Почему на Луне нет атмосферы?

asgrig

Не переносите в Стади, плиз... но вот сейчас подумалось. По идее, с детства учили, что ее там нет из-за низкой гравитации. Но по этой причине ее там бы не совсем не было, а было бы в 6 раз меньшее давление, чем на Земле... Кому верить?

Vikuschechka9

а почему в 6? разве там всё так прямо пропорционально?

asgrig

ну g на луне вроде бы в 6 раз меньше... может, и не пропорционально. Но всё же. Опять же говорить, что нет атмосферы, потому что нет газа, нелогично - за такое время и твердые вещества бы испарились в достаточном объеме

lebuhoff

Нет, не верно, что в 6 раз меньше.
Я уже непомню где читал (кажется, Я.И. Перельман "Занимательная физика") - там обсуждался этот вопрос и приводился примерный расчёт.
Получалось, что ср. скорость молекул сравнима со 2-ой космической скоростью
и атмосферное давление там за относительно небольшой промежуток времени упадёт.

asgrig

Со второй космической для Луны, конечно? Тогда вопросов больше не имею...

lebuhoff

Луны конечно

olgats03

то есть атмосферы на луне нету из-за орбитального вращения во круг земли?

asgrig

нет. Потому, что молекулы газа имеют среднюю квадратичную больше, чем вторая космическая для Луны, и просто улетают в космос

lebuhoff

Нет, из-за малой массы. Поэтому вторая космич. скорость (скорость, при которой объект может покинуть планету) для неё ниже.

olgats03

а теперь понятно

kiritsev

слышал про теорию что у луны слабое магнитное поле и всю атмосферу сдуло солнечным ветром.
хотя может я что-то с чем-то перепутал.

yurimedvedev

А почему с Венеры не сдуло? Там тоже нет сильного дипольного поля!

SergJitnov

такие вопросы в вашем возрасте задавать....

kiritsev

>А почему с Венеры не сдуло? Там тоже нет сильного дипольного поля!
а вот это величайшая загадка

pashushkan

Молекулы по скоростям распределены по Максвелу.
т.е. в любой момент есть молекулы, которые движутся очень медленно, и есть те , которые очень быстро (в т.ч. быстрее второй космической скорости)- максвеловский хвост.
Таким образом при наличии атмосферы всегда есть молекулы, которые могут улететь и улетают.

PETERPETER

Да, конечно - но вопрос в том, за сколько времени это произойдёт. Может быть, потребуется где-нибудь 10^20 лет... Кроме того, существует некоторый приток газа, от солнца, например. А вот для Луны средняя скорость уже сравнима со второй космической, и поэтому отток газа будет очень быстрым.

sawylya

а может, ее (атмосферы) изначально и небыло как таковой?

sawylya

где-то читал, что Луна образовалась из кусочков Земли, которые были выброшены в околоземное пространство после столкновения Земли с метеоритом...
это я к тому, что атмосферы вообще не должно было быть

sidorskys

Вывод неверный. При таком масштабе раскола обе планеты будут вначале в этом смысле равноценны.
А атмосфера вообще вышла из недр.
Хотя всилу гравитации Луны сомнительно, чтобы выходящие газы могли обраовать заметную атмосферу, а не улетучиться.

sawylya

че-то ты сам себе противоречишь

sidorskys

Я к тому, что вывод "Луна откололась от Земли => У неё не могло быть атмосферы" неверный.
Тогда абсолютно то же самое можно было бы сказать и о Земле, раз от ней такой кусок откололся. здесь будет полное переформирование структур обоих планет. А атмосфера у Земли есть.

sawylya

я писал не о том, что Земля раскололась на Луну и нынешнюю Землю, а о том, что столкновение подняло в космос множество кусочков.
Эти кусочки потом слились в один большой кусочище - в Луну.

sidorskys

А почему тогда на Титане она есть?
У этого спутника Сатурна при второй космической скорости ~2.6 (у Луны, замечу, 2.4) она плотнее, чем у любой планеты земной группы и имеет давление в 1,6 раз больше земной.
И у всех этих планеток в. к. с. заметно выше.
Так что не всё так просто.
Хотя это единственный спутник с атмосферой. (ну ещё у Тритона есть, но жутко разреженная)
У Ганимеда, например, в. к. с. даже выше, 2.7, но атмосферы нет.
Так что похоже, что то ли у Луны и вправду потенциала даже в принципе набрать газов на атмосферу никогда не было, либо магнитосфера какую-то важную роль играет, и без неё атмосферу потихоньку "сдувает" ионизирующими излучениями (хотя, чтобы настолько, что-то очень сомнительно).

pita

Чего-то от кольца астероидов не видно никакой инициативы в сторону образования планеты.

sidorskys

Во-первых, такого быть не может. В смысле не может быть столкновения, которое бы оставило Землю "примерно" целой, подняв с неё кусочков на целую Луну.
Во-вторых, просто из кучи кусочков от столкновения никогда бы не образовалась целая планета.

ladyromantika

Причем эти кусочки наплевали на физику и стали слипаться друг с другом вместо того, чтобы прилипать к Земле.

olga58

а спутник с океаном (европа вроде бы)?

tongan

Луна - есть НЕАКТИВНЫЙ космический объект, т.е. активного ядра как у Зумли планет нету и материал уже в течении почти 5 млрд лет такой что газа в нем нет(или в очень малом количестве только на дневной стороне Луны)
Вот и объяснение...
Жду ответов и дискуссий от палеоГеологов Луны

sidorskys

Есть идеи, что у Каллисто и Европы есть океаны под ледяной корой.
Но то их как гипотезы позиционируют, то как факт (о том что вот прямо открыли в одном из номером "Земли и Вселенной" в разделе про миссию Галилео писали).
До конца не понятно.
А атмосферы у них нет.

flightplan

А теперь кто-нибудь объясните это на понятном языке

sidorskys

Вот стихи, а всё понятно, всё на русском языке. (с)

flightplan

ну или хотя бы объясните почему у молекул скорость большая - за счет каких сил?
про вторую космическую скорость я вроде понял)

olgats03

у молекул скорость большая за счёт приобретения кинетической энергии от луной поверхности которая нагревается под действием солнечного излучения

PETERPETER

А почему тогда на Титане она есть?
У этого спутника Сатурна при второй космической скорости ~2.6 (у Луны, замечу, 2.4) она плотнее, чем у любой планеты земной группы и имеет давление в 1,6 раз больше земной.
И у всех этих планеток в. к. с. заметно выше.
Так что не всё так просто.
Данные насчёт характеристик атмосферы - немного сомнительны. Кроме того, в земную группу входит и Венера, где давление - в 100 раз больше земного. Смотри врезку ниже, это более правдоподобные данные. То есть давление там ниже земного, но больше, чем на Марсе.
Кроме того, у Ганимеда атмосфера есть. И у других спутников Юпиnера - тоже, но насколько плотная - не знаю, надо искать данные (немного лень).

ТИТАН (Titan)
наибольший спутник Сатурна, один из крупнейших спутников планет
диаметр: 5,150 км
расстояние от центра Сатурна: 1,221,800 км
синодический период обращения: 15 сут. 23 ч. 15 мин.
наклон орбиты к плоскости колец: 0.5 град.
атмосфера: азот и метан, с примесью аргона и мол. водорода
давление на поверхности: около 100 мбар
(в 10 раз больше, чем на поверхности Марса)
открыл: Христиан Гюйгенс в 1655 г.
Теперь про возможное объяснение: Во-первых, не уверен, что там именно такая вторая космическая, при таком диаметре и каменном составе (то есть плотность должна быть схожа с земной или лунной вторая космеческая должна быть существенно больше, чем у Луны (я бы предположил, что где-нибудь 3.5-4). Во-вторых, допустим это так, есть другой важный фактор - близость Сатурна. Диаметр Сатурна - 120 т.км, расстояния от центра до орбиты Титана - 1200 тыс. км, следовательно энергия частицы, стартующей от орбиты Титана, по сравнению с энергией частицы, стартующей с поверхности Сатурна, необходимая для того, чтобы покинуть систему, будет меньше в 10 раз, а скорость - в 3-3.2 раза. Вторая космическая для поверхности Сатурна - 37 км/сек., соответственно скорость для этой орбиты - более 10 км/сек. Для сравнения, подобная скорость на орбите Луны - около 1.5 км/сек. Это значит, что частица, покинув Титан, систему Сатурна с очень большой вероятностью покинуть не сможет. Единственный её шанс уйти от Титана - это упасть на Сатурн. Вероятность такого исхода - где-то одна сотая, в противном случае частица будет находиться в системе Титана и когда-нибудь на него снова упадёт.
Таким образом, нахождение в системе Сатурна снижает скорость оттока где-то раз в 100. Кроме того, нужно учитывать, что и сам Сатурн является источником газа, однако как расcчитать баланс - я сейчас не представляю. Это вероятное обоснование...

Sova74

да просто температура там поменьше. Вот и все

dmitry131

Имеено - у Титана атмосфера благодаря Сатурну держится.

aleksandr04

http://manuscript.h1.ru/astronomy/zeml_lun/moonatm...
Почему у Луны нет атмосферы? Объясните, почему Титан (спутник Сатурна) смог сохранить свою атмосферу, а Меркурий - нет?
Решение. Спутник Сатурна Титан имеет диаметр 5150 км - больше, чем у Меркурия, масса Титана m=1,37·1025кг, масса Меркурия m=3,28·1023кг. Титан обладает мощной атмосферой, состав которой азот с примесью метана, температура - 180 градусов, давление на поверхности 1,6 атмосферы. Меркурий практически лишен атмосферы, за день его поверхность нагревается до температуры 400 градусов. Эту задачу можно решить численно, сравнив вторую космическую скорость (у Меркурия и Титана) со скоростью теплового движения.

Arthur8

5*k*T=m*v*v/2, температура на луне днем более 100 точно, отсюда высчитываем...

sidorskys

Кроме того, у Ганимеда атмосфера есть. И у других спутников Юпиnера - тоже, но насколько плотная - не знаю, надо искать данные (немного лень).
Считай, что нет. Если и есть, то настолько мизерная, что её за атмосферу никто не считает. Как и у Луны в общем.
Так вот почему тогда у них её нет? Юпитер заметно покруче Сатурна будет. А Ганимед имеет скорость убегания повыше Титана.
А насчёт скоростей я уверен, можешь сам посчитать, если сомневаешься, sqrt(2Gm/r).
Насчёт Венеры да, забыл. На Титане она плотнее, чем на всех лунах, Земле, Марсе, Меркурии, Плутоне.
Всё-таки согласно новым данным там где-то 1,5 атм.
Вторая к. с. Сатурна на орбите Тинана где-то 7.8, первая соответственно 5.8.
Соответственно, если рассмотреть только случаи вылета газа спереди и сзади по движению Титана, то в первом случае молекулы улетят от Сатурна, во втором - упадут на него.
Вероятность такого исхода - где-то одна сотая, в противном случае частица будет находиться в системе Титана и когда-нибудь на него снова упадёт.
В промежуточных случаях от вылета почти вперёд до перпендикулярного молекулы газа начнут летать по весьма запутанным эллиптическим орбитам, но скорее всего будет удалены из системы Сатурна либо упадут на него под воздействием солнечного излучения.
Откуда одна сотая? Насчёт молекул газа не до конца уверен, но любая мелкая пыль за астрономически и геологически ничтожное время должна выпасть на планету (либо на Солнце, либо "выдуться" за пределы Солнечной системы).
Короче гравитация Сатурна тут ни при чём.

sidorskys

Вот это похоже верно.
Хотя не очень ясно отсутствие атмосферы на галилеевых спутниках. То ли там Солнце всё ещё сильно греет, то ли эволюция у них была "безатмосферная".

sawylya

Вообще-то, теория образования Луны из кусочков Земли и пыли, вследствие столкновения Земли с телом, размером с Марс, - устоявшаяся и ныне действующая теория
советую почитать об этом в соответствующей литературе, прежде, чем категорически заявлять, что "быть такого не может"

sidorskys

Читал. Нет такой теории.
Во всяком случае среди устоявшихся и хоть кем-то принимаемых во внимание.
Есть теория о об откалывании в результате столкновения. То, чего описывашь ты, "поднятия с поверхности кучи мелких кусочков и последующего образования из них Луны", нет.

sawylya

ха!
есть!

Desantnik

А может быть такая связь с эволюцией? - предположим, что на Меркурии появилась большая атмосфера - тогда температура на его поверхности уже не будет повышаться до 400 градусов (температура Земли ведь не поднимается до дневной температуры Луны и у него будут больше шансов сохранить атмосферу, чем в случае, когда газы выделяются медленно и прогреваются до тех самых 400 градусов. Рассуждение не обязательно применять к Меркурию.

sidorskys

Ссылки?
Желательно, где приводится сразу несколько разных теорий и эта в том числе.

PETERPETER

Насчёт атмосферы - пока точно не знаю. Возможно, у меня некорректные источники.
А насчёт скоростей я уверен, можешь сам посчитать, если сомневаешься, sqrt(2Gm/r)
Я подумал с бумажкой, и понял, что ты ошибаешься
Вот мои расчёты, как оценить вторую космическую относительно радиуса.
Масса планеты (ro - плотность)
(4/3)*\pi*r^3*\ro
соответственно вторая космическая (если верить твоей формуле, которая заведомо верна с точностью до константы):
sqrt(2G*(4/3)*pi*r^3*ro/r)
Обозначим все константы за C^2, и получим ВКС = sqrt(C^2*r^2*ro) = C*r*sqrt(ro)
Предполагая, что планеты имеют более-менее схожий состав, и, соответственно, близкую плотность (а здесь - корень, что ещё больше сглаживает получаем, что ВКС зависит линейно от радиуса планеты (газовые гиганты не в счёт, из-за иного строения). И это согласуется с известными данными:
Земля r=6.5 ВКС = 11
Марс r=3.4 ВКС = 5
Луна r=1.75 ВКС = 2.4 (или сколько там)?
Титан имеет радиус 2.6, соответственно, ВКС там должна быть около 3.8. Если бы он имел ВКС как у луны, то значит, его средняя плотность должна быть где-то раза 2.5 меньше, чем у Луны или Земли, что неправдоподобно.
Убедительно?
Таким образом, энергия молекулы, чтобы она оторвалась от планеты, должна быть более, чем в 2 раза выше. Плюс удаление от Солнца, и более низкие температуры соответственно.
Вторая к. с. Сатурна на орбите Тината где-то 7.8,
Да, я ошибся с расчётах. Где-то так и будет.
В этом случае - влияние Сатурна чуть слабее, но всё равно велико.

В промежуточных случаях от вылета почти вперёд до перпендикулярного молекулы газа начнут летать по весьма запутанным эллиптическим орбитам, но скорее всего будет удалены из системы Сатурна либо упадут на него под воздействием солнечного излучения.
Представим, что Сатурн - это такая очень маленькая планета, но той же массы. Тогда частица будет летать до тех пор, пока она или не врежется в планету (в спутник или в Сатурн или её не выкинет за пределы системы. При желании, среднее время полёта (при условии, что она не врежется в Сатурн) можно оценить, пока немного лень Вот, если чтобы частица упала непосредственно на Сатурн, необходимо, чтобы её эллиптическая орбита пересеклась с диском Сатурна. При учёте того, что соотношение длины орбиты к диаметру Сатурна велико, такая вероятность невелика. Особенно, если учесть, что спутник тоже имеет значительную скорость.
То есть смысл Сатурна такой: если частица покинет одиночную планету, то она на неё никогда уже не вернётся. Если же она покидает спутник, то она будет вращаться по орбите вокруг основной планеты, которая пересекается с орбитой этого спутника. То есть у частицы есть вполне реальный шанс вернуться на спутник. С солнцем такой фокус не пройдёт из за очень мощного излучения, однако Сатурн сильно удалён от Солнца, и поэтому вероятность, что какой-нибудь фотон выбьет эту молекулу с орбиты - минимальна. Можно попытаться рассчитать это, но сколько помню, даже на уровне Земли этот фактор не очень значим для отдельно взятой частицы.

PETERPETER

Вообще-то, теория образования Луны из кусочков Земли и пыли, вследствие столкновения Земли с телом, размером с Марс, - устоявшаяся и ныне действующая теория
Сомнительная теория (о столь масштабном столкновении). Или тело должно было находиться на орбите Земли (что ещё возможно на момент образования планет либо оно бы значимо повлияло на параметны обриты, которая не отклоняется от прочих орбит планет солнечной системы.

raushan27

Т.е. до столкновения с Протоземлей у этой минипланеты орбита была схожая с земной, иначе Земля бы теперь летала по эллипсу с приличным эксцентриситетом, так я понимаю? Впрочем, теория захвата подразумевает почти то же самое, иначе перейдя на орбиту земли (при посредстве неких сторонних возмущений, конечно) Луна отдала бы момент - и таким же образом испортила земную орбиту. Остается еще вариант формирования луны из мусора не пошедшего в Землю, но у этой теории вроде как проблема есть : при таком формировании спутники должны быть очень маленькие по сравнению с главной планетой, а Луна ненормально здоровая.
Итого наличие такого спутника, какой есть у нас - редкое явление, а может быть и большая удача, т.к. есть мнение, что образование жизни (если, конечно, ее не Бог сотворил по-быстрому ) - потребовало внушительных приливных воздействий на древние океаны.
(компиляция всяких мыслей, кои я слышал по данной теме или думал сам, когда мне нечем было занятцо)
Еще вопрос : есть тут профессиональные астрофизики ?

sidorskys

Убедительно?
Нет, не убедительно. Незачёт.
Возьми массу с радиусом и пересчитай.
даже на уровне Земли этот фактор не очень значим для отдельно взятой частицы.
Этот фактор значим для любой мелкой пыли, и чем она меньше, тем более значим. Любая достаточно мелкая пыль обязана выпасть, причём сравнительно быстро, на свой центр вращения.
Но насчёт отдельных молекул не уверен. у них всё-таки законы поглощения несолько другие, чем у пылинок.
Если же она покидает спутник, то она будет вращаться по орбите вокруг основной планеты, которая пересекается с орбитой этого спутника.
В любом случа, в системах планет гигантов существуют значительные гравитационные возмущения, так что орбита молекулы очень быстро изменится и пересекаться с орбитой Титана вообще не будет.

sidorskys

Итого наличие такого спутника, какой есть у нас - редкое явление,
Кстати, из области спорных гипотез и наукообразных рассуждений, но есть и следующее :
Что это явление в принципе, наоборот, очень частое.
Просто у Венеры Меркурий Солнце оторвало, а у Марса большая луна из-за гравитационного воздействия Юпитера не образовалась, и сам он оттого маловат. А вот, к примеру, у Плутона, находящегося далеко от тяжёлых планет (Уран не шибко тяжёлый в этом смысле, да и вообще большая луна есть - Харон.
Так что Земле просто с местом повезло.
Но не воспринимай это рассуждение слишком серьёзно.
Еще вопрос : есть тут профессиональные астрофизики ?
Есть, но в этой теме они пока не высказывались.

PETERPETER

Нет, не убедительно. Незачёт.
Возьми массу с радиусом и пересчитай.
Я накосячил с выгладками? Где? Я незачёты принимаю только при указании ошибки.
Указанная формула довольно хорошо согласуется с данными планет земной группы, и чтобы утверждать о том, что у Титана иначе - нужны, по крайней мере, веские основания для этого (хотя это и возможно, с учётом, что у тех спутников может быть качественно иной состав, не "каменный") ...
Но насчёт отдельных молекул не уверен. у них всё-таки законы поглощения несолько другие, чем у пылинок.
Один и примеров насчёт молекул. Свет (то есть множество фотонов пока дойдёт до земли, проходит через очень плотный слой атмосферы. При этом в ясный день/ночь (когда нет фактора "мелкие частицы" поглощение/ значимое рассеяние испытывают заведомо не более 90% от всех фотонов (сильно меньше, но точную цифру не помню). Чтобы молекула была выбита, при такой её энергии необходимо, чтобы она приняла энергию от большого числа фотонов (при учёте, что максимум излучения солнца приходится на с фотонами энергий порядка единиц (малых) электрон-вольт, а энергия молекулы массы 15-20 (аммиак, метан летящей со скоростью 6-7 км/сек - что-то в районе 100 эв). Вычислять же корректно (из таблиц сечений захвата) - я пожалуй, побоюсь Однако явно (из указанных соображений про атмосферу даже мощный поток света на единичную молекулу сильно влиять не должен.

detektor

температура Земли ведь не поднимается до дневной температуры Луны
Температура Земли не поднимается до дневной температуры Луны еще и потому, что Земля слишком быстро вращается вокруг своей оси. Луна всегда обращена к Земле одной стороной -- значит ее сутки примерно равны периоду обращения Луны вокруг Земли, т.е. около 28 земных суток. Так что даже если бы Луна имела размеры, массу и атмосферу аналогичные земным, то Даже в этом случае дневная температура значительно превышала бы земную и скорость утекания атмосферы была бы значительно больше (а прикиньте какие были бы ветра, а ).
К слову сказать Земная атмосфера тоже потихоньку уплывает от нас. Но поскольку выше ста километров она сильно стратифицирована и в верхних слоях (километров 300 и выше) состоит в основном их водорода и гелия утекают именно эти легкие газы. Так что бояцца особо нечего. Начиная с 90-100 км идет положительный градиент температуры по высоте (вплоть до нескольких тысяч кельвинов на высотах около 1000-2000 км -- дальше понятие температуры не используется) На высоте 500 км температура и плотность такова, что атомы вполне могут покинуть атмосферу (т.е. подняцца на несколько тысяч км) без столкновения с другими атомами. Точно вероятность я не помню, но суть в том, что она не настолько мала, что бы можно было ей пренебрегать.
На Венере, кстати, утекание атмосферы тоже есть, и гораздо сильнее, чем на Земле, но видимо там активно идут какие-то геологические процессы с выделением газов (я обэтом ничего не читал, так что это только мои голословные предположения ) поэтому онаимеет очень мощную атмосферу (давление на поверхности планеты равно весу столба атмосферы над единичной площадью, т.е. зависит не только от силы притяжения планеты, но и от массы атмосферы)
Ну и наконец -- на луне есть "лунотрясения", причем не только обусловленные падением метеоритов, но и собственные, определяемые геологическими процессами (ссылку щас дать не могу -- книги нет под рукой. Называется "Землетрясения", а вот автора не помню Там есть глава или параграф, посвященный луне так что могут быть и выбросы газов.

sidorskys

Я незачёты принимаю только при указании ошибки.
Подставь массу/радиус и увидишь.
Один и примеров насчёт молекул. Свет (то есть множество фотонов пока дойдёт до земли, проходит через очень плотный слой атмосферы. При этом в ясный день/ночь (когда нет фактора "мелкие частицы" поглощение/ значимое рассеяние испытывают заведомо не более 90% от всех фотонов (сильно меньше, но точную цифру не помню). Чтобы молекула была выбита, при такой её энергии необходимо, чтобы она приняла энергию от большого числа фотонов (при учёте, что максимум излучения солнца приходится на с фотонами энергий порядка единиц (малых) электрон-вольт, а энергия молекулы массы 15-20 (аммиак, метан летящей со скоростью 6-7 км/сек - что-то в районе 100 эв). Вычислять же корректно (из таблиц сечений захвата) - я пожалуй, побоюсь Однако явно (из указанных соображений про атмосферу даже мощный поток света на единичную молекулу сильно влиять не должен.
Насчёт падения пыли на центральное тело я имею ввиду эффект Пйнтинга-Робертсона, а не то что свет что-то выбивает.
И не знаю, применим ли он к молекулам газа, летающим вокруг Сатурна.
Насчёт того, может ли давление света удалить газ из системы Сатурна, я как-то не представляю, это считать нужно.
Хотя и вправду неясно, как часто молекула вообще будет поглощать фотоны.

Nefertyty

походу, процессы не геологические, а гесперологические и селенологические соотв.

Satellite

Планетологические тогда уж.

detektor

гесперологические
А почему не "венерологические"

Nefertyty

Луна - вроде как не планета.

Wild

ПОТОМУ ЧТО на Луне нет воды
ТАКИЕ вещи в детстве должны знать

наг

На луну миллиарды лет падали астеройды, частицы комет, и другая космическая пыл, значит присутствие воды должно быть, тем более что новые эксперименты доказали наличие льда на луне... Это все конечно замечательно, но так никто и не может дать точный ответ на вопрос отсутствия на Луне атмосферы, как известно даже на Церере есть разряженная атмосфера, а она в шесть раз меньше луны...
Оставить комментарий
Имя или ник:
Комментарий: