Гравитационное притяжение, необходимое для удержания газа в атмосфере

Как можно определить силу гравитации, необходимую для удержания определенного газа в атмосфере планеты (например, двуокиси углерода (CO 2 ))?

Я наткнулся на следующую формулу ( 8 р Т π М ) 0,5

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

М = молекулярная масса

р = Газовая постоянная

Т = Температура

Будет ли применима эта формула?

Ответы (1)

Да, формула, которую вы цитируете, применима в некоторой степени.

Его также можно записать в терминах постоянной Больцмана к Б в качестве

в р м с знак равно 3 к Б Т м м ,
с м м масса рассматриваемой молекулы дает среднюю («среднеквадратичную») скорость молекул газа как функцию температуры. Т . Сравнивая это со скоростью убегания
в е с с знак равно 2 грамм М п р п ,
куда М п и р п - масса и радиус планеты, соответственно, дает оценку порядка величины того, сможет ли планета поддерживать свою атмосферу.

Однако, если две скорости равны, это все равно будет означать, что половина атмосферы испарится мгновенно, а со временем большая часть исчезнет, ​​хотя временной масштаб для этого может быть очень большим. Чтобы планета действительно поддерживала свою атмосферу, в е с с должен быть примерно в 6 раз больше, чем в р м с .

Однако гравитация — не единственный фактор, определяющий стабильность атмосферы. Радиационное давление звезды («Солнечный ветер») может легко вырвать планету из атмосферы. С другой стороны, если планета имеет эффективное магнитное поле, это защитит ее от ветра.

Другие факторы также участвуют. Но вы правы в том, что планете как минимум нужно определенное гравитационное поле, чтобы сохранить свою атмосферу.

Спасибо, это именно то, что я искал. Я собираюсь процедурно генерировать окружение планет и для простоты пока опускаю другие факторы.
Не могли бы вы уточнить источник множителя 6? Кроме того, я предполагаю, что вместо версии Больцмана можно использовать другое уравнение для средней скорости газа? Я прогнал некоторые цифры, и оказалось, что планета со свойствами Меркурия (при постоянной температуре 433,15 К) будет иметь почти достаточную гравитацию, чтобы удерживать водяной пар (опять же игнорируя другие факторы). Vesc = 4247,9996 м/с и Vrms = 732,1046 м/с, т. е. примерно 5,8 коэффициента.
@td-lambda: Честно говоря, я не помню свой источник для этого числа, но поиск в Google чего-то вроде времени сохранения атмосферы, превышающего скорость убегания , приводит меня к таким значениям, как 4-6 , 6 , 6 и 6
Обычно рассматривается среднеквадратическая скорость частиц газа, а не среднее значение (в принципе, среднее значение может быть равно нулю для двух частиц, движущихся в противоположных направлениях). Однако, поскольку в эту проблему входит так много более или менее неизвестных факторов, и поскольку они имеют один и тот же порядок величины, это не имеет большого значения. Запись Меркурий, ваши расчеты показывают, что он должен быть в состоянии удерживать атмосферу, и я полагаю, что причина этого не в том, что он находится так близко к Солнцу (так что солнечный ветер мощный), а магнитное поле очень низкое. (~ 1% Земли).
Гравитационное притяжение, необходимое для удержания газа в атмосфере
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v