Атмосфера планеты и ее магнитное поле

[nikatorov]

Каждый раз, когда какой-нибудь популяризатор заводит сейчас речь о Марсе, он заявляет, что "атмосферу Марса сдуло солнечным ветром из-за отсутствия магнитного поля" - исключений не знаю.
При этом почему-то никто не приводит в пример планету с другой стороны от нас - Венеру.
У Венеры, которая ближе к Солнцу, чем Марс, ветер от Солнца дует посильнее, с магнетизмом так же слабо как у Марса, а вот атмосфера, как обнаружил еще Ломоносов, "знатная" (=100 земным = 10 000 марсианским).

1. Отчего же у Венеры-то ее атмосферу Солнце не сдуло?
2. Может быть, кто-то уже сомневался, что "без магнитного поля атмосфере не уцелеть"?
3. За какое время магнитное поле Земли меняет полярность? - может ли быть так, что мы живем как раз в эпоху смены магнитных полюсов у Венеры?

[konstkir]

Не сдуло, не означает, что не сдувает или не сдувало..

[николай теллалов]

ну, магнитное поле уже обвинили в "истечении" атмосферы Урана...

[СТРОБОСКОП]

У Венеры атмосфера постоянно пополняется, вулканы однако.
Да и просто жарко, испарения всяческих веществ наблюдаются, т.е. в газ переходят.

[Klapaucius]

Не сдуло, не означает, что не сдувает или не сдувало..

Парциальное давление азота у поверхности Венеры больше 3х атмосфер. У нас тут меньше 0,8. Если связать углекислоту Венеры водородом (которого там нет из-за температуры, высокой скорости убегания молекул), получится (точнее скорее всего была, но сплыла) примерно такая же как у нас гидросфера. Углерода в земной литосфере, углеводородах и прочее, тоже примерно баланс с Венерой.
Вот с избытком азота там - проблема. Не сама по себе, а откуда столько много. У нас тут вряд ли столько связано в породах, как кислорода и углерода. Азот не инертный, но малоактивный. С аргоном наоборот, он тяжелее азота раза в два но инертный. В земной атмосфере 1%, в венерианской столько нет, даже парциально порядка на 2 меньше. Более того, в земной атмосфере в основном аргон-40 - изотоп, образующийся в результате распада калия-40. В венерианской атмосфере его почти нет. А другие изотопы аргона по парциальному давлению и общей массе в атмосфере сравнимы с земной. Если бы на Венере атмосфера сильнее чем земная пополнялась из-за температуры, вулканизма - непонятно откуда там такой невероятный дефицит калия.

[Klapaucius]

3. За какое время магнитное поле Земли меняет полярность? - может ли быть так, что мы живем как раз в эпоху смены магнитных полюсов у Венеры?

Нет, у Венеры период вращения больше периода обращения, она почти не вращается, нет динамо-машины. Насчёт переполюсовок у Земли - крайне сомнительная гипотеза, хоть и бубнят изо всех утюгов.

[archetip-z]

Я не могу понять, как и зачем нужно связывать магнитное поле планеты и плотность атмосферы? Атмосфера - электрически нейтральное тело в целом, на магнитное поле оно никак не реагирует. Если её сдувает, значит гравитация недостаточно сильна, что бы держать. Причина магнитного поля любой планеты или звезды - неравномерность вращения электропроводящих слоёв. Вклад атмосферы минимальный, хотя и она вращается неравномерно из за сил Кориолиса. Но, атмосфера электрически нейтральна в целом, поэтому на магнитное поле планеты никак не влияет и наоборот.

[zam2]

Но, атмосфера электрически нейтральна в целом, поэтому на магнитное поле планеты никак не влияет и наоборот.

Атмосфера на магнитное поле не влияет. А магнитное поле на атмосферу влияет. Магнитное поле - это щиток, заслоняющий атмосферу от солнечного ветра.

[archetip-z]

Магнитное поле - это щиток, заслоняющий атмосферу от солнечного ветра.

Ну, ребята, опять за старое - заряженные частицы как себя ведут по отношению к магниту? Вот именно, слетаются к полюсам и там очень красиво падают в виде полярных сияний, не более того. Это электроны и протоны - абсолютно безвредные для нас частички. А иногда, весьма полезные. Называется это - тлеющий разряд.

[zam2]

заряженные частицы как себя ведут по отношению к магниту? Вот именно, слетаются к полюсам и там очень красиво падают в виде полярных сияний, не более того.

Такая судьба у очень малой части заряженных частиц солнечного ветра. Большинство же частиц отбрасывается магнитным полем и до атмосферы вообще не долетает.

[archetip-z]

Большинство же частиц отбрасывается магнитным полем и до атмосферы вообще не долетает.

Одним полюсом отбрасываются, а другим притягиваются. Всё зависит от заряда частицы. Ну и давление света на них действует

[konstkir]

Ну да, Земля же жуть какая яркая. Про полюса тоже в анналы.

[zam2]

Одним полюсом отбрасываются, а другим притягиваются. Всё зависит от заряда частицы. Ну и давление света на них действует

Ну вы вообще не в теме.
Заряженные частицы в трубке магнитного поля путешествуют вот так:

От полюса к полюсу, по винтовой линии, сужающейся к полюсам. Подходит к полюсу, разворачивается, потом движется к другому полюсу. Туда-сюда-обратно. От заряда и наименования полюса это не зависит.
А вот чтобы выйти на такой режим движения в магнитной трубке, частица должна иметь очень специфические скорость и угол встречи с магнитным полем. И таких частиц мало. Большинство заряженных частиц просто отбрасываются магнитным полем, а не захватываются.
Давление света (эффект Комптона), конечно, действует. Но оно чрезвычайно мало, пренебрежимо мало по сравнению с силой Лоренца.

[дерево]

1. Отчего же у Венеры-то ее атмосферу Солнце не сдуло?

Солнце углекислоту и не сдувает сильно на фоне воды, если скорость теплового движения много меньше 1ой космической. Вот только судя по статье [Planetary Magnetic Fields and Solar Forcing: Implications] её изначально на Марсе было мало и одного порядка абсолютные скорости сдувания с Венеры и Марса создали на несколько порядков отличающиеся относительные скорости сдувания.

Fig. 16 Model describing the mass loss of H2O and CO2 on Venus, Earth and Mars by solar forcing. Strong magnetic shielding assumed for the Earth, no magnetic shielding for Venus, and options with and without magnetic shielding (up to 0.5 Gyr) for Mars. The H2O inventory on the Earth remains essentially unaltered, while Mars and Venus have been subject to major losses

Как видно изначально на Венере количество воды соответствовало слою жидкой 2 км, а на Марсе — 1,5 км, что не намного меньше 4 км у Земли. Но уже за первые 200 млн лет количество воды сократилось более 10 раз, при том, что Солнце тогда было в 1,5 раза слабее, чем сейчас.

[nikatorov]

Вот только судя по статье [Planetary Magnetic Fields and Solar Forcing: Implications]

Статья платная, так что не изучил.
И почему-то не подействовала на популяризаторов за 13 лет, прошедших с 2007 года.

Солнце углекислоту и не сдувает сильно на фоне воды, если скорость теплового движения много меньше 1ой космической.

Можно, конечно, и покомпонентно модели строить.
И что они покажут? Я без расчетов предполагаю, что при 500 градусах углекислота будет улетать от Венеры очень эффективно, за счет этой самой "скорости теплового движения". Однако же - не улетела!
(Кроме того, на этом рис. 16 почему-то абсолютные массы указаны - не думаю, что в этих параметрах можно будет кого-то убедить, что "да вот все как за 4,5Е+09 лет и было". Классика другого жанра - "не читал, но осуждаю").

[Dayan]

С аргоном наоборот, он тяжелее азота раза в два но инертный. В земной атмосфере 1%, в венерианской столько нет, даже парциально порядка на 2 меньше.

Парциальное давление аргона в атмосфере Земли около 0.0093 атм, а в атмосфере Венеры – 0.0064 атм, т.е. меньше раза в полтора, но никак не на два порядка.

Вот чего изначально могло быть мало на Венере, так это, возможно, воды.
Отношение дейтерия к водороду на современной Венере в 150 ± 30 раз больше, чем на Земле. Это говорит о том, что Венера потеряла много воды, но также говорит о том, что изначально её там было мало. Согласно разным оценкам начальное количество воды на Венере соответствовало бы жидкому слою толщиной от 4 до 525 метров (если её равномерно распределить по поверхности идеального шара), т.е. изначально на Венере было от примерно 6 до 750 раз меньше воды, чем на современной Земле.

[Klapaucius]

С аргоном наоборот, он тяжелее азота раза в два но инертный. В земной атмосфере 1%, в венерианской столько нет, даже парциально порядка на 2 меньше.

Парциальное давление аргона в атмосфере Земли около 0.0093 атм, а в атмосфере Венеры – 0.0064 атм, т.е. меньше раза в полтора, но никак не на два порядка.

Возможно Вы правы, но я был другого мнения - насчёт Венеры. Надо будет разобраться по этому вопросу. Особенно по изотопам аргона там и тут. Сейчас я не в той кондиции.

Вот чего изначально могло быть мало на Венере, так это, возможно, воды.
Отношение дейтерия к водороду на современной Венере в 150 ± 30 раз больше, чем на Земле. Это говорит о том, что Венера потеряла много воды, но также говорит о том, что изначально её там было мало. Согласно разным оценкам начальное количество воды на Венере соответствовало бы жидкому слою толщиной от 4 до 525 метров (если её равномерно распределить по поверхности идеального шара), т.е. изначально на Венере было от примерно 6 до 750 раз меньше воды, чем на современной Земле.

От 6 до 750 раз... Вилами по воде писано. И вообще, если на Венеру небольшая луна плюхнулась миллиард лет назад, раз в 10 меньше нашей? Такое никто не просчитывал, но такое окно возможностей по-моему существует, и шире даже.

[Dayan]

Парциальное давление аргона в атмосфере Земли около 0.0093 атм, а в атмосфере Венеры – 0.0064 атм, т.е. меньше раза в полтора, но никак не на два порядка.

Возможно Вы правы, но я был другого мнения - насчёт Венеры. Надо будет разобраться по этому вопросу. Особенно по изотопам аргона там и тут.

Я про изотопы аргона ничего и не сказал, только сколько его вообще в атмосфере Венеры, и это количество почти сравнимо с земным.
Что касается изотопов, то согласно вот этой статье отношение ⁴⁰Ar/³⁶Ar = 1.03 ± 0.04 на высотах меньше 24 км, а отношение ³⁸Ar/³⁶Ar = 0.18 ± 0.02 в том же слое, т.е. количество ⁴⁰Ar в атмосфере Венеры сравнимо с количеством остальных изотопов вместе взятых, а не как вы писали, что его на два порядка меньше, или что его почти нет:

С аргоном наоборот, он тяжелее азота раза в два но инертный. В земной атмосфере 1%, в венерианской столько нет, даже парциально порядка на 2 меньше. Более того, в земной атмосфере в основном аргон-40 - изотоп, образующийся в результате распада калия-40. В венерианской атмосфере его почти нет.

От 6 до 750 раз... Вилами по воде писано. И вообще, если на Венеру небольшая луна плюхнулась миллиард лет назад, раз в 10 меньше нашей? Такое никто не просчитывал, но такое окно возможностей по-моему существует, и шире даже.

Вилами на воде написано, что какая-то луна плюхнулась на Венеру миллиард лет назад. Откуда вообще могло бы взяться такое предположение, на каком основании? В какой научной статье о нём можно почитать?
Но в любом случае падением луны нельзя объяснить такое соотношение D/H на Венере к соотношению на Земле, оно не ускорит и не замедлит разные скорости диссипации D и H. Соотношение D/H в ~ 150 раз большее, чем на Земле означает, что планета постепенно теряла воду в результате диссипации водорода в космос (лёгкого изотопа быстрее). На этом отношении делаются оценки количества воды на Венере в прошлом.

[Klapaucius]

Парциальное давление аргона в атмосфере Земли около 0.0093 атм, а в атмосфере Венеры – 0.0064 атм, т.е. меньше раза в полтора, но никак не на два порядка.

Возможно Вы правы, но я был другого мнения - насчёт Венеры. Надо будет разобраться по этому вопросу. Особенно по изотопам аргона там и тут.

Я про изотопы аргона ничего и не сказал, только сколько его вообще в атмосфере Венеры, и это количество почти сравнимо с земным.
Что касается изотопов, то согласно вот этой статье отношение ⁴⁰Ar/³⁶Ar = 1.03 ± 0.04 на высотах меньше 24 км, а отношение ³⁸Ar/³⁶Ar = 0.18 ± 0.02 в том же слое, т.е. количество ⁴⁰Ar в атмосфере Венеры сравнимо с количеством остальных изотопов вместе взятых, а не как вы писали, что его на два порядка меньше, или что его почти нет:

С аргоном наоборот, он тяжелее азота раза в два но инертный. В земной атмосфере 1%, в венерианской столько нет, даже парциально порядка на 2 меньше. Более того, в земной атмосфере в основном аргон-40 - изотоп, образующийся в результате распада калия-40. В венерианской атмосфере его почти нет.

Я руководствовался этой статьёй:
http://znaniya-sila.narod.ru/solarsis/venus/ven_09_2.htm
Копипастнуть оттуда не получается, на Венере действительно изотопы Аргона встречаются почти в равных количествах (это я и подразумевал). Но не на Земле! И надо смотреть общее парциальное давление. Если Вы привели правильное число для Венеры в 0,0064 атм., то получается там остальных изотопов аргона в несколько раз больше, чем на Земле (вспоминаем про азот), а аргона-40 раз в 5 поменьше.

От 6 до 750 раз... Вилами по воде писано. И вообще, если на Венеру небольшая луна плюхнулась миллиард лет назад, раз в 10 меньше нашей? Такое никто не просчитывал, но такое окно возможностей по-моему существует, и шире даже.

Вилами на воде написано, что какая-то луна плюхнулась на Венеру миллиард лет назад. Откуда вообще могло бы взяться такое предположение, на каком основании? В какой научной статье о нём можно почитать?

Современная поверхность Венеры сформировалась меньше миллиарда лет назад. Так что любые предположения актуальны, до того как выработают общепринятую непротиворечивую версию.

Но в любом случае падением луны нельзя объяснить такое соотношение D/H на Венере к соотношению на Земле, оно не ускорит и не замедлит разные скорости диссипации D и H. Соотношение D/H в ~ 150 раз большее, чем на Земле означает, что планета постепенно теряла воду в результате диссипации водорода в космос (лёгкого изотопа быстрее). На этом отношении делаются оценки количества воды на Венере в прошлом.

Она могла потерять воду не постепенно, а разово. Например за считанные сотни миллионов лет после того, как океаны начали испаряться. И кстати не воду, а водород. Вот уж чего, а кислород Венера не потеряла.

[Dayan]

надо смотреть общее парциальное давление. Если Вы привели правильное число для Венеры в 0,0064 атм., то получается там остальных изотопов аргона в несколько раз больше, чем на Земле (вспоминаем про азот), а аргона-40 раз в 5 поменьше.

0.0064 атм – это общее давление всего аргона в атмосфере Венеры (всех его изотопов вместе).
И учитывая, что в атмосфере Венеры отношение ⁴⁰Ar/³⁶Ar = 1.03 ± 0.04, а отношение ³⁸Ar/³⁶Ar = 0.18 ± 0.02, то количество ⁴⁰Ar на Венере всего раза в ~ 3 меньше, чем на Земле. Уж не на два порядка, как вы писали первоначально.

Она могла потерять воду не постепенно, а разово. Например за считанные сотни миллионов лет после того, как океаны начали испаряться.

Это поддаётся расчётам (и уже рассчитывалось, см. ссылки, которые я приводил). И диссипация, приведшая к такому отношению D/H на Венере к отношению D/H на Земле, особенно в срок за несколько сотен млн лет, говорит о небольшом начальном количестве воды на Венере по сравнению с земным.

И кстати не воду, а водород.

Воду Венера теряла, конечно, путём разложения воды на кислород и водород, и дальнейшей диссипации водорода в космос. Я не стал расписывать эту цепочку таким образом (а пропустил звено с разложением на кислород и водород), думал, что она вполне очевидна. Оказывается нет.

Современная поверхность Венеры сформировалась меньше миллиарда лет назад.

Это может говорить о сравнительно быстром по геологическим меркам процессе скатывания Венеры в парниковую катастрофу (без привлечения предположения о свалившейся луне), и резком росте температуры коры, спровоцировавшем её перестройку. Когда сложились условия для этого, в том числе из-за увеличения светимости Солнца и недостаточного количества имеющейся жидкой воды на планете до катастрофы.

Так что любые предположения актуальны, до того как выработают общепринятую непротиворечивую версию.

Предположение, которого нет в научной литературе, не является актуальным. Видимо, пока нет ни одного свидетельства, которое нельзя было бы объяснить без "луны, плюхнувшейся на Венеру миллиард лет назад". И совокупности свидетельств тоже, чтобы такая гипотеза возникла.