К вопросу о возможности наличия атмосферы

Автор: 3.03.2014

К вопросу о возможности наличия атмосферы на некотором небесном теле можно подойти и с чисто теоретической стороны, основываясь на кинетической теории газов. Как известно, в некотором объеме газа молекулы движутся с весьма различными скоростями, причем вероятность той или иной скорости зависит от абсолютной температуры Т. Некоторое значение скорости называемое средним квадратичным и выражаемое формулой где 1—молекулярный вес, а к—постоянная Больцмана), встречается наиболее часто. Чем дальше находится рассматриваемое значение скорости v от значения окв, тем меньше вероятность встретить его при данной температуре. С другой стороны, как мы говорили в § 16, для каждой планеты существует скорость убегания vK, при которой частица, двигаясь по параболе, совсем покидает планету. При надлежащих значениях Т и х для значительной части молекул скорости удовлетворяют условию vK. Конечно, для молекул, расположенных в глубине атмосферы, это к убеганию привести не может, поскольку столкновения молекул друг с другом через очень короткие промежутки времени меняют как величину, так и направление скорости каждой из них. Но на очень большой высоте плотность газа ничтожна, длина свободного пробега молекул велика и столкновения между ними происходят сравнительно редко. Поэтому там молекулы могут покидать планету, что ведет к постепенному рассеиванию атмосферы в межпланетное пространство—процесс, который принято называть диссипацией атмосферы. Тот верхний разреженный слой, где действует этот механизм, принято называть сферой диссипации или жеосферой. Для земной атмосферы он должен лежать выше 800 км над поверхностью Земли.
Если диссипация идет быстро, то атмосфера должна рассеяться и исчезнуть в короткое время. Это время будет тем короче, чем меньше ук и х и чем выше температура Т. На основании одного этого можно утверждать, что очень маленькие космические объекты, как, например, метеориты, удержать газовую оболочку не способны из-за низких значений ук. Для применения такого критерия к планетам и спутникам необходимы количественные данные о скорости диссипации. Эта статистическая задача была решена сначала Джинсом, а потом разрабатывалась Милном, Шпитцером, И. С. Шкловским и др. Широкую известность получила оценка Джинса, согласно которой газовый слой будет устойчивым и сможет существовать миллиарды лет.