Луна и Ио

[hele]

Почему хотя массы этих тел различаются незначительно, у Луны нет атмосферы, а у Ио - есть, хотя и разреженная.

[Alximik]

У Ио совершенно дикая вулканическая активность.
Вот и пополняется атмосфера, за счет всяких газов вулканических.

[hele]

Т.е. если у Луны и была когда-то атмосфера, она "улетела".
И у Ио "улетает", но успевает пополняться?
Здесь вопрос: хватает ли такой гравитации, как у этих тел, для удержания атмосферы.

[Stepa]

Удержание атмосферы(время существования атмосферы) зависит от двух факторов: температура и молекулярная масса газа.
Есть так называемая формула Джинса для скорости утечки газа молекулярной массы M с поверхности планеты массы m.

Луна ближе к Солнцу, поэтому температура газа у нее выше. Отсюда удержать значительное время она может лишь газ достаточной молекулярной массы. Если Ио с его газом переместить на замену Луне, то Ио очень быстро лишится атмосферы за счет того, что ее температура поднимется.
Обратный эффект произойдет с Луной. Она готова в наших условиях удержать какой-нибудь тяжелый газ: выпустите на Луне ксенон или криптон. И даже в наших условиях у нее будет некое значительное время атмосфера. Но такого количества тяжелых газов у нас нет и рядом с Луной тоже нет.
Поэтому Луна и пустует.

[hele]

Спасибо.

[Klapaucius]

Здесь вопрос: хватает ли такой гравитации, как у этих тел, для удержания атмосферы.

Есть одно уникальное тело в солнечной системе, похожее по размерам: это Титан (побольше Луны, но менее плотный, в результате сила тяжести на нём поменьше). Его атмосфера плотнее земной (давление у поверхности в 1,6 раз больше) и состоит в основном из азота (всего градусов на 15-20 выше точки кипения).
Важна не сила тяжести, размер масса, или плотность планеты (спутника). А 2я космическая скорость, скорость при которой тело может улететь от неё. А также средняя кинетическая энергия молекул приповерхностного газа (собственно температура с поправкой на "тяжесть" этого газа - быстрее всего улетучивается водород, как самый лёгкий), которая должна быть в несколько раз (где-то 5 кажется) меньше, чем 2-я космическая скорость. Для того, чтобы невозобновляемая атмосфера просуществовала несколько миллиардов лет.

[hele]

Действительно уникальное тело.
Значит, сила тяжести меньше, чем у Луны, а атмосфера значительно плотнее (или как сказать, если давление больше), чем даже у Земли. Даже и такое возможно?

Вторая косм. скорость определяется отношением массы к радиусу.

[Klapaucius]

M,R,g,плотность,V,Ф - связанные очень простыми соотношениями величины.
Насчёт 2-й косм. скорости V я лишь хотел подчеркнуть, что именно с её помощью (потому-что без привлечения других) проще считать условия существования атмосферы. Кстати её квадрат 1й космической (ошибся вчера), G*M/r  и является гравитационным потенциалом Ф.
M,R влияют в первую очередь на хим. состав планеты и атмосферы. То есть из чего она состоит. А "сдует" или нет - за это отвечают грав. потенциал и температура (удалённость от светила). Ну и если это спутник крупной планеты, есть дополнительные факторы. Как например более мощные чем в системе Земля-Луна приливные силы, или даже "удержание" атмосферы спутника планетой (то есть как-то давно слышал гипотезу, что Титан без Сатурна свою атмосферу бы не удержал - с Титана улетает, а Сатурн рядом держит - хотя как-то сомнительно).

Насчёт Титана: да, возможно, см. например википедию или https://astronomy.ru/forum/index.php?topic=15485.0 .

Какова зависимость меджу силой тяжести g, плотностью и давлением атмосферы, сейчас уже и не соображу. На орбитальных станциях силы тяжести нет, а о плотности и давлении атмосферы говорят (значит и измеряют). От температуры тоже должна зависимость быть, думаю всё это несложно.

[Yarilo]

А 2я космическая скорость, скорость при которой тело может улететь от неё.

Интересно, как взлетит тело со старта, расположенного на дне мирового океана?

[Klapaucius]

Тяжело взлетит. Потребуется дополнительная энергия (та же скорость в квадрате умноженная на массу пробного, в нашем случае "взлетаемого" тела - ой, поправчока, совсем другая) на сопротивление воды а потом и воздуха. Можно ещё вспомнить про суточное вращение Земли вокруг своей оси, тоже дополнительный энергетический фактор. Не зря космодромы как правило стараются строить поближе к экватору.
Если под телом подразумевать молекулу азота, водорода или ещё чего, наверное те кто этим занимается в своё время догадались, что она летит не из вакуума, а из довольно плотного окружения себе подобных. Впрочем тут я совсем умолкаю, ибо точных формул не видел, даже Джинса, упоминаемую Stepой - не интересовался особо.

[Stepa]

Идеальный газ, для которого получена формула Джинса - бесстолкновительная среда.

[Klapaucius]

Действительно  ... Если не рассматривать жидкости или то что происходит в недрах планет-гигантов,  взаимодействием молекул газа можно пренебречь.

[Крупин]

          Объяснение отсутствия лунной атмосферы простым улетучиванием – чрезмерное упрощение. Как уже отмечалось, атмосферное давление Титана в 1,6 раз больше земного. Учитывая, что сила тяжести на Титане в 6 раз меньше земной, находим, что масса газового столба над единицей площади в 11 раз больше Земной.
           Конечно, можно обосновать такую странность тем обстоятельством, что на Титане гораздо холоднее и что он формировался в области, содержащей много газообразных веществ. Но почему тогда Галилеевы спутники Юпитера, спутники Урана, Нептунов Тритон, Плутон с Хароном, чьи размеры сопоставимы с Титановыми, не имеют атмосфер вовсе. У Венеры – близнеца Земли, расположенной ближе к Солнцу атмосфера в 100 раз более плотная, чем земная.
           Все эти обстоятельства заставляют предполагать, что причиной различий является своеобразие процесса формирования этих небесных тел.