Номер 3, страница 160 - гдз по физике 9 класс учебник Шахмаев, Бунчук

Глава 9. Гидро- и аэростатика. Параграф 35. Атмосферное давление - номер 3, страница 160.

Условие.

3. Почему существует атмосфера Земли?

Решение.

3. Атмосфера Земли существует благодаря уникальному сочетанию нескольких ключевых факторов, которые позволяют нашей планете удерживать газовую оболочку.

Гравитационное притяжение. Земля обладает достаточно большой массой (около $M_{Земли} \approx 5.97 \times 10^{24}$ кг) и, как следствие, создает сильное гравитационное поле. Сила тяжести притягивает молекулы газов (азота, кислорода и т.д.) и не позволяет им улететь в открытый космос. Чем массивнее планета, тем более плотную атмосферу она способна удержать.

Соотношение тепловой скорости молекул и скорости убегания. Молекулы газов в атмосфере находятся в непрерывном хаотическом движении, скорость которого зависит от температуры газа и массы самих молекул. Чтобы навсегда покинуть планету, молекула должна развить скорость, превышающую вторую космическую скорость (скорость убегания). Для Земли эта скорость составляет $v_{e} \approx 11.2$ км/с. Средние скорости молекул основных газов земной атмосферы ($N_2$ и $O_2$) при характерных для нее температурах составляют лишь около 500 м/с, что более чем в 20 раз меньше скорости убегания. Поэтому подавляющее большинство молекул не может покинуть Землю. Легкие газы, такие как водород и гелий, имеют гораздо большие скорости и постепенно улетучиваются из верхних слоев атмосферы.

Наличие магнитного поля. Магнитное поле Земли создает вокруг нее невидимый щит — магнитосферу. Магнитосфера отклоняет потоки заряженных частиц, летящих от Солнца (солнечный ветер), которые в противном случае могли бы "сдуть" и разрушить верхние слои атмосферы. Считается, что именно потеря глобального магнитного поля стала одной из главных причин того, что Марс лишился большей части своей некогда плотной атмосферы.

Таким образом, существование земной атмосферы является следствием баланса между сильной гравитацией, удерживающей газы, и их тепловой энергией, а также наличия мощного магнитного поля, защищающего от космических факторов.

Ответ: Атмосфера Земли существует благодаря сильному гравитационному притяжению планеты, которое удерживает газовую оболочку, и наличию магнитного поля, защищающего ее от солнечного ветра. Кроме того, температура атмосферы такова, что тепловые скорости большинства составляющих ее молекул значительно меньше второй космической скорости, необходимой для преодоления земного притяжения.