同樣沒有磁場,為什麼火星大氣被吹跑了,金星大氣卻比地球還多

時間 2022-03-17 18:05:23

1樓:星辰大海路上的種花家

這可能很多朋友在科普行星磁場時各位朋友碰到的最大難題,因為同樣在沒有磁場(極微誘發磁場)的條件下,火星只有一個大氣壓只有地球大氣壓1%的二氧化碳大氣層,而金星卻有一個大氣壓是地球92倍、二氧化碳含量超過96%的超級大氣層,這如何解釋?下面來**一下這個有趣的話題。

一、為什麼有的行星有大氣層,有的沒有大氣層?

這個問題要從兩個方面著手,一個是組成大氣的氣體,另一個則是行星本身。

1、氣體分子運動以及速度

這個問題其實比較容易解釋,因為我們這個巨集觀世界的所有物體都有一個溫度,而這個巨集觀溫度的表現在微觀領域就是分子運動的劇烈程度,因為氣體分子之間的間隙比較大(一般超過分子直徑的十倍以上),因此氣體的分子運動速度更為快速一些。

分子運動的理論建立在玻爾茲曼方程的基礎之上,分子運動速度可以用如下方程來計:

v=√3kt/m=√3rt/m

上述公式中,m為質量,m為摩爾質量,千克/摩爾,k為玻爾茲曼常數:1.380649 × 10^-23 j/k

假設t=300k時氫分子的運動速度,將各項引數帶代入公式可計算得1934米/秒,一般取值1900m/s就大致是正確的。

同樣條件下,氧分子的運動速度就只有460米/秒。

2、行星對大氣層的束縛能力

我們根據第一宇宙速度可以計算得地球的環繞速度為7.9千米/秒,逃逸速度為11.2千米/秒,氫分子似乎會老老實實留在地球上?

完全不會,首先它密度很低,會跑到氮氧組成的大氣層頂。另外在大氣層頂會受到太陽輻射中的高能紫外線的照射獲得極大的能量,其分子運動速度將會超出地球的逃逸速度,因此氫分子這樣的氣體在地球上是呆不住的。

月球就更不用說了,比如氫分子的運動速度直接就超過了月球的環繞速度1.8千米/秒,所以它根本不可能呆在月球上。

3、行星的磁場

行星的磁場很重要,因為在太陽系內的星際空間,不只是紫外線,還有太陽風中的高能粒子也會轟擊地球,但這些高能粒子都帶電,會被磁場偏轉,因此落向地球的高能帶電粒子也就在兩極轟擊高層大氣激發原子中的電子引起極光而已,但如果沒有保護就不一樣了,太陽風將直接轟擊大氣層,年長日久,行星大氣被逐漸消耗,最終只剩下火星那樣的孤家寡人。

正常情況下我們解釋行星為什麼會有大氣和磁場的重要性,上文就已經說完了,但仍然有一個關鍵的問題沒有解決,為什麼金星離太陽那麼近,太陽風理應比火星強很多倍,為什麼金星還有濃密的二氧化碳大氣層?

二、光解的祕密

上文我們說明了氫元素逃逸地球的過程,但其實水汽也會在紫外線的轟擊下逃離地球,具體過程我們來簡單介紹一下!

1、水的逃逸:

水分子有2個o-h嗎,因此h2o的化學鍵能是928kj/mol,大約為9.67ev

這個引數很重要,因為只要受到的光照能量高於水分子的化學鍵能時,水分子的化學鍵就有可能斷裂,而紫外線的能量與波長是不一樣的,比如:

紫外線400nm 3.1ev

紫外線300nm 4.1ev

紫外線200nm 6.2ev

紫外線100nm 12.4ev

我們可以發現100nm的紫外線下照射下,水分子的化學鍵斷裂,分解成氫和氧,氧原子與氧分子結合形成o3,這就是臭氧的來歷,因為氧的密度比較大,比重也比較大,分子運動速度相對比較低,它很難從大氣層中逃逸!當然解離後的氫就拜拜啦。

2、金星大氣層中的二氧化碳能逃逸嗎?

二氧化碳中的碳氧雙鍵鍵能是803kj/mol,大約為8.36ev,看起來150nm的紫外線即可輕鬆解離,當然這不是關鍵,而是解離後的碳和氧的去處!

氧的去處和地球上的氧命運類似(金星和地球大小質量類似,逃逸速度相差無幾),可能會與氧分子構成臭氧,這從2023年「金星快車」在金星大氣層上100千米處觀測到臭氧的光譜特徵得到證明,不過其濃度只有地球臭氧層含量的1%。應該是分解出來的氧原子在金星的背向太陽的一面形成。

那麼碳的去處呢?理論上碳元素比重比較大,在金星大氣層中可能會沉降到表面,但金星大氣層的超級風暴會讓這個可能性大大降低,不過反倒可能是金星大氣層中的二氧化三碳和三氧化二碳的多餘氧原子和碳原子**。

即使被高能紫外線解離後的碳和氧依然沒能逃離金星,不過金星可能存在的水卻逃逸了,想想似乎有些不可思議,水是液體,二氧化碳是氣體,居然氣體留下了,液體逃走了,這個世界實在太奇妙。

2樓:life大地皇者

何為太陽風,太陽風是一種完全電離的稀薄氣體,主要成分是小原子量原子(73%的是氫,25%的是氦),太陽風的速度雖然很快,可以達到200-800km/s,但是太陽風到達地球時的電離氣體已經非常稀薄,風動壓已經變得很小。這裡大家可能覺得太陽風是不是對地球沒什麼影響了呢,跟地球磁場有什麼關係呢?稍安勿躁,下面解釋就仔細說明一下。

這麼小的太陽風其實是到接近不了地球的大氣層的,這個保護裝置正是地球的磁場,因為太陽風是電離的原子,所以都是帶電的粒子。上過高中的同學都知道,帶電的粒子在磁場中受到力的作用,這個力叫做洛倫茲力。

3樓:陽光愛生活吖

金星受到太陽風的影響,其表面的水逃逸了,卻留下了二氧化碳等氣體物質,所以說金星的大氣會比較多,但是火星就沒有逃過太陽風暴的影響。

4樓:鹿凵小童鞋

這個是因為引力的作用下,所以火星的大氣引力不足會被吹跑,而金星的大氣層引力很充足,所以沒有被吹跑。

5樓:

因為金星周圍的大氣層結構是不太一樣的。液體分子最後容易被分解,然後吹散,但是氣體分子始終因為一些原因停留在一個金星周圍。

6樓:十二

不同的行星對於大氣層的束縛能力也是不同的,所以這個不能一概而論。而且有的行星它有大氣層,有的行星他並沒有,倆者之間並沒有可比性。

有人認為金星沒有磁場,那大氣層為什麼不會被吹走?

7樓:叫張碧晨

太陽風當然會吹走金星的大氣層,只不過這不是瞬間就能達到的.

以火星為例,科學家們通過一系列探測後得出結論,火星曾經擁有大氣和磁場,但在30億年前,火星的磁場受到了嚴重損害.失去了磁場的保護,太陽風剝離了火星的大氣和液態水.那麼火星現在沒有大氣了嗎?

當然是否定的,火星上依舊擁有大氣,只不過火星大氣在受到太陽風30億年的持續侵襲時,已經非常稀薄了,不到地球的1%.不過可以看出,即便失去了磁場,

即便是30億年的時間裡,由於太陽是一顆較小的恆星,所以它的恆星風(太陽風)仍然不足以在短時間(其實30億年對我們來說已經非常漫長了.)完全吹離一個行星的所有大氣層.金星比火星質量更大,引力更強,對大氣的束縛也更強.

雖然它比火星距離太陽更近,但是它原本的大氣十分濃密,它的大氣總量幾乎是現在地球的100倍,是火星現在的一萬倍.弱小的太陽風要想完全吹離總量如此之多的大氣只能是望塵莫及,所以金星的大氣仍然儲量豐富.

太陽風的威力雖然非常強大,波及範圍幾乎可以達到100億公里,冥王星也有著比火星更加稀薄的大氣,由於冥王星沒有磁場,所以冥王星的大氣仍然受到太陽風的緩慢侵襲,但是侵襲速度將異常緩慢.

8樓:有一科普

在太陽系八大行星中,水星因為沒有磁場,距離太陽有最近而失去了大氣層,而火星也是因為磁場的消失,而慢慢的被太陽風剝離了大氣層,那麼,距離太陽更近的金星也沒有磁場,為什麼就有比地球還要濃厚的大氣層存在呢?

9樓:匿名使用者

因為金星也有它自己產生的引力啊!牢牢的吸引住大氣層。

10樓:崛起的男神

金星比火星質量更大,引力更強,對大氣的束縛也更強.雖然它比火星距離太陽更近,但是它原本的大氣十分濃密,它的大氣總量幾乎是現在地球的100倍

11樓:

金星也有它自己產生的引力引力更強,對大氣的束縛也更強.雖然它比火星距離太陽更近,太陽風當然會吹走金星的大氣層,只不過這不是瞬間就能達到的.

12樓:匿名使用者

引力更強,對大氣的束縛也更強.雖然它比火星距離太陽更近。

13樓:匿名使用者

因為金星的引力比地球大很多,所以能留駐大氣層

14樓:

科學家們通過一系列探測後得出結論,火星曾經擁有大氣和磁場,但在30億年前,火星的磁場受到了嚴重損害.失去了磁場的保護,太陽風剝離了火星的大氣和液態水.

15樓:匿名使用者

首先,金星確實幾乎沒有磁場(地球磁場的0.000015倍)。但是 大氣層能不能保住不僅僅和磁場有關,還有其他因素。

基本的原因是金星的自轉速度太低,而同時內部的熱對流也很弱。我們知道如果物體要逃逸一個星球的引力,它必需要超過臨界速度(即逃逸速度),金星的這個值雖然是略低於我們。但地球金星上的低分子氣體(氧氮氫)遠低於地球,而二氧化碳這種大點的分子氣體遠高於地球。

所以金星上面的氣體是逃不了其自身的引力束縛的。

16樓:匿名使用者

但是它原本的大氣十分濃密,它的大氣總量幾乎是現在地球的100倍。

為什麼金星磁場很弱但是大氣沒有被太陽風吹走?

17樓:匿名使用者

太陽風當然會吹走金星的大氣層,只不過這不是瞬間就能達到的。

以火星為例,科學家們通過一系列探測後得出結論,火星曾經擁有大氣和磁場,但在30億年前,火星的磁場受到了嚴重損害。失去了磁場的保護,太陽風剝離了火星的大氣和液態水。那麼火星現在沒有大氣了嗎?

當然是否定的,火星上依舊擁有大氣,只不過火星大氣在受到太陽風30億年的持續侵襲時,已經非常稀薄了,不到地球的1%。

不過可以看出,即便失去了磁場,即便是30億年的時間裡,由於太陽是一顆較小的恆星,所以它的恆星風(太陽風)仍然不足以在短時間(其實30億年對我們來說已經非常漫長了。。)完全吹離一個行星的所有大氣層。

金星比火星質量更大,引力更強,對大氣的束縛也更強。雖然它比火星距離太陽更近,但是它原本的大氣十分濃密,它的大氣總量幾乎是現在地球的100倍,是火星現在的一萬倍。弱小的太陽風要想完全吹離總量如此之多的大氣只能是望塵莫及,所以金星的大氣仍然儲量豐富。

太陽風的威力雖然非常強大,波及範圍幾乎可以達到100億公里,冥王星也有著比火星更加稀薄的大氣,由於冥王星沒有磁場,所以冥王星的大氣仍然受到太陽風的緩慢侵襲,但是侵襲速度將異常緩慢。

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ps:一樓好像不明白為什麼恆星風能夠吹走大氣也不知道為什麼磁場能夠干擾恆星風。恆星風的的主要成分其實就是失去了電子的氫離子(或者叫裸質子)。

氫是氣體,是氣體就可以形成風,所以氫離子自然也可以形成離子風。只不過這不是一般意義上的風,這是帶有電荷的風。

恆星風的行進速度非常快,時速可以達到每小時數百萬公里。當大量離子撞擊到地球(行星)大氣層時,會將這一動能傳遞到大氣分子上。使得大氣分子達到逃逸速度,從而逃離地球。

幸運的時,失去了電子的氫離子與氫原子不同,它是帶正電荷的,既然帶電荷,它就會受到磁場的干擾,當它接近地球是,地球磁場會促使帶點物質順著磁力線移動,使得這些氫離子順著磁場移動,最終促使太陽風偏離地球或者垂直砸向地球的南北極,從而沒有機會帶走地球的大氣分子。磁場就是這樣保護行星大氣的。

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