Atmos fere Planetare

1. Atmosfere Planetare

2. Atmosferele Sistemului Solar

3. Atmosferele Planetelor Mari (Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun ) Planetele marisunt similare Soarelui. Datorită masei mici, presiunile şi temperaturile centrale nu sunt suficiente să producă fuziunea hidrogenului. De aceea sunt mai reci şi hidrogenul poate reacţiona cu alţi atomi pt. a produce molecule. H + H  H2 4H + C  CH4 3H + N  NH3 Rotaţia rapidă a planetelor mari determină curenţi atmosferici şi furtuni puternice, similare uraganelor pe Terra.

4. Structuraatmosferei lui Jupiter Interiorul lui Jupiter este f. fierbinte şi Jupiter străluceşte ca şi Soarele (dar nu în spectrul vizibil, ci în infraroşu) datorită contracţiei gravitaţionale. Deoarece interiorul lui Jupiter este fierbinte (datorită presiunii), iar norii superiori reci, compoziţia atmosferei se schimbă cu altitudinea.

5. Vânturile de pe Jupiter Deoarece viteza unghiulară e aceeaşi la ecuator şi poli, viteza liniară a ecuatorului lui Jupiter e mai mare decât a polilor (trebuie să parcurgă o distanţă zilnică mai mare). Aceasta produce vânturi şi furtuni extrem de puternice.

6. Formarea Atmosferei Când o planetă intră în “perioada Potopului”, gazele păstrate de la crearea sa în interiorul planetei (sau produse prin dezintegrare radioactivă, de ex. radonul) sunt expulzate. Aceste gaze sunt: • H2, He, H2O, N2, CO2, şi probabil CH4şi NH3 Odată cu răcirea planetei, vaporii de apă se condensează în atmosferă şi cad sub formă de ploaie. Se formează oceanele. Dar va fi planeta capabilă să păstreze această atmosferă?

7. Temperatura versus Gravitaţia Viteza de evadare: viteza unei particule pt. a evada din atmosfera planetei Temperatura: energia cinetică medie a unui atom sau molecule Gaz fierbinte Gaz rece T mare T mic Energia cinetică a unui atom sau molecule depinde atât de viteză cât şi de masă. Particulele uşoare se mişcă mai rapid, cele grele mai încet. De aceea o planetă va reţine mai uşor gazele grele (cu masa moleculară mai mare) decât cele uşoare.

8. Masele Gazelor

9. Mercur versus Titan Mercur şi Titan sunt corpuri cereşti de mase mici. Dar … • Mercur e aproapede Soare, şi aşadar e fierbinte. Gravitaţia sa e insuficientă să menţină gazele care evadează în spaţiul cosmic. • Titan, satelitul lui Saturn e departe de Soare şi aşadar e rece. Moleculele se mişcă mai încet şi de aceea satelitul are atmosferă (cu excepţia celor mai uşoare gaze precum H2şi He).

10. Atmosferalui Marte Compoziţiaatmosferei lui Marte e determinată de: • Masa planetei. Deoarece Marteare doar 0.1 M, gravitaţia sa nu poate reţine H2şi He. Cu greu reţine N2. • Apropierea de Soare. Gaze precum CH4şi NH3sunt distruse de razele ultraviolete (CH4 în aprox. 400 de ani). Atmosfera lui Marte nu e suficient de densă pt. a se apăra împotriva fotonilor UV. Asta explică uimirea savanţilor când Mars Express a descoperit urme de CH4. • Chimia. Oxigenul (O2) reacţionează puternic cu aproape orice (adică mineralele din roci), de aceea nu poate fi gasit în stare liberă. În consecinţă, atmosfera lui Marte conţine în principal CO2cu puţin N2.

11. Dioxidul de Carbon şi Marte Polii lui Marte formează un unghi de 24° cu ecliptica. De aceea are anotimpuri ca şi Terra. Iarna la poli CO2îngheaţă şi devine gheaţă carbonică. Vara gheaţa se evaporă şi devine o parte a atmsofere4i. Acest ciclu produce vânturi puternice şi furtuni de nisip.

12. Dioxidul de Carbon şi Marte Polii lui Marte formează un unghi de 24° cu ecliptica. De aceea are anotimpuri ca şi Terra. Iarna la poli CO2îngheaţă şi devine gheaţă carbonică. Vara gheaţa se evaporă şi devine o parte a atmsofere4i. Acest ciclu produce vânturi puternice şi furtuni de nisip.

13. Venus şi Terra Asemănări: • Planeteleau mase similare (0.82 Mversus 1.0 M) • Planetele au densităţi similare (4.2 versus 5.5) • Distanţele planetelor până la Soare sunt similare (0.72 A.U. versus 1.0 A.U.) • Nici-o planetă nu poate reţine gazele uşoare H2şi He • Nici-o planetă nu poate reţine cantităţi mari de CH4şi NH3în atmosferă (datorită radiaţiei ultravioelete de la Soare)

14. Astăzi pe Terra şi Venus Diferenţa principală: • Temperatura Terrei este între -50° C şi +50° C, în timp ceTemperatura lui Venus este de +470° C

15. ProprietăţileDioxidului de Carbon CO2are2 proprietăţi interesante: • CO2se dizolvă în apă (H2O) şi crează H2CO3 (acidul carbonic). Acidul carbonic poate reacţiona cu o serie de minerale. De exemplu: H2CO3 + Ca  H2 + CaCO3 (calcar) Rezultă că dacă există apă, CO2poate fi extras din aer şi blocat în roci. • CO2 este ungaz de seră. Este transparent la radiaţia vizibilă, dar absoarbe radiaţia infraroşie.Razele solare pot trece prin stratul de CO2, dar căldura nu poate evada dincolo de stratul de CO2.

16. Gaze de seră

17. Efectul de Seră pe Venus Venus şi Terra au avut la început o atmosferă similară. Dar deoarece Venus e puţin mai aproape de Soare … • Venus era puţin mai fierbinte şi avea mai puţină apă lichidă • Cu mai puţină apă lichidă, avea mai puţin CO2 dizolvat • Cu mai mult CO2atmosferic, efectul de seră era mai intens • Temperatura mai ridicată înseamnă mai multă apă evaporată • Cu şi mai puţină apă lichidă, avea şi mai puţin CO2 dizolvat • Odată toată apa evaporată, emisiile ulterioare de gaze de seră (CO2şi CH4) au crescut şi mai mult temperatura. Restul de CO2a fost eliberat prin “coacerea” rocilor • Razele ultraviolete au distrus CH4, NH3, şi H2O din atmosferă

18. Atmosfera terestră Venus şi Terra au avut la început o atmosferă similară. Dar deoarece Terrae puţin mai departe de Soare … • Terraera puţin mai rece şi avea mai multă apă lichidă • Cu mai multă apă lichidă, avea mai mult CO2 dizolvat • Cu mai puţin CO2atmosferic, efectul de seră era mai slab • Cu mai multă apă şi un mediu propice s-a dezvoltat viaţa şi fotosinteza • Fotosinteza a eliminat şi mai mult CO2atmosferic înlocuindu-l cu O2. • Descărcările electrice şi O2amosferic au creat ozonul, care a protejat Terra de radiaţia ultravioletă. Moleculele de apă din atmosferă au supravieţuit mai mult (împreună cu viaţa).

19. Astăzi pe Terra şi Venus O mică schimbare prezentă în condiţiile iniţiale poate conduce la mari schimbări în viitorul apropiat!