Visa fråga/svar

 

Universum-Solen-Planeterna [14540]

Fråga:
Varför saknar vissa planeter atmosfär?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Varför har nästan inga planeter en atmosfär? Hur kan jorden snurra runt sin egen axel? (Hur började den snurra och hur kan den fortsätta?)
/Johanna M, Östratornskolan, Lund

Svar:
Johanna! Många planeter har atmosfär! Av huvudplaneterna har Venus, jorden, Mars, Jupiter, Saturnus, Uranus och Neptunus vad man kan kalla atmosfär. Dessutom har saturnusmånen Titan en ganska tät atmosfär. Bilden nedan är en filmsekvens som visar rörelserna i Jupiters atmosfär. Filmen är sammansatt av en serie bilder tagna av sonden Cassini. Hastigheten har ökats drygt 200000 gånger, förloppet som visas är cirka 10 dygn.

Det är framför allt två saker som bestämmer om en planet eller måne har atmosfär: planetens massa och förekomsten av ett magnetfält.

Om massan är stor kan molekylerna som utgör atmosfären inte "rymma" - den s.k. flykthastigheten (se flykthastighet ) är mycket större än molekylernas hastighet.

Vi kan få en uppskattning av molekylernas hastighet genom att sätta uttrycket för rörelseenergi lika med medelenergin för molekylerna i en gas:

(1/2)*mv2 = (3/2)*kT

Här är m molekylens massa, v dess medelhastighet (egentligen kvadratiska), k Bolzmanns konstant 1.38×10−23 J/K (se Boltzmann_constant ) och T den absoluta temperaturen.

Vi får

v = sqrt(3kT/m)

För en molekyl med molekylvikten M får vi

v = sqrt(3*1.38×10−23*T/(M*1.66*10-27)) = 158*sqrt(T/M)

För absoluta temperaturen 300 K får vi för syrgas

158*sqrt(300/32) = 484 m/s

och för vätgas

158*sqrt(300/2) = 1935 m/s

Flykthastigheten från t.ex. månens yta är 2.4 km/s (se Escape_velocity ). Eftersom det även för en medelhastighet på 484 m/s finns många molekyler med t.o.m. 5 gånger denna hastighet, har den atmosfär som eventuellt funnits kring månen sedan länge försvunnit ut i rymden. Se vidare Maxwell_distribution .

Ett magnetfält är bra på att skydda en atmosfär från den s.k. solvinden. Denna består av mycket energirika laddade partiklar som skickas ut av solen. Ett magnetfält tvingar dessa partiklar till de magnetiska polerna där de orsakar norrsken. Utan magnetfält kan solvinden obehindrat "slita loss" molekyler från atmosfären.

Mars har en ganska tunn atmosfär (c:a 1/100 av trycket på jorden), och det beror på att Mars har ganska liten massa (flykthastigheten är 5.0 km/s) och inget magnetfält.

Planeternas rotation kommer från den roterande skiva ur vilken solen och planeterna bildades, se fråga 13042. Om inget stoppar denna rotation kommer den att fortsätta: det behövs en kraft för att bromsa upp jorden. Denna kraft finns faktiskt, se fråga 13056. Du är van vid att allt som rör sig eller roterar till sist stoppas upp om det inte drivs av en motor. Det beror på att det normalt finns en friktionskraft som orsakar uppbromsningen. Utan friktion fortsätter all rörelse och rotation enligt Newtons första rörelselag: En kropp förblir i vila eller likformig rörelse om inte krafter tvingar den att ändra detta tillstånd.



/Peter E

Se även fråga 13042 och fråga 13056

Nyckelord: planeters atmosfär [2];

*

 

 

Frågelådan innehåller 7330 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2018-11-14 10:32:35.


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.