Vazduh je opipljiva materija i kao rezultat toga, ima masu. Svaki objekat sa masom je privučen univerzalnom silom znanom kao - gravitacija. Njutnov zakon gravitacije kaže: bilo koja dva predmeta udaljena jedan od drugog jesu privučena silom proporcionalnom njihovoj masi i ornuto proporcionalna kvadratu njihovog međusobnog rastojanja.
Na Zemlji, gravitacija može biti interperetirana i kao sila ubrzanja od oko 9,8 metara u sekundi na kvadrat. Kao rezultat ove sile, brzina padanja bilo kog predmeta prema zemljinoj površini ubrzava (1sec-9,8m/s, 2sec - 19,6m/s, 3sec - 29,4m/s itd), sve dok ne dostigne vrednost - konačne brzine.
Gravitacija oblikuje i utiče na sve atmosferske procese. Ona uzrokuje smanjenje gustine i pritiska vazduha i to eksponencijalno, kako se udaljavamo od zemljine površine. Dijagram pokazuje prosečne promene u vazdušnom pritisku iznad nivoa zemlje. Na grafikonu je pritisak na površini zemlje prikazan kao 1013mb, ili 1kg po kvadratnom centimetru površine.
Dakle, gravitacija gura slojeve atmosfere prema zemljinoj površini. Ovo guranje vazduha, zove se - vazdušni pritisak. Posledično svemu tome, 99% od kompletne vazdušne mase, nalazi se na visini ispod 32km.
Gravitacija planete ne određuje njen maksimalni atmosferski pritisak. Za planetu određene gravitacije, pritisak je proporcionalan gustini atmosfere i njenoj temperaturi.
Međutim, gravitacija utiče na brzinu gubljenja gasa sa planete, što je najinteresantniji deo priče. Evo kako se to događa: u najrazređenijim slojevima atmosfere, gasni molekuli mogu putovati kilometrima, a da ne dođe do njihovog međusobnog sudara. Brzina kojom se gasni molekuli kreću, povećava se kako se povećava njihova temperatura. Ako se međutim, mali broj ovih molekula ubrza preko brzine koja je potrebna kako bi ih gravitacija zadržala u atmosferi, oni izlaze iz nje u kosmos i nikada se više ne vraćaju. Na osnovu radio merenja gubitka molekula, možemo izračunati životni vek atmosfere, ako znamo njen sastav, temperaturu i jačinu gravitacije. Što je planeta manja, niža je i brzina koju molekuli treba da postignu kako bi pobegli gravitacionom privlačenju, a životni vek planete je manji.
Atmosfera zemaljskog sastava i temperatura na 0,5G bi zaista trajala milijardama godina. Računajući starost planete, vidimo da je ona na samoj granici. Planeta sa gravitacijom od 0,3G (kao što je Mars), ako bi bila blizu suncu kao što je to zemlja, mogla bi izgubiti najveći deo svoje atmosfere za nekoliko desetina milenijuma.
Kao zaključak: da, planeta sa nivoom gravitacije od svega 0,5G mogla bi održati atmosferu dovoljnom za disanje tokom čitavog svog kosmičkog životnog veka. Atmosfera se može međutim razrediti tokom svog života, ali bi je bilo sasvim dovoljno za održanje života. Rana zemlja je imala daleko više od danas prisutnih gasova u svom omotaču (vodonik, kiseonik, azot i atome karbona). Najveći broj nabrojanog nalazi se danas u stenama, okeanima, ili živim organizmima. Naravno, samo malo drugačija geološka istorija bi mogla usloviti gubljenje značajnih količina najvrednijih gradivnih materija atmosfere, na maloj planeti kao što je naša. Svakako, za nas, tanjenje atmosfere na planeti usled gravitacionih promena, moglo bi biti vredno izučavanja.
Još jedna interesantna stvar: jedna od najznačajnije osetnih pojava atmosfere slabe gravitacije, bila bi u promeni „kritične visine“. Ovo je visina na kojoj pritisak i gustina padaju za nivo faktora „e“ (e=2.71...). Na zemlji, atmosferski pritisak pada za faktor 3 na svakih 8km. Na planeti od 0,5G sa zemaljskom temperaturom, kritična visina bi se nalazila na 16km. Ovo znači da nam treba duplo veća masa atmosfere kako bismo dobili isti pritisak na njenoj površini, obzirom da pritisak (i gustina), opadaju sporije sa visinom. Ako je površinski pritisak isti, avioni će leteti višlje, a orbita satelita će takođe biti daleko višlja. Deblja atmosfera će pružiti bolju zaštitu od radijacije iz kosmosa. A uloga CO2 u efektu staklene bašte, biće duplo snažnija, za istu koncentraciju CO2, obzirom da će ukupna masa CO2 biti dvostruko veća.
Treba li, kako bismo pomogli našoj planeti da ostane topao dom narednim generacijama, da pomognemo u sprečavanju neminovnog gubitka njene atmosfere? Čini se, da je to, bar za sada, nemoguće, jer smo tu u borbi sa jedinom silom prirode o kojoj još uvek ne znamo apsolutno ništa – gravitacijom.
Tema: Atmosferski pritisak kao posledica gravitacije (Pročitano 4464 puta)