Astronomija

Gravitaciono povlačenje potrebno za zadržavanje plina u atmosferi

Gravitaciono povlačenje potrebno za zadržavanje plina u atmosferi


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Kako možete odrediti gravitacijsku silu potrebnu za zadržavanje određenog plina u atmosferi planete (na primjer, ugljični dioksid (CO2))?

Naišao sam na sljedeću formulu $ left ( frac {8RT} {πM} right) ^ {0.5} $

ovdje: http://www.tau.ac.il/~roichman/CVI/hw1/hw1.pdf

$ M $ = Molekularna masa

$ R $ = Plinska konstanta

$ T $ = Temperatura

Da li bi se primijenila ova formula?


Da, formula koju citirate odnosi se na određeno područje.

Može se zapisati i u terminima Boltzmannove konstante $ k_ mathrm {B} $ kao $$ v_ mathrm {rms} = sqrt { frac {3k_ mathrm {B} T} {m_ mathrm {m}} }, $$ sa $ m_ mathrm {m} $ mase dotičnog molekula daje srednju ("srednju kvadratnu") brzinu molekula gasa u funkciji temperature $ T $. Upoređujući ovo sa izlaznom brzinom $$ v_ mathrm {esc} = sqrt { frac {2GM_ mathrm {p}} {R_ mathrm {p}}}, $$ gdje je $ M_ mathrm {p} $ i $ R_ mathrm {p} $ su masa i radijus planete, odnosno daju procjenu reda veličine hoće li planeta moći održavati atmosferu ili ne.

Međutim, ako su dvije brzine jednake, to bi i dalje značilo da je polovica atmosfere trenutno isparila i da bi s vremenom velik dio nestao, iako vremenska skala da se to dogodi može biti vrlo duga. Da bi planeta zaista održala atmosferu, $ v_ mathrm {esc} $ mora biti otprilike 6 puta veći od $ v_ mathrm {rms} $.

Međutim, gravitacija nije jedini faktor koji određuje stabilnost atmosfere. Pritisak zračenja zvijezde ("Sunčev vjetar") lako može rastrgati planetu iz njene atmosfere. S druge strane, ako planeta ima efikasno magnetno polje, to će je zaštititi od vjetra.

Uključeni su i drugi faktori. Ali u pravu ste jer barem planeti treba određeno gravitaciono polje da zadrži atmosferu.


Uočavanje atmosfere koja bježi u bijeg

Napisao: AAS Nova 29. marta 2021 0

Primajte ovakve članke poslane u vašu pristiglu poštu

Egzoplaneti male gustine koji kruže u blizini zvijezda domaćina obično gube atmosferu. Sada astronomi mogu izmjeriti koliko brzo nestaje.

Umetnikova ilustracija WASP-107b, prve planete za koju su naučnici otkrili helij koji beži iz njene atmosfere.
ESA / Hubble / NASA / M. Kornmesser

Planete niske gustine bore se zadržati u svojoj atmosferi kada ih napadne visokoenergetsko zračenje iz blizine zvijezde domaćina. Nova zapažanja uhvatila su pogled na jednu takvu atmosferu koja se izvlači pomoću moćnog tragača: helijuma.


Gravitaciono povlačenje potrebno za zadržavanje plina u atmosferi - Astronomija

Vrlo ste pronicljivi u shvaćanju ključne poteškoće u oblikovanju Mjeseca kako biste mu dali zemaljsku atmosferu: njegova gravitacija je preniska da bi dugo sadržavala veliku atmosferu.

Sve planete s atmosferom gube plin zbog procesa koji se naziva toplotnim bijegom. Molekule u plinu imaju slučajnu raspodjelu brzina. U atmosferi će uvijek biti molekula koji imaju brzine veće od izlazne brzine planete. To znači da ako se brzinom počnu udaljavati od planete, gravitacija nikada neće biti dovoljno jaka da ih vrati. U vrlo tankim gornjim dijelovima atmosfere („egzosfera“), srednji slobodni put (udaljenost molekula zraka prije nego što pogodi drugi molekul) je dovoljno velik da molekuli velike brzine pobjegnu, a da ništa ne pogodiju. Jednom kad nestanu, sunčeva svjetlost zagrijava atmosferu dajući više molekula velike brzine, koji i dalje odlaze, na kraju odvodeći cijelu atmosferu u ništa.

Za Zemlju je gravitacija dovoljno jaka da je vrijeme potrebno za to mnogo milijardi godina (duže od životnog vijeka Zemlje), a vulkanizam i drugi procesi pomažu u nadopunjavanju zaliha plina. Mjesec je mnogo kraći: možda desetine miliona godina. Zbog toga Mjesec danas nema atmosferu.

Dakle, svaki pokušaj davanja Mjesecu atmosfere bit će privremen. Međutim, deset miliona godina je dovoljno dugo da se većina ljudi zbog toga neće brinuti.

Odakle možemo dobiti atmosferu? Jedna od mogućnosti je zagrijavanje lunarnih stijena do te mjere da ispuštaju kisik koji se u njima nalazi. To zahtijeva apsolutno velike količine energije. Potrebnu energiju možda bi najbolje mogli dobiti podzemne nuklearne eksplozije. Međutim, za to bi vam trebalo 10 ^ 10 (deset milijardi) jednomegatonskog nuklearnog oružja, po cijeni od desetina hiljada puta veći od trenutnog svjetskog bruto nacionalnog proizvoda. Međutim, moglo bi biti moguće to učiniti znatno jeftinijim. Ako se eksplozije dogode u blizini površine, na kraju ćete izvući cijelu Mjesečevu površinu do dubine od 100 metara.

Druga mogućnost je upotreba plinova smrznutih u kometama i ledenih satelita vanjskog Sunčevog sistema ("iceteroidi"). Predložene su pametne šeme za modifikaciju njihovih orbita gurkanjem nuklearnim oružjem i upotrebom gravitacijskog efekta "praćke": u teoriji bi se moglo organizirati da ta tijela udare na Mjesec, trenutno isparavaju smrznute plinove i pružaju Mjesecu atmosferu.

Ova taktika mogla bi pomoći i kod drugog problema koji ste spomenuli: sporosti rotacije Mjeseca. Udarivši Mjesec bacajućim udarcem dolazećim iceteroidima, moglo bi se dogoditi da se Mjesec brže zavrti.

Međutim, još jednom a puno potrebno je napora i materijala (potrebno je 10 ^ 18 kg plinova). Jedan ledeni satelit širine 500 km, poput Saturnovog satelita Enceladus, pružio bi dovoljno atmosferskog plina i dao Mjesecu 10-dnevnu brzinu rotacije. Postoje prednosti ako ga prvo narežete na komade. Ali čitav Sunčev sistem ima manje od desetak tijela ove veličine: postoje etička pitanja na koja treba odgovoriti prije nego što uništimo jedinstveno nebesko tijelo kako bismo privremeno izmijenili Mjesec po svojoj želji. Ako bismo umjesto toga odlučili skrenuti komete na Mjesečevu stazu, trebali bismo potrošiti svaku novu kometu koja ulazi u unutrašnji Sunčev sistem 10 000 do 100 000 godina. Alternativa je izlazak u Oortov oblak (gdje žive komete) i skretanje svojih orbita u unutrašnji Sunčev sistem.

Kao što vidite, to je težak problem, ali nadam se da su vam ovo dale neke ideje. Većina informacija u ovom odgovoru dolazi iz knjige Martyn Fogg Terraforming: Engineering Planetary Environment (ISBN 1-56091-609-5: Primjerak sam dobio iz Amazon Books). Ovo je zasad jedina tehnička knjiga o teraformiranju u tisku, a Fogg je učinio izuzetan posao opisujući izvanredne ideje ljudi zainteresiranih za to područje. Toplo preporučujem.


Q: Ako ikad pokušamo učiniti Mars otvorenom za život, neće li zrak i dalje letjeti u svemir zbog male gravitacije?

Da, ali vrlo, vrlo polako, tako polako, da to ne bi bilo važno za teraformere.

Zapamtite da je Mars u prošlosti imao prilično značajnu atmosferu! Dokaza o tekućoj vodi i okeanima je ogromno. Naravno da Mars ima dovoljno gravitacije da zadrži prozračnu atmosferu.

Međutim, Marsovo magnetno polje sada više nema, pa je atmosfera pobjegla vrlo, vrlo polako zbog interakcije sa sunčevim vjetrom.

Zbog toga postoji nekoliko pitanja na ovoj stranici o & quotreactivating & quot; Marsovom magnetnom polju, ili dodavanju magnetnog deflektora na tački Sunca-Marsa L1 kako bi se smanjio tok sunčevog vjetra. Tamošnji odgovori ističu da su oni nepotrebni jer bi život teraformirane atmosfere bio dovoljno dug da bi bio koristan. Nauka nije razvijena dovoljno da bi se tačno reklo koliko dugo, ali to će biti nešto poput milion godina, a ne stotinu godina.

Iz članka Wikipedije o atmosferi Marsa:

  • Postepena erozija atmosfere solarnim vjetrom. NASA je 5. novembra 2015. objavila da podaci sa MAVEN-a pokazuju da se erozija Marsove atmosfere znatno povećava tokom sunčanih oluja. Ovaj pomak dogodio se između otprilike 4,2 do 3,7 milijardi godina, jer je zaštitni efekt globalnog magnetskog polja izgubljen kada se planetov unutrašnji dinam ohladio

  • Katastrofalni sud tijela dovoljno velikog da otpuhne značajan procenat atmosfere

  • Niska gravitacija Marsa koja Jeansu omogućava da atmosferu "ispuše" u svemir.

Posljednja stavka je faktor koji doprinosi, ali vremenski okvir bio bi stotine miliona godina, što zapravo nije relevantno za pitanje o oblikovanju terapije


Dijeljeni komplet Flashcard

Koja je zvijezda najbliža Zemlji nakon Sunca i koliko je udaljena svjetlosnih godina?

(postupak kojim se dvije ili više jezgri kombiniraju i ponovno oslobađaju energiju)

Kako se zove kada mjerimo koliko sunčeve energije dobijamo po kvadratnom metru svake sekunde na zemlji?

1400 vati po kvadratnom metru

Kako se zove kada izračunamo ukupnu količinu energije zračene od Sunca u svim pravcima?

Solarna i heliosferska opservatorija

Kako se zove tačka na kojoj je smješten SOHO i zašto je tamo smješten?

U ovom trenutku gravitacijski privlak zemlje i sunca je isti

Vidljiva površina sunca prošarana je područjima svijetlih i tamnih plinova poznatih kao _______?

Otprilike koliko je daleko svaki od njih?

(Direktna granulacija solarne površine direktan je odraz kretanja u zoni konvekcije)

Oni su široki oko 1000 km

Tamno središte sunčeve pjege.

Vanjski sivkasti dio naziva se penumbra.

Šta uzrokuje stalno istezanje, uvijanje i preklapanje vodova magnetnog polja?

Šta je izbacivanje krunične mase?

Zašto u materiji nedostaju krunične rupe?

Sila kratkog dometa slabija i od elektromagnitizma i od jake sile, ali mnogo jača od gravitacije.


Enutrofovo carstvo

Kada se planetarna tijela formiraju, čvrstim tijelima obično nije puno na putu. Tako gušći elementi "tonu" prema svojoj jezgri (većina se s vremenom učvršćuje), dok manje gusti visi na rubu, tako da govorimo i dalje drže gravitacija.

Gravitacija ne izvlači samo sve plinove na površinu, jer toplina pomaže da atmosfera ostane poletna.

Naša atmosfera ostaje na mjestu jer sila uzgona uravnotežuje silu gravitacije. Svi molekuli plina su u stalnom slučajnom kretanju. Temperatura bilo kojeg plina izravna je mjera ovog kretanja & # 8212 što je plin vrući, to se molekule brže kreću. Brzo kretanje zagrijanih molekula stvara pritisak koji se suprotstavlja sili gravitacije, sprečavajući da se naša atmosfera uruši pod njegovom težinom.

Međutim, kao što ste mogli pretpostaviti, ove snage ne obavljaju savršen posao u održavanju našeg okruženja. Da, atmosfera bježi različitim brzinama, ovisno o tijelu. Stopa gubitka ovisi o nekoliko čimbenika, a jedan od njih je snaga gravitacijskog privlačenja tijela.

Atmosfere se obično sastoje od više elemenata / jedinjenja. Na primjer, zemlja u svojoj atmosferi ima uglavnom dušik kojeg slijedi & # 8211 ne izbliza & # 8211 kisik. Sadrži i male količine helija i drugih plinova. Lakši plinovi poput helija izbijaju iz Zemljine atmosfere. Prisustvo velikog udjela slobodnog kisika čini našu atmosferu posebnom u Sunčevom sustavu & # 8211 što je, naravno, posljedica života na Zemlji.

Međutim, atmosfersko iskustvo ćemo prodati kratko ako ograničimo naše rasprave na zemlju. Tako ćemo u nastavku ovog članka zaviriti u atmosferu glavnih planetarnih tijela u našem Sunčevom sistemu. Idemo!

Merkur & # 8211 glasnik bogova

Živa nema mnogo atmosfere. To je zbog njegove visoke površinske temperature i male mase (manje od 5 puta mase Mjeseca). To ne znači da nikada nije imao atmosferu, već da ju je brzo izgubio.

Venera - boginja ljepote

Venera ima masivnu atmosferu koja se sastoji uglavnom od ugljičnog dioksida i dušika. Osjeća li se vruće ovdje? Da. Ekolozi bi prepoznali tendencije zagrijavanja takve kombinacije. Površinska temperatura Venere je oko 730K sa pritiskom ekvivalentnim dubini zemlje od 1km. Zanimljivo je također primijetiti da se njegova atmosfera širi dalje od površine zemlje od one na zemlji.

mars - bog rata

Najpopularnija opcija za planet B. Marsovska atmosfera sastoji se uglavnom od ugljičnog dioksida. Takođe sadrži elemente poput dušika, argona, kiseonika i tako dalje. Ne, nije toliko vruće kao Venera, iako vidim zašto to možete pomisliti & # 8211 sličnosti i sve & # 8211, međutim, imale su vrlo različite atmosferske povijesti. Prosječna površinska temperatura na Marsu je za oko 70K hladnija nego na Zemlji.

Jupiter - bog neba i groma

Jupiter je velik i ima niz atmosferskih oblaka koji se stalno mijenjaju. Ovi pojasevi prikazuju mnoge boje - # 8211 blijedo žute, svijetloplave, žive crvene i tako dalje. Njegova atmosfera sastoji se uglavnom od helija i vodonika. Sadrži i metan, amonijak i druge elemente / spojeve. Ovi plinovi, međutim, ne uzimaju u obzir Jupiterove boje. Ono što je odgovorno je njegova burna atmosfera, iako je mi ne razumijemo u potpunosti. Velika crvena mrlja značajka je Jupiterove atmosfere koja je vrijedna pažnje. Ovo mjesto je dvostruko veće od Zemlje i čini se da je uragan koji traje vjekovima.

Saturn - titan vremena

Saturnova atmosfera sastoji se uglavnom od vodonika. Većina onoga što je ostalo je Helij što ga čini vrlo sličnim Jupiteru. Međutim, udio helija ovdje je prilično nizak. Astronomi su teoretizirali da se u nekom trenutku prošlosti planete helij ukapnio i tonuo prema centru smanjujući njegovo obilje u vanjskom sloju. Slojevi oblaka na Saturnu su oko 3 puta deblji od onih na Jupiteru, a razlog tome je Saturnova slabija gravitacija.

Uran - bog neba i prvi vladar

Atmosfera Urana po sastavu je vrlo slična atmosferi Jupitera. Ovdje je najzastupljeniji plin vodik, zatim helij i metan. U atmosferi Urana nema amonijaka, jer na svojoj atmosferskoj temperaturi amonijak postoji u obliku kristala leda.

Neptun - bog mora

Poput Urana, Neptun je po atmosferskom sastavu vrlo sličan Jupiteru. Međutim, ima veći udio metana. Njegova plava boja je zbog relativno visokog udjela metana u njegovoj atmosferi. Metan prilično efikasno apsorbira crvenu svjetlost, pa sunčevoj svjetlosti odbijenoj od Neptuna nedostaje crvenih i žutih fotona. Zbog toga se Neptun čini plavim, dok se Uran s manjim udjelom metana čini plavo-zelenim.

Pluton - bog mrtvih i podzemlja

Pluton je NE planeta. Međutim, činilo se da je Had uvijek izbačen iz svih dobrih stvari u mitologiji, pa sam odlučio ne nastaviti trend.

Pluton ima tanku atmosferu koja se širi i urušava ovisno o udaljenosti od Sunca. Sadrži uglavnom dušik, iako su pronađeni tragovi metana i ugljen monoksida. Njegova se atmosfera takođe širi daleko više od one na Zemlji nadmorske visine zbog svoje slabe gravitacije.

Nadam se da vam je ovo bilo pronicljivo i zabavno. Adios. do sljedećeg puta.


Odgovori i odgovori

Ideja brzine bijega je da ako imate predmet koji putuje ravno prema gore (dalje od površine) brzinom većom od brzine bijega, tada će pobjeći iz atmosfere i odletjeti u Sunčev sistem. Budući da su u toplotnom kretanju svi pravci ujednačeni, neki dijelovi molekula plina će u nekom trenutku letjeti ravno prema gore i ako su blizu vrha atmosfere, tada mogu pobjeći. Ako je brzina vaše čestice manja od brzine izlaska, gravitacijsko povlačenje spriječit će je da potpuno pobjegne. Sada, u toplotnom kretanju u osnovi postoji raspon brzina usredotočenih na prosječnu brzinu, pa ako je vaša prosječna brzina malo ispod izlazne brzine, značajan broj čestica će zapravo putovati brže od izlazne brzine, a time i na kraju pobjeći. Dakle, ljudi imaju tendenciju da odaberu (donekle proizvoljan) faktor ispod brzine bijega kako bi postavili prosječnu brzinu za zadržavanje atmosfere, jer želite da malo dovoljno čestica bude iznad granične vrijednosti bijega. Kažem da je donekle proizvoljno jer će, više ili manje, uvijek biti neke čestice iznad te granične vrijednosti. Što ih je manje, to je duže potrebno da atmosfera nestane. Dakle, s prosječnom toplotnom brzinom postavljenom na 1/5 brzine bijega, u usporedbi s, recimo, 1/10, dobit ćete kraći vijek trajanja atmosfere - ali obje će i dalje biti zaista velike količine vrijeme.

Ovo je pomalo suptilno pitanje. Veća je vjerovatnoća da će čestice pobjeći iz gornjih slojeva atmosfere zbog više temperature (a samim tim i veće prosječne brzine) i manje gustine (a samim tim i dužeg slobodnog puta između sudara molekula). Imajte na umu da ovo nije povezano s činjenicom da su bliže svemiru, osim ako visina atmosfere nije značajna u odnosu na radijus Mjeseca, ta razlika neće puno uzeti u obzir (vidi odgovor na dio b). S druge strane, jer donje gustine, nećete postići da značajan dio atmosfere nestane uklanjanjem samo dijela gornje atmosfere. Dakle, želite koristiti prosječnu temperaturu atmosfere, ili možda čak i površinsku temperaturu, da biste dobili bolju procjenu može li mjesec zadržati plin.

Hvala na odgovoru Steely Dan,
zapravo razumijem osnovnu fiziku procesa,
Ono što mi zapravo treba su formule ili ideje kako izračunati životni vijek (nazovimo ga Lt) atmosfere u funkciji Vair / Ve (koji je sada 1/5).

a. Koju temperaturu T trebam koristiti u jednačini, Maksimalna temperatura u višim mjesečevim atmosferama (380K)? ili prosječna temperatura gornjeg dijela atmosfere (220K)? Možda prosječna tmp površina koja će biti na kraju?

Ovo je pomalo suptilno pitanje. Veća je vjerovatnoća da će čestice pobjeći iz gornjih slojeva atmosfere zbog više temperature (a samim tim i veće prosječne brzine) i manje gustine (a samim tim i dužeg slobodnog puta između sudara molekula). Imajte na umu da ovo nije povezano s činjenicom da su bliže svemiru, osim ako visina atmosfere nije značajna u odnosu na radijus Mjeseca, ta razlika neće puno uzeti u obzir (vidi odgovor na dio b). S druge strane, jer donje gustine, nećete postići da značajan dio atmosfere nestane uklanjanjem samo dijela gornje atmosfere. Dakle, želite koristiti prosječnu temperaturu atmosfere, ili možda čak i površinsku temperaturu, da biste dobili bolju procjenu može li mjesec zadržati plin.

b. Šta koristim za r: je li to vrh termosfere ili egzosfere ili možda nešto drugo?
(naravno da bih mogao pretpostaviti da je Rmoon, ali samo želim ovdje razumjeti fiziku.)

Jedan od načina razmišljanja o brzini bijega je u smislu energije: ako je kinetička energija čestice usmjerena prema gore (da bi se zloupotrijebilo značenje skalarne veličine) i veća je po veličini od gravitacijske potencijalne energije čestice, tada čestica moći će pretvoriti dovoljno svoje kinetičke energije u uklanjanje iz gravitacijskog potencijala Mjeseca, a još će im preostati da odleti. Dakle, jednadžba za usporedbu brzine u osnovi postavlja kinetičku energiju pomnoženu s nekim proizvoljnim faktorom (5 ili 10, kao što sam gore govorio) jednakom gravitacijskoj potencijalnoj energiji na nekom mjestu. Dakle, ako govorite o vjerovatnoći da će čestice u gornjoj atmosferi pobjeći, koristili biste gravitacijsku potencijalnu energiju u gornjoj atmosferi, što je u osnovi radijus Mjeseca plus visina atmosfere. S druge strane, ako želite dobiti procjenu životnog vijeka ukupne atmosfere, koristili biste mjesečev radijus, jer kao što sam spomenuo u odgovoru na dio a, morate ukloniti značajnu količinu plina sjedeći na površini kako bi se eliminisala atmosfera.

S obzirom na to da mi je vrijeme važno, ne mogu koristiti T površine (što je tačno samo za lim (t → ∞)), također ne mogu koristiti Rmoon (jer je opet za lim (t → ∞) )
Dakle, zato moram tačno znati koje T i r koristiti tamo, oni bi trebali biti isti T i r kao oni koji se koriste (ili podrazumijevaju) u izračunu životnog vijeka.
Btw, razumijem da ću ovdje, da bih ovdje dobio savršen odgovor, trebati uzeti integral na Vair i Ve kao funkciju visine h (gdje je r & lth & ltr + ∞), a također i kao funkciju temperature.
Pa ovo bi bilo prekoračenje, pa samo želim ovdje dobiti maksimalno blisku pretpostavku na osnovu nekih činjenica (empirijskih ili statističkih).


9 Astronomskih prekretnica u 2009

Ova godina pružila je mnoštvo kosmičkih otvarača oka kako astronomima, tako i slučajnim zvijezdama. Susedske planete poput Merkura i Jupitera dobile su preobrazbe i u naučnom i u doslovnom smislu. Otkriće vode na Mjesecu i Marsu pružilo je tragove o prošlosti, a da ne spominjemo nagovještaje o budućnosti istraživanja svemira. Klasa novootkrivenih planeta "Super-Zemlje" oko vanzemaljskih zvijezda u konačnici se može pokazati korisnijom od Zemlje. A sve veća flota postojećih, novih i oživljenih svemirskih teleskopa obećava još jednu zvjezdanu godinu pred nama.

Evo priča koje su se istakle:

9. Čudni objekti

Zemlja je 2009. imala sjedište u prvom redu za mnoštvo svemirskih objekata, sa zapanjujućim pljuskovima meteora, svojevrsnim svemirskim stijenama koje su zujale na planeti i čudnim svjetlima na nebu i prirodnim i umjetnim.

Godišnje svjetlosne emisije poput meteorskog pljuska Leonid nastavile su zasljepljivati, ali neke svemirske stijene približile su se malo za udobnost. Asteroid je eksplodirao iznad Indonezije snagom nekoliko bombi iz Hirošime 8. oktobra 2009. godine i postao najveća svemirska stijena koja je ciljala na Zemlju u više od deset godina.

Čudna i čudesna umjetna svjetla također su se pridružila prikazima prirodnog svjetla ove godine. NASA je lansirala eksperimentalnu raketu koja je nakratko rekreirala jezive noćne zrake u septembru. No, najčudniji prikaz svih pojavio se u spiralnom obliku koji se pojavio iznad Norveške u decembru i izazvao masovne špekulacije o vanzemaljcima ili nevaljalim meteorima & ndash prije nego što je rusko ministarstvo odbrane potvrdilo da je neuspješno lansiranje izbacilo raketu koja je izmakla kontroli.

8. Živa, nemaskirana

Planeta Merkur dobila je veliku znanstvenu preobrazbu 2009. godine, kada je NASA-ina sonda MESSENGER u septembru 2009. završila treći i posljednji prelet koji bi trebao pomoći u usmjeravanju letjelice u orbitu Merkura 2011. godine.

Treći susret s Merkurom ne samo da je pomogao mapiranju do 98 posto površine planete, već je također pokazao da površina sadrži velike količine teških metala poput željeza i titana. Iznenađenje je primoralo naučnike da preispitaju kako je mala planeta evoluirala.

Najnoviji krupni plan takođe je otkrio promjenu godišnjeg doba na planeti najbližoj suncu. Takva sezonska kretanja imaju oblik različitih hemijskih sastava u Merkurovoj tankoj atmosferi.

7. Najmasovnija crna rupa

Postoji veliko, a onda je galaktičko veliko. Supermasivna crna rupa postala je vladajući prvak u teškoj kategoriji ove godine sa 6,4 milijarde puta većom masom sunca, nakon što su astrofizičari revidirali ranije procjene veličine čudovišta dva ili tri puta kroz računarsko modeliranje i promatranja teleskopa.

Behemot je smješten u srcu divovske galaksije M87, za razliku od masivne crne rupe u središtu naše vlastite galaksije Mliječni put. Druge crne rupe u obližnjim velikim galaksijama sada će možda dobiti i drugi izgled, zato nemojte isključiti novog izazivača crne rupe u narednim godinama.

6. Godina svemirskog teleskopa

Nova generacija svemirskih teleskopa pokrenuta 2009. godine, čiji je cilj bio traženje novih svjetova ili razotkrivanje dugogodišnjih misterija kosmosa. Možda nijedna nije privukla više pažnje od NASA-ine svemirske letelice Kepler koja lovi planete, koja može otkriti udaljene svetove na osnovu kontrolnog umaranja u svetlost koju je stvorila planeta dok prelazi ispred pogleda Zemlje na matičnu zvezdu.

Među značajnim pridošlicama ubrajaju se svemirske opservatorije Herschel i Planck, koje su prvi put ugledale svemir ove godine. Herschel predstavlja najmoćniji infracrveni svemirski teleskop koji je ikada lansiran u svemir, dok Planck nastoji istražiti "prvo svjetlo" iz svemira koje se pojavilo nedugo nakon Velikog praska.

I na kraju, ali ne najmanje važno, NASA-ina svemirska letelica WISE lansirana je u decembru s ciljem skeniranja infracrvenog neba 1-1 / 2 puta tokom svog trajanja misije.

Ovi teleskopi sledeće generacije pridružuju se starijoj gomili koja uključuje NASA-inu Chandru i evropsku XMM Newton rendgen opservatoriju, koje su ove godine proslavile 10. godišnjicu.

5. Vodeni led na Marsu

Argumentiranje nekoć vlažnog Marsa nikada nije izgledalo bolje nego 2009. Svemirske stijene pružile su ruku nauci iskopajući kratere na površini Marsovca koji su otkrili gotovo 99 posto čistog vodenog leda u blizini površine i ndash moguće ostatke zakopanog leda listovi koji mogu pokrivati ​​gotovo pola planete.

Opsežna karta dolina koje prelaze crvenu planetu ukazuje na mogući okean u prošlosti planete, kažu naučnici. NASA-in neustrašivi rover Opportunity također je nastavio pružati pogled izbliza iz dokaza da je voda možda pomogla oblikovanju marsovske površine.

Jedno od najvećih dugotrajnih pitanja prema 2010. godini jest može li tečna voda još uvijek postojati na površini Marsa. Niz kuglica pričvršćenih za noge NASA-inog Phoenix Mars Landera predstavlja moguće, ali kontroverzne dokaze o tečnoj marsovskoj vodi, prema NASA-inim naučnicima koji su pregledali petomjesečni boravak misije od prošle godine.

4. Prva stjenovita planeta oko vanzemaljske zvijezde

Dva najveća otkrića egzoplaneta do danas dogodila su se 2009. godine, dok su lovci na planete preduzeli prve korake ka pronalaženju planeta sličnih Zemlji izvan našeg Sunčevog sistema. Oba slučaja uključivala su uočavanje udaljenih svjetova koji su prolazili ispred svojih roditeljskih zvijezda, umjesto pukog zaključivanja o postojanju planeta na osnovu gravitacijskog klimavanja koje oni uzrokuju u matičnim zvijezdama.

Prvo su astronomi potvrdili prvi stjenoviti svijet uočen u orbiti oko druge zvijezde. Nazvana CoRoT-7b, planeta predstavlja prvu poznatu egzoplanetu sa gustinom sličnom Zemljinoj & ndash, čak iako planetarna površina izgleda manje nalik Zemlji sa užarenim temperaturama koje lete iznad 2.000 stepeni Fahrenheita (1.000 stepeni Celzijusa).

Drugi stjenoviti svijet bogat vodom, nazvan GJ 1214b, također je postao prva "Super-Zemlja" koja ima potvrđenu atmosferu.

Rastuća šačica Super-Zemlja, ili planeta s masama između Zemlje i Neptuna, sada se ističu među stotinama plinskih divova nalik Jupiteru otkrivenih u orbiti oko drugih zvijezda. Neki naučnici vjeruju da bi se takve Super-Zemlje na kraju mogle pokazati boljim od Zemlje u poticanju postojanja života.

3. Teleskop Hubble viri dublje u svemir

NASA-in voljeni svemirski teleskop Hubble preživio je operaciju dubokog svemira i pojavio se u boljoj formi nego ikad 2009. 19-godišnji teleskop tada je proslavio svoje ponovno rođenje uočivši možda najstariju i najudaljeniju galaksiju ikad otkrivenu.

Hubbleova nova širokopoljna kamera 3 zavirila je u infracrvene talasne dužine & ndash otprilike dvostruko duže i "crvenije" od vidljive svjetlosti & ndash da bi uočila galaksije nastale 600 miliona godina nakon teoretskog Velikog praska ili prije otprilike 13,1 milijardu godina. Ako se potvrdi, nalaz može zamijeniti trenutne nositelje naslova najranijih poznatih galaksija i najudaljenijih objekata u svemiru.

Osim zapisa, Hubble je takođe našao vremena da iskoristi neočekivani uticaj na Jupiter.

2. Jupiter pod vatrom

Ispostavilo se da je ono što je amaterski astronom prvi put prijavio kao novu tamnu mrlju na Jupiteru ogromna planetarna modrica veličine Tihog okeana, ostavljena nestalnim asteroidom ili kometom u ljeto 2009. Masivni kosmički udar lako je nadmašio još jedan od 15 godine, kada je kometa Shoemaker-Levy 9 zavila kralja planeta.

Astronomi su procijenili da krivac za udarac nije veći od pola kilometra. Pa ipak, takav kosmički objekt sadržao bi hiljade puta energiju Tunguskog udara na Zemlju, koja je eksplodirala iznad Sibira 1908. godine i izravnala područje veliko poput grada.

Utjecaj slične veličine na Zemlju vjerovatno bi se pokazao katastrofalnim. Ali promatrači Zemlje mogu ove i svake godine izbrojati svoje sretne zvijezde za Jupiter, koji privlači opasne svemirske stijene svojom ogromnom veličinom i gravitacijskim povlačenjem.

1. Voda na Mjesecu

Možda se nijedno drugo otkriće svemirske nauke ove godine nije pokazalo toliko značajnim kao otkriće vode na Mjesecu. Mjesec, dugo opisivan kao neplodno, suvo okruženje, sada visi privlačnoj mogućnosti lunarnih kolonija, a da ne spominjemo polazište za udaljenija istraživanja svemira.

Naučnici su prvo potvrdili tragove vode u najgornjim slojevima lunarne površine, na osnovu otkrića bilo vode ili hidroksilne grupe (kiseonik i vodonik hemijski povezani) koju su napravili indijski Chandrayaan-1, NASA-ina svemirska letelica Cassini i NASA-ina sonda Deep Impact. Ali njihova otkrića, detaljno opisana u radu objavljenom u izdanju časopisa od 25. septembra Nauka, tek je ogrebao površinu.

Tada se NASA-ina sonda LCROSS u oktobru zabila u lunarni južni pol i sve se još jednom promijenilo. Pramen ostataka izbačen udarom sonde otkrio je vodeni led, i to puno. Takav led mogao bi postati voda za piće budućim astronautima i kolonistima ili bi mogao pružiti vodonik za raketno gorivo.

Znanje da voda čeka ljude na Mjesecu pruža svojevrsnu potvrdu NASA-inog cilja da vrati čizme na površinu Mjeseca. A takođe može pružiti prijeko potreban poticaj za nove generacije naučnika i istraživača svemira da nastave gurati u nepoznato za 2010. godinu i kasnije.


5. Sažetak i zaključak

[15] Gravitaciono ubrzanje različito je postavljeno u različitim GCM-ima. U mnogim modelima opće cirkulacije (GCM), kao što su TIEGCM i CTIP, gravitacijsko ubrzanje je konstantno u proračunu, a visinska varijacija gravitacijskog ubrzanja uzima se u obzir u naknadnoj obradi. Neki nehidrostatski modeli termosfere koji koriste varijablu takođe su dostupni u zajednici [ Chang i St.-Maurice, 1991 Ma i Schunk, 1995 Demars i Schunk, 2007]. Međutim, oni su ili 2-D model [ Chang i St.-Maurice, 1991], ili bez samokonsistentne jonosfere [ Ma i Schunk, 1995 Demars i Schunk, 2007]. Da bi se procijenio utjecaj promjena visine gravitacijskog ubrzanja na temperaturu i gustinu termosfere, izvedena su dva pokušaja u solarnom maksimalnom stanju korištenjem nehidrostatskog globalnog jonosferskog modela termosfere (GITM) pod visinskim koordinatama, koje omogućavaju kvantifikacija nelinearne povratne sprege koja nastaje kada gravitacija varira s visinom umjesto konstantom.

[16] Ovi potezi uključuju slučaj stalne gravitacije (g = 8,7 m / s 2) i gravitacijski slučaj ovisan o nadmorskoj visini (g realno se mijenja s visinom). During a geomagnetic quiet time, the constant gravity simulation overestimates the globally averaged neutral density by 30% around 120 km altitude with a spread in the errors of close to 5%. The temperature decreases when a constant gravitational acceleration is used, resulting in a 10% difference around 120 km altitude. In most GCMs using the pressure coordinates, while a constant has been used in calculation, the altitude variation of the gravitational acceleration has been taken into account during post-processing, when inferring the altitudes of the pressure levels. We have done a similar post-processing to the constant gravity case by shifting the heights of the altitude grids according to the altitude-dependent gravitational acceleration. After this shifting, the density difference has been reduced significantly and is only 10% at 120 km altitude during a geomagnetic quiet time. The temperature difference (3% above 200 km altitude) caused by the altitudinal variation of also changes the density profile through varying the scale height. However, the shifting and the feedback of the temperature variation do not totally remove the density difference, which implies that there are some other effects of the altitudinal variation of on density and temperature profiles. During the geomagnetic active time studied, the deviation amplitude of the percentage difference increases significantly, which means that the density and temperature differences caused by the gravitational acceleration have more spatial structure in active time. The magnitude of the temperature percentage difference is smaller during geomagnetic active time than the geomagnetic quiet time, due to the magnitude of the temperature being larger during geomagnetic active time.

[17] The altitude variation of directly shifts the atmosphere vertically and also changes the density profile by varying the temperature. In order to separate these two effects, three simple tests have been done in a one-dimensional semi-realistic atmosphere. The results show that shifting and temperature variation cause 20% and 25% of the density percentage differences between the constant case and altitude-dependent case, respectively. Therefore both of them are important to the neutral density profiles. While the pressure level shift is a normal procedure, there is probably no simple way to include the feedback of the temperature variation in the models using a constant and pressure level shift as a post-processing. Certain amount of the density deviation due to the temperature feedback can be unavoidable for these models. However, the value (25%) is dependent on the geomagnetic conditions and the coordinates used.

[18] When GCMs use a constant gravity, the outputs have to be post-processed to include the effect of altitude-dependent gravitation. If the pressure levels are properly shifted during a post-processing step and the feedback of the temperature variation to the density has also been taken into account, using a constant gravity term to model Earth's thermosphere and ionosphere will cause an approximately 10% error in the global average mass density. Locally the errors can grow to approximately 20% during storm periods. However, this is just a preliminary research. The quantitative results will be dependent on geomagnetic activity, solar cycle, season, etc. More detailed analysis will be meaningful and necessary, which will be investigated in a follow-up paper.


Pogledajte video: Созидательное общество перспектива цивилизации (Oktobar 2022).