Выбор фона:
/ Новости сайта / Природные катаклизмы / Атмосфера Земли улетучивается в космос
15.07.2012

Атмосфера Земли улетучивается в космос

Оценка: 3.7    19759 3 Природные катаклизмы
10:58

Во время сильной солнечной бури Земля теряет около 100 тонн атмосферы.

Факты космической погоды

  1. Солнечные вспышки, могут иногда нагревать солнечную поверхность до температуры 80 миллионов F, что горячее ядра ​​солнца!
  2. Самый быстрый выброс корональной массы был зарегистрирован 4 августа 1972 года и он путешествовал от Солнца до Земли 14,6 часа - скорость около 10 миллионов километров в час или 2778 км/сек.
  3. 8 апреля 1947 года зафиксировано крупнейшие пятно в новейшей истории, с максимальным размером, превышающим в 330 раз площадь Земли.
  4. Самая мощная солнечная вспышка за последние 500 лет произошло 2 сентября 1859 г. и была обнаружена двумя астрономами, которым повезло, глянуть на солнце в нужное время!
  5. В период с 10 по 12 мая 1999 года, давление солнечного ветра практически исчезло, в результате чего магнитосфера Земли расширилась в объеме более чем в 100 раз!
  6. Типичные выбросы корональной массы могут иметь размеры в миллионы километров, но масса соответствует небольшой горе!
  7. Некоторые пятна на Солнце настолько прохладны, что водяные пары могут образовываться при температуре 1550 С.
  8. Самые мощные полярные сияния могут генерировать более 1 трлн ватт, что сравнимо с землетрясением средней мощности.
  9. 13 марта 1989 в Квебеке(Канада) в результате крупной геомагнитной бури произошла крупная авария в электросетях, вызвавшая отключение энергии в течении 6 часов. Ущерб для экономики Канады составил 6 миллиардов долларов
  10. Во время интенсивных солнечных вспышек космонавты могут видеть яркие мигающие полосы света от воздействия частиц высокой энергии на  глазные яблоки.
  11. Самой большой проблемой путешествия космонавтов на Марс будет преодоление воздействия солнечных бурь и радиации.
  12. Прогнозирования космической погоды стоит всего $ 5 млн в год, но сохраняет более 500 миллиардов долларов ежегодного дохода от спутников и электротехнической промышленности.
  13. В течение последнего цикла солнечной активности было повреждено или уничтожено спутниковых технологий на 2 млрд $.
  14. Повторение кэррингтоновского события, как в 1859 году, может стоить 30 миллиардов долларов в день для электросетей США и до  70 млрд. $ для  спутниковой индустрии.
  15. 4 августа 1972 солнечная вспышка была настолько сильна, что, по некоторым оценкам, космонавт во время полета получил бы смертельную дозу излучения.
  16. В течение минимума Маундера (1645-1715), сопровождавшегося наступлением малого ледникового периода, 11-летний цикл солнечных пятен не был обнаружен.
  17. За одну секунду солнце превращает 4 миллиона тонн материи в чистую энергию.
  18. Ядро Солнца, почти столь же плотное, как свинец и имеет температуру 15 млн. градусов C.
  19. Во время сильной солнечной бури Земля теряет около 100 тонн атмосферы.
  20. Магнитные игрушки на редкоземельные элементах могут иметь магнитное поле в 5 раз сильнее, чем магнитное поле солнечных пятен.


Одна из ярких особенностей Солнечной системы - разнообразие планетных атмосфер. Земля и Венера схожи по размеру и массе, однако поверхность Венеры раскалена до 460° C под океаном из диоксида углерода, который давит на поверхность как километровый слой воды. Каллисто и Титан - крупные спутники, соответственно, Юпитера и Сатурна; они почти одного размера, но Титан имеет обширную азотную атмосферу, гораздо большую, чем у Земли, а Каллисто практически лишена атмосферы.

Откуда берутся такие крайности? Если бы мы это знали, то смогли бы объяснить, почему Земля полна жизни, тогда как другие планеты рядом с ней выглядят безжизненными. Поняв, как эволюционируют атмосферы, мы могли бы определить, какие планеты вне Солнечной системы могут быть обитаемы.

Планета приобретает газовый покров разными путями. Она может извергать пар из своих недр, может захватить летучие вещества у комет и астероидов при столкновении с ними, или же ее гравитация может притянуть газы из межпланетного пространства. К тому же планетологи приходят к выводу, что потеря газа играет столь же важную роль, как и его приобретение. Даже земная атмосфера, которая выглядит незыблемой, постепенно утекает в космическое пространство. Темп утечки в настоящее время очень мал: около 3 кг водорода и 50 г гелия (два легчайших газа) в секунду; но даже такая струйка может стать существенной за геологический период, а темп потери мог быть когда-то значительно выше. Как писал Бенджамин Франклин, "маленькая течь может потопить большой корабль". Нынешние атмосферы планет земной группы и спутников планет-гигантов напоминают руины средневековых замков - это остатки былой роскоши, ставшей жертвой грабежа и обветшания. Атмосферы же еще меньших тел похожи на разрушенные форты - беззащитные и легко ранимые.

Осознав важность утечки атмосфер, мы меняем свое представление о будущем Солнечной системы. Десятилетиями ученые пытались понять, почему у Марса столь тонкая атмосфера, но теперь мы удивлены, что у него вообще сохранилась хоть какая-то атмосфера. Не обусловлено ли различие между Титаном и Каллисто тем, что Каллисто потеряла свою атмосферу прежде,чем на Титане появился воздух? Была ли раньше атмосфера Титана более плотной, чем сегодня? Как Венера сохранила азот и диоксид углерода, но полностью потеряла воду? Способствовала ли утечка водорода зарождению жизни на Земле? Превратится ли когда-нибудь наша планета во вторую Венеру?

Когда становится жарко


Если ракета набрала вторую космическую скорость, то она движется так быстро, что способна преодолеть притяжение планеты. То же самое можно сказать об атомах и молекулах, хотя обычно они достигают скорости убегания, не имея определенной цели. При тепловом испарении газы становятся настолько горячими, что их невозможно удержать. В нетепловых процессах атомы и молекулы выбрасываются в результате химических реакций или взаимодействия заряженных частиц. Наконец, при столкновении с астероидами и кометами отрываются целые куски атмосферы.

Самый распространенный процесс из этих трех - тепловое испарение. Все тела в Солнечной системе нагреваются солнечным светом. Избавляются от этого тепла они двумя путями: испусканием инфракрасного излучения и испарением вещества. У долгоживущих объектов, таких как Земля, доминирует первый процесс, а, например, у комет - второй. Если нарушится баланс между нагревом и охлаждением, то даже крупное тело размером с Землю может довольно быстро нагреться, и при этом его атмосфера, обычно содержащая малую долю массы планеты, может весьма быстро испариться. Наша Солнечная система заполнена телами, лишенными воздуха, по-видимому, в основном по причине теплового испарения. Тело становится безвоздушным, если солнечный нагрев превосходит определенный порог, зависящий от силы гравитации тела.
Тепловое испарение происходит двумя путями. Первый называют испарением Джинса в честь английского астрофизика Джеймса Джинса (James Jeans), описавшего это явление в начале XX в. При этом воздух из верхнего слоя атмосферы испаряется буквально атом за атомом, молекула за молекулой. В более низких слоях взаимные соударения удерживают частицы, но выше уровня, называемого экзобазой (у Земли он лежит на высоте 500 км от поверхности), воздух настолько разрежен, что частицы газа почти никогда не сталкиваются. Выше экзобазы уже ничто не может остановить атом или молекулу, имеющие достаточную скорость для вылета в космос.

Водород как самый легкий газ проще других преодолевает притяжение планеты. Но сначала он должен добраться до экзобазы, а на Земле это долгий процесс. Молекулы с водородом обычно не поднимаются выше нижних слоев атмосферы: водяной пар (H2O) конденсируется и падает вниз в виде дождя, а метан (CH4) окисляется и превращается в диоксид углерода (CO2). Некоторые молекулы воды и метана добираются до стратосферы и разрушаются, выделяя водород, который медленно диффундирует вверх, пока не доберется до экзобазы. Некоторая часть водорода утекает, о чем свидетельствуют ультрафиолетовые снимки, демонстрирующие гало из атомов водорода вокруг нашей планеты.

Температура на высоте экзобазы Земли колеблется вблизи 1000 К, что соответствует средней скорости атомов водорода около 5 км/с. Это меньше второй космической скорости для Земли на этой высоте (10,8 км/с); но скорости атомов вокруг среднего значения распределены широко, поэтому некоторые атомы водорода имеют шанс преодолеть притяжение планеты. Утечка частиц из высокоскоростного "хвоста" в их распределении по скоростям объясняет от 10 до 40 % потерь Землей водорода. Испарением Джинса частично объясняется и отсутствие атмосферы у Луны: газы, выходящие из-под поверхности Луны, легко испаряются в космос.

Второй путь теплового испарения более эффектен. В то время как при испарении Джинса газ улетает молекула за молекулой, нагретый газ может улетать целиком. Верхние слои атмосферы могут поглощать ультрафиолетовое излучение Солнца, нагреваться и, расширяясь, выталкивать воздух вверх. Поднимаясь, воздух ускоряется, преодолевает скорость звука и достигает скорости убегания. Эта форма теплового испарения называется гидродинамическим оттоком, или планетным ветром (по аналогии с солнечным ветром - потоком заряженных частиц, выбрасываемых Солнцем в космос).

Основные положения


Многие газы, составляющие атмосферу Земли и других планет, медленно утекают в космос. Горячие газы, в особенности легкие, испаряются, химические реакции и столкновения частиц приводят к выбросу атомов и молекул, а кометы и астероиды иногда отрывают большие куски атмосферы.
Утечкой объясняются многие загадки Солнечной системы. Например, Марс красный из-за того, что его водяной пар расщепился на водород и кислород; водород улетел в космос, а кислород окислил (покрыл ржавчиной) грунт. Подобный процесс на Венере привел к появлению плотной атмосферы из диоксида углерода. Удивительно, но могучая атмосфера Венеры - результат утечки газа.

Дэвид Кетлинг и Кевин Цанле
Журнал «В мире науки»

Земля теряет атмосферу! Грозит ли нам кислородное голодание?

Исследователи были поражены недавним открытием: оказалось, что наша планета теряет свою атмосферу быстрее, чем Венера и Марс из-за того, что  обладает гораздо более значительным и мощным магнитным полем.

Это может означать, что магнитное поле Земли – не такой уж и хороший защитный экран, как это предполагалось ранее. Ученые были уверены в том, что именно благодаря действию магнитного поля Земли атмосфера хорошо защищена от губительного воздействия Солнца. А оказалось, что магнитосфера Земли способствует истончению земной атмосферы за счет ускоренной потери кислорода.

По словам Кристофера Рассела, профессора геофизики и специалиста по космической физике университета Калифорнии, ученые привыкли считать, что человечеству крайне повезло с земной "пропиской": замечательное магнитное поле Земли, мол, отлично защищает нас от солнечных "атак" – космических лучей, вспышек на Солнце и солнечного ветра. Теперь же выясняется, что магнитное поле земли – не только защитник, но и враг.

Группа специалистов во главе с Расселом пришли к этому выводу во время совместной работы на Конференции сравнительной планетологии.

Рассел рассказал Discovery News о том, что он и его коллеги, работающие над изучением Марса и Венеры, "собрались вместе и сравнили свои записи". Внезапно выяснилось, что все, что мы раньше знали о магнитном поле Земли, не соответствует действительности.

В рамках исследования планетологи сравнивали данные о потере ионов кислорода атмосферами трех планет: Земли, Венеры и Марса. При этом известно, что вторая никогда не обладала магнитным полем, а Марс утратил его примерно 3,5 миллиарда лет назад, когда, как считается, внутри планеты прекратилось движение расплавленных металлов, пишет  Lenta.ru. Именно это движение является источником магнитного поля Земли.

Ученые вычислили среднюю скорость потери атмосферами трех планет ионов кислорода, приняв во внимание разницу в массах планет и составе их атмосфер. Исследователи сделали сенсационный вывод: Земля теряет кислород в три раза быстрее, чем Марс и Венера. Ученые полагают, что это связано с наличием у Земли мощного магнитного поля.

Согласно подсчетам исследователей, ежегодно в космос уходит около 60 тысяч тонн кислорода. Впрочем, ученые не видят повода для паники: если скорость сокращения кислорода ( 5×1025 молекул в секунду) сохранится на нынешнем уровне, то планета  потеряет свою атмосферу не раньше через несколько миллиардов лет.

Звездная вспышка лишила экзопланету атмосферы

Как звезды влияют на климат своих планет? Обычно об этом судят, наблюдая за планетами Солнечной системы. Однако группа астрофизиков под руководством Алена Лекавелье дез Этана из французского Национального центра научных исследований (Centre National de la Recherche Scientifique, CNRS) с помощью орбитальной обсерватории НАСА "Хабл" впервые описала катастрофическое воздействие звездной вспышки на атмосферу планеты в созвездии Лисичка, сообщает телевидение НАСА.

Команда Лекавелье дез Этана наблюдала за атмосферой экзопланеты HD 189733b, что в 63 световых годах от нас, в течение двух периодов - в начале 2010 и в конце 2011 годов. Планета проходила транзитом на фоне своей звезды, имеющей наименование HD 189733A. Благодаря такой "подсветке", астрономам удалось по спектральным линиям молекул в планетарной атмосфере определить химический ее состав и восстановить недоступные для наблюдения атмосферные процессы.

Больше всего ученых интересовало такое явление как испарения атмосферы. Ранее оно наблюдалось в случае планеты Осирис HD 209458b, что в созвездии Пегас. Подобно Осирису, HD 189733b также является "горячим Юпитером". Будучи газовым гигантом, она в 13 раз ближе к своей звезде, чем Земля - к Солнцу, и поэтому на ее поверхности температура превышает тысячу градусов Цельсия. Кроме того, звезда подвергает планету экстремальному воздействую радиации. Если HD 189733b, несколько превышающая по размеру Юпитер, в чем-то и похожа на Землю, то лишь цветом своей атмосферы, в составе которой имеется кислород и водород.

"Первые наблюдения нас разочаровали, - рассказал французский ученый. - Мы вообще не нашли следов атмосферы у этой планеты". Но через какое-то время было решено возобновить наблюдения.

Терпение группы Лекавелье дез Этана было вознаграждено через год. Оказалось, что планета все же обладала атмосферой, а точнее, ее остатками. Выяснилось, что газ испарялся с поверхности HD 189733b со скоростью не менее тысячи тонн в секунду! "Мы не только подтвердили, что атмосфера этой планеты испаряется, - поделился Лекавелье дез Этан, - но и понаблюдали за изменением во времени физических условий при этом процессе. Раньше это никому не удавалось".

Что заставляет планету терять атмосферу? - Судя по всему, опасная близость к звезде, а именно - ее интенсивное рентгеновское и ультрафиолетовое излучение. Интересно, что незадолго до всплеска испарения атмосферы на звезде HD 189733A была зафиксирована мощнейшая вспышка. Аналогичные процессы, хотя и менее интенсивные, могут происходить и в земной атмосфере, отмечают ученые, напоминая, что на Солнце время от времени тоже происходят мощные вспышки. рг.ру

СТРАННОСТИ ИСПАРЯЮЩЕЙСЯ ПЛАНЕТЫ: ВЗГЛЯД В АТМОСФЕРУ

Впервые удалось наблюдать процессы, протекающие в атмосфере планеты далеко за пределами Солнечной системы.

Судя по всему, процессы эти вызваны яркой вспышкой на материнской звезде планеты – впрочем, обо всем по порядку.

Экзопланета HD 189733b является газовым гигантом наподобие Юпитера, хотя примерно на 14% крупнее и несколько тяжелее него. Планета вращается вокруг звезды HD 189733, на расстоянии от нее порядка 4,8 млн км (и 63 световых лет от нас), то есть примерно в 30 раз ближе, чем Земля к Солнцу. Полный оборот вокруг своей материнской звезды она совершает за 2,2 земных дня, температура на ее поверхности достигает свыше 1000 ОС. Сама же звезда относится к солнечному типу, имея в размерах и весе примерно 80% солнечных.

Время от времени HD 189733b проходит между звездой и нами, что и позволило по изменению светимости звезды не только обнаружить присутствие планеты, но и показать наличие у нее атмосферы, а в атмосфере – водяного пара (читайте: «Есть вода»). Обнаружилось также, что она постоянно теряет водород, фактически, являясь «испаряющейся» планетой. С этим «испарением» получилась довольно запутанная история.

Весной 2010 г. за одним из транзитов – прохождений планеты между своей звездой и нами –наблюдал космический телескоп Hubble, который не обнаружил признаков ни атмосферы, ни ее испарения. А осенью 2011 г. он же, наблюдая за транзитом той же HD 189733b, наоборот, предоставил весьма красноречивые свидетельства и того, и другого, зафиксировав целый газовый «хвост», покидающий планету: подсчитанная на этой основе скорость «испарения» составила не менее 1 тыс. т вещества в секунду. К тому же, поток развивал миллионы километров в час.

Чтобы разобраться в этом, к делу подключили рентгеновский телескоп Swift. Именно их совместная работа позволила впервые зафиксировать взаимодействия между далекой звездой и ее планетой. Swift наблюдал за тем же транзитом сентября 2011 г., и примерно за восемь часов до начала работы Hubble зафиксировал на поверхности звезды HD 189733 мощнейшую вспышку. В рентгеновском диапазоне излучение звезды подскочило в 3,6 раза.

Выводы ученых логичны: расположенная весьма близко к звезде, газовая планета получила в результате вспышки изрядный удар – в рентгеновском диапазоне он был в десятки тысяч раз мощнее всего того, что получает Земля даже при самых мощных (Х-класса) вспышках на Солнце. А если учесть огромные размеры HD 189733b, получается, что планета испытала воздействие рентгена в миллионы раз большее, чем это возможно при вспышке Х-класса на Солнце. Именно это воздействие привело к тому, что она начала стремительно терять вещество.



Испаряющаяся под действием близкой звезды атмосфера HD 189733b: взгляд художника
Так выглядела HD 189733b 14 сентября 2011 г. в объективе зонда Swift (кобминированное изображение в видимом и рентгеновском диапазоне)
То же изображение, но только в рентгеновских лучах

Подготовлено Земля Хроники Жизни
По пресс-релизу NASA

 

Поделитесь в социальных сетях

Комментарии 3

0  
BeldjikUFO 15.07.2012 19:33 [Материал]
..вы -не заметили что вообще стало трудно дышать --даже после грозы ---\никакой ионизации\...ЭТО ЧТО ТО....У КОГО КАК?...ОТПИШИТЕСЬ... cry
0  
Tigrik 15.07.2012 18:22 [Материал]
Никто не знает, что будет завтра, даже гениальный 2 Царь_Леонид
0  
Zemelya 15.07.2012 14:08 [Материал]
Атмосферу тырят инопланетяне,надо ж как-то осваивать другие планеты
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]

Похожие материалы

Разговоры у камина
Календарь
Последние комментарии
Лекарственное растение приобрело камуфляж чтобы прятаться от людей
Подстраиватся под окружающую среду защитная функци... (от Светло3ар)
Куда пропали насекомые и чем это нам грозит?
вчера то же самое хотела написать, лень было))) у ... (от Nadi)