Atmosfere Planetare

1
Atmosfere Planetare
2
Atmosferele Sistemului Solar
Planeta Atmosfera
Mercur Nu are
Venus densa CO2
Terra N2, O2, CO2
Marte rarefiata CO2
Titan CH4, NH3
Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun H2, He, CH4, NH3
3
Atmosferele Planetelor Mari (Jupiter, Saturn,
Uranus, Neptun )

• Planetele mari sunt similare Soarelui. Datorita
  masei mici, presiunile si temperaturile centrale
  nu sunt suficiente sa produca fuziunea
  hidrogenului. De aceea sunt mai reci si
  hidrogenul poate reactiona cu alti atomi pt. a
  produce molecule.
• H H ? H2 4H C ? CH4 3H N
  ? NH3
• Rotatia rapida a planetelor mari determina
  curenti atmosferici si furtuni puternice,
  similare uraganelor pe Terra.

4
Structura atmosferei lui Jupiter

• Interiorul lui Jupiter este f. fierbinte si
  Jupiter straluceste ca si Soarele (dar nu în
  spectrul vizibil, ci în infrarosu) datorita
  contractiei gravitationale.
• Deoarece interiorul lui Jupiter este fierbinte
  (datorita presiunii), iar norii superiori reci,
  compozitia atmosferei se schimba cu altitudinea.

5
Vânturile de pe Jupiter

• Deoarece viteza unghiulara e aceeasi la ecuator
  si poli, viteza liniara a ecuatorului lui Jupiter
  e mai mare decât a polilor (trebuie sa parcurga o
  distanta zilnica mai mare). Aceasta produce
  vânturi si furtuni extrem de puternice.

6
Formarea Atmosferei

• Când o planeta intra în perioada Potopului,
  gazele pastrate de la crearea sa în interiorul
  planetei (sau produse prin dezintegrare
  radioactiva, de ex. radonul) sunt expulzate.
  Aceste gaze sunt
• H2, He, H2O, N2, CO2, si probabil CH4 si NH3
• Odata cu racirea planetei, vaporii de apa se
  condenseaza în atmosfera si cad sub forma de
  ploaie. Se formeaza oceanele. Dar va fi planeta
  capabila sa pastreze aceasta atmosfera?

7
Temperatura versus Gravitatia

• Viteza de evadare viteza unei particule pt. a
  evada din atmosfera planetei
• Temperatura energia cinetica medie a unui atom
  sau molecule

Gaz fierbinte Gaz rece T mare T mic
Energia cinetica a unui atom sau molecule depinde
atât de viteza cât si de masa. Particulele
usoare se misca mai rapid, cele grele mai încet.
De aceea o planeta va retine mai usor gazele
grele (cu masa moleculara mai mare) decât cele
usoare.
8
Masele Gazelor
Atom protoni neutroni Masa totala
H 1 0 1
He 2 2 4
C 6 6 12
N 7 7 14
O 8 8 16
Molecula Masa Molecula Masa
H2 2 He 4
CH4 16 NH3 17
N2 28 O2 32
CO2 44
9
Mercur versus Titan

• Mercur si Titan sunt corpuri ceresti de mase
  mici. Dar
• Mercur e aproape de Soare, si asadar e
  fierbinte. Gravitatia sa e insuficienta sa
  mentina gazele care evadeaza în spatiul cosmic.
• Titan, satelitul lui Saturn e departe de Soare si
  asadar e rece. Moleculele se misca mai încet si
  de aceea satelitul are atmosfera (cu exceptia
  celor mai usoare gaze precum H2 si He).

10
Atmosfera lui Marte

• Compozitia atmosferei lui Marte e determinata
  de
• Masa planetei. Deoarece Marte are doar 0.1 M? ,
  gravitatia sa nu poate retine H2 si He. Cu greu
  retine N2.
• Apropierea de Soare. Gaze precum CH4 si NH3 sunt
  distruse de razele ultraviolete (CH4 în aprox.
  400 de ani). Atmosfera lui Marte nu e suficient
  de densa pt. a se apara împotriva fotonilor UV.
  Asta explica uimirea savantilor când Mars Express
  a descoperit urme de CH4.
• Chimia. Oxigenul (O2) reactioneaza puternic cu
  aproape orice (adica mineralele din roci), de
  aceea nu poate fi gasit în stare libera.
• În consecinta, atmosfera lui Marte contine în
  principal CO2 cu putin N2.

11
Dioxidul de Carbon si Marte

• Polii lui Marte formeaza un unghi de 24 cu
  ecliptica. De aceea are anotimpuri ca si Terra.
  Iarna la poli CO2 îngheata si devine gheata
  carbonica. Vara gheata se evapora si devine o
  parte a atmsofere4i. Acest ciclu produce vânturi
  puternice si furtuni de nisip.

12
Dioxidul de Carbon si Marte

• Polii lui Marte formeaza un unghi de 24 cu
  ecliptica. De aceea are anotimpuri ca si Terra.
  Iarna la poli CO2 îngheata si devine gheata
  carbonica. Vara gheata se evapora si devine o
  parte a atmsofere4i. Acest ciclu produce vânturi
  puternice si furtuni de nisip.

13
Venus si Terra

• Asemanari
• Planetele au mase similare (0.82 M? versus 1.0
  M?)
• Planetele au densitati similare (4.2 versus 5.5)
• Distantele planetelor pâna la Soare sunt similare
  (0.72 A.U. versus 1.0 A.U.)
• Nici-o planeta nu poate retine gazele usoare H2
  si He
• Nici-o planeta nu poate retine cantitati mari de
  CH4 si NH3 în atmosfera (datorita radiatiei
  ultravioelete de la Soare)

14
Astazi pe Terra si Venus

• Diferenta principala
• Temperatura Terrei este între -50 C si 50 C,
  în timp ce Temperatura lui Venus este de 470 C

15
Proprietatile Dioxidului de Carbon

• CO2 are 2 proprietati interesante
• CO2 se dizolva în apa (H2O) si creaza H2CO3
  (acidul carbonic). Acidul carbonic poate
  reactiona cu o serie de minerale. De exemplu
• H2CO3 Ca ? H2 CaCO3 (calcar)
• Rezulta ca daca exista apa, CO2 poate fi
  extras din aer si blocat în roci.

• CO2 este un gaz de sera. Este transparent la
  radiatia vizibila, dar absoarbe radiatia
  infrarosie. Razele solare pot trece prin stratul
  de CO2, dar caldura nu poate evada dincolo de
  stratul de CO2.

16
Gaze de sera
17
Efectul de Sera pe Venus

• Venus si Terra au avut la început o atmosfera
  similara. Dar deoarece Venus e putin mai aproape
  de Soare
• Venus era putin mai fierbinte si avea mai putina
  apa lichida
• Cu mai putina apa lichida, avea mai putin CO2
  dizolvat
• Cu mai mult CO2 atmosferic, efectul de sera era
  mai intens
• Temperatura mai ridicata înseamna mai multa apa
  evaporata
• Cu si mai putina apa lichida, avea si mai putin
  CO2 dizolvat
• Odata toata apa evaporata, emisiile ulterioare de
  gaze de sera (CO2 si CH4) au crescut si mai mult
  temperatura. Restul de CO2 a fost eliberat prin
  coacerea rocilor
• Razele ultraviolete au distrus CH4, NH3, si H2O
  din atmosfera

18
Atmosfera terestra

• Venus si Terra au avut la început o atmosfera
  similara. Dar deoarece Terra e putin mai departe
  de Soare
• Terra era putin mai rece si avea mai multa apa
  lichida
• Cu mai multa apa lichida, avea mai mult CO2
  dizolvat
• Cu mai putin CO2 atmosferic,
• efectul de sera era mai slab
• Cu mai multa apa si un mediu propice s-a
  dezvoltat viata si fotosinteza
• Fotosinteza a eliminat si mai mult CO2 atmosferic
  înlocuindu-l cu O2 .
• Descarcarile electrice si O2 amosferic au creat
  ozonul, care a protejat Terra de radiatia
  ultravioleta. Moleculele de apa din atmosfera au
  supravietuit mai mult (împreuna cu viata).

19
Astazi pe Terra si Venus

• O mica schimbare prezenta în conditiile initiale
  poate conduce la mari schimbari în viitorul
  apropiat!

20
(No Transcript)
21
(No Transcript)
22
(No Transcript)
23
(No Transcript)
24
(No Transcript)
25
(No Transcript)