지구상에서 우리는 이유없이 대기를 당연한 것으로 여기는 경향이 있습니다. 우리의 대기에는 미량의 수증기, 이산화탄소 및 기타 기체 분자와 질소와 산소 (각각 78 %와 21 %)가 혼합되어 있습니다. 또한 대기압은 101.325kPa이며 고도는 약 8.5km입니다.
요컨대, 우리의 분위기는 풍부하고 생명을 유지합니다. 그러나 태양계의 다른 행성들은 어떻습니까? 대기 조성과 압력면에서 어떻게 쌓입니까? 우리는 그들이 인간에 의해 통기성이 아니며 생명을 지탱할 수 없다는 사실을 알고 있습니다. 그러나이 바위와 가스의 공과 우리 자신의 차이점은 무엇입니까?
우선, 태양계의 모든 행성에는 한 종류 또는 다른 분위기가 있습니다. 그리고이 범위는 엄청나게 얇고 강렬하며 (예 : 수성의“외기권”) 엄청나게 조밀하고 강력합니다. 이는 모든 가스 거인의 경우입니다. 그리고 지구의 구성이든, 지구의 가스이든, 거대한 가스 / 얼음이든, 대기를 구성하는 가스는 수소와 헬륨에서 산소, 이산화탄소, 암모니아 및 메탄과 같은 더 복잡한 원소에 이르기까지 다양합니다.
수성의 분위기 :
수은은 너무 뜨겁고 너무 작아서 대기를 유지할 수 없습니다. 그러나 수소, 헬륨, 산소, 나트륨, 칼슘, 칼륨 및 수증기로 구성되는 약하고 가변적 인 외기권을 가지고 있으며 약 10의 결합 압력 수준-14 막대 (지구 대기압의 1 천조). 이 외기권은 태양으로부터 포획 된 입자들, 화산 가스 방출 및 미세한 운석 충격에 의해 궤도로 쫓겨 난 잔해물들로부터 형성되었다고 생각된다.
가능한 환경이 없기 때문에 수성은 태양으로부터 열을 유지할 방법이 없습니다. 이것과 높은 편심의 결과로 지구는 상당한 온도 변화를 경험합니다. 태양을 향한면은 최대 700K (427 ° C)의 온도에 도달 할 수있는 반면 그림자의면은 100K (-173 ° C)까지 감소합니다.
금성의 분위기 :
비너스의 표면 관찰은 과거에 소량의 질소를 가진 이산화탄소로 주로 구성되는 극도로 조밀 한 대기 때문에 어려웠습니다. 92bar (9.2MPa)에서 대기 질량은 지구 대기의 93 배이며 지구 표면의 압력은 지구 표면의 약 92 배입니다.
금성은 또한 태양계에서 가장 뜨거운 행성이며 평균 표면 온도는 735K (462 ° C / 863.6 ° F)입니다. 이것은 CO2가 풍부한 대기로 인해 두꺼운 이산화황 구름과 함께 태양계에서 가장 강한 온실 효과를 생성합니다. 밀도가 높은 CO2 층 위에는 주로 이산화황과 황산 방울로 구성된 두꺼운 구름이 햇빛의 약 90 %를 우주로 산란시킵니다.
또 다른 일반적인 현상은 금성의 강한 바람으로, 구름 꼭대기에서 최대 85m / s (300km / h; 186.4mph)의 속도에 도달하고 4-5 일마다 지구를 돌고 있습니다. 이 속도에서이 바람은 지구의 회전 속도의 최대 60 배까지 움직이는 반면 지구의 가장 빠른 바람은 지구의 회전 속도의 10-20 %에 불과합니다.
금성 파리 비는 또한 짙은 구름이 지구의 구름처럼 번개를 낼 수 있다고 지적했습니다. 그들의 간헐적 인 모습은 날씨 활동과 관련된 패턴을 나타내며 번개 율은 지구에서의 절반 이상입니다.
지구의 분위기 :
질소, 산소, 수증기, 이산화탄소 및 기타 미량 가스로 구성된 지구 대기 또한 5 개의 층으로 구성됩니다. 이들은 대류권, 성층권, 중간권, 열권 및 외권으로 구성됩니다. 일반적으로 공기압과 밀도는 감소하고 대기압은 높을수록 표면에서 멀어집니다.
지구와 가장 가까운 곳은 대류권으로, 표면에서 0에서 12km 사이에서 17km (0에서 7, 10.56 마일)까지 뻗어 있습니다. 이 층에는 지구 대기 질량의 약 80 %가 포함되어 있으며 거의 모든 대기 수증기 또는 수분도 여기에서 발견됩니다. 결과적으로 대부분의 지구 날씨가 일어나는 층입니다.
성층권은 대류권에서 고도 50km (31 마일)까지 확장됩니다. 이 층은 대류권의 상단에서 성층권까지 연장되며,이 층은 약 50-55km (31-34 마일)의 고도에 있습니다. 이 대기층은 오존층의 본거지이며, 오존층은 지구 대기의 일부로 비교적 높은 농도의 오존 가스를 포함합니다.
다음은 메소 스피어 (Mesosphere)로 해발 50 ~ 80km (31 ~ 50 마일) 거리입니다. 지구상에서 가장 추운 곳이며 평균 기온은 약 -85 ° C (-120 ° F; 190 K)입니다. 대기 중 두 번째로 높은 층인 열권은 약 80km (50 마일)에서 500 ~ 1000km (310-620 마일)의 열 일시 정지까지 확장됩니다.
80 ~ 550 킬로미터 (50 ~ 342 마일)의 열권 하부에는 전리층이 포함되어 있는데, 이것은 대기 중에 입자가 태양 복사에 의해 이온화되기 때문입니다. 이 층은 완전히 구름이없고 수증기가 없습니다. 이 고도에서 Aurora Borealis와 Aurara Australis로 알려진 현상이 발생하는 것으로 알려져 있습니다.
지구 대기의 가장 바깥층 인 외기권은 해발 약 700km 고도의 열권 상단에있는 외기 층에서 약 10,000km (6,200 마일)까지 확장됩니다. 외기권은 우주의 공허함과 합쳐지며, 매우 낮은 밀도의 수소, 헬륨 및 질소, 산소 및 이산화탄소를 포함한 여러 무거운 분자로 주로 구성됩니다.
외기권은 기상 현상이 발생하기에 지구보다 너무 멀리 위치해 있습니다. 그러나 Aurora Borealis와 Aurora Australis는 때때로 외권의 하부에서 발생하여 열권과 겹칩니다.
지구의 평균 표면 온도는 약 14 ° C입니다. 그러나 이미 언급했듯이 이것은 다양합니다. 예를 들어, 지구상에서 기록 된 가장 뜨거운 온도는 70.7 ° C (159 ° F)였으며, 이는이란의 루트 사막에서 사용되었습니다. 한편, 지구상에서 기록 된 가장 추운 온도는 남극 고원의 소비에트 보스 토크 역에서 측정되어 역사적인 최저 -89.2 ° C (-129 ° F)에 도달했습니다.
화성의 분위기 :
Planet Mars는 극소량의 산소와 물과 함께 96 % 이산화탄소, 1.93 % 아르곤 및 1.89 % 질소로 구성되어 있습니다. 대기는 매우 먼지가 많으며 직경이 1.5 마이크로 미터 인 미립자가 함유되어있어 표면에서 볼 때 화성의 하늘을 황갈색으로 만듭니다. 화성의 대기압 범위는 0.4 – 0.87 kPa이며 이는 해수면 지구의 약 1 %에 해당합니다.
얇은 대기와 태양으로부터의 거리가 멀기 때문에 화성의 표면 온도는 우리가 지구에서 경험하는 것보다 훨씬 차갑습니다. 지구의 평균 온도는 -46 ° C (51 ° F)이며, 겨울에는 극에서 -143 ° C (-225.4 ° F), 여름에는 35 ° C (95 ° F)입니다. 그리고 적도에서 정오.
지구는 또한 먼지 폭풍을 경험하는데, 이는 작은 토네이도와 유사한 것으로 바뀔 수 있습니다. 먼지가 대기 중으로 날려 태양으로부터 가열 될 때 더 큰 먼지 폭풍이 발생합니다. 따뜻한 먼지로 가득 찬 공기가 상승하고 바람이 강해져 폭이 최대 수천 킬로미터에 달하며 한 번에 몇 달 동안 지속될 수있는 폭풍이 발생합니다. 이 크기가 커지면 실제로 대부분의 표면을 볼 수 없도록 차단할 수 있습니다.
미량의 메탄도 화성 대기에서 약 30ppm (ppb)의 농도로 검출되었습니다. 이 기둥은 연장 된 깃털에서 발생하며 프로파일은 특정 지역에서 메탄이 방출되었음을 나타냅니다. 첫 번째는 Isidis와 Utopia Planitia (30 ° N 260 ° W)와 두 번째는 Arabia Terra (0 ° N 310 °) 사이에 있습니다. W).
암모니아는 또한 화성에서 잠정적으로 화성 익스프레스 위성이지만 수명이 비교적 짧습니다. 그것이 무엇을 생산했는지는 확실하지 않지만, 화산 활동은 가능한 근원으로 제안되었습니다.
목성의 분위기 :
지구와 마찬가지로 목성은 북극과 북극 근처에서 오로라를 경험합니다. 그러나 목성에서 오로라 활동은 훨씬 더 강렬하며 거의 멈추지 않습니다. 강렬한 방사선, 목성의 자기장, 목성의 전리층과 반응하는 이오 화산의 풍부한 재료는 정말 장관을 이루는 빛의 쇼를 만듭니다.
목성은 또한 격렬한 날씨 패턴을 경험합니다. 100m / s (360km / h)의 풍속은 구역 제트에서 일반적이며 620kph (385mph)까지 도달 할 수 있습니다. 폭풍은 몇 시간 내에 형성되며 밤새 직경이 수천 km가 될 수 있습니다. 1600 년대 후반 이후로 한 번의 폭풍, 그레이트 레드 스팟이 격렬 해졌습니다. 폭풍은 역사를 통틀어 축소되고 확장되었습니다. 그러나 2012 년에는 자이언트 레드 스팟이 결국 사라질 것을 제안했습니다.
목성은 암모니아 결정과 암모늄 하이드로 설파이드로 구성된 구름으로 끊임없이 덮여 있습니다. 이 구름은 tropopause에 위치하고“tropical region”으로 알려진 다른 위도의 밴드로 배열됩니다. 구름 층의 깊이는 약 50km (31 마일)이며 구름이 두 개 이상있는 데크 (두껍고 더 낮은 데크와 얇고 선명한 영역)로 구성됩니다.
목성 대기에서 감지 된 번개가 번쩍임에 따라 암모니아 층 아래에 얇은 물 구름 층이있을 수 있는데, 이는 물의 극성으로 인해 번개에 필요한 전하 분리가 발생합니다. 이러한 방전을 관찰하면 지구에서 관찰 된 것보다 최대 1000 배나 강력 할 수 있습니다.
토성의 분위기 :
토성의 외부 대기는 96.3 % 분자 수소와 3.25 % 부피의 헬륨을 포함합니다. 수소와 헬륨에 대한 이들의 비율은 알려져 있지 않지만 가스 거인은 더 무거운 원소를 포함하는 것으로 알려져 있습니다. 그것들은 태양계의 형성으로 인한 원시적 풍요와 일치한다고 가정합니다.
토성 대기에서도 미량의 암모니아, 아세틸렌, 에탄, 프로판, 포스 핀 및 메탄이 검출되었습니다. 상부 구름은 암모니아 결정으로 구성되어 있으며, 낮은 구름은 암모늄 하이드로 설파이드 (NH)로 구성되어 있습니다.4SH) 또는 물. 태양으로부터의 자외선은 상부 대기에서 메탄 광분해를 일으켜 일련의 탄화수소 화학 반응을 일으켜 에디와 확산에 의해 결과물이 아래로 이동합니다.
토성의 대기는 목성과 비슷한 줄무늬 패턴을 보여 주지만 토성의 밴드는 적도 근처에서 훨씬 더 희미하고 넓습니다. 목성의 구름 층과 마찬가지로, 상층과 하층으로 나뉘며, 깊이와 압력에 따라 구성이 다릅니다. 100–160K 범위의 온도와 0.5–2 bar 사이의 압력을 갖는 상부 구름 층에서 구름은 암모니아 얼음으로 구성됩니다.
수빙 운은 압력이 약 2.5 bar이고 온도가 185 – 270 K 인 9.5 bar까지 내려가는 수준에서 시작합니다.이 층에 혼합 된 것은 암모늄 하이드로 설파이드 얼음 밴드이며 압력 범위는 3 – 6입니다. 마지막으로 압력이 10 – 20 bar이고 온도가 270 – 330 K 인 낮은 층은 수용액에 암모니아가있는 물방울 영역을 포함합니다.
때때로, 토성의 대기는 목성에서 일반적으로 관찰되는 것과 유사하게 오래 지속되는 타원을 나타냅니다. 목성은 그레이트 레드 스팟을 가지고있는 반면 토성에는 주기적으로 그레이트 화이트 스팟 (일명 큰 그레이트 오벌)이 있습니다. 이 독특하지만 수명이 짧은이 현상은 북반구의 여름 동지시기에, 토성 해마다, 대략 30 년마다 한 번씩 발생합니다.
이 지점은 수 천 킬로미터에 달할 수 있으며 1876 년, 1903 년, 1933 년, 1960 년, 1990 년에 관측되었습니다. 2010 년 이래로, 북부 정전기 방해라는 큰 흰 구름이 토성을 둘러싸고있는 것으로 나타났습니다. Cassini 우주 탐사선. 이러한 폭풍의주기적인 특성이 유지된다면 약 2020 년에 또 다른 폭풍이 발생할 것입니다.
토성의 바람은 해왕성 다음으로 태양계 행성 중 두 번째로 빠릅니다. 보이저 데이터는 500m / s (1800km / h)의 최대 동풍을 나타냅니다. 토성의 북극과 남극은 또한 폭풍우의 증거를 보여주었습니다. 북극에서 이것은 6 각형 파동 패턴의 형태를 취하는 반면, 남쪽은 거대한 제트 기류의 증거를 보여줍니다.
북극 주변의 6 각형 파동 패턴은 보이저 이미지. 육각형의 변은 각각 길이가 약 13,800km (8,600 마일)이며 (지구의 지름보다 길다) 구조는 10h 39m 24 초의 주기로 회전합니다. 토성의 내부.
한편 남극 소용돌이는 허블 우주 망원경을 사용하여 처음 관측되었다. 이 이미지는 제트 기류의 존재를 나타내지 만 육각형 정재파는 아닙니다. 이 폭풍은 550km / h의 바람을 발생시키는 것으로 추정되며 지구와 크기가 비슷하며 수십억 년 동안 진행된 것으로 추정됩니다. 2006 년에 Cassini 우주 탐사선은 눈이 명확하게 정의 된 허리케인과 같은 폭풍을 관찰했습니다. 그러한 폭풍은 지구 이외의 행성, 심지어 목성에서도 관찰되지 않았습니다.
천왕성의 분위기 :
지구와 마찬가지로 천왕성의 대기는 온도와 압력에 따라 층으로 나뉩니다. 다른 가스 거인들과 마찬가지로 지구는 표면이 단단하지 않으며 과학자들은 대기압이 1 바 (지구에서 해수면에서 발견되는 압력)를 초과하는 지역으로 표면을 정의합니다. 원격 감지 기능에 액세스 할 수있는 모든 것 (1 bar 레벨에서 약 300km까지)은 대기로 간주됩니다.
이 기준점을 사용하여 천왕성의 대기를 3 개의 층으로 나눌 수 있습니다. 첫 번째는 지표면 아래 -300km와 그 위 50km 사이의 대류권이며, 압력 범위는 100 ~ 0.1bar (10MPa ~ 10kPa)입니다. 두 번째 층은 성층권으로, 50에서 4000km 사이에 도달하고 0.1에서 10 사이의 압력을 경험합니다.-10 막대 (10kPa ~ 10µPa).
대류권은 천왕성의 대기에서 가장 밀도가 높은 층입니다. 여기에서 온도는베이스 (-300km)에서 320K (46.85 ° C / 116 ° F)에서 50km에서 53K (-220 ° C / -364 ° F)까지이며, 위 지역이 가장 추운 지역 태양계에서. tropopause 지역은 천왕성의 열적 적외선 방출의 대부분을 담당하여 59.1 ± 0.3 K의 유효 온도를 결정합니다.
대류권 내에는 구름 층이 있는데, 가장 낮은 압력에서 물 구름이 있고 그 위에 암모늄 하이드로 설파이드 구름이 있습니다. 다음에 암모니아와 황화수소 구름이 온다. 마지막으로 얇은 메탄 구름이 맨 위에 놓여 있습니다.
성층권에서 온도는 상위권에서 53K (-220 ° C / -364 ° F)에서 열권의 바닥에서 800-850K (527 – 577 ° C / 980 – 1070 ° F)까지이며, 태양 복사로 인한 난방 덕분에 성층권에는 에탄 스모그가 포함되어있어 행성의 둔한 모습에 기여할 수 있습니다. 아세틸렌과 메탄도 존재하며, 이러한 안개는 성층권을 따뜻하게하는 데 도움이됩니다.
가장 바깥층 인 열권과 코로나는 표면에서 4,000km에서 50,000km까지 뻗어 있습니다. 과학자들은 이유가 확실하지 않지만이 지역의 균일 한 온도는 800-850 (577 ° C / 1,070 ° F)입니다. 태양으로부터 천왕성까지의 거리가 너무 크기 때문에 흡수되는 햇빛의 양이 주요 원인이 될 수 없습니다.
목성과 토성처럼 천왕성의 날씨는 시스템이 지구 주위를 회전하는 밴드로 나뉘어 비슷한 패턴을 따릅니다. 그 결과 천왕성의 바람은 최대 900km / h (560mph)까지 도달 할 수 있으며, 2012 년 허블 우주 망원경이 발견 한 것과 같은 거대한 폭풍을 일으켰습니다. 1,700 킬로미터 x 3,000 킬로미터 (1,100 마일, 1,900 마일)의 구름 소용돌이.
해왕성의 분위기 :
고도가 높은 경우 해왕성의 대기는 80 %의 수소와 19 %의 헬륨이며 미량의 메탄이 있습니다. 천왕성과 마찬가지로 대기 메탄에 의한 적색광의 흡수는 해왕성의 푸른 색조를 제공하지만 해왕성의 색은 더 어둡고 생생합니다. 해왕성의 대기 메탄 함량은 천왕성과 비슷하기 때문에 일부 알려지지 않은 성분은 해왕성의 더 강한 착색에 기여하는 것으로 생각됩니다.
해왕성의 대기는 두 개의 주요 지역, 즉 대류권 하부 (고도에 따라 온도가 낮아지는 곳)와 성층권 (온도가 고도에 따라 증가하는 곳)로 세분됩니다. 두 개의 tropopause 사이의 경계는 0.1 bar (10 kPa)의 압력에 있습니다. 그런 다음 성층권은 10보다 낮은 압력에서 열권으로 전달됩니다.-5 ~ 10-4 외막으로 점차 전이되는 마이 크로바 (1 ~ 10 Pa).
Neptune의 스펙트럼은 자외선과 메탄 (즉, 광분해)의 상호 작용으로 인한 산물이 응고되어 에탄 및 에틴과 같은 화합물을 생성하기 때문에 성층권의 하층이 흐릿하다고 제안합니다. 성층권에는 미량의 일산화탄소와 시안화 수소가 있으며 해왕성의 성층권은 천왕성보다 따뜻합니다.
불분명하게 남아있는 이유 때문에, 지구의 열권은 비정상적으로 약 750K (476.85 ° C / 890 ° F)의 고온을 경험합니다. 이 열이 자외선에 의해 생성 되기에는 행성이 태양과 너무 멀리 떨어져 있습니다. 이는 다른 가열 메커니즘이 포함되어 있음을 의미합니다. 이는 행성의 자기장에서 이온과 대기의 상호 작용 또는 행성 내부에서 소멸되는 중력 파일 수 있습니다. 분위기.
해왕성은 단단한 몸체가 아니기 때문에 대기는 차동 회전합니다. 넓은 적도 지역은 약 18 시간 동안 회전하며, 이는 행성 자기장의 11.6 시간 회전보다 느립니다. 반대로, 회전주기가 12 시간 인 극지방의 경우에는 그 반대입니다.
이 차등 회전은 태양계에서 지구상에서 가장 두드러지며 강한 위도 풍 전단 및 격렬한 폭풍을 초래합니다. 가장 인상적인 3 대는 1989 년 Voyager 2 우주 탐사선에 의해 발견 된 후 외형에 따라 명명되었습니다.
첫 번째로 발견 된 것은 13,000 x 6,600 km의 거대한 사이클로 닉 폭풍으로 목성의 대 홍반과 유사했습니다. 그레이트 다크 스팟 (Great Dark Spot)으로 알려진이 폭풍은 허블 우주 망원경 (Hubble Space Telescope)이 그것을 발견했을 때 5 년 후에 발견되지 않았습니다 (1994 년 11 월 2 일). 대신, 행성의 북반구에서 모양이 매우 유사한 새로운 폭풍이 발견되었는데,이 폭풍은 목성보다 수명이 짧다는 것을 시사합니다.
스쿠터는 또 다른 폭풍입니다. 그레이트 다크 스팟보다 남쪽에 위치한 흰 구름 그룹입니다. 보이저 2 남부 사이클론 폭풍 인 스몰 다크 스팟 (Small Dark Spot)은 1989 년에 발생한 두 번째로 강렬한 폭풍이었습니다. 처음에는 완전히 어두웠습니다. 그러나 ~함에 따라 보이저 2 밝은 핵심이 개발되었으며 대부분의 고해상도 이미지에서 볼 수있었습니다.
요컨대, 우리 태양계의 행성들은 모두 일종의 분위기를 가지고 있습니다. 그리고 지구의 비교적 평온하고 두꺼운 대기와 비교할 때, 그들은 매우 얇고 밀도가 높은 영역 사이에서 색 영역을 실행합니다. 또한 극도로 더운 날씨 (비너스처럼)부터 극한의 추위까지 온도가 다양합니다.
기상 시스템과 관련하여 행성이 날씨를 전혀 자랑하지 않거나 강렬한 사이클론과 먼지 폭풍으로 지구를 부끄럽게 여기게하는 폭풍으로 폭풍이 똑같이 극단적 일 수 있습니다. 그리고 어떤 사람들은 우리가 아는 것처럼 삶에 전적으로 적대적이지만 다른 사람들은 우리와 함께 일할 수 있습니다.
우주 잡지에 행성 대기에 관한 흥미로운 기사가 많이 있습니다. 예를 들어, 그는 분위기는 무엇입니까?, 그리고 수성, 금성, 화성, 목성, 토성, 천왕성 및 해왕성의 분위기에 관한 기사,
대기에 대한 자세한 내용은 NASA의 지구 대기층, 탄소 순환 및 지구 대기와의 차이점을 확인하십시오.
천문학 캐스트는 대기의 근원에 관한 에피소드를 가지고 있습니다.
