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行星的大氣壓高低與其質(zhì)量有關(guān)嗎?為何土衛(wèi)六比地球小很多大氣壓卻比地球高那么多?

類(lèi)地行星保留大氣的能力與其質(zhì)量是有關(guān)系的,因?yàn)樾行琴|(zhì)量越大,引力相對(duì)就越強(qiáng),其行星表面逃逸速度就越大,氣體分子就越不容易從行星表面逃逸。但質(zhì)量的大小不是行星能否保留大氣的唯一條件,還與行星的磁場(chǎng)、大氣成分、表面溫度、與主星(恒星)的距離等因素有關(guān)。

土衛(wèi)六又稱(chēng)為泰坦星(Titan),是土星最大的一顆衛(wèi)星,也是太陽(yáng)系第二大的衛(wèi)星(最大的是木衛(wèi)三)。從下圖就可以看出土衛(wèi)六作為衛(wèi)星是相當(dāng)大的,體積比水星都要大上一圈,比火星稍小一點(diǎn):

在所有的太陽(yáng)系衛(wèi)星中,土衛(wèi)六是目前已知擁有真正大氣層(不同于一點(diǎn)點(diǎn)的大氣)的衛(wèi)星,其他的衛(wèi)星要么只是擁有示蹤氣體,要么其“大氣”已經(jīng)被冰凍而不存在大氣層。土衛(wèi)六大氣成分中98.44%是氮?dú)?,也太?yáng)系中除了地球外唯一的富氮星體。大氣壓力比地球還要大,其地表壓力是地球表面的1.5倍,所以在一些科學(xué)家眼里或者科幻小說(shuō)中,土衛(wèi)六被當(dāng)做可能存在生命的地方或是人類(lèi)未來(lái)移民的備選星球。

要知道,雖然土衛(wèi)六的體積比水星大,但質(zhì)量卻比水星還要小一些,引力也沒(méi)有水星強(qiáng),但為什么水星沒(méi)有保留一點(diǎn)大氣,土衛(wèi)六卻擁有著濃厚的大氣呢?天文學(xué)家認(rèn)為,可能有這么幾點(diǎn)原因:

首先,土衛(wèi)六雖然引力不是很強(qiáng),但在形成初期其引力強(qiáng)度是可以保留住其原始大氣的;

其次,土衛(wèi)六距離太陽(yáng)比較遠(yuǎn),距離太陽(yáng)9.54個(gè)天文單位,接受太陽(yáng)輻射有限,而其濃密的大氣又反射了大部分的光線(xiàn),造成了反溫室效應(yīng),這就使得土衛(wèi)六的表面異常寒冷,其表面溫度只有大約-179℃。要知道,行星的表面溫度越高,分子運(yùn)動(dòng)就越劇烈,氣體分子就越容易逃逸,大氣厚度相應(yīng)就越小。土衛(wèi)六表面的低溫還有其大氣組成是不太容易逃逸的氮?dú)膺@兩點(diǎn)使得土衛(wèi)六能夠在較低引力的情況下保留住了大氣;

第三,土衛(wèi)六的磁場(chǎng)雖然很弱,但土星的磁場(chǎng)還是很強(qiáng)的,并且土星磁場(chǎng)的影響范圍是遠(yuǎn)在的土衛(wèi)六的范圍之外的,使得遠(yuǎn)道而來(lái)的變得已經(jīng)很弱的太陽(yáng)風(fēng)對(duì)土衛(wèi)六基本沒(méi)有多少影響了。這點(diǎn)相比水星就好多了,因?yàn)榫嚯x太陽(yáng)太近,水星大氣早被太陽(yáng)風(fēng)暴電離了,只剩下一層超薄的由鈉組成的大氣,幾乎可以忽略不計(jì)的。

正是這些原因使得看似不太起眼的土衛(wèi)六擁有著其他衛(wèi)星所沒(méi)有的大氣層。如果你有機(jī)會(huì)登上土衛(wèi)六,也許會(huì)發(fā)現(xiàn)有趣的一點(diǎn)是,雖然其大氣是地球表面的1.5倍,但由于大氣的密度較高,但重力卻很?。ú蛔銡馇虻钠叻种唬?,你站在土衛(wèi)六的地面上,手臂綁上兩個(gè)翅膀就可能光只靠揮動(dòng)手臂就可以像鳥(niǎo)一樣,在土衛(wèi)六的大氣中飛行。

在簡(jiǎn)單說(shuō)一下金星,體積質(zhì)量與地球差不多,但卻擁有著比地球濃厚的多的大氣,其大氣壓約為地球的90倍,并且金星本身還沒(méi)有磁場(chǎng),是如何保留如此濃厚的大氣層的?

金星質(zhì)量足夠大,引力足夠強(qiáng),并且大氣成分主要是二氧化碳(占97%以上),同時(shí)還有一層由濃硫酸組成的厚達(dá)20到30公里的濃云,這種大氣成分是很不容易逃逸的,這就使得雖然金星的表面溫度很高(晝夜都在400℃以上),依然擁有一個(gè)濃厚的大氣層。

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