กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 14 นาที

บรรยากาศ

บรรยากาศคือชั้นของก๊าซที่ห่อหุ้มวัตถุทางดาราศาสตร์โดยยึดไว้ด้วยแรงโน้มถ่วง ของวัตถุ นั้นชื่อนี้มีที่มาจากภาษากรีกโบราณἀτμός ( atmós ) ' ไอน้ำ' และ σφαῖρα ( sphaîra ) ' ทรงกลม'

บรรยากาศ

ก๊าซในชั้นบรรยากาศรอบโลกกระจายแสงสีฟ้า (ความยาวคลื่นสั้นกว่า) มากกว่าแสงสีแดง (ความยาวคลื่นยาวกว่า) ในสเปกตรัมแสงที่มองเห็นได้ดังนั้นจึงเห็นแสงสีฟ้า เรืองๆ เหนือขอบฟ้าเมื่อ มองโลกจากอวกาศ โดยมี ดวงจันทร์ปรากฏอยู่เบื้องหลัง

บรรยากาศคือชั้นของก๊าซที่ห่อหุ้มวัตถุทางดาราศาสตร์โดยยึดไว้ด้วยแรงโน้มถ่วง ของวัตถุ นั้นชื่อนี้มีที่มาจากภาษากรีกโบราณἀτμός ( atmós ) ' ไอน้ำ' และ σφαῖρα ( sphaîra ) ' ทรงกลม' [ 1 ]วัตถุส่วนใหญ่ได้รับบรรยากาศในช่วงยุคดึกดำบรรพ์ ไม่ว่าจะโดยการสะสมของสสารหรือโดยการระเหยของสารระเหยปฏิกิริยาทางเคมีของบรรยากาศกับพื้นผิวของแข็งสามารถเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบพื้นฐานได้ เช่นเดียวกับ ปฏิกิริยา ทางเคมีแสงกับดวงอาทิตย์ ดาวเคราะห์จะรักษาบรรยากาศไว้ได้นานขึ้นเมื่อแรงโน้มถ่วงสูงและอุณหภูมิต่ำลมสุริยะจะพัดพาบรรยากาศชั้นนอกของดาวเคราะห์ออกไป แม้ว่ากระบวนการนี้จะช้าลงเนื่องจากสนามแม่เหล็กยิ่งวัตถุอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์มากเท่าใด อัตราการพัดพาบรรยากาศก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น

นอกจากดาวพุธ แล้ว ดาวเคราะห์ ในระบบสุริยะทั้งหมดมีชั้นบรรยากาศ ที่หนาแน่น เช่นเดียวกับ ดาว พลูโตดาวแคระ และดวงจันทร์ไททันแรงโน้มถ่วงสูงและอุณหภูมิต่ำของดาวพฤหัสบดีและ ดาวเคราะห์ แก๊สยักษ์ดวง อื่นๆ ทำให้พวกมันสามารถรักษาชั้นบรรยากาศขนาดใหญ่ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยไฮโดรเจนและฮีเลียมไว้ได้ดาวเคราะห์หินที่ มีมวลน้อยกว่า จะโคจรใกล้ดวงอาทิตย์มากกว่า ดังนั้นจึงมี ชั้นบรรยากาศที่มี มวลโมลาร์ สูงกว่า ซึ่งประกอบด้วยคาร์บอน ไนโตรเจน และออกซิเจน โดยมีก๊าซเฉื่อย ในปริมาณเล็กน้อย ชั้น บรรยากาศได้รับการตรวจพบรอบๆดาวเคราะห์นอกระบบเช่นHD 209458 bและKepler- 7b

บรรยากาศของดาวฤกษ์คือบริเวณด้านนอกของดาวฤกษ์ ซึ่งรวมถึงชั้นที่อยู่เหนือโฟโตสเฟียร์ทึบ แสง ดาวฤกษ์ที่มีอุณหภูมิต่ำอาจมีบรรยากาศด้านนอกที่ประกอบด้วยโมเลกุลผสม[ 2 ]วัตถุอื่นที่มีบรรยากาศ ได้แก่ ดาว แคระน้ำตาลและดาวหางที่ มีกิจกรรม

การเกิดขึ้นและองค์ประกอบ

ต้นกำเนิด

ภาพจำลองของดาวเคราะห์ก่อนกำเนิดที่เพิ่งก่อตัวขึ้นใหม่

ในสมมติฐานเนบิวลาดาวฤกษ์ก่อตัวขึ้นระหว่าง การยุบตัวเนื่องจาก แรงโน้มถ่วงของมวลก๊าซและฝุ่นภายในเมฆโมเลกุล ระหว่างดาวฤกษ์ วัสดุนี้ก่อตัวเป็นแผ่นดิสก์หมุนคล้ายแพนเค้กโดยมีมวลกระจุกตัวอยู่ที่ศูนย์กลางดาวฤกษ์แรกเริ่มถูกสร้างขึ้นที่จุดรวมมวลกลาง ในขณะที่ดาวเคราะห์และดาวบริวารก่อตัวขึ้นในแผ่นดิสก์ผ่านกระบวนการสะสมมวล ฝุ่นจะตกลงสู่ระนาบกลางของแผ่นดิสก์ ก่อตัวเป็นวัสดุที่สามารถชนกันและสะสมมวลเพื่อสร้างดาวเคราะห์น้อยใกล้กับดาวฤกษ์ วัตถุเหล่านี้จะเติบโตและสะสมตัวเพื่อสร้างดาวเคราะห์แรกเริ่มซึ่งประกอบด้วยวัสดุที่ทนความร้อน เป็นหลักและมี สารระเหยน้อย ไกลออกไปจากดาวฤกษ์ ตัวอ่อนของดาวเคราะห์ถูกสร้างขึ้นจากการสะสมของสารระเหยจนถึงมวลประมาณสิบเท่าของโลกหรือมากกว่านั้น จากนั้นมวลก๊าซจะถูกดึงมาจากเนบิวลาแผ่นดิสก์โดยรอบ ก่อตัวเป็นดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์รอบตัวอ่อน ดาวบริวารของดาวเคราะห์ก่อตัวขึ้นในลักษณะเดียวกันจากแผ่นดิสก์ของวัสดุรอบดาวเคราะห์[ 3 ]

บรรยากาศหลักของดาวเคราะห์เกิดขึ้นเมื่อแรงโน้มถ่วงเพียงพอที่จะรักษาก๊าซที่สะสมไว้ไม่ให้หลุดออกไป กระบวนการหลุดออกไปนี้อาจรวมถึงการชนกับวัตถุอื่นที่ให้พลังงานมากพอที่จะทำให้ก๊าซหลุดออกไป สำหรับดาวเคราะห์ภาคพื้นดิน อุณหภูมิสูงที่เกิดจากการถูกชนครั้งแรกส่งผลให้มีการระเหยของสารระเหย ทำให้เกิดบรรยากาศรององค์ประกอบและความหนาของบรรยากาศดั้งเดิมจึงถูกกำหนดโดยเคมีและอุณหภูมิของเนบิวลาดาวฤกษ์ แต่สามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยกระบวนการภายในวัตถุทางดาราศาสตร์ที่ปล่อยส่วนประกอบของบรรยากาศที่แตกต่างกัน[ 3 ]จานรอบดาวฤกษ์จะสลายไปในที่สุดในช่วงเวลาประมาณ 10 7ปี และดาวฤกษ์จะหดตัวจนสมบูรณ์แล้วจุดปฏิกิริยาฟิวชั่นไฮโดรเจนที่ แกน กลางในช่วงเวลาที่กำหนดโดยมวลของมัน (ตัวอย่างเช่น ดาวฤกษ์ที่มีมวลเท่ากับดวงอาทิตย์จะใช้เวลา3 × 10 7ปี ทำสัญญา) [ 4 ]

องค์ประกอบ

กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วหลุดพ้นกับอุณหภูมิพื้นผิวของวัตถุบางชิ้นในระบบสุริยะ โดยแสดงให้เห็นว่าก๊าซชนิดใดถูกกักเก็บไว้ วัตถุเหล่านี้ถูกวาดตามสเกลจริง และจุดข้อมูลของวัตถุอยู่ที่จุดสีดำตรงกลาง

บรรยากาศของดาวเคราะห์วีนัสและดาวอังคารส่วนใหญ่ประกอบด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ไนโตรเจนและอาร์กอน [ 5 ]เนื่องจากวีนัสไม่มีมหาสมุทรหรือฝนที่จะละลายคาร์บอนไดออกไซด์ ก๊าซเรือนกระจก ชนิด นี้จึงยังคงอยู่ในบรรยากาศเป็นจำนวนมาก ส่งผลให้บรรยากาศมีความหนาแน่นสูงถึงประมาณ 80 เท่าของความดันบรรยากาศของโลก[ 6 ]การที่ดาวเคราะห์ดวงนี้ไม่มีสนามแม่เหล็กและอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากขึ้น ส่งผลให้ไฮโดรเจน (ในรูปของน้ำ) ของดาวเคราะห์ดวงนี้หายไปหลังจากผ่านไปสองพันล้านปี[ 7 ]

เนื่องจากดาวอังคารมีขนาดเล็ก เย็น และไม่มีสนามแม่เหล็ก จึงมีชั้นบรรยากาศที่เบาบางมาก ความดันอากาศที่พื้นผิวของดาวอังคารนั้นต่ำมากความดัน 0.6  กิโลปาสคาลของดาวอังคารคิดเป็นเพียง 0.6% ของความดันบนโลก101.3 kPa [ 8 ] ดาวเคราะห์ดวงนี้อาจสูญเสียน้ำอย่างน้อย 80–85% ของปริมาณน้ำดั้งเดิมไปสู่อวกาศ[ 9 ]อย่างไรก็ตาม ดาวเคราะห์ดวงนี้ยังคงมีน้ำแข็งและคาร์บอนไดออกไซด์สะสมอยู่เป็นจำนวนมาก หาก CO2 ที่แข็งตัวทั้งหมดระเหยกลายเป็นไอความดันอากาศอาจเพิ่มขึ้นเป็น30 kPaซึ่งเทียบได้กับความดันอากาศบนยอดเขาเอเวอเรสต์[ 8 ]

องค์ประกอบของชั้นบรรยากาศโลกถูกกำหนดโดยผลพลอยได้จากสิ่งมีชีวิตที่มันค้ำจุน อากาศแห้ง (ส่วนผสมของก๊าซ) จากชั้นบรรยากาศโลกประกอบด้วยไนโตรเจน 78.08%, ออกซิเจน 20.95%, อาร์กอน 0.93%, คาร์บอนไดออกไซด์ 0.04% และไฮโดรเจน ฮีเลียม และก๊าซ "มีตระกูล" อื่นๆ ในปริมาณเล็กน้อย (ตามปริมาตร) แต่โดยทั่วไปแล้วจะมีไอน้ำอยู่ด้วยในปริมาณที่แปรผันได้ โดยเฉลี่ยประมาณ 1% ที่ระดับน้ำทะเล[ 10 ]สนามแม่เหล็กโลกที่คงอยู่ทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันการกวาดล้างชั้นบรรยากาศโดยลมสุริยะเนื่องจากมันป้องกันพลาสมา ที่เข้ามา ในระยะห่างประมาณ 10 เท่าของรัศมีโลก[ 11 ]

อุณหภูมิต่ำและความเร็วหลุดพ้น ที่สูงขึ้นของ ดาวเคราะห์ยักษ์ในระบบสุริยะได้แก่ ดาว พฤหัสบดีดาวเสาร์ ดาวยูเรนัสและดาวเนปจูนทำให้พวกมันสามารถกักเก็บก๊าซที่มีมวลโมเลกุล ต่ำได้ง่ายกว่า ดาวเคราะห์เหล่านี้มีชั้นบรรยากาศแบบรีดิวซ์ที่ประกอบด้วยไฮโดรเจนและฮีเลียมพร้อมด้วยธาตุอื่นๆ และสารประกอบที่ซับซ้อนกว่าในปริมาณเล็กน้อย แตกต่างจากดาวเคราะห์ภาคพื้นดิน ดาวเคราะห์ยักษ์ก๊าซไม่มีพื้นผิวที่ชัดเจน แต่ชั้นบรรยากาศจะคงอยู่ในสมดุลอุทกสถิตด้วยแรงดันสูงที่อยู่ลึกเข้าไปในตัวดาวเคราะห์ สภาพอากาศแบบไดนามิกบนดาวเคราะห์เหล่านี้เกิดขึ้นเฉพาะในชั้นผิวที่ค่อนข้างบางเท่านั้น[ 12 ]

ดวงจันทร์บริวารสองดวงของดาวเคราะห์ชั้นนอกมีชั้นบรรยากาศที่สำคัญไททันดวงจันทร์ของดาวเสาร์ และไทรทันดวงจันทร์ของดาวเนปจูน มีชั้นบรรยากาศที่ประกอบด้วยไนโตรเจนเป็น หลัก [ 13 ] [ 14 ]เมื่ออยู่ในช่วงวงโคจรที่ใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดพลูโตจะมีชั้นบรรยากาศที่ประกอบด้วยไนโตรเจนและมีเทนคล้ายกับไทรทัน แต่ก๊าซเหล่านี้จะกลายเป็นน้ำแข็งเมื่ออยู่ห่างจากดวงอาทิตย์มากขึ้น

วัตถุอื่นๆ ในระบบสุริยะมีชั้นบรรยากาศที่บางมากและไม่อยู่ในสภาวะสมดุลได้แก่ดวงจันทร์ ( ก๊าซโซเดียมก๊าซเฉื่อยไฮโดรเจน) ดาวพุธ (ก๊าซโซเดียม) คัลลิสโต (คาร์บอนไดออกไซด์และออกซิเจน) ยูโรปา (ออกซิเจน) ไอโอ ( ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ) และเอนเซลาดัส ( ไอน้ำ )

ดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ

วัตถุรอบดาวฤกษ์ที่อยู่ไกลออกไป ซึ่งรู้จักกันในชื่อดาวเคราะห์นอกระบบ มีคุณสมบัติทางกายภาพที่หลากหลายกว่าที่พบในระบบสุริยะ เป้าหมายเหล่านี้เปิดโอกาสให้ศึกษาบรรยากาศรอบวัตถุและสภาวะต่างๆ ที่หลากหลาย อย่างไรก็ตาม การสังเกตเป้าหมายเหล่านี้ต้องใช้อุปกรณ์ที่มีความไวสูงกว่ามาก วิธีการที่ใช้ในการวิเคราะห์บรรยากาศที่อยู่ห่างไกลเหล่านี้ ได้แก่ สเปกโทรสโกปีแบบทรานสิตสเปกโทรสโกปีแบบดอปเปลอร์ ความละเอียดสูง และการถ่ายภาพโดยตรง[ 15 ]

สเปกโทรสโกปีแบบทรานซิตใช้การผ่านหน้าของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะผ่านดาวฤกษ์แม่เพื่อตรวจจับชั้นบรรยากาศ โดยการเปรียบเทียบรัศมีที่ความยาวคลื่นต่างกัน สามารถตรวจจับการมีอยู่ของส่วนประกอบเฉพาะได้ การตรวจจับครั้งแรกเกิดขึ้นในปี 2545 เมื่อตรวจพบโซเดียมในชั้นบรรยากาศของHD 209458b [ 16 ]ซึ่งเป็นดาวเคราะห์แก๊สยักษ์ที่มีวงโคจรใกล้กับดาวฤกษ์ในกลุ่มดาวเพกาซัส ชั้นบรรยากาศของมันถูกทำให้ร้อนถึงอุณหภูมิมากกว่า 1,000 Kและกำลังหลุดออกไปในอวกาศอย่างต่อเนื่อง ไฮโดรเจน ออกซิเจน และคาร์บอนถูกตรวจพบในชั้นบรรยากาศที่พองตัวของดาวเคราะห์โดยการสังเกตการณ์ของฮับเบิล[ 17 ]ตั้งแต่ปี 2545 มีการตรวจพบโพแทสเซียมในชั้นบรรยากาศของXO-2Nbและทั้งโซเดียมและโพแทสเซียมในชั้นบรรยากาศของHD 189733 b [ 16 ]

ซูเปอร์เอิร์ธที่ถูกค้นพบจำนวนมากมีวงโคจรที่ใกล้กับดาวฤกษ์แม่มากพอที่คาดว่าพื้นผิวของพวกมันจะเป็นมหาสมุทรแมกมาบรรยากาศรองของดาวเคราะห์ลาวา เหล่านี้ น่าจะประกอบด้วยวัสดุที่ระเหยออกมาจากแมกมา เช่น โซเดียม โพแทสเซียม ออกซิเจน และซิลิคอนออกไซด์[ 18 ]

ชั้นบรรยากาศในระบบสุริยะ

บรรยากาศ ความดันพื้นผิว ( กิโลปาสคาล ) อุณหภูมิพื้นผิวเฉลี่ย (เคลวิน) แรงโน้มถ่วงพื้น ผิว ( ɡ0 )มาตราส่วนความสูง (กม.) องค์ประกอบหลัก(ตามปริมาตร) หมายเหตุ
ดวงอาทิตย์0.1259 5,772 ( มีผลบังคับใช้ ) 27.94 91.0% H8.9% เขา [ 19 ]
ปรอทเล็กน้อย 440 0.38 โซเดียม, แมกนีเซียม, ออกซิเจน, ไฮโดรเจน, โพแทสเซียม, แคลเซียม [ 20 ]
ดาวศุกร์9,200 737 0.90 15.9 96.5% CO23.5% N 2[ 21 ]
โลก101 288 1.00 8.5 78.1% N 221.0% O 2[ 22 ]
  ดวงจันทร์เล็กน้อย 253 0.17 เขา, เน, เอช2 , อาร์ [ 23 ]
ดาวอังคาร1 214 0.38 11.0 95.1% CO22.6% N 2[ 24 ]
เซเรสเล็กน้อย 168 0.03 H 2 O [ 25 ] [ 26 ]
ดาวพฤหัสบดี(ที่อายุ 100 ปี) 165 2.64 27 89.8% H 210.2% เขา [ 27 ]
  ไอโอเล็กน้อย 118 0.18 โซ2[ 25 ] [ 28 ]
  คาลิสโตเล็กน้อย 103 0.13 O2 และ CO2 บางส่วน[ 25 ] [ 28 ]
  ยูโรปาเล็กน้อย 103 0.13 โอ2[ 25 ] [ 28 ]
  แกนีมีดเล็กน้อย 113 0.15 โอ2[ 25 ] [ 28 ]
ดาวเสาร์(ที่อายุ 100 ปี) 134 1.14 59.5 96.3% H 23.25% เขา [ 29 ]
  ไททัน147 93 0.14 20 98.4% N 21.5% CH 4[ 25 ] [ 30 ] [ 31 ]
  เอนเซลาดัสเล็กน้อย 72 0.01 H₂O และCO₂[ 32 ] [ 33 ] [ 28 ]
ยูเรนัส(ที่อายุ 100 ปี) 76 0.92 27.7 82.5% H 215.2% เขา [ 34 ]
  ไททาเนียเปราะบาง 70 0.04 30 ถึง 95อาจเป็น CO 2 , CH 4หรือ N 2[ 35 ]
ดาวเนปจูน(ที่อายุ 100 ปี) 72 1.15 19.1 ถึง 20.380.0% H 219.0% เขา [ 36 ]
  ไทรทัน0.001 38 0.08 14.8 ส่วนใหญ่เป็น N 2[ 25 ] [ 14 ] [ 37 ]
พลูโต0.001 24 ถึง 380.063 18 99% N 20.5% CH 4[ 38 ] [ 39 ]

2002 XV 930.00002 40 ถึง 50ไม่ทราบ; อาจเป็นN2อาร์ หรือซีเอช4? [ 40 ]

เงื่อนไข

บรรยากาศที่อยู่ในสมดุลอุทกสถิตประกอบด้วยความสมดุลระหว่างความดันอากาศที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของโมเลกุล และแรงโน้มถ่วงที่ยับยั้งไม่ให้โมเลกุลหลุดออกไป ความดันจะลดลงตามระดับความสูง ทำให้เกิดแรงไล่ระดับความดัน[ 41 ]ความดันบรรยากาศคือแรง (ต่อหน่วยพื้นที่) ที่ตั้งฉากกับพื้นที่หนึ่งหน่วยของพื้นผิวของดาวเคราะห์ ซึ่งกำหนดโดยน้ำหนักของคอลัมน์แนวตั้งของก๊าซในบรรยากาศ ในแบบจำลองบรรยากาศดังกล่าวความดันบรรยากาศซึ่งก็คือน้ำหนักของมวลของก๊าซ จะลดลงที่ระดับความสูงมากเนื่องจากมวลของก๊าซลดลงเหนือจุด วัดความดัน บรรยากาศความดันอากาศจะแตกต่างกันไปตามสถานที่และเวลาเนื่องจากสภาวะทางอุตุนิยมวิทยาและคลื่นบรรยากาศ[ 42 ]

หน่วยของความดันอากาศนั้นอิงตามบรรยากาศมาตรฐาน (atm) ซึ่งเท่ากับ 101,325  Pa (เทียบเท่ากับ 760  Torrหรือ 14.696  psi ) สำหรับ บรรยากาศ ก๊าซในอุดมคติความสูงที่ความดันบรรยากาศลดลงด้วยปัจจัยe (ฐานของลอการิทึมธรรมชาติ ) เรียกว่าความสูงตามมาตราส่วน ( H ) สำหรับบรรยากาศที่มีอุณหภูมิสม่ำเสมอ ความสูงตามมาตราส่วนจะเป็นสัดส่วนกับอุณหภูมิของบรรยากาศและเป็นสัดส่วนผกผันกับผลคูณของมวลโมเลกุล เฉลี่ย ของอากาศแห้งและความเร่งโน้มถ่วงเฉพาะที่ ณ จุดวัดความดันบรรยากาศ[ 43 ]

อุณหภูมิของชั้นบรรยากาศถูกกำหนดโดยงบประมาณพลังงานซึ่งสมดุลระหว่างความร้อนจากพลังงานแสงอาทิตย์ ที่เข้ามา กับความร้อนที่แผ่กลับออกไปในอวกาศ พลังงานที่เข้ามาถูกกำหนดโดยระยะห่างจากดวงอาทิตย์ และพลังงานที่สะท้อนกลับออกไปโดยค่าอัลเบโดของ ดาวเคราะห์ [ 41 ]เมื่อดาวเคราะห์อยู่ในสมดุลการแผ่รังสีดาวเคราะห์จะมีอุณหภูมิสมดุล[ 41 ]ซึ่งแตกต่างจากอุณหภูมิเฉลี่ยทั่วโลกซึ่งอาจอุ่นกว่าอุณหภูมิสมดุลเนื่องจากปรากฏการณ์เรือนกระจก ในชั้นบรรยากาศ ตัวอย่างเช่น ดาวศุกร์มีอุณหภูมิพื้นผิวเกือบ 100 องศาเซลเซียส460 องศาเซลเซียสเมื่อเทียบกับอุณหภูมิสมดุลที่−40 C . [ 44 ]

โครงสร้าง

ชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ประกอบด้วยชั้นต่างๆ ที่มีคุณสมบัติแตกต่างกัน เช่น องค์ประกอบของก๊าซที่เฉพาะเจาะจง การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ และความดัน

ดาวเคราะห์ภาคพื้นดิน

สำหรับโลก ดาวอังคาร และดาวศุกร์ ชั้นบรรยากาศที่ต่ำที่สุดคือชั้นโทรโปสเฟียร์ซึ่งเป็นบริเวณที่มีเมฆและสภาพอากาศส่วนใหญ่ของดาวเคราะห์ ชั้นนี้ทอดยาวจากพื้นดินขึ้นไปสูงถึง 65 กิโลเมตรบนดาวศุกร์ 40 กิโลเมตรบนดาวอังคาร และ 17 กิโลเมตรบนโลก[ 45 ]ชั้นโทรโปสเฟียร์ประกอบด้วยชั้นบรรยากาศส่วนใหญ่ ซึ่งมี80%–98%ของมวลบรรยากาศทั้งหมด[ 46 ]อุณหภูมิแปรผันตามระดับความสูงตามอัตราการลดลงของอุณหภูมิเนื่องจากพลังงานความร้อนจากพื้นดินถูกส่งขึ้นไปด้านบนผ่านการพาความร้อนรังสีอินฟราเรดถูกดักจับโดยโมเลกุลของก๊าซและไอน้ำ[ 41 ]สำหรับโลก ชั้นถัดไปคือชั้นสตราโตสเฟียร์ซึ่งเป็นบริเวณที่มีอุณหภูมิเพิ่มขึ้นตามระดับความสูง ทำให้เกิดการผกผันของอุณหภูมิบริเวณนี้มีชั้นโอโซน ที่ดูดซับรังสียูวี อยู่ที่ระดับความสูงระหว่าง 15 กม. ถึง 35 กม. ซึ่งเป็นสาเหตุของการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ[ 45 ]การขนส่งพลังงานในบริเวณนี้เกิดขึ้นผ่านกระบวนการแผ่รังสี[ 41 ]เนื่องจากขาดบรรยากาศที่มีออกซิเจนเพื่อสร้างชั้นโอโซนที่มีนัยสำคัญ ทั้งดาวอังคารและดาวศุกร์จึงไม่มีชั้นสตราโตสเฟียร์[ 45 ]

เหนือชั้นโทรโปสเฟียร์-สตราโตสเฟียร์ ชั้นบรรยากาศถัดไปเรียกว่าชั้นมีโซสเฟียร์ในบริเวณนี้ ไอน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ทำหน้าที่เป็นตัวดูดซับความร้อนที่แผ่พลังงานในรังสีอินฟราเรด ส่งผลให้อุณหภูมิของชั้นมีโซสเฟียร์ลดลงตามระดับความสูง จนถึงชั้นบรรยากาศที่เย็นที่สุดที่ด้านบน[ 47 ] ทั้งดาวศุกร์และดาวอังคารมีช่วงระดับความสูงในชั้นมีโซสเฟียร์ที่อุณหภูมิเกือบจะคงที่ สำหรับดาวอังคารจะอยู่เหนือ 120 กม. ในขณะที่สำหรับดาวศุกร์จะอยู่ระหว่าง 63 ถึง 75 กม. [ 45 ]

ในบริเวณชั้นบรรยากาศตอนล่าง การผสมแบบปั่นป่วนทำให้องค์ประกอบของบรรยากาศกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอ เหนือชั้นเปลี่ยนผ่านที่เรียกว่าโฮโมพอส การแพร่ของโมเลกุลจะมีบทบาทสำคัญ ส่งผลให้เกิดการแยกตัวขององค์ประกอบตามน้ำหนักอะตอม กล่าวคือ องค์ประกอบที่มีมวลน้อยกว่าจะแพร่ขึ้นไปด้านบน ทำให้โมเลกุลที่มีมวลมากกว่าอยู่ใกล้ด้านล่าง โฮโมพอสอยู่ที่ระดับความสูง...100–110 กิโลเมตรสำหรับโลก115–130 กิโลเมตรสำหรับดาวอังคาร และ135–150 กม.สำหรับดาวศุกร์[ 48 ]

เหนือชั้นมีโซสเฟียร์ขึ้นไปเป็นชั้นบรรยากาศที่เรียกว่าเทอร์โมสเฟียร์ซึ่งดูดซับรังสีเอ็กซ์และรังสีอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์ ทำให้อุณหภูมิสูงขึ้นตามระดับความสูง คุณสมบัติทางความร้อนของชั้นนี้เปลี่ยนแปลงไปในแต่ละวันและตามวัฏจักรของกิจกรรมของดวงอาทิตย์[ 47 ]ชั้นบรรยากาศตั้งแต่พื้นดินไปจนถึงเทอร์โมสเฟียร์เรียกว่าบารอสเฟียร์เนื่องจากกฎความดันบรรยากาศใช้ได้ตลอดทั้งชั้น[ 49 ]

ชั้นนอกสุดของบรรยากาศของดาวเคราะห์เรียกว่าเอกโซสเฟียร์ที่ระดับความสูงนี้ ความดันอากาศต่ำมากจนระยะทางที่โมเลกุลชนกันระยะทางเฉลี่ยอิสระจะมากกว่าความสูงของชั้นบรรยากาศ ในบริเวณนี้ ส่วนประกอบที่มีมวลน้อยกว่าซึ่งมีความเร็วเชิงความร้อนเกินกว่าความเร็วหลุดพ้นสามารถหลุดออกไปสู่อวกาศได้ สำหรับโลก เอกโซสเฟียร์อยู่ที่ระดับความสูง 500 กม. ในขณะที่ดาวศุกร์และดาวอังคารอยู่ที่ประมาณ 210 กม. [ 50 ]บนโลก เอกโซสเฟียร์ขยายไปถึงประมาณ 10,000 กม. ซึ่งมีปฏิสัมพันธ์กับ แมกนี โตสเฟียร์ของโลก

ดาวเคราะห์ทั้งสามดวงมีไอโอโนสเฟียร์ซึ่งเป็น บริเวณ ที่มีไอออนในชั้นบรรยากาศตอนบน ไอโอโนสเฟียร์ของดาวอังคารและดาวศุกร์อยู่ใกล้พื้นผิวและมีความหนาแน่นน้อยกว่าบนโลก[ 51 ] ความหนาแน่นของไอโอโนสเฟียร์ของโลกจะมากกว่าในระยะทางสั้นๆ จากพื้นผิวของดาวเคราะห์ในเวลากลางวัน และจะลดลงเมื่อไอโอโนสเฟียร์สูงขึ้นในเวลากลางคืน ทำให้คลื่นความถี่วิทยุสามารถเดินทางได้ไกลขึ้น

ก๊าซยักษ์

ดาวเคราะห์แก๊สยักษ์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยไฮโดรเจนและฮีเลียมเป็นหลัก โดยมีธาตุอื่นๆ ปะปนอยู่เล็กน้อย ทำให้ดาวเคราะห์เหล่านี้มีความหนาแน่นต่ำโมเลกุลจำนวนมากที่สังเกตได้ในชั้นบรรยากาศภายนอกเป็นไฮไดรด์และโมเลกุลเหล่านี้ส่วนใหญ่ (ยกเว้น H₂O และ H₂S )ถูก ทำลายด้วย ปฏิกิริยาเคมีแสงจากรังสี UV ของดวงอาทิตย์ในชั้นสตราโตสเฟียร์ของดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์สารประกอบ เหล่านี้ จะถูกสร้างขึ้นใหม่ด้วย ปฏิกิริยา เคมีความร้อนภายในบริเวณที่ร้อนกว่าและต่ำกว่าของชั้นบรรยากาศ[ 52 ]สารประกอบอินทรีย์ที่ซับซ้อนจะถูกรีไซเคิลกลับไปเป็นมีเทนโดยชั้นบรรยากาศที่มีการรีดิวซ์สูง[ 53 ]แรงโน้มถ่วงสูงของดาวเคราะห์เหล่านี้รวมกับระยะห่างจากดวงอาทิตย์หมายความว่าการสูญเสียมวลจากชั้นบรรยากาศภายนอกนั้นมีน้อยมาก ดังนั้นพวกมันจึงก่อตัวเป็นระบบปิด[ 54 ]

ลักษณะทั่วไปของดาวเคราะห์แก๊สยักษ์คือชั้นเมฆที่ก่อตัวขึ้นในบริเวณที่มีอุณหภูมิและความดันเหมาะสมสำหรับการควบแน่นของสารระเหยบางชนิด สำหรับดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ ชั้นเมฆนอกสุดประกอบด้วยอนุภาคน้ำแข็งของแอมโมเนีย (NH₃ )โดยมีชั้นแอมโมเนียมไฮโดรซัลไฟด์ (NH₄SH) อยู่ด้านล่างจากนั้นเป็นชั้นเมฆน้ำ (H₂O) ที่อยู่ลึกลงไปสำหรับดาวยูเรนัสและดาวเนปจูน ชั้นบนสุดเป็นชั้นมีเทน (CH₄ )ที่ประกอบด้วยอนุภาคน้ำแข็ง ตามด้วยชั้นเมฆแบบเดียวกับดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ ข้อแตกต่างประการหนึ่งสำหรับดาวยูเรนัสและดาวเนปจูนคือไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H₂S )ผสมอยู่ที่ระดับเดียวกับแอมโมเนียที่ควบแน่น[ 55 ]ชั้นเมฆเหล่านี้มีความหนาแน่นทางแสงสูง ดูดซับแสงที่ความยาวคลื่นทั้งหมด ผลที่ได้คือความสูงของชั้นบรรยากาศภายนอกที่ตื้นกว่า[ 43 ]ดาวเคราะห์แก๊สยักษ์ทั้งสี่ดวงมีกิจกรรมฟ้าผ่าในเมฆน้ำ และโดยทั่วไปแล้วฟ้าผ่าเหล่านี้จะมีพลังมากกว่าฟ้าผ่าบนโลกมาก มีการสังเกตพบฟ้าผ่าบนดาวพฤหัสบดี แต่ไม่สามารถตรวจจับได้ด้วยวิธีการทางแสงบนดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส หรือดาวเนปจูน ซึ่งอาจเป็นเพราะความลึกของดาวเหล่านั้น[ 55 ]

ดาวเคราะห์แก๊สยักษ์ทั้งหมดมีแหล่งความร้อนภายในและแผ่ความร้อนมากกว่าที่ได้รับจากดวงอาทิตย์[ 56 ] [ 57 ]แบบจำลองสำหรับภายในของดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ชี้ให้เห็นว่าที่ระดับความลึกหนึ่ง ไฮโดรเจนจะเกิดการเปลี่ยนแปลงสถานะเป็น ของเหลว ไฮโดรเจนโลหะผสมกับน้ำแข็ง อาจมีแกนกลางที่กระจายตัวหรือเป็นของแข็งของธาตุที่มีมวลมากกว่า สำหรับดาวยูเรนัสและดาวเนปจูน ไม่มีไฮโดรเจนโลหะ แต่มีชั้นน้ำแข็งอยู่ภายใน ทำให้ดาวเคราะห์เหล่านี้อยู่ในหมวดหมู่ย่อยของดาวเคราะห์ยักษ์น้ำแข็งที่ระดับความลึกที่เพียงพอ น้ำแข็งอาจเปลี่ยนไปเป็น ของเหลว วิกฤตยิ่งยวด[ 53 ]

ภายในระบบสุริยะ ดาวเคราะห์แก๊สยักษ์ก่อตัวขึ้นเหนือเส้นน้ำแข็งซึ่งอุณหภูมิจากดวงอาทิตย์ในวัยเยาว์นั้นต่ำพอที่จะทำให้สารระเหยควบแน่นกลายเป็นเม็ดของแข็งได้ ในบางระบบดาว กระบวนการไดนามิกในจานดาวเคราะห์ก่อนกำเนิดอาจทำให้ดาวเคราะห์แก๊สยักษ์เคลื่อนตัวเข้าใกล้ดาวฤกษ์ศูนย์กลางมากขึ้น ทำให้เกิดดาวพฤหัสบดีร้อนตัวอย่างต้นแบบคือ51 Pegasi bด้วยปฏิสัมพันธ์ของแรงโน้มถ่วง วงโคจรของดาวเคราะห์จะกลายเป็นวงกลม และถูกล็อกด้วยแรงโน้มถ่วงให้หมุนแบบซิงโครนัสโดยมีด้านหนึ่งหันเข้าหาดาวฤกษ์ตลอดเวลา ด้านที่ร้อนจะบวมขึ้น และลมที่มีความเร็วสูงจะกระจายพลังงานความร้อนไปรอบๆ ดาวเคราะห์ ในที่สุดชั้นบรรยากาศอาจถูกแรงโน้มถ่วงของดาวฤกษ์ดึงออกไปจนหมด เหลือไว้เพียง ซูเปอร์เอิ ร์[ 58 ]

ที่บริเวณมวลสุดขั้วของดาวเคราะห์แก๊สยักษ์ คือกลุ่มของวัตถุที่เรียกว่าดาวแคระน้ำตาลไม่มีข้อตกลงที่เป็นสากลเกี่ยวกับวิธีการแยกแยะดาวแคระน้ำตาลออกจากดาวเคราะห์แก๊สยักษ์ แม้ว่าเกณฑ์ที่ใช้กันทั่วไปคือความสามารถในการหลอมรวมดิวเทอเรียมที่มวลประมาณ 13 เท่าของดาวพฤหัสบดี [ 59 ] เมื่อขั้นตอนการเผาไหม้ดิวเทอเรียมเริ่มต้นของดาวแคระน้ำตาลสิ้นสุดลง ความร้อนที่สะสมอยู่ภายในจะค่อยๆ เคลื่อนตัวไปยังพื้นผิวแล้วแผ่รังสีออกไปตามเวลา การพาความร้อนเกิดขึ้นรอบแกนกลาง และอาจเกิดขึ้นที่พื้นผิวหากดาวแคระน้ำตาลได้รับพลังงานจากดาวฤกษ์ใกล้เคียง การถ่ายโอนพลังงานรังสีเกิดขึ้นทั่วทั้งส่วนที่เหลือของดาวแคระน้ำตาล ปฏิกิริยาเคมีสามารถเกิดขึ้นได้ทั่วทั้งชั้นบรรยากาศ ซึ่งขึ้นอยู่กับชนิดของสารเคมี สามารถเปลี่ยนความทึบแสงต่อการถ่ายโอนพลังงานรังสีได้ เช่นเดียวกับดาวเคราะห์แก๊สยักษ์ ในบริเวณด้านนอกที่เย็นกว่าของดาวแคระน้ำตาล โมเลกุลบางชนิดสามารถควบแน่นเพื่อก่อตัวเป็นเมฆได้[ 60 ]

การไหลเวียน

แผนภาพแสดงส่วนประกอบสำคัญของการหมุนเวียนของบรรยากาศทั่วโลกบนดาวอังคาร
การหมุนเวียนของบรรยากาศโลกบนดาวอังคารในช่วงครึ่งปีหลัง

การหมุนเวียนของบรรยากาศเกิดขึ้นเนื่องจากความแตกต่างของอุณหภูมิเมื่อการพาความร้อนกลายเป็นตัวกลางในการขนส่งความร้อนที่มีประสิทธิภาพมากกว่าการแผ่รังสีความร้อนบนดาวเคราะห์ที่มีแหล่งความร้อนหลักคือรังสีจากดวงอาทิตย์ ความร้อนส่วนเกินในเขตร้อนจะถูกขนส่งไปยังละติจูดที่สูงขึ้น[ 61 ]เมื่อดาวเคราะห์สร้างความร้อนภายในจำนวนมาก เช่นเดียวกับกรณีของดาวพฤหัสบดีการพาความร้อนในบรรยากาศสามารถขนส่งพลังงานความร้อนจากภายในที่มีอุณหภูมิสูงกว่าขึ้นไปยังพื้นผิวได้[ 62 ]

การหมุนเวียนตามแนวเส้นเมริเดียนที่ขับเคลื่อนด้วยความร้อนของโลก ดาวอังคาร และดาวศุกร์นั้นถูกครอบงำโดยเซลล์แฮดลีย์ซึ่งเกิดจากอากาศที่ลอยขึ้นในบริเวณที่ร้อนที่สุดของดาวเคราะห์พร้อมกับอากาศที่ไหลลงในบริเวณที่เย็นกว่า อย่างไรก็ตาม มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในรูปแบบการหมุนเวียนระหว่างดาวเคราะห์ทั้งสามดวง สำหรับดาวศุกร์ บรรยากาศชั้นล่างของดาวศุกร์มีเซลล์การหมุนเวียนสมมาตรสองเซลล์จากเส้นศูนย์สูตรไปยังใกล้ขั้วโลก โดยมีเซลล์การหมุนเวียนที่ระดับความสูงสูงกว่าจากทิศใต้ดวงอาทิตย์ไปยังทิศตรงข้ามดวงอาทิตย์ บนโลก เซลล์แฮดลีย์มีอยู่ทั้งสองด้านของเส้นศูนย์สูตร แต่เซลล์เหล่านี้จะเปลี่ยนแปลงไปตามฤดูกาลเนื่องจากความเอียง ของแกนโลก ดาวอังคารคล้ายกับโลกในแง่นี้ แต่แสดงให้เห็นถึงฤดูกาลที่ชัดเจนกว่าเนื่องจากบรรยากาศที่บางกว่า มีเซลล์แฮดลีย์สองเซลล์ในช่วงวิษุวัตแต่มีเพียงเซลล์เดียวในช่วงอายัน[ 63 ] [ 64 ]

โลกมีเซลล์การพาความร้อนแบบหมุนสวนทางกันหลายเซลล์ โดยมีเซลล์แฮดลีย์อยู่ทั้งสองด้านของเส้นศูนย์สูตรเซลล์เฟอร์เรล ระดับกลาง อยู่ตามแนวละติจูดกลาง และเซลล์ขั้วโลกอยู่ที่ขั้วโลกแต่ละขั้ว การหมุนของโลกทำให้เกิดแรงโคริโอลิสซึ่งสร้างความโค้งในการไหลของการพาความร้อนจากเหนือจรดใต้ เมื่ออากาศเคลื่อนที่ไปทางขั้วโลก การไหลตามละติจูดจะคงที่ แต่ระยะทางที่ต้องใช้ในการล้อมรอบโลกจะสั้นลง ทำให้เกิดเส้นทางโค้งไปตามพื้นผิว การไหลเหล่านี้สร้างลมประจำถิ่นตามพื้นผิวโลก ใกล้เส้นศูนย์สูตร การไหลของอากาศสร้างลมค้าซึ่งพัดจากตะวันออกไปตะวันตก ที่ละติจูดกลาง ลมตะวันตกนำอากาศจากทางตะวันตกเข้ามาในสหรัฐอเมริกาและยุโรป สุดท้ายลมตะวันออกขั้วโลกจะเคลื่อนอากาศขั้วโลกจากตะวันออกไปตะวันตก[ 61 ]

ทั้งดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์แสดงให้เห็นกลุ่มเมฆเป็นแถบๆ ซึ่งเกี่ยวข้องกับกระแสลมสลับทิศทางที่เรียกว่ากระแสลมตามแนวเส้นละติจูด แถบเมฆจะสลับทิศทางกัน โดยกระแสลมบริเวณเส้นศูนย์สูตรจะเคลื่อนที่ไปทางทิศตะวันออก150 กม./วินาทีบนดาวพฤหัสบดี และ300 กม./วินาทีบนดาวเสาร์ ยังไม่ชัดเจนว่ากระแสเหล่านี้เกิดขึ้นในชั้นตื้นๆ รอบเมฆ หรือขยายลึกเข้าไปในชั้นบรรยากาศมากกว่ากัน[ 65 ]การสังเกตการณ์ดาวเนปจูนแสดงให้เห็นโครงสร้างกระแสโซนัลที่คล้ายกัน ดาวเคราะห์ดวงนี้แสดงช่วงการหมุนที่แตกต่างกัน มากที่สุด ในระบบสุริยะ[ 66 ]

หนี

แรงโน้มถ่วงบนพื้นผิวของดาวเคราะห์แต่ละดวงแตกต่างกันอย่างมาก ตัวอย่างเช่น แรงโน้มถ่วงมหาศาลของดาวพฤหัสบดีซึ่ง เป็นดาวเคราะห์ยักษ์ ช่วยรักษาก๊าซเบา เช่นไฮโดรเจนและฮีเลียมซึ่งมักจะหลุดออกไปจากวัตถุที่มีแรงโน้มถ่วงต่ำกว่า ประการที่สอง ระยะห่างจากดวงอาทิตย์เป็นตัวกำหนดพลังงานที่ใช้ในการให้ความร้อนแก่ก๊าซในชั้นบรรยากาศ จนกระทั่งการเคลื่อนที่ทางความร้อน ของโมเลกุลบางส่วน เกินกว่าความเร็วหลุดพ้น ของดาวเคราะห์ ทำให้โมเลกุลเหล่านั้นสามารถหลุดพ้นจากแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์ได้ ดังนั้นไททันไทรทันและพลูโต ซึ่งอยู่ไกลและเย็น จึงสามารถรักษาส่วนประกอบของชั้นบรรยากาศดั้งเดิมไว้ได้ แม้ว่าจะมีแรงโน้มถ่วงค่อนข้างต่ำก็ตาม[ 67 ]

เนื่องจากกลุ่มโมเลกุลของก๊าซอาจเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่หลากหลาย จึงจะมีบางโมเลกุลที่เร็วพอที่จะทำให้เกิดการรั่วไหลของก๊าซออกสู่อวกาศอย่างช้าๆ โมเลกุลที่เบากว่าจะเคลื่อนที่เร็วกว่าโมเลกุลที่หนักกว่าที่มีพลังงานจลน์ ความร้อนเท่ากัน ดังนั้นก๊าซที่มีน้ำหนักโมเลกุล ต่ำ จึงสูญเสียไปเร็วกว่าก๊าซที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง เชื่อกันว่าดาวศุกร์และดาวอังคารอาจสูญเสียน้ำไปเป็นจำนวนมาก เมื่อไฮโดรเจนหลุดออกไปหลังจากถูกแยกด้วย แสง เป็นไฮโดรเจนและออกซิเจนโดยรังสีอัลตราไวโอเลต จากดวงอาทิตย์ สนามแม่เหล็กโลกช่วยป้องกันสิ่งนี้ได้ เนื่องจากโดยปกติแล้วลมสุริยะจะทำให้ไฮโดรเจนหลุดออกไปมากขึ้น อย่างไรก็ตาม ในช่วง 3 พันล้านปีที่ผ่านมา โลกอาจสูญเสียก๊าซผ่านบริเวณขั้วแม่เหล็กเนื่องจากกิจกรรมของแสงเหนือ รวมถึงออกซิเจนในชั้นบรรยากาศสุทธิ 2% [ 68 ]ผลสุทธิ เมื่อพิจารณาถึงกระบวนการหลุดออกที่สำคัญที่สุดแล้ว สนามแม่เหล็กภายในไม่ได้ปกป้องดาวเคราะห์จากการหลุดออกของชั้นบรรยากาศ และสำหรับการทำให้เป็นแม่เหล็กบางแบบ การมีอยู่ของสนามแม่เหล็กจะช่วยเพิ่มอัตราการหลุดออก[ 69 ]

ดาวเคราะห์รอบดาวฤกษ์ประเภท M ขนาด เล็ก อาจมีแนวโน้มที่จะสูญเสียชั้นบรรยากาศได้ง่ายเป็นพิเศษ ดาวฤกษ์จะใช้เวลาช่วงหนึ่งเป็นดาวฤกษ์ก่อนลำดับหลัก ที่มีความสว่างสูงมาก จากนั้นจะประสบกับ กิจกรรมในระดับสูงสนามแม่เหล็กของดาวฤกษ์ที่แข็งแกร่งจะทำให้ขนาดของสนามแม่เหล็กของดาวเคราะห์ลดลง ส่งผลให้เกิดการกัดเซาะจากลมดาวฤกษ์ มากขึ้น ดาวเคราะห์รอบดาวฤกษ์ประเภท M ที่มีอายุมากอาจถูกล็อกด้วยแรงโน้มถ่วงในวงโคจรแบบซิงโครนัส ส่งผลให้ชั้นบรรยากาศถูกแช่แข็งอย่างถาวรบนด้านมืด[ 70 ]

กลไกอื่นๆ ที่สามารถทำให้ชั้นบรรยากาศลดลงได้แก่การกระเด็นที่เกิดจากลมสุริยะ การกัด เซาะจากการชน การ ผุกร่อน [ 71 ]และการกักเก็บ—บางครั้งเรียกว่า "การแข็งตัว"—ลงในเรโกลิธและขั้วโลก[ 72 ] [ 73 ] ตัวอย่างที่รุนแรงของอย่างหลังคือดาวหางซึ่งเป็นวัตถุขนาดเล็กที่ก่อตัวขึ้นนอกเส้นน้ำแข็งในจานโปรโตแพลเนตารี วัตถุเหล่านี้มีสารระเหยแช่แข็งหลายชนิด รวมถึงน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ แอมโมเนีย มีเทน และฟอร์มาลดีไฮด์เมื่อวัตถุเหล่านี้เข้าใกล้ดวงอาทิตย์ รังสีความร้อนจะทำให้สารระเหยระเหิด ทำให้เกิดชั้นบรรยากาศที่เป็นฝุ่นฟุ้งกระจายรอบดาวหาง เรียกว่าโคมาอย่างไรก็ตามศักยภาพแรงโน้มถ่วงของดาวหางไม่เพียงพอที่จะรักษาชั้นบรรยากาศนี้ไว้ได้[ 74 ]

ระบบสุริยะมีวัตถุจำนวนมากที่แทบจะไม่มีบรรยากาศแล้ว เช่น ดาวพุธและดวงจันทร์ วัตถุเหล่านี้มีเพียงชั้นบรรยากาศชั้นนอกที่มีอนุภาคซึ่งแทบจะไม่มีการชนกัน ในสภาพแวดล้อมนี้ อะตอมและโมเลกุลจะถูกปล่อยออกมาจากพื้นผิวด้วยวิธีการต่างๆ รวมถึงการกระเด็น ของอนุภาค และ การชน ของไมโครอุกกาบาตเมื่อความเร็วในการปล่อยอนุภาคเหล่านี้เกินความเร็วหลุดพ้น อนุภาคเหล่านั้นจะสูญหายไปในอวกาศ อนุภาคที่มีมวลมากกว่าจะมีโอกาสมากขึ้นที่จะกลับมายังพื้นผิว ซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมีของพื้นผิวเมื่อเวลาผ่านไป[ 18 ]

ภูมิประเทศ

บนดาวเคราะห์ภาคพื้นดิน ส่วนของชั้นบรรยากาศที่โต้ตอบกับพื้นดินโดยตรงเรียกว่าชั้นขอบเขตดาวเคราะห์ ชั้นบรรยากาศมีผลกระทบอย่างมากต่อพื้นผิวของวัตถุที่เป็นหินการกัดเซาะของลมเป็นปัจจัยสำคัญในการกำหนดรูปร่างของภูมิประเทศของดาวเคราะห์หินที่มีชั้นบรรยากาศ[ 75 ]และเมื่อเวลาผ่านไปสามารถลบผลกระทบของทั้งหลุมอุกกาบาตและภูเขาไฟ ได้ นอกจากนี้ เนื่องจากของเหลว ไม่สามารถดำรงอยู่ได้หากไม่มีความดัน ชั้นบรรยากาศ จึงทำให้มีของเหลวอยู่บนพื้นผิว ส่งผลให้เกิดทะเลสาบแม่น้ำและมหาสมุทร [ 70 ] เป็นที่ทราบกันว่า โลกและไททันมีของเหลวอยู่บนพื้นผิว และภูมิประเทศบนดาวเคราะห์ดาวอังคาร บ่งชี้ว่าเคยมีของเหลว อยู่บนพื้นผิวในอดีต

วัตถุที่ไม่มีชั้นบรรยากาศ หรือมีเพียงชั้นบรรยากาศชั้นนอกสุด จะมีภูมิประเทศที่ปกคลุมไปด้วยหลุมอุกกาบาตหากไม่มีชั้นบรรยากาศ ดาวเคราะห์จะไม่มีการป้องกันจากอุกกาบาตและอุกกาบาตทั้งหมดจะพุ่งชนพื้นผิวกลายเป็นดาวตกและสร้างหลุมอุกกาบาต สำหรับดาวเคราะห์ที่มีชั้นบรรยากาศที่สำคัญอุกกาบาต ส่วนใหญ่ จะเผาไหม้กลายเป็นดาวตกก่อนที่จะพุ่งชนพื้นผิวของดาวเคราะห์ เมื่ออุกกาบาตพุ่งชน ผลกระทบมักจะถูกลบล้างด้วยแรงลม[ 76 ]

สาขาวิชา

จากมุมมองของนักธรณีวิทยาดาวเคราะห์บรรยากาศทำหน้าที่ในการกำหนดรูปร่างพื้นผิวของดาวเคราะห์ลมพัดพาฝุ่นและอนุภาคอื่นๆ ซึ่งเมื่อปะทะกับภูมิประเทศจะกัดเซาะภูมิประเทศและทิ้งตะกอนไว้ ( กระบวนการที่เกิดจากลม ) น้ำค้างแข็งและปริมาณน้ำฝนซึ่งขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของบรรยากาศ ก็มีอิทธิพลต่อภูมิประเทศเช่นกัน การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศสามารถส่งผลต่อประวัติทางธรณีวิทยาของดาวเคราะห์ ในทางกลับกัน การศึกษาพื้นผิวโลกนำไปสู่ความเข้าใจเกี่ยวกับบรรยากาศและสภาพภูมิอากาศของดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ[ 77 ]

สำหรับนักอุตุนิยมวิทยาองค์ประกอบของชั้นบรรยากาศของโลกเป็นปัจจัยที่มีผลต่อสภาพภูมิอากาศและการเปลี่ยนแปลงต่างๆ[ 78 ]

สำหรับนักชีววิทยาหรือนักบรรพชีวินวิทยาองค์ประกอบของชั้นบรรยากาศของโลกมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับการปรากฏของสิ่งมีชีวิตและวิวัฒนาการ ของมัน ในสาขาดาราชีววิทยาองค์ประกอบของชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบมีความเกี่ยวพันอย่างใกล้ชิดกับความเป็นไปได้ของ สิ่งมี ชีวิตนอกโลก[ 79 ]

ดูเพิ่มเติม

  • คุณสมบัติของชั้นบรรยากาศ – สภาพแวดล้อมการบินในชั้นบรรยากาศ
  • บรรยากาศ – ทุกสิ่งที่คุณควรรู้
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Atmosphere&oldid=1360362809 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ บรรยากาศ

บรรยากาศคือชั้นของก๊าซที่ห่อหุ้มวัตถุทางดาราศาสตร์โดยยึดไว้ด้วยแรงโน้มถ่วง ของวัตถุ นั้นชื่อนี้มีที่มาจากภาษากรีกโบราณἀτμός ( atmós ) ' ไอน้ำ' และ σφαῖρα ( sphaîra ) ' ทรงกลม'

ต้นกำเนิด

ใน สมมติฐานเนบิวลา ดาวฤกษ์ก่อตัวขึ้นระหว่าง การยุบตัวเนื่องจาก แรงโน้มถ่วง ของมวลก๊าซและฝุ่นภายใน เมฆโมเลกุล ระหว่างดาวฤกษ์ วัสดุนี้ก่อตัวเป็นแผ่นดิสก์หมุนคล้ายแพนเค้กโดยมีมวลกระจุกตัวอยู่ที่ศูนย์กลาง ดาวฤกษ์แรก เริ่มถูกสร้างขึ้นที่จุดรวมมวลกลาง...

องค์ประกอบ

บรรยากาศของดาวเคราะห์ วีนัส และ ดาวอังคาร ส่วนใหญ่ประกอบด้วย คาร์บอนไดออกไซด์ ไนโตรเจนและ อาร์กอน [ 5 ] เนื่องจากวีนัสไม่มีมหาสมุทรหรือฝนที่จะละลายคาร์บอนไดออกไซด์ ก๊าซ เรือนกระจก ชนิด นี้ จึง ยังคงอยู่ในบรรยากาศเป็นจำนวนมาก...

ชั้นบรรยากาศในระบบสุริยะ

บรรยากาศ ความดันพื้นผิว ( กิโลปาสคาล ) อุณหภูมิพื้นผิวเฉลี่ย (เคลวิน) แรงโน้มถ่วง พื้น ผิว ( ɡ0 ) มาตราส่วนความสูง (กม.) องค์ประกอบหลัก(ตามปริมาตร) หมายเหตุ ดวงอาทิตย์ 0.1259 5,772 ( มีผลบังคับใช้ ) 27.94 – 91.0% H 8.9% เขา [ 19 ] ปรอท เล็กน้อย 440 0.