км під поверхнею і 50 км над нею, де тиск коливається від 100 до 0,1 бар (10 МПа до 10 кПа). Другим шаром є стратосфера, яка досягає від 50 до 4000 км і відчуває тиск від 0,1 до 10 -10 бар (10 кПа до 10 мкПа).

Тропосфера — найщільніший шар в атмосфері Урана. Тут температура коливається від 320 К (46,85 °C/116 °F) біля основи (-300 км) до 53 К (-220 °C/-364 °F) на 50 км, причому верхня область є найхолодніша в Сонячній системі . Область тропопаузи відповідає за переважну більшість теплових інфрачервоних випромінювань Урана, таким чином визначаючи його ефективну температуру 59,1 ± 0,3 К.

У тропосфері розташовані шари хмар – водяні хмари з найнижчим тиском, з хмарами гідросульфіду амонію над ними. Далі йдуть хмари аміаку та сірководню. Нарешті на вершині лежали тонкі хмари метану.

У стратосфері температура коливається від 53 К (-220 °C/-364 °F) на верхньому рівні до між 800 і 850 К (527 – 577 °C/980 – 1070 °F) в основі термосфери, значною мірою завдяки нагріванню, викликаному сонячною радіацією. Стратосфера містить етановий смог, який може сприяти похмурому вигляду планети. Також присутні ацетилен і метан, і ці серпанки допомагають зігрівати стратосферу.

Уран, зроблений космічним телескопом Хаббл. Автор зображення: NASA/Hubble

Зовнішній шар, термосфера і корона, простягаються від 4000 км до 50 000 км від поверхні. Цей регіон має рівномірну температуру 800-850 (577 °C/1070 °F), хоча вчені не впевнені в чому причина. Оскільки відстань до Урана від Сонця така велика, кількість поглинаного сонячного світла не може бути основною причиною.

Подібно до Юпітера і Сатурна, погода на Урані має схожу схему, коли системи розбиті на смуги, які обертаються навколо планети, які рухаються внутрішнім теплом, що піднімається до верхніх шарів атмосфери. В результаті вітри на Урані можуть досягати до 900 км/год (560 миль/год), створюючи потужні шторми, подібні до тієї, яку помітив космічний телескоп Хаббл у 2012 році. Подібно до Великої червоної плями Юпітера, це « Темна пляма ” був гігантським хмарним вихором розміром 1700 на 3000 кілометрів (1100 миль на 1900 миль).

Атмосфера Нептуна:

На великих висотах атмосфера Нептуна на 80% складається з водню і 19% гелію з незначною кількістю метану. Як і у випадку з Ураном, це поглинання червоного світла атмосферним метаном є частиною того, що надає Нептуну його блакитний відтінок, хоча у Нептуна темніший і яскравіший. Оскільки вміст метану в атмосфері Нептуна подібний до вмісту Урана, вважається, що якийсь невідомий компонент сприяє більш інтенсивному забарвленню Нептуна.

Атмосфера Нептуна поділяється на дві основні області: нижню тропосферу (де температура зменшується з висотою) і стратосферу (де температура зростає з висотою). Межа між ними, тропопауза, лежить під тиском 0,1 бар (10 кПа). Потім стратосфера поступається місцем термосфері при тиску нижче 10 -5 до 10 -4 мікробарів (від 1 до 10 Па), який поступово переходить в екзосферу.

Спектри Нептуна свідчать про те, що його нижня стратосфера туманна через конденсацію продуктів, викликану взаємодією ультрафіолетового випромінювання та метану (тобто фотоліз), що утворює такі сполуки, як етан і етин. Стратосфера також є домом для невеликих кількостей оксиду вуглецю та ціаністого водню, які відповідають за те, що стратосфера Нептуна є теплішою, ніж на Урані.

Змінене кольорове/контрастне зображення, яке підкреслює особливості атмосфери Нептуна, зокрема швидкість вітру. Кредит: Еріх Каркошка)

З причин, які залишаються незрозумілими, термосфера планети відчуває надзвичайно високі температури близько 750 К (476,85 °C/890 °F). Планета розташована занадто далеко від Сонця, щоб це тепло вироблялося ультрафіолетовим випромінюванням, а це означає, що задіяний інший механізм нагрівання – це може бути взаємодія атмосфери з іонами в магнітному полі планети, або гравітаційні хвилі з надр планети, які розсіюються в атмосфера.

Оскільки Нептун не є твердим тілом, його атмосфера зазнає диференціального обертання. Широка екваторіальна зона обертається з періодом близько 18 годин, що повільніше, ніж 16,1-годинне обертання магнітного поля планети. Навпаки, для полярних регіонів, де період обертання становить 12 годин, справедливо навпаки.

Це диференціальне обертання є найбільш вираженим серед будь-якої планети Сонячної системи і призводить до сильного широтного зсуву вітру та сильних штормів. Усі три найбільш вражаючі були помічені в 1989 році космічним зондом «Вояджер-2», а потім названі на основі їхнього вигляду.

Першим був помічений потужний антициклонічний шторм розміром 13 000 х 6 600 км і схожий на Велика червона пляма Юпітера. Відомий як Велика темна пляма , цей шторм не був помічений п’ятьох пізніше (2 листопада 1994 року), коли космічний телескоп Хаббл шукав його. Натомість у північній півкулі планети була виявлена ​​нова буря, яка була дуже схожа на зовнішній вигляд, що свідчить про те, що ці бурі мають меншу тривалість життя, ніж у Юпітера.

Реконструкція зображень «Вояджера 2», що показують Велику чорну пляму (вгорі ліворуч), Скутер (посередині) і Маленьку чорну пляму (унизу справа). Авторство і права: NASA/JPL

The Скутер це ще один шторм, група білої хмари, розташована південніше, ніж Велика темна пляма – прізвисько, яке вперше виникло протягом місяців доПодорожі 2зустріч у 1989 році Маленька темна пляма , південний циклонічний шторм, був другим за інтенсивністю штормом, що спостерігався під час зіткнення 1989 року. Спочатку було зовсім темно; але якПодорожі 2наблизився до планети, утворилося яскраве ядро, яке можна було побачити на більшості зображень з найвищою роздільною здатністю.

Загалом, усі планети нашої Сонячної системи мають певну атмосферу. І в порівнянні з відносно м’якою і щільною атмосферою Землі, вони охоплюють діапазон від дуже дуже тонкої до дуже дуже щільної. Вони також коливаються в діапазоні температур від надзвичайно спекотної (як на Венері) до надзвичайного морозу.

А коли справа доходить до погодних систем, ситуація може бути однаково екстремальною: чи то погода на планеті взагалі може похвалитися, чи то інтенсивні циклонічні та пилові бурі, які соромлять бурі тут, на Землі. І в той час як одні цілком ворожі до життя, яким ми його знаємо, з іншими ми можемо працювати.

У нас на Universe Today є багато цікавих статей про атмосферу планети. Наприклад, він Що таке атмосфера? , та статті про атмосферу с Меркурій , Венера , березень , Юпітер , Сатурн , Уран і Нептун ,

Щоб дізнатися більше про атмосферу, перегляньте сторінки NASA на Атмосферні шари Землі , Вуглецевий цикл , і як Атмосфера Землі відрізняється від космосу .

У Astronomy Cast є епізод джерело атмосфери .

Яка планета земної групи має найщільнішу атмосферу

Земля — найщільніша планета в Сонячній системі, але це не означає, що вона найважча. Щільність Землі становить 5,513 грама на кубічний сантиметр, а її металеве ядро ​​в поєднанні з кам’янистою мантією змушує її дивувати «більших», таких як газові гіганти.

Які типи планет є найщільнішими з теллуричних?

Які типи планет щільніші? Відповідь: Скелясті планети Сонячної системи також відомі як планети телуричного типу, планети твердого тіла або планети земної групи. Це скелясті планети, як і Земля, і мають вищу щільність порівняно з газоподібними планетами.

Чому планети земної групи щільніші?

Вони розташовані ближче до Сонця, тому розташовані у внутрішній частині Сонячної системи і мають більшу щільність, ніж газоподібні планети (Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун).

Які найщільніші планети в системі?

Телуричний, земний або скелястий: відповідають чотирьом планетам, найближчим до Сонця (більш щільним), які складаються із заліза, важких металів і гірських порід. Це: Меркурій, Венера, Земля і Марс.

Що таке щільні планети?

Які найщільніші планети? Скелястими планетами Сонячної системи є Меркурій, Венера, Земля і Марс. Вони найменші, найщільніші та найближчі до Сонця. Скелясті планети Сонячної системи також відомі як планети телуричного типу, планети твердого тіла або планети земної групи.

Що щільніше Земля чи Юпітер?

Цікавий факт: найщільніша планета Сонячної системи — Земля. Власне, не плутаючи масу з щільністю, наша планета має 5,5 г/см³, а Юпітер, наприклад, 1,55 г/см³.

Що таке телурічні планети?

Меркурій, Венера, Земля і Марс вважаються планетами земної групи, оскільки вони мають тверду поверхню без падіння кілець.

Яка планета Сонячної системи є найщільнішою і найменшою?

Можна сказати, що найщільнішою планетою в цій системі є планета Земля, тоді як найменш щільною планетою в нашій Сонячній системі є планета Сатурн.

Який найщільніший тип зірок?

Найщільніша зірка, яка коли-небудь спостерігалася, відома як R136a1, була предметом нового дослідження, яке оцінило масу, значно нижчу за попередні розрахунки. І все-таки вона залишається на вершині «важкої ваги» Всесвіту.

Що таке щільніша атмосфера?

Тропосфера. Тропосфера є найщільнішим шаром атмосфери, а тому найближчим до земної поверхні. Загальна маса атмосфери оцінюється в 5×10 18 кг, і що 75% цієї кількості знаходиться в тропосфері.

Що щільніше у Всесвіті?

Нейтронні зірки — компактні залишки масивних зірок, які стали надновими — є найщільнішими «нормальними» об’єктами у відомому Всесвіті (технічно чорні діри щільніші, але вони далекі від норми).

Яка планета має найменшу щільність?

Незважаючи на це, Сатурн залишається планетою з найменшою щільністю в нашій Сонячній системі — щільність приблизно на 30% менша, ніж у води.

Що насправді таке зірка Дальви?

Планета Венера має деякі відомі прізвиська, такі як «ранкова зірка» або «вечірня зірка». Це тому, що стародавні цивілізації вважали, що на небі з’являються дві зірки: одна вранці, а друга – пізно вдень.

Чи правда, що Сонце є найбільшим небесним тілом Сонячної системи?

Це найбільше небесне тіло в нашій Сонячній системі, хоча це не найбільша зірка в Чумацькому Шляху. Насправді Сонце вважається жовтим карликом, назва якого використовується як у зв’язку з його розміром, так і з яскравістю, яку воно випромінює.

Чи існують у Всесвіті інші планетні системи. Обґрунтуйте свою відповідь?

Чи існують у Всесвіті інші планетні системи. Обґрунтуйте свою відповідь? Так, у Всесвіті є незліченна кількість планетних систем. Це пов’язано з тим, що майже всі зірки мають одну або кілька планет, що обертаються навколо них. У галактиці мільйони зірок, і майже всі вони мають планети.

Яка щільність планети Хаумеа?

Хаумеа також є найшвидшим астрономічним об’єктом у Сонячній системі, який обертається лише чотири години, що робить карликову планету надзвичайно деформованою, нагадуючи м’яч для регбі.

Яка найважча планета Сонячної системи?

Юпітер — найбільша планета Сонячної системи як за діаметром, так і за масою, а також п’ята найближча до Сонця планета. Це менше однієї тисячної маси Сонця, але в 2,5 рази більше маси всіх інших планет разом узятих.

Яка з планет найбільша?

Юпітер — найбільша планета Сонячної системи, її діаметр перевищує 142 XNUMX км. Це п’ята планета від Сонця, розташована між Марсом і Сатурном.

Яка найщільніша зірка у Всесвіті?

Команда північноамериканських астрономів виявила найщільнішу нейтронну зірку, виявлену на сьогодні у Всесвіті. Приблизно на відстані 30 кілометрів зірка J0740 + 6620 знаходиться на відстані 4600 світлових років і в 2,17 разів перевищує масу Сонця і в 333 XNUMX разів перевищує масу Землі.

Який найщільніший об’єкт у світі?

Осмій або іридій можна вважати найщільнішими елементами. За температури й тиску навколишнього середовища розрахункова густина осмію становить 22,61 г/см3, а розрахункова густина іридію — 22,65 г/см3.

У скільки разів Юпітер щільніший за Землю?

Коли ми проникаємо всередину, тиск зростає, а також температура. Юпітер, як і планети земної групи, має тверде щільне ядро, яке у вісім разів перевищує масу Землі, хоча через тиск у 70 мільйонів атмосфер його діаметр становить лише 11000 XNUMX км (менший за Землю).

Це телурична планета?

Телуричні планети: їх також називають земними, внутрішніми або скелястими планетами. Це відносно невеликі планети – порівняно з більшістю інших планет – вони розташовані близько до Сонця та мають тверду поверхню. Приклади: Земля, Марс і Меркурій.

Що означає телуричний?

1. Що стосується Землі або землі (наприклад, землетрус відчувався в регіоні; телуричні божества; телурична сила). 2. [Хімія] Що стосується телуру.

Як характеризуються планети телуру?

→ Телуричні, земні або скелясті планети: це чотири найближчі до Сонця планети: Меркурій, Венера, Земля та Марс. Вони характеризуються тим, що складаються з гірських порід, заліза та важких металів і мають більшу щільність, оскільки щільні матеріали, як правило, знаходяться ближче до Сонця.

Як дізнатися, щільніше воно чи менш щільне?

Якщо ми помістимо матеріал у твердому стані над рідиною, він може або плавати (якщо він менший за рідину), або тонути (якщо він більший за рідину).

Що менш щільне і більш щільне?

Більш щільний матеріал – це коли ми кладемо предмет у воду, і він тоне.

Що таке найменша щільність?

Довгий час аерогель вважався найменш щільним твердим тілом у світі. Але нещодавно новий рекорд був побитий легким конкурентом: SeaGel, різновидом аерогелю, виготовленого з агар-агару, желатинової речовини, видобутої з деяких видів водоростей.

Яка маса найважча у Всесвіті?

Що є найважчим у Всесвіті? Ядерна паста — це матеріал, який у сто трильйонів разів щільніший за будь-який матеріал, знайдений на Землі.

Яка найтвердіша речовина у Всесвіті?

Є матеріал, який у 10 мільярдів разів міцніший за сталь. Про це свідчить дослідження, яке обчислило твердість матеріалу, знайденого всередині кори нейтронних зірок.

Яка щільність зірки?

Щільність нейтронної зірки може коливатися від 3,7.1017 кг/м³ до 5,9.1017 кг/м³, тобто сотні трильйонів щільніше Сонця. Така щільність призводить до того, що об’єм чайної ложки (5 мл) речовини, що міститься в нейтронній зірці, становить близько мільярда тонн!

Який найменш щільний шар на Землі?

Континентальна кора складається в основному з кремнію та алюмінію (тому вона була відома як шар SiAl), менш щільна, геологічно старша та складніша, з верхнім шаром, що складається з гранітних порід, і нижнім шаром, що складається з базальтових порід.

Який найтовщий шар атмосфери?

Термосфера: найбільший шар атмосфери, що досягає висоти 500 км. Повітря є дефіцитним і, отже, легко поглинає сонячне випромінювання, досягаючи температури близько 1000ºC і таким чином стаючи найгарячішим шаром атмосфери.

ЦЕ ЦІКАВО: Ви запитали: що розділяє внутрішню та зовнішню планети?

Де найкраща атмосфера?

50% маси атмосфери знаходиться на висоті нижче 5,6 км; 90% маси атмосфери знаходиться на висоті нижче 16 км; 99,99997% атмосфери за масою знаходиться на висоті нижче 100 км, хоча в тонких шарах вище спостерігаються полярні сяйва та інші атмосферні явища.

Що таке щільніший елемент?

Що стосується хімічних елементів, то щільність елементів зростає до центру періодичної таблиці. Тому найщільнішими елементами є метали: осмій (22,6 г/см 3 ) та іридію (22,5 г/см 3 ).

Як дізнатися, що щільніше?

Тож той, що має найбільшу щільність, залишається внизу. У другому прикладі цвях щільніший за воду, тому він тоне. У прикладі порожньої пляшки вона насправді наповнена повітрям, яке менш щільне, ніж вода.

Що щільніше, то важче?

Вища щільність: важчий предмет; 2. Менша щільність: легший предмет.

Що таке планета, яку також називають Естрела д’Альва?

Сонячна система – Венера – Ранкова зірка.

Яка планета менша за густину води?

Атмосфера в основному складається з водню з невеликою кількістю гелію і метану. Сатурн — єдина планета, менша за щільність води (приблизно на 30 відсотків). У гіпотетичному випадку виявлення досить великого океану Сатурн плавав би в ньому.

Яка найменша планета в галактиці?

Кеплер-37b, як його називають, навіть менший за Меркурій, найменшу планету Сонячної системи. Назва походить від зірки Кеплер-37, навколо якої обертається планета.

Як називається найяскравіша зірка на небі?

Список найяскравіших зірок

Як називається зірка, яка знаходиться на боці Місяця?

З наукової точки зору це не зірка, як багато хто вважає, а планета Венера, яка, коли її бачать на світанку, у народі отримує таку назву. Він також відомий як Ранкова зірка або Ранкова зірка.

Як називається остання планета Сонячної системи?

Яка передостання планета Сонячної системи? НЕПТУН, який був передостанньою планетою Сонячної системи до зникнення Плутона, тепер став останнім, газоподібним, має 11 супутників і принаймні 5 кілець. Його не видно неозброєним оком. ПЛУТОН був найменшою планетою Сонячної системи і найхолоднішою.

Що щільніше у Всесвіті?

Нейтронні зірки — компактні залишки масивних зірок, які стали надновими — є найщільнішими «нормальними» об’єктами у відомому Всесвіті (технічно чорні діри щільніші, але вони далекі від норми).

Яке найщільніше тіло у Всесвіті?

Ядерна паста — це матеріал, який у сто трильйонів разів щільніший за будь-який матеріал, знайдений на Землі. Де знаходиться ядерна паста? Всередині нейтронних зірок.

Який найщільніший елемент у Всесвіті?

Осмій знаходиться в центрі та внизу таблиці Менделєєва, тому його густина найвища з усіх елементів (22,5 г/см 3 ), потім щільність іридію (22,4 г/см 3 ), який стоїть поруч із осмієм у таблиці.

Яка планета має найменшу щільність?

Незважаючи на це, Сатурн залишається планетою з найменшою щільністю в нашій Сонячній системі — щільність приблизно на 30% менша, ніж у води.