【科普知识】太阳系各大行星大气层之比较
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苏马三号 楼主
[摘要]我们的天气有风雨雷电,这是因为地球拥有大气层。那么太阳系其他行星有大气层吗,都有什么样的天气呢?
我们对地球大气习以为常。对于地球生命而言,它为我们提供了一个十分舒适的环境。但太阳系内的其它行星呢?它们是否也拥有大气?它们的大气结构和地球大气又有什么不同呢?
首先要明确的一点是,太阳系所有行星都拥有某种大气或外逸层。它们的密度变化范围非常大,既有火星上那种极度稀薄的,也有气体巨行星上那种稠密狂暴的。而且它们的成份也各不相同。
★地球大气
地球大气主要成份是氮、氧、水汽、二氧化碳和其它微量气体,它可以分为五个层。包括对流层(Troposphere)、平流层(Stratosphere)、中间层(散逸层,Mesosphere)、热层(Thermosphere)和外逸层(Exosphere)。气压和密度随着高度的增加而递减。
地表附近是对流层,它位于海平面和海拔12公里至17公里之间。对流层大气占地球大气质量总和的80%左右,而且包含了地球大气水汽含量的几乎全部。因此,地球上几乎所有天气现象都发生在对流层内。
平流层在对流层顶部至海拔50公里高度之间。臭氧层就位于平流层内,含有浓度较高的臭氧气体。
然后是中间层(散逸层),它位于海拔50至80公里之间。这里是地球上最冷的地方,平均温度只有-85°C。热层在中间层以上,可以一直向太空伸展到海拔500-1000公里之间的热层顶部。
热层的底部,大约在海拔80至550公里之间内含电离层,之所以叫电离层,是因为该层大气中的粒子会在太阳风的作用下电离。这里没有水汽,因此没有云。这里也是北极光和南极光产生的高度。
外逸层是地球大气的最外层,它从外逸层底部——大约海拔700公里的热层顶部开始向外扩展,一直到达离地球约10000公里处。外逸层与外层空间交织在一起,主要由密度极低的氢、氦和一系列较重的分子如氮、氧和二氧化碳构成。
外逸层离地球过于遥远,因此不会发生天气现象。只有北极光和南极光偶尔会在外逸层底部和热层的交界处闪耀。
地球上的平均地表温度大约是14°C,但有一个变化范围。有记录的最高温度为70.7°C,在伊朗的卢特沙漠中测得。最低则在南极冰原的苏联东方站,为-89.2°C。
地球大气背景上的奋进号航天飞机。橙色是对流层,白色是平流层,蓝色是中间层。
国际空间站宇航员Doug Wheelock拍摄的极光。拍摄时间为2010年7月25日。
2016年01月11日 01点01分 1
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苏马三号 楼主
★水星大气
水星太热了,太小了,因此无法维持一个足够稠密的大气层。但它有一个稀薄多变的外逸层,主要成分是氢、氦、氧、硫、钙、钾和水汽。这个外逸层的气压只有10^-14巴(是地球气压的千万亿分之一)。构成这个外逸层的多为水星从太阳风中俘获的粒子、火山喷出的气体和微陨石撞击产生的碎片。
由于没有一个足够稠密的大气,水星无法保留从太阳获得的热量。这个原因加上它的偏心率高,导致行星的温度变化非常大。向阳面的温度可以高达427°C,而背阳面的温度会跌至-173°C。
水星北半球的高分辨率照片。
2016年01月11日 01点01分 2
奋进号航天飞机看着像J20
2016年01月21日 10点01分
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苏马三号 楼主
★金星大气
金星的大气极为稠密,因此过去人们观察金星的表面十分困难。它的大气主要由二氧化碳和少量的氮构成。气压是92巴,其整个大气的质量比地球大气高出93倍,表面气压是地球表面气压的92倍。
金星也是太阳系最热的行星,地表的平均气温高达462°C。造成这个结果的原因是它富含二氧化碳的大气,及其浓厚的二氧化硫云层。二者产生了太阳系内最强大的温室效应。在稠密的二氧化碳层上方,浓厚的云层主要由二氧化碳和硫酸微滴构成,它们能够把90%的阳光反射回太空。
金星上还有强大的风,云顶风速可高达每秒85米,每五个地球日就能环绕行星一周。这样的风速比金星自转速度高60倍,而地球上速度最快的风也只是地球自转速度的10-20%。
探测器的近距离飞掠发现,金星的云层能够产生闪电。那里可能存在着某种天气模式,闪电的频率至少可以达到地球的一半左右。
金星。由NASA 先锋号金星轨道器拍摄
2016年01月11日 01点01分 3
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前排
2016年01月11日 01点01分 4
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我们炸掉一个星星,看看里面是啥[吐舌]
2016年01月11日 02点01分 6
小学生都不如
2016年01月11日 02点01分
@葫阿七 我应该比小学生强一点,我只是胡说开开玩笑,二小学生则是胡骂你说对吗
2016年01月11日 02点01分
回复 疏狂涂醉 :嗯
2016年01月11日 02点01分
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苏马三号 楼主
★火星大气
火星拥有一个非常稀薄的大气,96%是二氧化碳,1.93%是氩,1.89%是氮,同时包含微量的氧和水汽。火星大气非常多尘,含有许多直径1.5微米左右的微粒,致使我们从火星地表看到的天空是黄褐色的。火星气压在0.4-0.87千帕之间,只有地球海平面附近气压的1%左右。
因为大气稀薄,以及离太阳更远,火星表面的温度要比地球低许多。火星平均地表温度是-46°C,冬季极地可以低达-143°C,夏季赤道正午则可以上升到35°C左右。
火星上还有尘暴,甚至能够形成小型龙卷风。火星表面在经受太阳热量后,会有大量尘埃被抛入大气,较大型的尘暴就是这样产生的。满是尘埃的温暖空气上升,风也会变大,产生的尘暴能够覆盖几千公里的范围,持续时间可以长达几个月。一旦发生尘暴,它们会把火星表面完全遮蔽。
火星大气中还发现了微量的甲烷。它们像是地底的喷出物,来自某些特定的区域。火星快车探测器还在火星上检测到了氨,但它们存在的时间相对较短。还不清楚是它们是怎么产生的,有可能是火山。
火星的大气极为稀薄。
2016年01月11日 02点01分 7
人类还妄想改造火星呢,却不想连地球的沙漠都治不好,
2016年01月11日 03点01分
@gui532131 有道理
2016年01月14日 10点01分
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苏马三号 楼主
★木星大气
和地球一样,木星上也有极光。但是木星的极光活动更加强烈,也鲜有停止之时。强大的辐射、木星的磁场,加上木卫一火山喷出的丰富物质,与木星电离层相互作用,制造出的光影秀确实十分壮观。
木星也有暴戾的天气模式。那里的风速通常都在每秒100米左右,最高可达每小时630公里。几小时内便可以产生一个风暴,一夜之间直径便可以达到几千公里。其中一个,也就是著名的大红斑,在1600年代便已经出现。在历史上,它反复地缩小和扩大,但最终可能还是会消失。
木星的云层多为氨晶,可能也有氢硫化铵。这些云位于木星的对流层顶部,在不同的纬度上,形成了沿赤道排列的云带。云层的深度只有50公里左右,至少可以分为两层,下方的厚重,上方的较薄。
氨层下方可能还有一层较薄的水云,证据便是木星大气中的闪电,它们可能就是因为水产生极性导致带上不同的电荷引发的。观察结果表明,这些放电比地球上的闪电强大上千倍。
木星。由卡西尼探测器拍摄
2016年01月11日 02点01分 8
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苏马三号 楼主
★天王星大气
和地球一样,天王星大气层也可以根据温度和气压分为多个层次。和其它气体巨行星一样,这个行星也没有固体表面,科学家对其表面的定义是气压超过1巴(地球海平面气压)之处。遥感能力所及之处的一切——气压1巴之下大约300公里处,仍然是它的大气层。
根据这些参考点,天王星大气可以分为三层。第一层是对流层,位于距其“表面”大约-300公里至50千里处,气压在100至0.1巴之间。第二层是平流层,位于其“表面”50-4000公里处,气压在0.1至10^-10巴之间。
对流层是天王星大气中密度最大的。此处温度在46.85°C(底部)至-220°C(50公里)之间,上层区域是太阳系内最冷的地方。对流层是天王星产生热力红外辐射的主要区域,因此它的表面有效温度是59.1±0.3K。
云层位于对流层内——水云位于气压最低处,它们的上方是氢硫化铵云。氨和硫化氢云又在后者之上。最顶层则是甲烷云。
平流层的温度在-220°C(上层)至527和577°C(热层底部)之间,这里的热量大部分是由太阳辐射提供。平流层中含有甲烷雾,这些物质使行星呈现出平乏的外观特征。那里还存在着乙炔和甲烷,这些雾圈有助于平流层保持温度。
哈勃太空望远镜拍摄的天王星。
天气王星内部结构
2016年01月11日 02点01分 11
最外层是热层和“冕”,它们从距“表面”4000公里开始,一直扩展到50000公里处。这个区域的温度大体一致,在577°C左右,原因是个谜。因为天王星和太阳距离十分遥远,来自太阳的热量不足以产生这么高的温度。
2016年01月11日 03点01分
@苏马三号 -220.?
2016年01月21日 11点01分
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顶[呵呵]
2016年01月11日 03点01分 14
level 11
月球到底哪有火山
2016年01月13日 11点01分 15
level 11
我来暖贴,其实地球没有完全和平人类是不可能到更远的地方
2016年01月14日 09点01分 16
level 14
顶一个,学到了知识,收藏。
2016年01月14日 10点01分 17
level 9
我来暖贴,其实地球没有完全和平人类是不可能到更远的地方
2016年01月14日 10点01分 18
level 9
已收藏
2016年01月14日 10点01分 19
level 14
顶[真棒][真棒][真棒]
2016年01月14日 10点01分 20
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