Page 26 - 6375

Величина зменшується при віддаленні від поверхні Землі за законом =
З , де , – маса і радіус Землі; – гравітаційна стала. Тому барометрична формула
З + 2 З З
матиме вигляд

З З
= − 1 − .
0
+
З

Звідси випливає парадоксальний результат, що навіть при = ∞ ≠ 0. Це
∞
фізично, звичайно, неможливо, бо число молекул – скінченне, а Всесвіт – нескінченний.
Очевидно, потрібно допустити, що атмосфера Землі перебуває в нерівноважному стані,

якому властиве неперервне розсіювання атмосферного газу в світовий простір. Це, звичайно,
не призвело до втрати Землею атмосфери, оскільки процес розсіювання надто повільний.

Для кількісного розгляду питання про втрати атмосфери планетами необхідно брати
до уваги розподіл молекул за швидкостями. Силу земного притягання можуть подолати

тільки молекули, швидкість яких більша за другу космічну швидкість. Такі молекули

знаходяться у «хвості» розподілу Максвелла і їхня відносна кількість незначна. Однак за
великі проміжки часу втрати молекул можуть бути відчутними. Оскільки друга космічна

швидкість у важких планет більша, ніж у легких, то інтенсивність втрати атмосфери у
важких небесних тіл менша, ніж у легких. Тому легкі планети швидше втрачають атмосферу,

ніж важкі. Час втрати атмосфери залежить від радіуса планети, температури, складу

атмосфери та ін. Отже, кількісний аналіз цього питання – складне завдання.
Різке зменшення тиску і густини повітря з висотою має велике значення для

освоєння космосу. Воно, зокрема, забезпечує малий аеродинамічний опір, який зникає і є
необхідним для тривалого орбітального руху космічних апаратів без значних затрат енергії

на подолання опору. Для Землі зменшення аеродинамічного опору відбувається на висотах

не менших 190– 200 км. При аналізі «космічних» умов для найближчих сусідів Землі по
Сонячній системі – Марса ( = 3,86 м/с ), і Венери ( = 8,88 м/с ), у яких атмосфера
2
2
складається практично з вуглекислого газу, встановлено, що «космічні» умови для них

утворюються, починаючи відповідно з висот 100 і 300 км.
Зазначимо також, що при наявності в газі кількох видів молекул з різними масами,

число більш важких молекул з висотою повинно спадати швидше. В земній атмосфері на

допустимих висотах цього фактично не відбувається внаслідок перемішування газів при
різних збуреннях. На висотах в кілька тисяч кілометрів (наприклад, = 6500 км, = 1,3 ∙

10 −10 Па) в атмосфері здебільшого є атоми гелію, атоми та іони водню. Крім зменшення
земного тяжіння це зумовлено також дією сонячної та космічної радіації.