Номер 5, страница 62 - гдз по физике 7 класс контрольные и самостоятельные работы Громцева

Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Самостоятельные работы. СР-31. Вес воздуха. Атмосферное давление. Существование воздушной оболочки Земли. Вариант № 2 - номер 5, страница 62.

Решение.

У Меркурия практически отсутствует атмосфера в привычном понимании этого слова. Та газовая оболочка, которая окружает планету, является чрезвычайно разреженной экзосферой, давление на поверхности которой более чем в $5 \cdot 10^{11}$ раз меньше земного. Неспособность Меркурия удержать плотную и стабильную атмосферу объясняется сочетанием нескольких ключевых факторов:

1. Малая масса и слабая гравитация

Меркурий — самая маленькая планета в Солнечной системе, его масса составляет всего около 5,5% от массы Земли. Вследствие этого сила тяжести на его поверхности слабая, а вторая космическая скорость (скорость убегания) составляет всего 4,25 км/с (для сравнения, у Земли — 11,2 км/с). Молекулам газа, особенно легким (водород, гелий), достаточно легко набрать такую скорость и навсегда покинуть планету. Для удержания атмосферы скорость убегания $v_e$ должна быть значительно выше средней тепловой скорости молекул газа $v_t$. Скорость убегания определяется формулой: $v_e = \sqrt{\frac{2GM}{R}}$, где $\text{G}$ — гравитационная постоянная, $\text{M}$ — масса планеты, а $\text{R}$ — её радиус.

2. Близость к Солнцу и высокая температура

Меркурий — ближайшая к Солнцу планета. Из-за этого температура на его дневной стороне может достигать 430 °C. Высокая температура сообщает молекулам газа большую кинетическую энергию и, соответственно, высокую скорость движения. В таких условиях даже молекулы более тяжелых газов могут достичь скорости убегания и улететь в космическое пространство.

3. Воздействие солнечного ветра

Солнечный ветер — это поток заряженных частиц (в основном протонов и электронов), испускаемых Солнцем. Вблизи Меркурия этот поток особенно интенсивен. Он оказывает прямое воздействие на планету, буквально «сдувая» частицы ее крайне разреженной атмосферы в космос. Этот процесс называется атмосферной диссипацией.

4. Слабое магнитное поле

В отличие от Земли, обладающей мощным магнитным полем, которое защищает нашу атмосферу от солнечного ветра, Меркурий имеет очень слабое магнитное поле (около 1% от земного). Его магнитосфера слишком мала и слаба, чтобы эффективно отклонять поток заряженных частиц. В результате солнечный ветер беспрепятственно достигает поверхности планеты и активно участвует в разрушении её газовой оболочки.

Таким образом, сочетание слабой гравитации, экстремальных температур и мощного, практически не ослабленного магнитным полем солнечного ветра, делает невозможным для Меркурия удержание сколько-нибудь значительной атмосферы.

Ответ: Меркурий не имеет плотной атмосферы из-за совокупности факторов: его слабая гравитация не способна удержать частицы газа; высокая температура, обусловленная близостью к Солнцу, придает этим частицам достаточную скорость для преодоления притяжения планеты; а мощный солнечный ветер постоянно «сдувает» остатки газовой оболочки в космос, поскольку слабое магнитное поле Меркурия не может обеспечить должной защиты.