الفلك

هل الغلاف الجوي للشمس له ارتفاع مقياس؟

هل الغلاف الجوي للشمس له ارتفاع مقياس؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

الكثير من الغلاف الجوي للأرض له ارتفاع مقياس $ ح $ من 7 إلى 8 كيلومترات تقريبًا بحيث تختلف الكثافة المحلية مثل $ exp (- (r-r_0) / h) $ حيث r هو متجه نصف القطر و $ r_0 دولار سيكون بعض نصف القطر المرجعي فوق سطح الأرض.

يعمل هذا تقريبًا ، حتى 50 كم على الأقل (ستة أو سبعة ارتفاعات مقياس).

يعتمد اشتقاق هذا التقريب على غاز بسيط عند درجة حرارة ثابتة ، وربما لا ينطبق ذلك على الغلاف الجوي للشمس جيدًا.

ومع ذلك ، هل توجد مناطق في الغلاف الجوي للشمس تتنوع فيها الكثافة بشكل أسي تقريبًا بحيث يعمل توصيف ارتفاع المقياس على مدى قليل من ارتفاعات المقياس على الأقل؟


يخرج الانخفاض الأسي في الكثافة بشكل طبيعي عندما يكون لديك غاز في حالة توازن هيدروستاتيكي. ارتفاع المقياس $ H $ ثم يتم الحصول عليها من خلال التوازن بين الطاقة الحركية للجسيمات بسبب الحركة الحرارية ، كيلوطن دولار، وطاقة الجاذبية للجسيمات ، ملغ $. غالبًا ما يكون هذا تقديرًا تقريبيًا جيدًا ، سواء في الغلاف الجوي الكوكبي أو النجمي ، وحتى في المجرات. هذا هو، $$ H = frac {kT} {mg} $$ أين $ ك $ هو ثابت Boltszmann ، $ T $ هي درجة الحرارة ، $ م $ هو متوسط ​​كتلة الجسيمات ، و $$ g = frac {GM} {r ^ 2} $$ مع $ G $ ثابت الجاذبية ، و مليون دولار الكتلة داخل نصف القطر $ r $.

على سطح شمسنا ز $ يعمل بها 274 دولارًا ، mathrm {m} ، mathrm {s} ^ {- 2} $، 27 مرة أعلى من ارتفاعها على الأرض.

يعتمد متوسط ​​كتلة الجسيمات بشكل ضعيف على الفلزية ، وفي الغالب على حالة تأين الغاز ، حيث إن الكتلة الصغيرة للإلكترونات الحرة مقارنة بكتلة الذرات تسحب المتوسط ​​لأسفل. بالنسبة لغاز مؤين بالكامل ، فإن يعني الكتلة الجزيئية - أي الكتلة من حيث كتلة الهيدروجين - هي $ mu simeq 0.6 دولار، بينما بالنسبة للغاز المحايد تمامًا (مثل Carroll & Ostlie 1996) $$ mu simeq frac {1} {X + Y / 4 + Z / 15.5} simeq 1.25 ، $$ أين X دولار, $ Y $، و $ Z $ هي الكسور الكتلية للهيدروجين والهيليوم والمعادن على التوالي. كتبت في البداية عن طريق الخطأ أن الغاز مؤين بالكامل ، لكن هذا ليس صحيحًا ؛ إنه مؤين جزئيًا فقط ، والهيدروجين محايد إلى حد كبير.

أخذ متوسط ​​كتلة الجسيم مساويًا تقريبًا لكتلة البروتون $ m_p $ (أي الإعداد $ mu = 1 دولار) ، وقياس درجة الحرارة لتكون $ T = 5770 ، mathrm {K} $وبالتالي فإن ارتفاع المقياس $$ H_ odot = frac {kTR_ odot} {GM_ odot m_p} simeq 170 ، mathrm {km}. $$ مع $ mu = 0.6 دولار ستحصل عليه $ H simeq290 ، mathrm {km} $، في حين $ mu = 1.25 دولار عائدات $ H = 140 ، mathrm {km} $.

ملامح كثافة واقعية

الحساب أعلاه أساسي تمامًا ، بافتراض وجود شمس متناحرة تمامًا. لكن الملاحظات والنماذج الأكثر واقعية ، أحادية وثلاثية الأبعاد ، تتنبأ بالفعل بملفات الكثافة الأسية ، على الرغم من وجود اختلافات كبيرة جدًا عبر السطح (وفقًا لزميل في فيزياء الطاقة الشمسية في أسفل القاعة). لقد وجدت هذا النموذج من ملاحظات المحاضرة هذه حيث يوضح المنحنى الأصفر ملف تعريف كثافة الرقم في الغلاف الجوي للشمس.

يُظهر استخراج البيانات والتخطيط على مقياس لوغاريتمي خطي اتفاقًا معقولًا مع انخفاض أسي في ارتفاع المقياس $ H = 140 ، mathrm {km} ، mathrm {s} ^ {- 1} $:


الهروب الجوي

الهروب الجوي هو فقدان غازات الغلاف الجوي الكوكبية إلى الفضاء الخارجي. يمكن أن يكون هناك عدد من الآليات المختلفة المسؤولة عن هروب الغلاف الجوي ، ويمكن تقسيم هذه العمليات إلى هروب حراري ، وهروب غير حراري (أو فائق) ، وتآكل أثر. تعتمد الأهمية النسبية لكل عملية خسارة على سرعة إفلات الكوكب ، وتكوين غلافه الجوي ، وبعده عن نجمه. يحدث الهروب عندما تتغلب الطاقة الحركية الجزيئية على طاقة الجاذبية ، بمعنى آخر ، يمكن للجزيء الهروب عندما يتحرك أسرع من سرعة هروب كوكبه. يعد تصنيف معدل هروب الغلاف الجوي في الكواكب الخارجية أمرًا ضروريًا لتحديد ما إذا كان الغلاف الجوي مستمرًا ، ومن ثم قابلية الكواكب الخارجية للسكن واحتمالية الحياة.


محتويات

الضغط الجوي في موقع معين هو القوة لكل وحدة مساحة متعامدة على سطح محدد بوزن العمود الرأسي للغلاف الجوي فوق ذلك الموقع. على الأرض ، تعتمد وحدات ضغط الهواء على الغلاف الجوي القياسي المعترف به دوليًا (atm) ، والذي يتم تعريفه على أنه 101.325 كيلو باسكال (760 & # 160 تور أو 14.696 رطل / بوصة مربعة). يقاس بمقياس الضغط الجوي.

يتناقص الضغط الجوي مع زيادة الارتفاع بسبب تناقص كتلة الغاز أعلاه. الارتفاع الذي ينخفض ​​عنده الضغط من الغلاف الجوي بمعامل ه (رقم غير نسبي بقيمة 2.71828.) يسمى ارتفاع المقياس ويُرمز إليه بـ ح. بالنسبة لجو ذي درجة حرارة موحدة ، يتناسب ارتفاع المقياس مع درجة الحرارة ويتناسب عكسًا مع ناتج متوسط ​​الكتلة الجزيئية للهواء الجاف والتسارع المحلي للجاذبية في ذلك الموقع. لمثل هذا الغلاف الجوي النموذجي ، ينخفض ​​الضغط بشكل كبير مع زيادة الارتفاع. ومع ذلك ، فإن الأجواء ليست موحدة في درجة الحرارة ، لذا فإن تقدير الضغط الجوي عند أي ارتفاع معين يكون أكثر تعقيدًا.


محتويات

ال الكتلة الهوائية المطلقة يعرف ب:

في الاتجاه العمودي ، فإن كتلة الهواء المطلقة في ذروة هو:

وأخيرا، فإن الكتلة الهوائية النسبية هو:


إذا افترضنا أن كثافة الهواء موحدة ، فإنه يسمح بإزالتها من التكاملات. ثم يتم تبسيط الكتلة الهوائية المطلقة لمنتج:

في الكتلة الهوائية النسبية المبسطة المقابلة ، يتم إلغاء متوسط ​​الكثافة في الكسر ، مما يؤدي إلى نسبة أطوال المسار:

غالبًا ما يتم إجراء المزيد من التبسيط ، بافتراض انتشار الخط المستقيم (إهمال انحناء الشعاع) ، كما هو موضح أدناه.

تحرير الخلفية

زاوية جرم سماوي مع ذروة هي زاوية الذروة (في علم الفلك ، يشار إليه عادة باسم ذروة المسافة). يمكن أيضًا تحديد الموضع الزاوي للجسم من حيث ارتفاع، الزاوية فوق الأفق الهندسي والارتفاع h < displaystyle h> وزاوية ذروة z < displaystyle z> مرتبطان بالتالي

يتسبب انكسار الغلاف الجوي في أن يدخل الضوء إلى الغلاف الجوي ليتبع مسارًا دائريًا تقريبًا أطول قليلاً من المسار الهندسي. يجب أن تأخذ الكتلة الهوائية في الاعتبار المسار الأطول (Young 1994). بالإضافة إلى ذلك ، يتسبب الانكسار في ظهور جرم سماوي أعلى من الأفق مما هو عليه بالفعل في الأفق ، والفرق بين زاوية السمت الحقيقية وزاوية السمت الظاهرة حوالي 34 دقيقة من القوس. تعتمد معظم صيغ كتلة الهواء على زاوية الذروة الظاهرة ، لكن بعضها يعتمد على زاوية الذروة الحقيقية ، لذلك من المهم التأكد من استخدام القيمة الصحيحة ، خاصة بالقرب من الأفق. [2]

تحرير الغلاف الجوي الموازي للطائرة

عندما تكون زاوية الذروة صغيرة إلى معتدلة ، يتم إعطاء تقريب جيد بافتراض وجود جو متوازي مستوي متجانس (أي ، حيث تكون الكثافة ثابتة ويتم تجاهل انحناء الأرض). الكتلة الهوائية X < displaystyle X> إذن هي ببساطة قاطع زاوية ذروة z :

عند زاوية ذروة 60 درجة ، تكون الكتلة الهوائية تقريبًا 2. ومع ذلك ، نظرًا لأن الأرض ليست مسطحة ، فإن هذه الصيغة قابلة للاستخدام فقط لزوايا ذروة تصل إلى حوالي 60 درجة إلى 75 درجة ، اعتمادًا على متطلبات الدقة. عند زوايا السمت الأكبر ، تتدهور الدقة بسرعة ، حيث تصبح X = sec z < displaystyle X = sec ، z> لا نهائية في الأفق ، وعادة ما تكون الكتلة الهوائية في الأفق في الغلاف الجوي الكروي الأكثر واقعية أقل من 40.

تحرير الصيغ التقريبية

تم تطوير العديد من الصيغ لتلائم القيم المجدولة للكتلة الهوائية بواسطة Young and Irvine (1967) التي تضمنت مصطلحًا تصحيحيًا بسيطًا:

مما يعطي نتائج قابلة للاستخدام لزوايا سمت ربما تصل إلى 85 درجة. كما هو الحال مع الصيغة السابقة ، تصل كتلة الهواء المحسوبة إلى الحد الأقصى ، ثم تقترب من اللانهاية السالبة في الأفق.

مما يعطي نتائج معقولة لزوايا ذروة عالية ، مع كتلة هوائية أفقية تبلغ 40.

مما يعطي نتائج معقولة لزوايا ذروة تصل إلى 90 درجة ، مع كتلة هوائية تقارب 38 في الأفق. هنا يقع الحد الثاني z < displaystyle z> درجات.

نماذج الغلاف الجوي تحرير

تحاول الصيغ التقريبية توفير ملاءمة جيدة للقيم المجدولة للكتلة الهوائية باستخدام الحد الأدنى من النفقات الحسابية. ومع ذلك ، يجب تحديد القيم الجدولية من القياسات أو النماذج الجوية المستمدة من الاعتبارات الهندسية والفيزيائية للأرض وغلافها الجوي.

تحرير الغلاف الجوي الكروي غير المنكسر

إذن الكتلة الهوائية النسبية هي:

جو متجانس تحرير

إذا كان الغلاف الجوي متجانسًا (أي أن الكثافة ثابتة) ، فإن ارتفاع الغلاف الجوي y a t m < displaystyle y _ < mathrm >> يتبع من الاعتبارات الهيدروستاتيكية على النحو التالي: [ بحاجة لمصدر ]

حيث k هو ثابت بولتزمان ، T 0 > درجة حرارة مستوى سطح البحر ، m هي الكتلة الجزيئية للهواء ، و g هي التسارع الناتج عن الجاذبية. على الرغم من أن هذا هو نفس ارتفاع مقياس الضغط في جو متساوي الحرارة ، فإن المعنى الضمني مختلف قليلاً. في جو متساوي الحرارة ، يكون 37٪ من الغلاف الجوي فوق ارتفاع مقياس الضغط في جو متجانس ، ولا يوجد جو فوق ارتفاع الغلاف الجوي.

يقلل النموذج الكروي المتجانس بشكل طفيف من معدل الزيادة في كتلة الهواء بالقرب من الأفق ، ويمكن الحصول على ملاءمة عامة معقولة للقيم المحددة من النماذج الأكثر صرامة عن طريق ضبط الكتلة الهوائية لتتناسب مع قيمة بزاوية ذروة أقل من 90 درجة. يمكن إعادة ترتيب معادلة كتلة الهواء لإعطاء

مطابقة قيمة Bemporad البالغة 19.787 عند z < displaystyle z> = 88 ° تعطي R E / y a t m > / y_ < mathrm >> ≈ 631.01 و X h o r i z >> 35.54. بنفس قيمة R E >> على النحو الوارد أعلاه ، y a t m < displaystyle y _ < mathrm >> ≈ 10096 م.

في حين أن الغلاف الجوي المتجانس ليس نموذجًا واقعيًا ماديًا ، فإن التقريب معقول طالما أن ارتفاع مقياس الغلاف الجوي صغير مقارنة بنصف قطر الكوكب. النموذج قابل للاستخدام (أي أنه لا يتباعد أو يذهب إلى الصفر) في جميع زوايا السمت ، بما في ذلك الزوايا الأكبر من 90 درجة (يرى جو كروي متجانس مع مراقب مرتفع أدناه). يتطلب النموذج عبءًا حسابيًا ضئيلًا نسبيًا ، وإذا لم تكن الدقة العالية مطلوبة ، فإنه يعطي نتائج معقولة. [5] ومع ذلك ، بالنسبة لزوايا الذروة الأقل من 90 درجة ، يمكن الحصول على ملاءمة أفضل للقيم المقبولة لكتلة الهواء مع العديد من الصيغ الاستقرائية.

تعديل الغلاف الجوي ذو الكثافة المتغيرة

في الغلاف الجوي الحقيقي ، الكثافة ليست ثابتة (تتناقص مع الارتفاع فوق مستوى سطح البحر. تصبح الكتلة الهوائية المطلقة لمسار الضوء الهندسي الذي تمت مناقشته أعلاه ، بالنسبة لمراقب مستوى سطح البحر ،

تحرير الغلاف الجوي متساوي الحرارة

يتم استخدام العديد من النماذج الأساسية لتغير الكثافة مع الارتفاع بشكل شائع. أبسط ، جو متساوي الحرارة ، يعطي

حيث ρ 0 > هي كثافة مستوى سطح البحر و H هي ارتفاع مقياس الضغط. عندما تكون حدود التكامل صفرًا ولانهاية ، ويتم إسقاط بعض المصطلحات عالية المستوى ، ينتج عن هذا النموذج (Young 1974، 147) ،

يمكن إجراء تصحيح تقريبي للانكسار عن طريق أخذ (Young 1974، 147)

باستخدام مقياس ارتفاع يبلغ 8435 مترًا ، يبلغ متوسط ​​نصف قطر الأرض 6371 كيلومترًا ، بما في ذلك تصحيح الانكسار ،

تحرير الغلاف الجوي متعدد الاتجاهات

إن افتراض درجة حرارة ثابتة هو نموذج أكثر واقعية هو الغلاف الجوي متعدد الاتجاهات ، والذي من أجله

تحرير الغلاف الجوي الطبقي

يتكون الغلاف الجوي للأرض من طبقات متعددة ذات خصائص مختلفة لدرجة الحرارة والكثافة تشمل النماذج الجوية المشتركة الغلاف الجوي القياسي الدولي والغلاف الجوي القياسي للولايات المتحدة. التقريب الجيد للعديد من الأغراض هو طبقة التروبوسفير متعددة الاتجاهات بارتفاع 11 كم بمعدل زوال يبلغ 6.5 ك / كم وطبقة ستراتوسفير متساوية الحرارة بارتفاع لا نهائي (Garfinkel 1967) ، والتي تتوافق بشكل وثيق مع أول طبقتين من الغلاف الجوي القياسي الدولي. يمكن استخدام المزيد من الطبقات إذا كانت هناك حاجة إلى دقة أكبر. [6]

تحرير الغلاف الجوي المتماثل شعاعيًا

عند النظر في الانكسار الجوي ، يصبح تتبع الشعاع ضروريًا ، [7] ويصبح تكامل كتلة الهواء المطلقة [8]

يعطي إعادة الترتيب والاستبدال في كتلة الهواء المطلقة التكامل

جو كروي متجانس مع مراقب مرتفع تحرير

توسيع الجانبين الأيمن والأيسر ، وإزالة المصطلحات المشتركة ، وإعادة ترتيب يعطي

حل المعادلة التربيعية لطول المسار سوالتخصيم وإعادة الترتيب ،

تعطي العلامة السلبية للجذر نتيجة سلبية ، وهي ليست ذات مغزى ماديًا. باستخدام الإشارة الموجبة ، القسمة على y a t m < displaystyle y _ < mathrm >> ، وإلغاء المصطلحات العامة وإعادة الترتيب يعطي كتلة الهواء النسبية:

عندما يكون ارتفاع الراصد صفرًا ، يتم تبسيط معادلة كتلة الهواء إلى

في حدود حدوث الرعي ، تساوي الكتلة الهوائية المطلقة المسافة إلى الأفق. علاوة على ذلك ، إذا كان المراقب مرتفعًا ، يمكن أن تكون زاوية ذروة الأفق أكبر من 90 درجة.

التوزيع غير المنتظم للأنواع المخففة

تفترض النماذج الجوية المشتقة من الاعتبارات الهيدروستاتيكية جوًا من التكوين الثابت وآلية واحدة للانقراض ، وهذا ليس صحيحًا تمامًا. هناك ثلاثة مصادر رئيسية للتوهين (Hayes and Latham 1975): تشتت رايلي بواسطة جزيئات الهواء ، وتشتت مي بواسطة الهباء الجوي ، والامتصاص الجزيئي (أساسًا عن طريق الأوزون). تختلف المساهمة النسبية لكل مصدر باختلاف الارتفاع فوق مستوى سطح البحر ، ولا يمكن اشتقاق تركيزات الهباء الجوي والأوزون ببساطة من الاعتبارات الهيدروستاتيكية.

بصرامة ، عندما يعتمد معامل الانقراض على الارتفاع ، يجب تحديده كجزء من كتلة الهواء لا يتجزأ ، كما وصفها توماسون وهيرمان وريغان (1983). غالبًا ما يكون نهج التسوية ممكنًا. تم وصف طرق حساب الانقراض بشكل منفصل من كل نوع باستخدام تعبيرات مغلقة الشكل في Schaefer (1993) و Schaefer (1998). يتضمن المرجع الأخير شفرة المصدر لبرنامج BASIC لإجراء العمليات الحسابية. يمكن أحيانًا إجراء حساب دقيق بشكل معقول للانقراض باستخدام إحدى صيغ كتلة الهواء البسيطة وتحديد معاملات الانقراض بشكل منفصل لكل نوع من الأنواع المخففة (Green 1992، Pickering 2002).

تحرير الكتلة الهوائية وعلم الفلك

في علم الفلك البصري ، توفر الكتلة الهوائية مؤشرًا على تدهور الصورة المرصودة ، ليس فقط فيما يتعلق بالتأثيرات المباشرة للامتصاص الطيفي والتشتت وانخفاض السطوع ، ولكن أيضًا فيما يتعلق بتجميع الانحرافات المرئية ، على سبيل المثال الناتجة عن الاضطرابات الجوية ، والتي يشار إليها مجتمعة بجودة "الرؤية". [9] في التلسكوبات الأكبر ، مثل WHT (Wynne and Warsick 1988) و VLT (Avila و Rupprecht و Becker 1997) ، يمكن أن يكون تشتت الغلاف الجوي شديدًا لدرجة أنه يؤثر على توجيه التلسكوب إلى الهدف. في مثل هذه الحالات ، يتم استخدام معوض التشتت الجوي ، والذي يتكون عادة من منشورين.

يعتمد كل من تردد Greenwood والمعلمة Fried ، وكلاهما مناسب للبصريات التكيفية ، على الكتلة الهوائية فوقهما (أو بشكل أكثر تحديدًا ، على زاوية السمت).

في علم الفلك الراديوي ، لا تكون الكتلة الهوائية (التي تؤثر على طول المسير البصري) ذات صلة. الطبقات السفلى من الغلاف الجوي ، على غرار الكتلة الهوائية ، لا تعيق بشكل كبير موجات الراديو ، والتي تكون ذات تردد أقل بكثير من الموجات البصرية. بدلاً من ذلك ، تتأثر بعض الموجات الراديوية بالأيونوسفير في الغلاف الجوي العلوي. تتأثر المقاريب الراديوية ذات الفتحة الأحدث بهذا بشكل خاص لأنها "ترى" جزءًا أكبر بكثير من السماء وبالتالي الغلاف الجوي المتأين. في الواقع ، يحتاج LOFAR إلى معايرة هذه التأثيرات المشوهة بشكل صريح (van der Tol و van der Veen 2007 de Vos و Gunst و Nijboer 2009) ، ولكن من ناحية أخرى يمكن أيضًا دراسة الغلاف المتأين عن طريق قياس هذه التشوهات بدلاً من ذلك (Thidé 2007) .

تحرير كتلة الهواء والطاقة الشمسية

في بعض المجالات ، مثل الطاقة الشمسية والخلايا الكهروضوئية ، يُشار إلى كتلة الهواء بالاختصار AM بالإضافة إلى ذلك ، تُعطى قيمة الكتلة الهوائية غالبًا عن طريق إلحاق قيمتها بـ AM ، بحيث يشير AM1 إلى كتلة هوائية تساوي 1 ، ويشير AM2 إلى كتلة هوائية 2 ، وهكذا. تعتبر المنطقة الموجودة فوق الغلاف الجوي للأرض ، حيث لا يوجد توهين جوي للإشعاع الشمسي ، ذات "كتلة هوائية صفرية" (AM0).

التوهين الجوي للإشعاع الشمسي ليس هو نفسه بالنسبة لجميع الأطوال الموجية ، وبالتالي فإن المرور عبر الغلاف الجوي لا يقلل من شدة الإشعاع فحسب ، بل يغير أيضًا الإشعاع الطيفي. يتم تصنيف الوحدات الكهروضوئية بشكل شائع باستخدام الإشعاع الطيفي لكتلة هوائية تبلغ 1.5 (AM1.5) جداول من هذه الأطياف القياسية موضحة في ASTM G 173-03. يتم إعطاء الإشعاع الطيفي خارج الأرض (أي ذلك لـ AM0) في ASTM E 490-00a. [10]

بالنسبة للعديد من تطبيقات الطاقة الشمسية عندما لا تكون الدقة العالية بالقرب من الأفق مطلوبة ، يتم تحديد كتلة الهواء بشكل شائع باستخدام الصيغة القاطعة البسيطة الموضحة في قسم الغلاف الجوي الموازي للطائرة.


8.3 الغلاف الجوي للأرض

نحن نعيش في قاع المحيط الجوي الذي يغلف كوكبنا. إن الغلاف الجوي ، الذي يثقل كاهل سطح الأرض تحت قوة الجاذبية ، يمارس ضغطًا عند مستوى سطح البحر يعرفه العلماء بأنه 1 بار (مصطلح يأتي من نفس الجذر مثل بارومتر، أداة تستخدم لقياس الضغط الجوي). يعني شريط الضغط أن كل سنتيمتر مربع من سطح الأرض له وزن يعادل 1.03 كيلوغرام من الضغط عليه. لقد تطور البشر ليعيشوا تحت هذا الضغط يجعل الضغط أقل أو أعلى كثيرًا ولا نعمل بشكل جيد.

تبلغ الكتلة الكلية للغلاف الجوي للأرض حوالي 5 × 10 18 كجم. يبدو هذا وكأنه عدد كبير ، لكنه يمثل فقط حوالي جزء من المليون من إجمالي كتلة الأرض. يمثل الغلاف الجوي جزءًا أصغر من الأرض من الجزء الذي يمثله شعرك على رأسك من كتلتك.

هيكل الغلاف الجوي

يوضح الشكل 8.12 بنية الغلاف الجوي. يتركز معظم الغلاف الجوي بالقرب من سطح الأرض ، على بعد حوالي 10 كيلومترات من الأسفل حيث تتشكل الغيوم وتطير الطائرات. داخل هذه المنطقة - التي تسمى طبقة التروبوسفير - يرتفع الهواء الدافئ ، الذي يسخن بواسطة السطح ، ويتم استبداله بتيارات هابطة من الهواء البارد ، وهذا مثال على الحمل الحراري. هذا الدوران يولد السحب والرياح. داخل طبقة التروبوسفير ، تنخفض درجة الحرارة بسرعة مع زيادة الارتفاع إلى قيم قريبة من 50 درجة مئوية تحت درجة التجمد عند حدودها العليا ، حيث يبدأ الستراتوسفير. معظم طبقة الستراتوسفير ، التي تمتد إلى حوالي 50 كيلومترًا فوق السطح ، باردة وخالية من السحب.

بالقرب من قمة الستراتوسفير توجد طبقة من الأوزون (O3) ، وهو شكل ثقيل من الأكسجين يحتوي على ثلاث ذرات لكل جزيء بدلاً من الذرتين المعتادتين. نظرًا لأن الأوزون هو ممتص جيد للأشعة فوق البنفسجية ، فإنه يحمي السطح من بعض الأشعة فوق البنفسجية الخطيرة للشمس ، مما يجعل من الممكن وجود الحياة على الأرض. يضيف تكسر الأوزون الحرارة إلى الستراتوسفير ، مما يعكس اتجاه انخفاض درجة الحرارة في طبقة التروبوسفير. نظرًا لأن الأوزون ضروري لبقائنا ، فقد تفاعلنا بقلق مبرر مع الدليل الذي أصبح واضحًا في الثمانينيات أن الأوزون الجوي يتدمر بسبب الأنشطة البشرية. بموجب اتفاق دولي ، تم التخلص التدريجي من إنتاج المواد الكيميائية الصناعية التي تسبب استنفاد طبقة الأوزون ، والتي تسمى مركبات الكربون الكلورية فلورية. ونتيجة لذلك ، توقف فقدان الأوزون وتقلص "ثقب الأوزون" فوق القطب الجنوبي تدريجياً. هذا مثال على كيف يمكن للعمل الدولي المتضافر أن يساعد في الحفاظ على قابلية الأرض للسكن.

ارتباط بالتعلم

قم بزيارة استوديو التصور العلمي التابع لوكالة ناسا للحصول على مقطع فيديو قصير لما كان سيحدث لطبقة الأوزون على الأرض بحلول عام 2065 إذا لم يتم تنظيم مركبات الكربون الكلورية فلورية.

على ارتفاعات تزيد عن 100 كيلومتر ، يكون الغلاف الجوي رقيقًا للغاية بحيث يمكن للأقمار الصناعية التي تدور حوله المرور عبره بقليل من الاحتكاك. تتأين العديد من الذرات بفقدان الإلكترون ، وغالبًا ما تسمى هذه المنطقة الأيونوسفير. عند هذه الارتفاعات ، يمكن للذرات الفردية الهروب من حين لآخر تمامًا من مجال الجاذبية للأرض. هناك تسريب مستمر وبطيء للغلاف الجوي - خاصة للذرات خفيفة الوزن التي تتحرك أسرع من الذرات الثقيلة. لا يمكن للغلاف الجوي للأرض ، على سبيل المثال ، أن يحتفظ لفترة طويلة بالهيدروجين أو الهيليوم اللذين يهربان إلى الفضاء. الأرض ليست الكوكب الوحيد الذي يعاني من تسرب في الغلاف الجوي. تسبب تسرب الغلاف الجوي أيضًا في تكوين الغلاف الجوي الرقيق للمريخ. تطور الغلاف الجوي الجاف لكوكب الزهرة لأن قربه من الشمس تبخر وفصل أي ماء ، مع فقدان الغازات المكونة في الفضاء.

تكوين الغلاف الجوي ونشأته

على سطح الأرض ، يتكون الغلاف الجوي من 78٪ نيتروجين (N.2) ، 21٪ أكسجين (O2) ، و 1٪ أرجون (Ar) ، مع آثار بخار الماء (H2O) ، وثاني أكسيد الكربون (CO2) والغازات الأخرى. كما تم العثور على كميات متغيرة من جزيئات الغبار وقطرات الماء معلقة في الهواء.

ومع ذلك ، فإن الإحصاء الكامل للمواد المتطايرة على الأرض يجب أن ينظر إلى ما هو أكثر من الغاز الموجود الآن. متطايره المواد هي تلك التي تتبخر عند درجة حرارة منخفضة نسبيًا. إذا كانت الأرض أكثر دفئًا قليلاً ، فقد تصبح بعض المواد السائلة أو الصلبة الآن جزءًا من الغلاف الجوي. لنفترض ، على سبيل المثال ، أنه تم تسخين كوكبنا إلى درجة أعلى من درجة غليان الماء (100 درجة مئوية ، أو 373 كلفن) وهذا تغيير كبير بالنسبة للبشر ، لكنه تغير طفيف مقارنة بنطاق درجات الحرارة المحتملة في الكون. عند درجة حرارة 100 درجة مئوية ، تغلي المحيطات وسيصبح بخار الماء الناتج جزءًا من الغلاف الجوي.

لتقدير كمية بخار الماء التي سيتم إطلاقها ، لاحظ أن هناك ما يكفي من الماء لتغطية الأرض بأكملها على عمق حوالي 300 متر. نظرًا لأن الضغط الذي يمارسه 10 أمتار من الماء يساوي حوالي 1 بار ، فإن متوسط ​​الضغط في قاع المحيط يبلغ حوالي 300 بار. يزن الماء نفس الوزن سواء في شكل سائل أو بخار ، لذلك إذا غلت المحيطات بعيدًا ، فسيظل الضغط الجوي للماء 300 بار. لذلك ، سيهيمن الماء إلى حد كبير على الغلاف الجوي للأرض ، مع تقليل النيتروجين والأكسجين إلى حالة المكونات النزرة.

على الأرض الأكثر دفئًا ، يمكن العثور على مصدر آخر للغلاف الجوي في صخور الكربونات الرسوبية للقشرة. تحتوي هذه المعادن على نسبة وفيرة من ثاني أكسيد الكربون. إذا تم تسخين كل هذه الصخور ، فإنها ستطلق حوالي 70 بارًا من ثاني أكسيد الكربون2، أكثر بكثير من ثاني أكسيد الكربون الحالي2 ضغط 0.0005 بار فقط. وهكذا ، فإن الغلاف الجوي للأرض الدافئة سيهيمن عليه بخار الماء وثاني أكسيد الكربون ، مع ضغط سطحي يقترب من 400 بار.

تظهر عدة أسطر من الأدلة أن تكوين الغلاف الجوي للأرض قد تغير على مدار تاريخ كوكبنا. يمكن للعلماء استنتاج كمية الأكسجين الموجود في الغلاف الجوي ، على سبيل المثال ، من خلال دراسة كيمياء المعادن التي تكونت في أوقات مختلفة. ندرس هذه المسألة بمزيد من التفصيل لاحقًا في هذا الفصل.

اليوم نرى أن ثاني أكسيد الكربون2، ح2O ، ثاني أكسيد الكبريت (SO2) ، ويتم إطلاق غازات أخرى من أعمق داخل الأرض من خلال عمل البراكين. (لشركة CO2، المصدر الأساسي اليوم هو حرق الوقود الأحفوري ، الذي يطلق المزيد من ثاني أكسيد الكربون2 من ذلك الناتج عن الانفجارات البركانية). ومع ذلك ، فإن الكثير من هذا الغاز الجديد على ما يبدو عبارة عن مادة معاد تدويرها تم اختراقها من خلال الصفائح التكتونية. ولكن من أين أتى الغلاف الجوي الأصلي لكوكبنا؟

توجد ثلاثة احتمالات للمصدر الأصلي للغلاف الجوي والمحيطات للأرض: (1) يمكن أن يكون الغلاف الجوي قد تشكل مع بقية الأرض حيث تراكم من الحطام المتبقي من تكوين الشمس (2) كان من الممكن أن يكون قد تم إطلاقه من الداخلية من خلال النشاط البركاني ، بعد تكوين الأرض أو (3) قد تكون مشتقة من تأثيرات المذنبات والكويكبات من الأجزاء الخارجية للنظام الشمسي. تفضل الأدلة الحالية مزيجًا من المصادر الداخلية والتأثير.

الطقس والمناخ

جميع الكواكب ذات الغلاف الجوي لها الجووهو الاسم الذي نطلقه على دوران الغلاف الجوي. الطاقة التي تغذي الطقس مشتقة بشكل أساسي من ضوء الشمس الذي يسخن السطح. يتسبب كل من دوران الكوكب والتغيرات الموسمية الأبطأ في حدوث تغيرات في كمية ضوء الشمس الذي يصيب أجزاء مختلفة من الأرض. يعيد الغلاف الجوي والمحيطات توزيع الحرارة من المناطق الأكثر دفئًا إلى المناطق الأكثر برودة. يمثل الطقس على أي كوكب استجابة غلافه الجوي لتغير مدخلات الطاقة من الشمس (انظر الشكل 8.13 للحصول على مثال مثير).

مناخ هو مصطلح يستخدم للإشارة إلى تأثيرات الغلاف الجوي التي استمرت لعقود وقرون. غالبًا ما يصعب اكتشاف التغيرات في المناخ (على عكس الاختلافات العشوائية في الطقس من سنة إلى أخرى) خلال فترات زمنية قصيرة ، ولكن مع تراكمها ، يمكن أن يكون تأثيرها مدمرًا. أحد المقولات هو أن "المناخ هو ما تتوقعه ، والطقس هو ما تحصل عليه". تعتبر الزراعة الحديثة حساسة بشكل خاص لدرجة الحرارة وهطول الأمطار ، على سبيل المثال ، تشير الحسابات إلى أن انخفاض 2 درجة مئوية فقط طوال موسم النمو من شأنه أن يخفض إنتاج القمح بمقدار النصف في كندا والولايات المتحدة. من ناحية أخرى ، ستكون الزيادة بمقدار درجتين مئويتين في متوسط ​​درجة حرارة الأرض كافية لإذابة العديد من الأنهار الجليدية ، بما في ذلك الكثير من الغطاء الجليدي في جرينلاند ، ورفع مستوى سطح البحر بما يصل إلى 10 أمتار ، وإغراق العديد من المدن الساحلية والموانئ. ، ووضع الجزر الصغيرة تحت الماء بالكامل.

أفضل التغييرات الموثقة في مناخ الأرض هي العصور الجليدية الكبرى ، والتي أدت إلى خفض درجة حرارة نصف الكرة الشمالي بشكل دوري على مدى نصف مليون سنة الماضية أو نحو ذلك (الشكل 8.14). استمر العصر الجليدي الأخير ، الذي انتهى قبل حوالي 14000 عام ، حوالي 20000 عام. في أوجها ، كانت سماكة الجليد تقارب 2 كيلومتر فوق بوسطن وامتدت جنوباً حتى مدينة نيويورك.

كانت هذه العصور الجليدية في المقام الأول نتيجة للتغيرات في ميل محور دوران الأرض ، والتي نتجت عن تأثيرات الجاذبية للكواكب الأخرى. نحن أقل يقينًا بشأن الأدلة على أنه مرة واحدة على الأقل (وربما مرتين) منذ حوالي مليار سنة ، تجمد المحيط بأكمله ، وهو وضع يسمى كرة الثلج أرض.

أدى تطور وتطور الحياة على الأرض أيضًا إلى تغييرات في تكوين ودرجة حرارة الغلاف الجوي لكوكبنا ، كما سنرى في القسم التالي.


هل الغلاف الجوي للشمس له ارتفاع مقياس؟ - الفلك

الغلاف الجوي والغلاف المغناطيسي
من الأرض والقمر

يعتمد قانون الغاز المثالي على فكرة درجة الحرارة الحركية ، التي تصف توزيع سرعات جزيئات الغاز (أو الذرات) من حيث درجة الحرارة. يحتوي الغاز الساخن على جزيئات متحركة أسرع من الغاز البارد. التوزيع الحراري هو توزيع التوازن (يسمى توزيع ماكسويل )

تخيل إطلاق حزمة من الجسيمات ، جميعها بنفس الطاقة ، في مصيدة والسماح لها بالتوازن عن طريق الاصطدام بمرونة. نظرًا للاحتمالية والإحصاءات القياسية (مثل رمي العملات المعدنية) ، سينتهي بهم الأمر بتوزيع غاوسي للسرعات (منحنى الجرس). أي توزيع الجسيمات في حالة توازن سيكون له مثل هذا المنحنى ، والذي يمكن تحديده بواسطة رقم واحد ، وهو درجة الحرارة. نظرًا لطبيعة السرعة ثلاثية الأبعاد ، يصبح الغاوسي عند التعبير عنه من حيث السرعة:

    ذروة التوزيع (السرعة الأكثر احتمالا) تكون عند 1/2 م 2 = كيلو ت ، أو
      الخامس النائب = [2كيلو طن / م] 1/2 .
      الخامس جذر متوسط ​​التربيع = [3كيلو طن / م] 1/2 .

    الطريقة التي يمكننا بها استخدام هذا للأجواء الكوكبية هي التفكير في سرعات جزيئات الغاز التي يتكون منها الغلاف الجوي ، بالنسبة لسرعة الهروب.

    (يأخذ عامل 10 في الاعتبار الذيل عالي السرعة لتوزيع Maxwellian).

    يوضح الشكل أدناه الاحتفاظ بمكونات الغلاف الجوي المختلفة على أجسام مختلفة من النظام الشمسي ، وفقًا لهذه العلاقة البسيطة.
    تظهر الخطوط المتقطعة القطرية العلاقة الخامسه > 10 الخامسجذر متوسط ​​التربيع لأجواء مختلفة
    الناخبين. تشير النقاط إلى سرعة الهروب (المحور الرأسي) والتوازن
    درجة الحرارة (المحور الأفقي) لأجسام النظام الشمسي المختلفة. وضع الأرض
    يشير إلى أنه يمكن أن يحتفظ بالماء ، ولكن ليس الهيليوم أو الهيدروجين ، على مدار الدورة
    من عصر النظام الشمسي. من زيليك وأمبير جريجوري ، علم الفلك والفيزياء الفلكية.

    أي ذرات باقية حول القمر ، نتجت عن إطلاق الغازات أو التشظي من الصخور ، تدوم فقط لفترة قصيرة ويجب أن تتجدد باستمرار. الغلاف الجوي للقمر هو فراغ جيد بشكل مثير للدهشة ، فقط من 10 إلى 14 ضغط جوي. أرض

    كان الغلاف الجوي للأرض قد بدأ في الغالب ليكون H و He ، لكنه فقده بسبب سرعة هذه الجسيمات التي تسمح لها بالهروب بمرور الوقت. جو جديد أثقل من H 2 يا ، يا 2 ، ن 2 ، وشارك 2 نفقت من البراكين ، أو جلبت إلى هنا عن طريق المذنبات.

    لقد اشتقنا بالفعل معادلة التوازن الهيدروستاتيكي ، والتي تنطبق على باطن الأرض ، ولكن أيضًا بالطبع للغلاف الجوي: موانئ دبي/الدكتور = -r ز

    هيكل درجة حرارة الغلاف الجوي:

    لماذا تنخفض درجة حرارة الغلاف الجوي إلى ارتفاع حوالي 10 كم ، ثم تبدأ في الارتفاع مرة أخرى في الستراتوسفير؟ ويرجع ذلك إلى امتصاص الأشعة فوق البنفسجية من الشمس ، والتي تودع الطاقة في هذه المنطقة من الغلاف الجوي وتسخنها. تسمى هذه المنطقة الستراتوسفير ، لأنها مستقرة على الحركات الصاعدة (طبقة مقلوبة) ، مما يعني أن السحب لا ترتفع في أعمدة ، بل تنتشر في طبقات رقيقة ، مثل الطبقات. حتى فترة الميزوبوس ، تنخفض درجة الحرارة مرة أخرى ، لكنها ترتفع مرة أخرى في الحرارة بسبب امتصاص الأشعة السينية من الشمس. هذا "الغلاف الجوي" أقل بقليل من ارتفاع الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض مثل مكوك الفضاء ، الذي يدور حول ارتفاع 200 كم.
    المجالات المغناطيسية


    أجواء

    أجواء الاستشعار عن بعد
    نظرا لسطح دافئ وبارد أجواء، تستقبل أجهزة الكشف عن الإشعاع إشعاعًا حراريًا من السطح بأطوال موجية شفافة ومن ارتفاعات جوية مختلفة بأطوال موجية غير شفافة. هذا يسمح بإنشاء ملفات تعريف درجة الحرارة للكواكب أجواءس.

    أجواء من القمر
    أكثر
    على سطح القمر ، لا يوجد هواء للتنفس ، ولا نسمات تجعل الأعلام التي زرعها رواد فضاء أبولو ترفرف هناك. ومع ذلك ، هناك طبقة رقيقة جدًا من الغازات على سطح القمر يمكن أن يطلق عليها تقريبًا اسم أجواء. من الناحية الفنية ، يعتبر هذا الغلاف الخارجي.

    ال أجواء من الأرض هي طبقة الغازات ، المعروفة باسم الهواء ، والتي تحيط بكوكب الأرض وتحتفظ بها جاذبية الأرض.

    متربة تمامًا ، مما يعطي سماء المريخ لونًا بنيًا فاتحًا أو برتقاليًا أحمر عند رؤيتها من البيانات السطحية من مركبات استكشاف المريخ تشير إلى جزيئات معلقة يبلغ قطرها حوالي 1.5 ميكرومتر. [7] .

    ق من المريخ وبلوتو مثل؟ (متوسط)
    ما هو اشد وقت في اليوم؟ (مبتدئ)
    ما الذي كان مختلفًا على كوكب المريخ في الماضي للسماح بوجود الماء السائل؟ (متوسط) .

    لاحظ الاختلاف الكبير بين درجات الحرارة ليلا ونهارا (المرتبط بكثافة منخفضة

    ) ودرجات الحرارة المرتفعة والمنخفضة شبه الثابتة لهذه الفترة.

    يتكون في الغالب من ثاني أكسيد الكربون الغازي (96٪). المكونات المتبقية هي: 3٪ نيتروجين و 0.003٪ بخار ماء. ربما كان كوكب الزهرة يحتوي على الكثير من الماء في وقت ما في الماضي ، ولكن من المحتمل أن يكون قد غلى في درجات حرارة عالية لكوكب الزهرة.

    . إن صغر حجم الكوكب يعني أن جاذبيته ضعيفة للغاية. اقرأ أكثر
    الغلاف المغناطيسي لعطارد.

    يعتقد فريق من العلماء بقيادة عالم الفلك في جامعة وارويك ، الدكتور ديفيد أرمسترونغ ، أنه يُعتقد أنه تم تجريده من كوكب كبلر -438 ب نتيجة للإشعاع المنبعث من النجم الأم العنيف للكوكب.

    من WASP-17b: التحليل الطيفي للإرسال البصري عالي الدقة
    Sara Khalafinejad1,3,8, Michael Salz1, Patricio E. Cubillos2, George Zhou3, Carolina von Essen4, Tim-Oliver Husser5, Daniel D. R. Bayliss6, Mercedes L pez-Morales3, Stefan Dreizler5, J rgen H. M. M. Schmitt1 and Theresa L ftinger7 .

    s of the Giant Planets
    My highlights .

    s and Magnetic Fields
    This data is from the National Space Science Data Center's Fact Sheet site. Click on a planet's name to bring up the fact sheet at NSSDC. I have put together a list of links to excellent tours of each planet. Click here to bring up that list.

    discovered on neutron star
    DR EMILY BALDWIN
    علم الفلك الآن
    Posted: November 05, 2009 .

    and related weather processes, including the roles of buoyancy, convection and humidity.

    consists of a mixture of gases.

    s are complex, dynamic systems that evolve over time.
    Past Evolution:
    Condensation of H2O into the oceans.
    Locking up of CO2 into carbonaceous rocks
    Formation of O2 by photosynthesis in plants & algae
    This evolution continues into the present day.

    has changed significantly in the billions of years since its origin, the inventory of volatile elements on which it is based has not.

    further produces a thermal moderation of temperature over the whole Earth (resulting in less extreme temperatures both geographically and seasonally), shields the surface from life‐destroying ultraviolet, and is the source of necessary gases for life.
    The magnetosphere .

    s, the Vanishing Moon, and a Glow After Sunset
    Jump to Shownotes
    Jump to Transcript or Download (coming soon!)
    Shownotes .

    on our view of the sky is called "seeing," and it varies by location on the sky and over time.

    Found 39 Light-Years Away
    Since the 1990's, astronomers have discovered around two thousand planets located outside of our solar system, including gas giants, icy planets, and rocky worlds, most of which are orbiting outside of their parent star's habitable zone.

    Before MAVEN reached Mars, many scientists expected to see loss of hydrogen from the top of the

    occurring at a rather steady rate, with variation tied to changes in the solar wind's flow of charged particles from the Sun.

    Global Links
    The Sun Magnetic Fields Superheat Sun's

    of the Sun is so much hotter than its surface. Now they've solved the mystery.

    on either the Moon or Mercury, either spectroscopically from Earth or during close approaches by spacecraft. As discussed in More Precisely 8-1, this is a direct consequence of these bodies' weak gravitational fields.

    consists of mostly nitrogen and oxygen.

    to form distinct bands of colour, like swirling vortices and gigantic anticyclonic storms.
    أقمار.

    and surface
    Like the other giant planets in our solar system, Uranus does not have a solid surface. Scientists believe that the interior is made up of a solid rocky core covered by a dense liquid layer of water and ammonia.

    - The air all around Earth.
    Black Hole - An object with gravity strong enough to suck anything into it, even light.
    الأجرام السماوية - الأجسام الطبيعية المرئية في السماء - الكواكب والنجوم والنيازك ، إلخ.

    All the gases which surround a star, like our Sun, or a planet, like our Earth.
    AXIS
    An imaginary straight line around which an object spins.

    Saturn is covered by a thick layer of cloud, stretched into bands around the planet by 1,100-mph winds. No animal or plant life from Earth could survive on Saturn, and NASA scientists doubt the planet is able to sustain life of its own.
    Temperature .

    - the layer of gases enveloping a celestial object
    Atom- the smallest part of an element that can take part in a chemical reaction most of the mass of the an atom is concentrated in its nucleus, which is about .000000000001 meters (.01 angstroms) across .

    , which is composed primarily of carbon dioxide with a small amount of nitrogen.

    is 120 miles thick and is composed mainly of nitrogen, oxygen, carbon dioxide, and a few other trace gases.

    : Mixture of gases that surround and are gravitationally attached to a planet.
    AU: (astronomical unit) The average Earth-Sun distance, equal to 149.5 million kilometers or 93 million miles.

    . A gaseous envelope surrounding a moon, planet, or star. It can have no definite boundary, but merely thins out until the density is no greater than that of surrounding space.

    is a layer of gas that is retained around an astronomical body by its gravitational attraction. The term is most commonly used in relation to planets.

    , such as rain, snow, sleet, hurricanes and all those other fun things.

    's temperature is low.
    . Some plants, like carnivorous plant
    Carnivorous plant .

    composed of three main layers. The lowest one is the photosphere and essentially all of the visible light we see from the Sun comes from this thin layer of gas. The Sun's density at the photosphere is very low and we can see about 400 km into the photosphere.

    The layer of gas enveloping a celestial object.
    ★ Aurora Curtains and arcs of light in the sky visible over mid-to-high latitudes.

    turbulence is primarily associated with the jet stream, which is normally confined to latitudes above 30 north or south of the equator at altitudes of around 10 km.

    contains the oxygen we breathe.
    Atoms Atoms are the building blocks of the Universe. All matter is made of these tiny particles. Your body contains billions and billions of atoms! .

    dynamics (if any)
    Discussions on a more specific region - like the polar regions or specific impact zones
    Geological dynamics like plate tectonics (if any) or volcanism (if any)
    Advanced topics can also be something along the lines of magnetic field studies or some other highly specialized topic.

    water vapor = 91%
    Best Photo of Enceladus
    Enceladus can be viewed with a decent-sized telescope.

    A layer of gas confined close to a planet's surface by the force of gravity.
    atom Building block of matter, composed of positively charged protons and neutral neutrons in the nucleus, surrounded by negatively charged electrons.

    destroyed 500,000 years ago during a civil war
    TOS: "Return to Tomorrow"
    Gambit, Part I" .

    comprised of substances that readily provide electrons.
    reduction - (n.) .

    are the temperature of the outer layers and the ESCAPE VELOCITY, which is dependent on the body's mass.

    stratified in parallel planes normal to the direction of gravity. [H76]
    كوكب .

    is comprised of 3% nitrogen, 0.003% water vapor, and small quantities of other gases.

    along a relatively straight path.

    s of the terrestrial planets were created by three processes: outgassing (carbon dioxide and water vapor released by volcanoes), evaporation from ices at the surface, and bombardment by icy comets.

    has no sharp upper boundary. NASA calls anybody who's flown higher than 50 miles (80 km) an astronaut, but air drag is still much too strong at that elevation for a satellite to orbit.

    contains crystals of frozen ammonia.

    is constantly in motion. It is a mixture of gases, water vapour, dust and other suspended particles. All these impact on the ability of a telescope to receive light and to clearly resolve an image.
    Absorption .

    is deposited on the polar ice cap.

    (be it planetary or stellar), the scale height is the vertical distance over which the atmospheric pressure drops by a factor of e.
    Study Astronomy Online at Swinburne University
    All material is Swinburne University of Technology except where indicated.

    is divided up into several layers: the troposphere from about 6 - 20 kilometres up the stratosphere from 20 - 50 kilometres the mesosphere from 50 - 85 kilometres the thermosphere from 85 - 690 kilometres and the exosphere out to about 10,000 kilometres.

    and no magnetic field, the Moon's surface is exposed directly to the solar wind. Over its 4 billion year lifetime many hydrogen ions from the solar wind have become embedded in the Moon's regolith. Thus samples of regolith returned by the Apollo missions proved valuable in studies of the solar wind.

    s of the solid worlds III: Magnetospheres, and the solar wind .

    of a planet
    Prograde Motion - The eastward (normal) revolution of a solar system body.
    Prograde Rotation - الدوران باتجاه الشرق لجسم النظام الشمسي.

    has fast winds blowing
    in opposite directions
    in adjacent wide bands
    of latitude (more on north
    and south polar images).

    of the Sun. It extends from the top of the chromosphere outwards until it merges with the interstellar medium some tens of astronomical units out from the Sun. The corona is a very rarefied plasma (mixture of ions and electrons) whose temperature can reach two or three million degrees.

    , the layer of oxygen ions (O3) lying 15 to 30 km high that protects the surface by absorbing ultraviolet rays.
    ص
    Parallax .

    of Mars. White water ice clouds, yellowish dust clouds, bluish limb hazes, and bright surface frosts have been studied with increasing interest in the past two decades. Clouds seem to be related to the seasonal sublimation and condensation of polar-cap material.

    made up of about 96-percent carbon dioxide, 3.5-percent .

    is mainly carbon dioxide (96%) with some argon and nitrogen. Temperatures on the surface vary from lows of -143 C (-225 F) at the polar caps and 35 C (95 F) at the equator during the summer.
    Mars Facts .

    has been lost to space
    It's covered in craters and has no flat areas
    لا. Try again! .

    of Saturn's highest layers warps the light of the rings passing through it. The long duration of the Cassini mission allows many phenomena to be seen evolving over long periods, such as this storm in the south, and more recent storm in the north (another taken months later).

    .
    ATP Molecule - Adenosine triphosphate is a highly efficient energy-storage molecule within a cell.

    A gaseous envelope surrounding a planet, or the visible layers of a star also a unit of pressure(abbreviated atm) equal to the pressure of air at sea level on the Earth's surface.

    is 14.7 pounds per square inch standard atmospheric pressure at sea level on Earth. aurora A glow in a planet's ionosphere caused by the interaction between the planet's magnetic field and charged particles from the Sun.

    (the Corona) is hotter than 1,000,000°C (1,800,000°F) while the visible surface has a temperature of only about 6000°C (10,000°F). The nature of the processes that heat the corona, maintain it at these high temperatures, and accelerate the solar wind is a third great solar mystery.

    is called the corona. It is filled with electrically charged particles, whose movements are governed by the tangle of magnetic fields surrounding the sun.

    (composed of dust and/or various gases) surrounding its nucleus. The coma is rather tenuous (except very close to the nucleus), and stars can be occasionally easily seen through it, shining from behind.

    and Mars' distance from the Sun, this planet is cold today. Its temperatures range from -193 F (-125 C) to 23 F (-5 C), well under the freezing point of water and also cold enough to freeze carbon dioxide.

    that extends from about 50 to 300 miles above the surface of the planet and is made up of multiple layers dominated by electrically charged, or ionized, atoms.

    The photosphere is that portion of the sun's

    which emits the continuum radiation upon which the Fraunhofer lines are superimposed. In one sun model, the photosphere is thought to be below the reversing layer in which Fraunhofer absorption takes place.

    above the photosphere and beneath the transition region and the corona.

    GREENHOUSE EFFECT: An increase in temperature caused when incoming solar radiation is passed but outgoing thermal radiation is blocked by the

    . Carbon dioxide and water vapor are two of the major gases responsible for this effect.

    Escape velocity If an object leaves Earth's

    at about 11 km/sec (7 miles/second, or about 25000 miles/hour), it will escape the earth's gravity below this speed, it will eventually come back to earth. This speed is called the escape velocity of the earth.

    Aurora A colorful, rapidly varying glow in the sky caused by the collision of charged particles in the magnetosphere with atoms in the Earth's upper

    . Auroras are most often observed at high latitudes and are enhanced during geomagnetic storms.

    For a meteoroid, the heat of friction as it passes through the Earth's

    melts and removes those materials at the surface of the object. Achondrite A stony meteorite that does not have chondrules. Compositionally, they contain hypersthene, plagioclase, diopside, olivine, and nickel-iron.

    produces turbulence, and one of the observed effects is the twinkling of stars.
    Asteroid: an irregularly shaped celestial body made of rock and metal having a diameter of more than 100 metres.

    near a planet's poles. Caused by solar wind.
    Big Bang : Theory A theory which states that the universe began in an enormous explosion.

    It is formed at the end of a giant star's life when the core contracts ejecting the outer

    of the star creating both the white dwarf and the nebula. The intense radiation from the central white dwarf makes the nebula glow. Planetary nebulae disperse within 50 000 years.

    While seeming at first to be just another white, Vega-like class A (A2) dwarf, it's one with a difference, actually classed as "Am", showing it to be a "metallic-line star," one whose spectrum and thus outer

    are rich in a wide variety of metals, while depleted in others.

    Astronomy: the study of the physical universe beyond the earth's

    . Celestial: a description of things positioned in, or relating to the sky or outer space, as observed in astronomy. Chinese Zodiac: a rotating twelve year calendar based on the cycles of the moon.

    Pioneer Venus 1, launched in 1978 by NASA to explore the

    and surface of Venus, spent some time observing 1P/Halley in the ultraviolet during the comet's 1986 apparition.
    In 1986, Europe's first deep space mission, Giotto, sent back the first close-up images of a comet, in this case, the famous 1P/Halley.

    Meteor In particular, the light phenomenon which results from the entry into the Earth's

    of a solid particle from space.
    See also: Fireball, Meteor Shower, Meteorite, Meteoroid Meteor Shower A number of meteors with approximately parallel trajectories.


    The Corona

    The outermost part of the Sun’s atmosphere is called the الهالة. Like the chromosphere, the الهالة was first observed during total eclipses (Figure 9). Unlike the chromosphere, the corona has been known for many centuries: it was referred to by the Roman historian Plutarch and was discussed in some detail by Kepler.

    Figure 9. Coronagraph: This image of the Sun was taken March 2, 2016. The larger dark circle in the center is the disk the blocks the Sun’s glare, allowing us to see the corona. The smaller inner circle is where the Sun would be if it were visible in this image. (credit: modification of work by NASA/SOHO)

    The corona extends millions of kilometers above the photosphere and emits about half as much light as the full moon. The reason we don’t see this light until an eclipse occurs is the overpowering brilliance of the photosphere. Just as bright city lights make it difficult to see faint starlight, so too does the intense light from the photosphere hide the faint light from the corona. While the best time to see the corona from Earth is during a total solar eclipse, it can be observed easily from orbiting spacecraft. Its brighter parts can now be photographed with a special instrument—a coronagraph—that removes the Sun’s glare from the image with an occulting disk (a circular piece of material held so it is just in front of the Sun).

    Studies of its spectrum show the corona to be very low in density. At the bottom of the corona, there are only about 10 9 atoms per cubic centimeter, compared with about 10 16 atoms per cubic centimeter in the upper photosphere and 10 19 molecules per cubic centimeter at sea level in Earth’s atmosphere. The corona thins out very rapidly at greater heights, where it corresponds to a high vacuum by Earth laboratory standards. The corona extends so far into space—far past Earth—that here on our planet, we are technically living in the Sun’s atmosphere.


    Radiation, Atmospheric

    IV.D Longwave Absorption and Emission by the Surface and the Atmosphere

    The Earth's atmosphere is in contact with land and ocean surfaces, which vary greatly in their visible-light reflectance and absorptance properties. In many applications, their strong continuous absorption in the IR allows them to be treated as thermally emitting blackbodies.

    An ideal black surface emits radiation according to Planck's law:

    أين ح is Planck's constant, ج is the speed of light, مص is the real index of refraction, and كب is Boltzmann's constant. The frequency-integrated hemispherical irradiance leaving a black surface is given by the Stefan–Boltzmann law F B B = ∫ 0 ∞ d v ∫ 2 π d ω cos θ I v B B = π ∫ 0 ∞ d v B v ( T ) = σ B T 4 where σ B = 2 π 5 k B 4 / 15 h 3 c 2 = 5.6703 × 10 − 8 [ W ⋅ m − 2 ⋅ K − 4 ] is the Stefan–Boltzmann constant.

    The spectral directional emittance is defined as the ratio of the energy emitted by a surface of temperature تيس to the energy emitted by a blackbody at the same frequency and temperature ∈ ( v , Ω ˆ , T s ) ≡ I v e + ( Ω ˆ ) cos θ d ω / B v ( T s ) cos θ d ω = I v e + ( Ω ˆ ) / B v ( T s ) . In general, ∈ depends upon the direction of emission, the surface temperature, and the frequency of the radiation, as well as other physical properties of the surface (index of refraction, chemical composition, texture, etc.). A surface for which ∈ is unity for all Ω ˆ and ν, is a blackbody, by definition. A hypothetical surface for which ε = constant < 1 for all frequencies is a graybody. Similarly, we define the spectral directional absorptance as the ratio of absorbed energy to incident energy of the beam α ( v , − Ω ˆ ' , T s ) ≡ I v a − ( Ω ˆ ' ) cos θ ' d ω ' / I v − ( Ω ˆ ' ) cos θ ' d ω ' = I v a − ( Ω ˆ ' ) / I v − ( Ω ˆ ' ) . Kirchhoff's law states that for an opaque surface α ( v , − Ω ˆ , T s = ∈ ( v , Ω ― , T s ) . Finally, Kirchhoff's law for an extended medium such as the atmosphere relates the thermal volume emission coefficient j ν t h to the Planck function (assuming local thermodynamic equilibrium):


    Harvard Astronomy 16 Blog

    1. What can you use the Virial Theorem to derive? Go ahead and do the derivations!
    2. What is the temperature of a black marble placed in an orbit 2 AU away from the Sun?
    3. What is the Jeans Mass and Jeans Radius for a giant molecular cloud, how does they relate to star formation, and how do you derive these quantities? HINT: there are two methods
    4. What is the speed of a Jupiter-mass planet in orbit 1 AU from a 1 Msun star? How does this speed relate the the speed of the central star?
    5. What is the approximate relationship between the location of the habitable zone around a star and the mass of the star?
    6. What is the transit duration of a Jupiter-size planet around a 1 Msun star? How about for a 2 Msun star?
    7. What is the scale height of a planet's atmosphere? How does the scale height of a nitrogen-dominated atmosphere (like ours) compare to that of a pure hydrogen atmosphere?
    8. Two stars are in orbit around each other separated by 1 AU. Star A has a mass of 2 Msun while Star B has a mass of 0.5 Msun. What are their relative speeds? What are their relative semimajor axes? What are their orbital periods? If they eclipse, how long does the eclipse last (keep in mind that both stars are moving)?
    9. How can we use the Sun's spectrum, along with other observations of the Sun to measure the AU?
    10. Two planets orbit a Sun-like star. One planet has a radius of 1 Rjup, and the other has a radius equal to the Earth's. Compare the transit depths.
    11. How does the velocity of a star orbited by a planet depend on the mass of the planet, the semimajor axis of the orbit and the mass of the star?
    12. How fast is a particle moving in a gas cloud of temperature T?
    13. Astronomers often assume that the luminosity of a main-sequence star scales as $L sim M^4$. من أين يأتي هذا؟
    14. The target field of the NASA كبلر Mission was at an RA of 18 hours and a declination of +30. When does the target field cross the meridian at midnight? Can we observe stars in the كبلر field from Cambridge tonight?
    15. What is the flux at the surface of a star of radius $R_star$ and temperature $T$? How does this flux change at a distance $d > R_star$?
    16. Check out the visual binary star Alberio by doing a Google images search. Compare the properties of the two stars.
    17. Why are red dwarf stars such good targets for searching for habitable-zone planets?
    18. What is the main sequence? How is luminosity related to effective temperature on the main sequence?
    19. If a star is 4 magnitudes brighter than another star, what is the flux ratio of the two stars? Try this question for various values of the magnitude difference.
    20. How does the flux of a star depend on its distance? How does its magnitude depend on distance?
    21. What are the (approximate) transit parameters of the following transit light curves assuming that all of the planets have 3-day orbits?
    22. Assuming the central star has a mass of 2 $M_Sun$, what are the properties of this planet? Compare your properties to that of Pollux b.
    23. How does the luminosity of a star depend on its temperature and radius?
    24. How does the surface flux of a star depend on it's temperature and radius?
    25. What is the speed of Jupiter compared to the speed of the Earth? Compare their momenta. Compare their kinetic energies.
    26. What is the diffraction limit of the human eye observing at 0.5 micron?
    27. What is the diffraction limit of a 100 meter telescope observing at 1mm?
    28. What is the angular diameter of the Sun as viewed from Saturn (approximately 9 AU)?
    29. What is the angular diameter of the Sun as viewed from alpha Centauri A (approximately 1 pc)?
    30. How many AU away is alpha Cen A?
    31. If the Sun were powered by gravitational collapse, how long would it shine at its current luminosity?
    32. How does the lifetime of a star scale with its mass? Look up the stars in the alpha Cen triple system on Wikipedia. Compare their lifetimes.

    Kelvin Temperature Scale Used in Astronomy

    The Kelvin scale is a temperature scale that is used a lot in astronomy. You probably know about the Celsius (or Centigrade) scale, which is part of the metric system of measures. If you live in the USA, you also know about the Fahrenheit scale, which is used in the English system of measures.

    Why do astronomers need another temperature scale? On Earth, the temperatures we feel most often are pretty much where water is liquid. A temperature scale that has "reasonable" numbers for "normal" temperatures makes sense for day-to-day use on Earth. For example, Earth's average temperature is around 15° C (49° F). Fifteen and 49 are pretty easy numbers to deal with. It wouldn't be so good if our temperature scale used really big numbers (like 6,437°) or really small numbers (like 0.052°) or negative numbers (like -147°) for normal temperatures. The Celsius and Fahrenheit scales are set up to have "reasonable" numbers for common temperatures on Earth.

    Temperatures in space are often much colder or much hotter than we are used to on Earth. Comets and icy moons have temperatures close to absolute zero. Stars can have temperatures of thousands of degrees or higher. The Kelvin temperature scale is good to use for really hot and cold places in space. There aren't any negative numbers in the Kelvin scale. That makes it good to use for really cold temperatures. The temperature on Saturn's icy moon Triton is around 38 kelvins (that's -235° C or -391° F).

    One degree in the Kelvin scale is "bigger" than a degree on the Fahrenheit scale. That means we can use smaller numbers for really hot things if we use the Kelvin scale. The core of the Sun has a temperature around 15 million kelvins, which is the same as 27 million degrees Fahrenheit. The Kelvin scale is good to use for both really cold and really hot things and places. That's why astronomers and space scientists use it a lot. Other kinds of scientists sometimes use the Kelvin scale too.


    شاهد الفيديو: ظاهرة القبة الحرارية.. ما هي (قد 2022).