Приложение к рассеиванию атмосфер

Согласно кинетической теории газов объемы и давления газов поддерживаются взаимным столкновением отдельных молекул, которые вообще находятся в состоянии очень быстрого движения. Разреженность земной атмосферы и большое давление, равное почти 1 кг/см2, дает некоторое представление о большой скорости движения молекул и об очень частых повторениях их ударов.

Различные молекулы не движутся все с одинаковой скоростью в данном тазе при определенных условиях; но число таких, которые имеют скоро:ть движения, отличающуюся от средней квадратичной, быстро уменьшается с увеличением разности. Теоретически во всех газах ряд значений скоростей простирается от нуля до бесконечности, хотя сравнительно с другими крайние случаи встречаются бесконечно редко. Под постоянным давлением скорости прямо пропорциональны корню квадратному из абсолютной температуры и обратно пропорциональны квадратному корню из молекулярного веса.

Так как во всех газах существуют все скорости, то некоторые молекулы газообразных оболочек небесных тел должны двигаться со скоростями большими, чем скорости из бесконечности. Если молекулы близки к верхним границам атмосферы и начинают двигаться от тела, к которому они принадлежат, они могут избежать столкновения с другими молекулами и улететь, чтобы никогда не вернуться. Так как кинетическая теория газов подтверждается наблюдениями и так как, если она верна, то некоторые молекулы должны двигаться со скоростями большими, чем скорость из бесконечности, то вероятно, что атмосферы всех небесных тел истощаются этим процессом; но в большинстве случаев он протекает крайне медленно и компенсируется отчасти приростом от метеорного вещества и атмосферными молекулами других тел. В верхних областях газообразных оболочек, из которых лишь и отлетают молекулы, температуры низки, по крайней мере для планет вроде Земли, и большие скорости редки. Если средняя квадратичная скорость равняется или превышает скорость из бесконечности, то процесс истощения будет протекать относительно быстро. Во всяком случае элементы и соединения с низким молекулярным весом теряются быстрее, и таким образом одни молекулы и атомы улетучиваются свободнее, а другие удерживаются сильнее.

Теперь рассмотрим, каким образом скорость из бесконечности по отношению к поверхности притягивающего шара изменяется с его массой и радиусом. Масса тела пропорциональна произведению его плотности на куб радиуса. Тогда k2 равное притяжению на единице расстояния, лрямо пропорционально массе и поэтому прямо пропорционально произведению плотности на куб радиуса. Отсюда из уравнения следует, что скорость из бесконечности на поверхности тела прямо пропорциональна произведению радиуса тела на квадратный корень из его плотности. Плотности и радиусы членов солнечной системы обычно выражаются в долях плотности и радиуса Земли; отсюда скорость из бесконечности может быть легко вычислена для каждого из них после того как ее определили для Земли.

Скорость из бесконечности уменьшается, в то время как расстояние, от центра планеты увеличивается, а необходимая скорость для того, чтобы молекула могла улететь, соответственно уменьшается и центробежное ускорение вращения планеты прибавляется к скоростям некоторых молекул.

Возникает вопрос, равняются ли или превосходят средние молекулярные скорости атмосферных элементов соответствующие скорости из бесконечности при условиях, преобладающих на поверхности различных перечисленных тел.

Давление газа можно найти экспериментальным путем, если даны плотность и температура на единицу поверхности, откуда может быть вычислена средняя квадратичная скорость. В кинетической теории газов доказывается, что средняя квадратичная скорость водородной молекулы при температуре 0°С под атмосферным давлением составляет около 700 м/сек. При тех же условиях скорости молекул кислорода и азота примерно равны лишь одной четверти этой величины.

Поверхностные температуры нижних планет, конечно, гораздо выше, чем нуль градусов Цельсия в тех частях, где они получают лучи Солнца наиболее отвесно, даже если пренебречь всем теплом, которое когда-либо было получено ими изнутри. Из геологических данных относительно образования изверженных пород на Земле кажется вероятным, что в далеком прошлом планеты имели гораздо более высокую температуру и внешние планеты еще не остыли до твердого состояния. Имеется указание на то, что было время, когда наиболее тугоплавкие тела находились в расплавленном состоянии, откуда следует, что их температуры были около 3 000° или 4 000° С. Поэтому средняя квадратичная скорость могла быть гораздо больше чем 1700 м/сек для водорода, как указано выше, и, вероятно, в течение долгого периода времени продолжала быть больше. Сравнивая эти результаты с таблицей скоростей из бесконечности, видно, что согласно этой теории Луна и нижние планеты не могли удержать в своей оболочке свободный водород и другие элементы очень малого молекулярного веса, как, например, гелий; в случае Луны, Меркурия и Марса должно было быть заметным улетучивание более тяжелых молекул, таких, как водород. Это особенно вероятно, если нагретые атмосферы простирались на большие расстояния. Верхние планеты, и особенно Солнце, могли удержать все обычные земные элементы, и по этой теории можно ожидать, что эти тела окружены обширными газовыми оболочками.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все о космосе
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: