Номер 5, страница 139 - гдз по физике 7 класс учебник Пёрышкин, Иванов

Задание 30. Параграф 41. Вес воздуха. Атмосферное давление. Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов - номер 5, страница 139.

Условие.

5. Проанализируйте диаграмму «Состав воздуха атмосферы Земли», приведённую на с. 137. Используя Интернет, составьте и зарисуйте подобные диаграммы для Венеры, Марса и Юпитера. Какие выводы о биологической жизни можно сделать из этих данных?

Решение.

Решение 2.

Для проведения анализа и сравнения атмосфер, сначала рассмотрим состав атмосферы Земли, который упоминается в задании и является отправной точкой.

Состав атмосферы Земли (приблизительно)

• Азот ($N_2$): 78,08%
• Кислород ($O_2$): 20,95%
• Аргон ($Ar$): 0,93%
• Углекислый газ ($CO_2$): 0,04%
• Неон, гелий, метан, криптон, водород и другие газы: менее 0,01%

Диаграмма состава атмосферы Венеры

Атмосфера Венеры чрезвычайно плотная и горячая, ее давление у поверхности более чем в 90 раз превышает земное. Состав атмосферы создает мощнейший парниковый эффект.

Приблизительный состав атмосферы Венеры:

• Углекислый газ ($CO_2$): 96,5%
• Азот ($N_2$): 3,5%
• Диоксид серы ($SO_2$), аргон ($Ar$), водяной пар ($H_2O$), угарный газ ($CO$) и др.: следовые количества.

Ответ: Атмосфера Венеры состоит преимущественно из углекислого газа (96,5%) и азота (3,5%).

Диаграмма состава атмосферы Марса

Атмосфера Марса очень разреженная, ее давление у поверхности составляет менее 1% от земного, что неспособно удерживать тепло.

Приблизительный состав атмосферы Марса:

• Углекислый газ ($CO_2$): 95,32%
• Азот ($N_2$): 2,7%
• Аргон ($Ar$): 1,6%
• Кислород ($O_2$): 0,13%
• Угарный газ ($CO$): 0,08%
• Прочие газы (водяной пар, неон, криптон и др.): незначительные примеси.

Ответ: Атмосфера Марса, как и венерианская, состоит в основном из углекислого газа (95,32%), а также содержит азот (2,7%) и аргон (1,6%).

Диаграмма состава атмосферы Юпитера

Юпитер — это газовый гигант, у него нет твердой поверхности, и его атмосфера составляет основную часть планеты. Состав отражает первичный состав Солнечной системы.

Приблизительный состав атмосферы Юпитера (по объему, в верхних слоях):

• Водород ($H_2$): ~89,8%
• Гелий ($He$): ~10,2%
• Метан ($CH_4$): ~0,3%
• Аммиак ($NH_3$): ~0,026%
• Прочие соединения (этан, сероводород, водяной пар и др.): следовые количества.

Ответ: Атмосфера Юпитера состоит главным образом из водорода (~89,8%) и гелия (~10,2%).

Какие выводы о биологической жизни можно сделать из этих данных?

Сравнительный анализ состава атмосфер Земли, Венеры, Марса и Юпитера позволяет сделать следующие выводы о возможности существования на них биологической жизни земного типа:

1. Уникальность земной атмосферы. Атмосфера Земли кардинально отличается от атмосфер других рассмотренных планет. Главное отличие — высокое содержание свободного кислорода (около 21%). Такое количество кислорода не может поддерживаться только за счет небиологических процессов и является результатом жизнедеятельности фотосинтезирующих организмов. Кислород является мощным окислителем, и его присутствие в атмосфере в свободном виде — это сильный признак (биосигнатура) наличия жизни.
2. Непригодность атмосфер Венеры и Марса. Атмосферы Венеры и Марса очень похожи по своему основному составу — обе на ~95-96% состоят из углекислого газа ($CO_2$). Это типичный состав для атмосфер планет земной группы, на которых отсутствует биологическая активность, способная преобразовывать $CO_2$ в кислород. Кроме того, физические условия (экстремальная жара и давление на Венере, сильный холод и крайне низкое давление на Марсе) в сочетании с почти полным отсутствием кислорода и жидкой воды на поверхности делают эти планеты непригодными для существования жизни в известных нам формах.
3. Специфика Юпитера. Атмосфера Юпитера, состоящая из водорода и гелия, отражает состав первичного газопылевого облака, из которого сформировалась Солнечная система. Это атмосфера совершенно иного типа, чем у планет земной группы. На Юпитере нет твердой поверхности, а давление и температуры достигают экстремальных значений. Отсутствие сложной химии на основе углерода и жидкой воды как универсального растворителя делает возникновение и поддержание жизни земного типа практически невозможным.

Таким образом, состав атмосферы является ключевым индикатором пригодности планеты для жизни. Значительное содержание свободного кислорода в атмосфере Земли является прямым следствием и необходимым условием для существования сложной биологической жизни. Атмосферы других планет Солнечной системы лишены этого признака.

Ответ: Состав атмосферы Земли, богатый кислородом, является уникальным и указывает на наличие активной биосферы. Атмосферы Венеры и Марса, состоящие преимущественно из углекислого газа, а также водородно-гелиевая атмосфера Юпитера, свидетельствуют об отсутствии на этих планетах глобальной биологической активности, подобной земной, и создают условия, непригодные для известных форм жизни.