Астрономия

Зичии он дар сатҳи чуқурии сатҳи офтоб ба сатҳи об мерасад?

Зичии он дар сатҳи чуқурии сатҳи офтоб ба сатҳи об мерасад?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Ман мехоҳам ба Зонде, ки дар сатҳи Офт шино мекунад, ҷавоби кӯтоҳи иловагӣ нависам, аммо барои ин ман бояд донам дар тақрибан зичии омма нисбат ба сатҳи Офтоб чӣ қадар чуқурӣ ба 1 г / см ^ 3 мерасад.

Дар поёни фотосфера зичӣ ё 1Е-06 ё 1Е-09 г / см ^ 3 ба назар мерасад, ки дар саволи баррасишуда профили зичӣ дар фотосфераи Офтоб чист? аммо барои ба 1 г / см ^ 3 расидан чӣ қадар амиқ аст?


Зичии офтоб 1 gm / cc аст, тақрибан 50% аз поён ба самти ядро. агар радиуси Офтоб R бошад, пас дар R / 2 зичии он об хоҳад буд.

Шарҳи @ astrosnapper ба ин ҷавоб дар Physics SE пайванд медиҳад. Ҷустуҷӯи акси баръакси он графикаи амнӣ ба он оварда мерасонад

  • Рисола: Таҳлили бисёрҷабҳаи кайҳонии плазмаи короналии офтобӣ
  • NASA: корҳои дохилии офтобӣ
  • Ҳар он чизе, ки дар зер нишон дода шудааст
  • истинод дар он тасвир http://www.sns.ias.edu/~jnb/SNdata/Export/BP2004/bp2004stdmodel.dat баъзе маълумоти хомро пешниҳод мекунад
  • истинод дар он тасвир модели стандартии офтобии BP2004 J. N. Bahcall ва M. H. Pinsonneault, Phys. Ваҳйи Летт. 92 (2004) 121301 Мо аз ҷиҳати назариявӣ дар бораи флюси нейтринои офтобӣ чиро (намедонем) медонем? (инчунин дар ArXiv)


Чуқурии оптикӣ

Мо медонем, ки чӣ тавр ҳисоб кардани маънои роҳи озодро дорад атом ё ион дар атмосфераи Офтоб. Аммо дар бораи фотон чӣ гуфтан мумкин аст? Он метавонад бевосита тавассути атом бе ҳамкорӣ бо он бигзарад. Пас, муайян кардани он қадар осон нахоҳад буд, ки фотон пеш аз он ки онро ба атом ғарқида ё пароканда кунад, то чӣ андоза ҳаракат мекунад.

Аммо, агар мо масъалаи ҳисоб кардани роҳи миёнаи озодро каме каме ба таъхир гузорем, мефаҳмем, ки ёфтани таносуби байни масофаи нури нур аз баъзе миёна ва миқдори камшавии шиддатнокии он чандон душвор нест. Биёед имрӯз ба он мавзӯъ диққат диҳем ва тафсилоти роҳи миёнаи озодро барои баъд гузорем.

Шиддат, маънои роҳи озод ва ношаффофиро дорад

Ҳангоми ҳаракат кардани нурҳо тавассути мавод, баъзеҳо метавонанд ҷаббида шаванд.

. ба тавре ки танҳо як фраксияи Ман ба тарафи дигар мерасад.

Таносуби шиддати ниҳоӣ ва шиддатнокии аслӣ чӣ гуна аст?

  • чӯб чӣ қадар масофаро тай кунад, ҳамон қадар равшанӣ аз он хориҷ карда мешавад
  • зичии мавод ҳар қадар зиёдтар бошад & rho, ҳамон қадар равшанӣ пароканда ё ғарқ мешавад
  • таркиби мавод - баъзе атомҳо азхудкунии рӯшноӣ нисбат ба дигарон хеле самараноктаранд

Мо метавонем ҳамаи инҳоро дар шакли математикӣ якҷоя кунем:

дар куҷо Ман шиддати воридшавии нур аст, dI миқдори нуре, ки ба чӯб илова карда мешавад (аз ин рӯ аломати манфӣ), ds масофаи тайкардаи он аст ва & rho зичии мавод мебошад. Тағирёбанда & каппа, номида мешавад шаффофӣ ё коэффитсиенти азхудкунӣ, ба ду мақсад хидмат мекунад: аввал, ин як доимии мутаносибист, ки ба ҳам мувофиқат кардани воҳидҳо дар ҳарду тарафи муодилаи дуюм хидмат мекунад, самаранокии онро нишон медиҳад, ки ин навъи мавод (гидроген, ё гелий, ё электронҳо, ё.) нурро ғарқ мекунад ва пароканда мекунад.

Дар хотир доред, ки мо муайян карданро интихоб кардаем dI ҳамчун миқдори рӯшноӣ ба чӯбдаст, ки метавонад ба қафо ба назар расад. То он даме, ки мо аломати манфиро дар хотир дорем, мо хуб мешавем. Маълум мешавад, ки баъзе ҳолатҳои махсусе ҳастанд (дар ин курс ҳеҷ аҳамияте нахоҳанд дошт), ки аломат воқеан мусбат аст: ҳангоми ҳаракат кардан ба воситаи миёна, шуои нур БЕШТАР шадидтар мешавад! Виерд, ҳа? Аммо дар чанд соли охир шумо борҳо мисолҳои ин "азхудкунии мусбӣ" -ро дидаед.

Шаффофият ва роҳи миёнаи озоди фотон

Бо дарназардошти интихоби мо барои муайян кардани ношаффофӣ тавассути тағирёбии ночизи шиддат ҳамчун вазифаи масофаи тайшуда,

мо бояд дар тамоми масофа ҳамгиро шавем с барои ёфтани шиддати ниҳоӣ аз рӯи шиддати аввалия. Агар миёна дар ҳама ҷо хосиятҳои якхела дошта бошад (зичӣ ва шаффофӣ), пас интеграл осон аст:

Ё, агар мо баланд бардорем д ба қудрати ҳарду тараф барои халос шудан аз логарифми табиӣ,

Ин хеле содда менамояд. Шиддати нурҳои рӯшноӣ ба андозаи коҳиш меёбад 1 / д барои ҳар як масофа ell он сафар мекунад, дар куҷо ell ба зичӣ ва шаффофӣ вобаста аст.

Хм. Ин як роҳи оқилонаи муайян кардани роҳи миёнаи озод ба назар мерасад. Биёед занг занем ell роҳи миёнаи озоди шуои нур.

Ин як раванди хеле душвор барои муайян кардани норасоии мавод дар қабатҳои берунии ситораи маъмулӣ шудааст. Мо тафсилотро барои як рӯзи дигар мегузорем. Дар ҳоли ҳозир, биёед танҳо яке аз маҷмӯаҳои сершумори ношаффофро (ҳамчун функсияи таркиб, зичӣ, ҳарорат ва ғ.) Истифода барем, ки онро дар адабиёт пайдо кардан мумкин аст. Дар расми поён ношаффофӣ ҳамчун функсияи ҳарорат барои ситораи ба офтоб монанд нишон дода шудааст. Воҳидҳо каме ғайриоддӣ ҳастанд: log10 ношаффофӣ дар меҳвари амудӣ ва log10 ҳарорат дар миллионҳо Келвин дар меҳвари уфуқӣ. Хатти сахт ба зичии ба фотосфераи Офтоб наздиктарин мувофиқ аст.

  1. Шаффофияти тахминии фотосфераи Офтоб чӣ қадар аст?
  2. Роҳи миёнаи озоди фотон дар фотосфераи Офтоб чист?
  3. Чӣ гуна mfp фотон ба атомҳои гидроген муқоиса мекунад?
  4. Чӣ гуна mfp-и фотон бо баландии миқёс муқоиса карда мешавад? Оё фотосфера дар мувозинати термодинамикии маҳаллӣ аст?

Чуқурии оптикӣ

Дурахши нурро, ки ба ягон лавҳаи мавод ворид мешавад, дида бароед. Плита метавонад нисбатан танг бошад,

ҳанӯз ҳам як қисми зиёди рӯшноиро манъ мекунад, агар атомҳои он хеле зич бошанд ва дар муомила бо нур самаранок бошанд.

Аз тарафи дигар, плитаи хеле васеътари мавод

бо тунукии камтар ва / ё зичӣ метавонад маҳз ҳамон фраксияи нурро банд кунад,

Мо инро тағирёбанда меномем & tau ба чуқурии оптикӣ плита. Ба таърифи умқи оптикӣ бодиққат назар кунед - он ба ҳамон андозае ки "миқдори роҳҳои миёнаи озод аз плита аст".

Чуқурии оптикӣ якчанд маъно дорад. Масалан, рӯшноиро дида мебароем, ки он бояд тавассути ягон воситаи пароканда роҳ гузарад. Фарз мекунем, ки роҳи озоди миёнаи нур дар муқоиса бо ғафсии мавод хурд аст, ба тавре ки нур пеш аз раҳо шуданаш чандин маротиба баланд мешавад. Ҷойгиршавии охиринро қайд кунед.

Агар мо ба шуоъ нурҳои дуюмро ба миёна фиристем, он роҳи дигарро пеш хоҳад гирифт.

. ва шуои сеюм боз пеш аз ёфтани роҳи худ ба таври тасодуфӣ пароканда мешавад.

Аммо диққат диҳед, ки маҳалли баромади ниҳоӣ тақрибан як роҳи миёнаи озод ё як чуқурии оптикӣ аз канори берунии миёна майл дорад. Агар мо вазъро дигаргун карда, бипурсем: "Чӣ гуна метавонем плитаро аз берун бинем?"

ҷавоби он "дар бораи як роҳи миёнаи озод", ё баробараш, "дар бораи як умқи оптикӣ" мешавад.

  1. Тахмин кунед, ки умқи оптикии атмосфераи Замин манзараро аз болои кӯҳ дида мебароем. Шояд ин расмҳо кӯмак кунанд:

    • Субҳидам аз Расадхонаи Лик, дар кӯҳи Гамилтон ва Сан-Хосе дар масофа.
    • Баҳри Сан-Франсиско ба шимол аз Сан-Франсиско нигариста, шумо метавонед дар пасзамина Алкатрас ва теппаҳои Маринро бубинед.
    • Кӯҳҳои пуштаи Blue аз галереяи аксҳо аз ҷониби Ричард Сейлор.

  2. Чуқурии оптикии атмосфераи Заминро бо фотосфераи Офтоб, ки қаблан ҳисоб карда будед, муқоиса кунед.
  3. Акнун ба расми 9.10 дар китоби дарсии худ нигаред, ки амиқи оптикиро аз вазифаи ҳарорат нишон медиҳад. Маълум мешавад, ки барои паст кардани ҳарорат ва зичии баландтар як МЕТАВОНАД оқилона экстраполятсия кунад. Дар асоси ин рақам, оё шумо интизор ҳастед, ки умқи оптикии атмосфераи Замин назар ба фотосфераи Офтоб калонтар ё хурдтар аст?
  4. Оё шумо сабаби номувофиқии аёнро шарҳ дода метавонед?

Ду шадиди амиқи оптикӣ

Чуқурии умумии оптикии абри газ рақами муҳим аст. Агар фавран ба мо гӯяд, ки оё абр ба яке аз ду режими муфид меафтад: оптикӣ борик: & tau Агар газ оптикӣ лоғар бошад, он гоҳ эҳтимолияти ҳамбастагии фотон бо як зарраи ягона кам аст. ва дар ҳақиқат хурд аст, ки он бо зиёда аз як ҳамкорӣ хоҳад кард. Мо метавонем парокандагӣ ё ғарқшударо сарфи назар кунем. Дар маҷмӯъ, мо метавонем бевосита тавассути абрро бубинем.

Ин мисолро дида мебароем: фарз кардем, ки шумо як қисми маъмулии атмосфераи Заминро мебинед, ки тахминан & kappa = 0.0001 cm ^ 2 / g, зичии & rho = 0.001 gm / cm ^ 3 ва дарозии 1 км шаффоф аст.

Дар режими оптикии лоғар, миқдори нобудшавӣ (азхудкунӣ ва парокандагӣ) ба миқдори мавод алоқаманд аст: ҳаҷми ашёро ду баробар, нобудшударо дучанд. Пас умед ҳаст, ки агар мо миқдори нури дар газ ҷаббидаро (ё хориҷшударо) чен карда тавонем, метавонем дақиқ ҳисоб кунем, ки чӣ миқдор газ мавҷуд аст.

оптикӣ ғафс: & tau >> 1 Агар газ оптикӣ ғафс бошад, пас яқин аст, ки фотон пеш аз он ки аз абр раҳо ёбад, бо зарраҳо чандин маротиба таъсири мутақобила хоҳад дошт. Ҳар як фотон, ки ба абр ворид мешавад, самти худро борҳо бо бархӯрдҳо тағир медиҳад - ин маънои онро дорад, ки самти "баромади" он бо самти "вуруд" ҳеҷ иртибот надорад. Дар маҷмӯъ, мо наметавонем тавассути абр чизеро бубинем: он ношаффоф аст.

Ин мисолро дида мебароем: фарз кардем, ки шумо як қисми маъмулии атмосфераро дар маркази ЛА, ки ношаффофии он тақрибан & kappa = 0,1 см ^ 2 / г, зичии & rho = 0,001 гм / см ^ 3 ва дарозии 1 км мебошад, мебинед.

Шумо наметавонед ба воситаи муҳити оптикии ғафсро дидед, шумо танҳо нурҳои аз қабатҳои хеле берун баромадаро мебинед. Bummer.

Аммо як хусусияти қулайи маводи оптикии ғафс мавҷуд аст: спектри нуре, ки онҳо мебароранд, спектри сиёҳ аст ё ба он хеле наздик аст.

Мисол: нобудшавӣ дар атмосфераи Замин

Нурҳои рӯшноии ситораи мушаххасро ба назар гиред, вақте ки онҳо ба сӯи нозирони мушаххас дар рӯи замин равонанд. Вақте ки нур аз атмосфераи Замин мегузарад, баъзе фотонҳо бо атомҳо, молекулаҳо, қатраҳои об, донаҳои ғубор ва дигар ашё бархӯрд мекунанд. Ин фотонҳо метавонанд аз ҷониби ашё ҷаббида шаванд (дар ин ҳолат онҳо мавҷудияти худро қатъ мекунанд), ё онҳо метавонанд ба самти дигар пароканда шаванд. Дар ҳар сурат, онҳо дигар ба нозир дар замин намерасанд. Дар натиҷа, нозир аз ситора камтар шуои рӯшноиро муайян мекунад, ки дар сайёраи бидуни ҳаво дидааст. Мо инро хира шудани нури ситора меномем нобудшавӣ.

Равшан аст, ки миқдори нобудшавӣ аз он вобаста аст, ки чӣ қадар шуоъҳои нури ҳаво бояд убур кунанд. Астрономҳо ин истилоҳро таҳия кардаанд ҳаво усули тавсифи ин миқдор: як ҳавои ҳаво миқдори ҳавоест, ки бевосита дар болои мушоҳидачӣ ҷойгир аст. Ҳамин тавр, агар шумо ба ситора ба қулла нигаред, шумо як ҳавопайморо тамошо мекунед.

Агар, ҳадафи шумо масофаи кунҷии дур аз зенит бошад, ки бо нишон дода шудааст кунҷи зенит z дар диаграммаи дар боло овардашуда, он гоҳ нури он то атмосфераи Замин то ба шумо расидан масофаи дарозтарро тай мекунад. Бо тахминҳои оқилона, метавон Замин ва атмосфераи онро плитаҳои ҳамвор ва параллелӣ ҳисобид. Дар ин ҳолат, масофаи нури масофа ҳамин тавр аст, ки мо ба осонӣ ҳисоб карда метавонем, ки нур бояд чӣ қадар ҳаво массида тай карда, ба мо дар ягон ҷои муайян дар осмон бирасад.

Яке метавонад муносибати байни ҳаво ва нобудшавиро ҳам аз ҷиҳати назариявӣ ва ҳам аз ҷиҳати ҳисобӣ ҳисоб кунад. Аз ҷиҳати назариявӣ, то даме ки ҳиссаи нури аз дастрафта хурд аст, метавон шиддатнокии нурро тавсиф кард, Ман, ҳамчун функсияи ҳавоӣ, X, ҳамчун

дар куҷо Ман0 шиддати аслӣ, экзотосферии рӯшноӣ аз ситора аст ва в ин омилест, ки ба хусусиятҳои атмосфера ва дарозии мавҷҳои рӯшноӣ вобаста аст (кабуд бисёр хомӯш мешавад, сурх камтар хомӯш мешавад).

Агар равшаниро бо бузургӣ чен кунем, пас муносибат бароҳат хатӣ мешавад:

дар куҷо м0 бузургии экзотосферӣ мебошад ва к боз як доимӣ аст, ки ба хусусиятҳои атмосфераи маҳаллӣ ва дарозии мавҷҳои равшанӣ вобаста аст. Мо коэффитсиентро даъват мекунем к "коэффисиенти нобудшавӣ бо тартиби аввал".

Агар касе тавассути филтрҳои стандартии Johnson-Cousins ​​UBVRI мушоҳида кунад, он гоҳ арзишҳои маъмулиро пайдо мекунад Дар хотир доред, ки нури кабуд беш аз нури сурх хомӯш карда мешавад. Ин таъсир бештар дар вақти баланд шудан ё ғуруб кардани ҷисмҳо аёнтар аст, зеро он гоҳ нури онҳо бояд аз қитъаи хеле дарозтари атмосфера гузарад. Барои ҳамин ғуруби офтоб сурх аст.


Тасвири тасвири Шабакаи Миллӣ барои хотима додан ба ҷанг алайҳи Ироқ

Маҳалли мушоҳида беҳтар ва шаб равшантар бошад, коэффисиенти нобудшавӣ камтар мешавад. Агар касе кӯшиш кунад, ки нобудшавӣ ислоҳ шавад, бояд коэффисиенти дараҷаи аввалро муайян кунад, зеро ҳаво аз як шаб ба шаби дигар иваз мешавад, дар асл, баъзе астрономҳо вариантҳои нобудшавӣ дар давоми шабро ҳал мекунанд.

Дар зер андозагирии бузургии хом, инструменталии "Ситораи А" оварда шудааст, ки дар расадхонаи RIT 27 июли соли 2001 соатҳои зиёде мушоҳида шудааст.

  1. Коэффисиенти нобудшавии дараҷаи аввал дар ин шаб чӣ гуна аст?
  2. Оё атмосфераи Замин оптикӣ лоғар, оптикӣ ғафс аст ё дар ҷое дар байни он?
  3. Ситора бузургии воқеии аён дорад B = 12.0 ва V = 11.5. Ранги ситора чӣ гуна аст (B-V)?
  4. Ситора дар расадхонаи маъмулии сатҳи баҳр аз зенит 20 дараҷа чен карда мешавад. Бузургии зоҳирии ченкардашуда дар чӣ аст Б. ва В.?
  5. Ранги ченкардашуда (B-V) чист?

Фарқи байни ранги ҳақиқии (B-V) ситора ва ранги ченкардашудаи (B-V) он баъзан номида мешавад сурх шудан, ва E (B-V) -ро нишон доданд.

  1. Бо истифода аз коэффитсиентҳои маъмули нобудшавӣ, ки дар ҷадвали дар боло оварда шудааст, байни тағирёбии ранги ситора (B-V) ва тағирёбии бузургии V-вобастагии онро пайдо кунед. Инро ҳамчун муодила бо E (B-V) дар тарафи чап ва ранги (B-V) дар тарафи рост ифода кунед.

Нестшавӣ дар диски Роҳи Каҳкашон

Диски галактикаи Роҳи Каҳкашони мо дорои газ ва хок аст ва дар натиҷа, нурҳои аз он гузаранда пароканда ва ғарқ мешавад. Мо метавонем тағирёбии миқёси калонро дар бораи нобудшавӣ бо як модели хеле оддии галактикаи мо шарҳ диҳем: диски якхела ва буриши курсӣ.

Замин (тақрибан) дар мобайни диск, дар нимароҳии байни боло ва поён нишастааст. Миқдори маводе, ки нур бояд тавассути он ба Замин бирасад, ба кунҷи манбаи он аз муқаррарӣ ба ҳамворӣ вобаста аст. Ба тахминан хеле ва хеле ноҳамвор нобудшавӣ дар банди B тақрибан ба андозаи 0,10-0,20 дар самти перпендикуляр ба ҳамворӣ аст.

  1. Таносуби масофа чанд аст х ба масофа ч?
  2. Агар нур аз галактикаи А бинобар сабаби Роҳи Каҳкашон ба 0,20 дараҷа нобуд шавад, галактикаи В чӣ қадар азоб мекашад?

Роҳи Каҳкашон аз модели хурди оддии мо хеле ва хеле мураккабтар аст. Ин харитаи осмони пурраи паҳншавии гази ғубор дар тамоми осмон (дар координатаҳои галактикӣ, ба тавре ки ҳавопаймои Роҳи Каҳкашон дар канори ҳарду тасвир мегузарад) минтақаҳои сиёҳ пур аз чанг ва нобудшавӣ, минтақаҳои сафед хоканд озод ва шаффоф.

Барои дидани миқдор, ба ин харитаи сурхшавӣ дар наздикии қутби ҷануби эклиптика назар кунед. Ин ҳавопаймои галактика, ки тарафи чапи расмро убур мекунад.

Барои маълумоти иловагӣ

    "Радиатсияи атомии Россланд маънояш ҷадвалҳои шаффофӣ" мебошад, ки аз ҷониби Роҷерс ва Иглесиас арзишҳои бисёр шаффофиро барои ҳароратҳо ва таркибҳои кимиёвӣ фароҳам меоранд.

Ҳуқуқи муаллиф & нусхабардории Майкл Ричмонд. Ин кор тибқи литсензияи Creative Commons иҷозатнома гирифтааст.


Плутони бачагона

Плутон сайёраи ҷилвагарест, ки дар камарбанди Куйпер ҷойгир аст, минтақаи пур аз баданҳои яхбаста ва дигар сайёраҳои карахт аз Нептун гузаштааст. Плутон хеле хурд аст, танҳо тақрибан нисфи паҳнои Иёлоти Муттаҳида ва бузургтарин моҳи он Шарон тақрибан нисфи андозаи Плутон аст.

Қариб ҳамаи сайёраҳо дар атрофи Офтоб дар доираҳои тақрибан комил сайр мекунанд. Аммо на Плутон. Он бо як шакли байзашакл бо Офтоб меравад, дар наздикии маркази он. Чӣ бештар & # 39s, роҳи он нисбат ба сайёраҳо хеле каҷ аст.

Барои далелҳои бештар барои кӯдакон боздид кунед.

Рӯйизаминӣ

Сатҳи Плутон & # 39 бо кӯҳҳо, водиҳо, ҳамворӣ ва кратерҳо тавсиф мешавад. Ҳарорат дар Плутон метавонад то -375 то -400 дараҷа Фаренгейт (-226 то -240 дараҷа) сард бошад.

Кӯҳҳои Плутон метавонанд аз 6500 то 9800 фут (аз 2 то 3 километр) баланд бошанд ва блокҳои бузурги яхҳои обӣ бошанд, баъзан бо газҳои яхкардашуда, ба монанди метан. Ва ҷӯйборҳо ва водиҳои тӯлонӣ то ба дарозии 370 мил (600 километр) хусусиятҳои ҷолиби ин сайёраи дурахшони дурро илова мекунанд.

Кратерҳое, ки диаметриашон ба андозаи 262 километр (260 километр) калон аст, қисмате аз манзараи Плутонро дар бар мегиранд, ки дар баъзеҳо аломатҳои эрозия ва пур шудан ба назар мерасанд. Ин аз он шаҳодат медиҳад, ки нерӯҳои тектоникӣ Плутонро оҳиста дубора рӯи об мебароранд.

Даштҳои барҷастатарини дар Плутон мушоҳидашуда зоҳиран аз гази азоти яхкардашуда сохта шудаанд ва ҳеҷ кратеро нишон намедиҳанд. Ин ҳамворӣ сохторҳоеро нишон медиҳанд, ки конвексияро нишон медиҳанд (блокҳои маводи гардиш ба боло ва поён).

Атмосфера

Плутон фазои тунук ва танг дорад, вақте ки ба офтоб наздик мешавад, васеъ мешавад ва ҳангоми дур рафтан ва фурӯ рафтан ба ситораи дум ситеза мекунад. Ҷузъи асосӣ азоти молекулавӣ мебошад, гарчанде ки молекулаҳои метан ва оксиди карбон низ ошкор карда шудаанд.

Вақте ки Плутон ба офтоб наздик аст, яхҳои сатҳи он сублиматсия мекунанд (мустақиман аз сахт ба газ тағир меёбанд) ва баланд шуда, муваққатан атмосфераи тунукро ба вуҷуд меоранд. Ҷозибаи пасти Плутон (тақрибан шаш фоизи замин & # 39) боис мегардад, ки атмосфера дар баландӣ нисбат ба атмосфераи сайёраамон хеле васеътар шавад. Плутон дар давоми қисми ҳарсола ҳангоми хунукӣ аз офтоб хеле хунук мешавад. Дар ин муддат, қисми зиёди атмосфераи сайёра метавонад ях кунад ва чун барф ба рӯи замин афтад.

Магнитосфера

Маълум нест, ки оё Плутон майдони магнитӣ дорад, аммо андозаи хурд ва гардиши сусти он кам ё тамоман нишон намедиҳад.

Зангҳо

Дар атрофи Плутон ягон ҳалқа маълум нест.

Моҳ

Плутон панҷ моҳ дорад: Чарон, Никс, Гидра, Керберос ва Стикс. Ин системаи моҳ метавонад дар натиҷаи бархӯрди Плутон ва як ҷисми дигари андозаи ба он монанд дар ибтидои таърихи системаи офтобӣ ба вуҷуд ояд.

Чарон, бузургтарин моҳҳои Плутон & # 39s, тақрибан ба андозаи худи Плутон баробар аст ва онро бузургтарин моҳвора нисбат ба сайёраест, ки дар системаи офтобии мо давр мезанад. Он дар атрофи Плутон дар масофаи ҳамагӣ 12 200 мил (19,640 километр) давр мезанад. Барои муқоиса, моҳи мо аз Замин 20 маротиба дуртар аст. Плутон ва Чаронро аксар вақт сайёраи дугона меноманд.

Шарон & # 39s дар атрофи Плутон 153 соат ва дар ҳамон вақт Плутон барои як гардиш анҷом мегирад. Ин маънои онро дорад, ки Чарон на бармехезад ва на сукунат мекунад, балки дар болои ҳамон нуқта дар сатҳи Плутон & # 39 қарор мегирад. Худи ҳамон тарафи Чарон ҳамеша бо Плутон рӯ ба рӯ мешавад, ки он ҳолатро бо бастани ҷаззоб меноманд.

Чаҳор моҳи дигари Плутон & # 39 хеле хурдтар буда, паҳнашон камтар аз 160 мил (160 километр) мебошад. Онҳо инчунин шакли номунтазам доранд, на монанди Шарон. Баръакси бисёр моҳҳои дигари системаи офтобӣ, ин моҳҳо ба Плутон баста нашудаанд. Ҳамаи онҳо чарх мезананд ва рӯй ба сӯи Плутон нигоҳ намедоранд.

Потенсиали ҳаёт

Сатҳи Плутон бениҳоят хунук аст, бинобар ин ба назар чунин мерасад, ки дар он ҷо зиндагӣ вуҷуд дошта наметавонад. Дар чунин ҳарорати хунук, об, ки барои ҳаёт муҳим аст, тавре ки мо медонем, аслан ба санг монанд аст. Бо вуҷуди ин, дохили Плутон & # 39s гармтар аст ва баъзеҳо фикр мекунанд, ки ҳатто дар дохили он уқёнус вуҷуд дорад.


Зичии он дар сатҳи чуқурии сатҳи офтоб ба сатҳи об мерасад? - Астрономия

    Офтоб мисли ситорагон танҳо як ситора аст, ки бо як фарқияти хеле муҳим он ба мо хеле наздик аст ва аз ин рӯ манбаи асосии гармӣ ва рӯшноӣ мебошад.

Тағироти кӯчак дар рафтори Офтоб метавонад яхбандии моро об кунад ё давраи дигари яхбандиро оғоз кунад.

Барои тасвири воқеии Офтоб аз Расадхонаи Миллии Офтоб / Қуллаи Сакраменто (дар вақти кор кардани телескоп дастрас аст) инҷоро клик кунед.

    Андоза: R офтоб = 7.0 x 10 5 км = 1/200 AU = 110 x R замин

12.2 Сохти офтоб

(Кашфи Коинот, нашри 5, & sect9.0, 9.8)

    Офтобро ба ду қисми асосӣ тақсим кардан мумкин аст.

    Дарунии Офтоб минтақаи курашакл буда, дар рӯшноии намоён ношаффоф буда, зичии нисбатан баланд дорад.

    Атмосфераи Офтоб ботинро иҳота мекунад ва барои нури намоён шаффоф аст ва зичии он нисбатан паст аст.

    Сатҳи Офтоб сарҳади байни дохилӣ ва атмосфера аст ва камтар аз он чизе аст, ки мо ба Офтоб менигарем & quot;

& Quotsize & quot-и Офтоб, ки дар боло оварда шудааст, R Sun, радиуси дохилӣ ва сатҳи он аст.

Гарчанде ки дохили он зичии нисбатан баланд ва атмосфера зичии нисбатан паст аст, дар зичии пастравии шадид, ба монанди дар сатҳи Замин вуҷуд надорад.

Аз ин рӯ, Офтоб тӯби бузурги плазмаи моеъ аст, ки бо вазнинии худ дар якҷоягӣ ҷойгир аст.

Азбаски Офтоб аз моеъ иборат аст, инро мувозинати гидростатикӣ низ меноманд.

Барои мавҷудияти ин мувозинат бояд мувозинати байни қувваи ҷозибаи дохилӣ, кӯшиши фишурдани Офтоб ва фишори моеъи берунӣ, ки ба фишурдан муқовимат мекунад, вуҷуд дошта бошад.

Ҳар қадаре ки шумо ба дохили Офтоб амиқтар равед, вазни массаи болои шумо ҳамон қадар зиёдтар мешавад.

Аз ин рӯ, фишори муқобил низ бояд бо амиқтар афзоиш ёбад.

Бо зиёд шудани фишор, зичӣ ва ҳарорат низ зиёд мешавад:

Маркази P = 340 Gbar
Маркази T = 15,5 МК
d марказ = 160 г / см 3.

Савол: агар зичии миёнаи Офтоб ҳамагӣ 1,4 г / см 3 бошад, он дар бораи зичии атмосфераи Офтоб чӣ мегӯяд?

Ҳамин тавр, қувваи ҷозиба метавонад Офтобро аз оне, ки ҳоло мавҷуд аст, фишор орад.

Барои нигоҳ доштани мувозинати механикии он, Офтоб бояд пастшавии ҳарорати онро пешгирӣ кунад.

Офтоб ҳарорати худро бо роҳи истеҳсоли энергия дар ҳастаи худ нигоҳ медорад.

12.3 Манбаи энергияи офтоб

(Кашф кардани Коинот, нашри 5, ва секта 9.7)

  • Манбаи энергияи Офтобро то ин аср дарк накардаанд.

Маълум буд, ки манбаъҳои ошнои энергия масъулият дошта наметавонанд.

Масалан, агар Офтоб аз нафт сохта мешуд, барои тавлиди равшании мушоҳидашуда массаи он дар тӯли якчанд ҳазор сол сӯхт ва Замин маълум буд, ки аз он хеле қадимтар аст.

Пас савол танҳо дар он буд, ки чӣ гуна ин табдил аз масс ба энергия ба амал омада метавонад.

Асосан, ин синтези ҳастаӣ дар ҳарорати хеле баланд аст, ки барои бартараф кардани тела додани электростатикии ядроҳо зарур аст.

Энергияи потенсиали барқии протон ҳангоми наздик шудан ба онҳо меафзояд, аз ин рӯ онҳо суст мешаванд, бозмеистанд ва дубора аз ҳам ҷудо шудан мегиранд.

Ин ба он монанд аст, ки тӯбро бо нерӯи кам ба болои теппа печонем, он бармегардад ва ба қафо бармегардад.

Ин ба монанди тӯбест, ки дорои қувваи кофӣ мебошад, то дар болои теппа ва аз тарафи дигар ба поён фарояд.

Азбаски ядрои Офтоб ҳарорати 15,5 МК дорад, вай ба осонӣ ҳамроҳшавии гидрогенро устувор нигоҳ дошта метавонад ва дарвоқеъ гидрогенро нисбат ба ҳарорати пасттар зудтар месӯзонад.

Ин муодила мегӯяд, ки чаҳор атоми гидроген (ҳар кадоме як нуклон доранд) барои тавлиди як атоми гелий (бо чаҳор нуклон) муттаҳид мешаванд.

Ғайр аз ин, синтези чаҳор фотон (бо ҳарфи юнонии гамма муаррифӣ мешавад, зеро онҳо радиатсияи гамма мебошанд), ду нейтрино (бо ҳарфи юнонии nu муаррифӣ мешаванд) ва энергия ҳосил мекунанд.

реаксияи умумӣ аз миқдори бештаре бо омма оғоз меёбад ва фарқият ба шаклҳои дигари энергия мубаддал мешавад.

Савол: чӣ гуна шаклҳои дигари энергия метавонанд аз ин омезиш пайдо шаванд?

Қувваи заифи ҳастаӣ аксуламалеро идора мекунад, ки протонҳоро ба нейтронҳо табдил медиҳад ва дар натиҷа нейтриноҳо ба вуҷуд меоянд:

Савол: ки мо қаблан чунин равандро дар куҷо дида будем? он чӣ гуна фарқ дошт?

Савол: чаро ин реаксия барои ба амал омадани энергия ниёз дорад? (Маслиҳат: оммаро ҷалб кунед.)

Позитрон нигоҳ доштани заряди электриро тавассути интиқоли заряди мусбати протон таъмин менамояд.

Позитронҳо як шакли зидди моддаҳо мебошанд, зарраҳо, ки массаашон баробари моддаи муқаррарӣ мебошанд, аммо заряди баръакси он.

Антитатсия одатан дар табиат вуҷуд надорад, зеро он одатан ба зудӣ бо материя бархӯрд мекунад ва дар ҷараёни нобудшавии ҷуфт нобуд мешавад:

Аҳамият диҳед, ки дар ин ҷо масса ҳоло пурра ба энергия дар шакли радиатсияи электромагнитӣ табдил меёбад.

Дейтерий изотопи гидроген, 2 H мебошад, ки як протон ва як нейтрон дорад.

Энергия барои табдил додани протон ба нейтрон аз талафоти холиси масса ҳангоми табдили ду протон ба дейтерий сарчашма мегирад.

Дар ин раванд фотони дигари гамма-шуоъ бароварда мешавад.

Дар хотир доред, ки ду протон барои истифода дар синтезҳои баъдӣ & quotrecycled & quot мебошанд, ки ҳамин тавр сикли протон-протон номи худро мегирад.

Тамоми силсилаи реаксияҳо дар тарафи рост нишон дода мешаванд.

    энергияи кинетикии 4 Ӯ ва ҳардуи протонҳои & quotrecycled & quot: 91%

12.4 Ҷараёни энергия

(Кашф кардани Коинот, нашри 5, ва секта 9.8)

  • Энергияе, ки дар маркази Офтоб ҳосил мешавад, бояд дар ниҳоят дар сатҳи он партоб карда шавад.

Дар акси ҳол, Офтоб бо мурури замон гармтар мешуд, ки мушоҳида намешавад.

Ин мувозинатро мувозинати ҳароратӣ меноманд.

    Гузаронидан: ин раванд дар ҷисмҳои сахт ё моеъҳои зич рух медиҳад.

Ин як & quotdomino & quot; аст, ки як атом ба атомҳои дигар бархӯрда ва энергияи худро мегузаронад, ки он ба атомҳои дигар бархӯрд мекунад ва ғ.

Савол: шумо дар куҷо дидед, ки гузаронидан дар ҳаёти ҳаррӯза сурат мегирад?

Он ҷараёни худи материяро дар бар мегирад, бо он ки маводи гармтар ва зичтар ба боло боло меравад, дар ҳоле ки маводи сардтар, ба ҷои он ғарқ мешавад ва онро иваз мекунад.

Сохтори устувори ғалтакҳои конвексия, одатан, тавре ки нишон дода шудааст, ба вуҷуд меояд.

Савол: шумо дар куҷо конвексияро дар ҳаёти ҳаррӯза дидед?

Чӣ тавре ки пештар дидем, онҳо мисли ҷисмҳои сиёҳ амал мекунанд, аз ин рӯ гармии онҳо ба энергияи электромагнитӣ табдил ёфта, ҳамчун ҷараёни фотонҳо паҳн мешаванд.

Вобаста аз маводҳое, ки онҳо мегузаранд, фотонҳо метавонанд якчанд маротиба ҷаббида ва дубора барқарор карда шаванд, то онҳо бо суръати камтар аз суръати рӯшноӣ ҳаракат кунанд.

Савол: шумо дар куҷо диффузияи радиатсионӣ дар ҳаёти ҳаррӯзаро аз сар гузаронидаед?

Фотонҳо хеле суст ҳаракат мекунанд, то садҳо ҳазор сол ба сатҳи он бароянд.

Дар ибтидо онҳо то ба сатҳи сатҳ расидан, онҳо гамма-фотонҳо мебошанд, тақсимоти сиёҳ шуданд, тақрибан 46% намоён, 43% инфрасурх ва 11% ултрабунафш.

12.5 Проблемаи офтобии нейтрино

(Кашф кардани Коинот, нашри 5, ва секта 9.9)

  • Намуди дигари диффузияи радиатсионӣ нейтриноҳоеро дар бар мегирад, ки дар ядрои Офтоб истеҳсол мешаванд, тақрибан 2 x 10 38 дар як сония.

Нейтриноҳои Becaue бо материя ба осонӣ муошират намекунанд, онҳо аксар вақт тавассути Офтоб фишурда, миқдори ками энергияашонро ба суръати рӯшноӣ интиқол медиҳанд.

    Қисми хурди ин нейтриноҳо ба Замин мерасанд ва олимон барои мушоҳидаи онҳо детекторҳои нейтрино таъсис доданд.

Барои роҳ надодан ба дахолати шаклҳои дигари радиатсия дар атмосфераи Замин, ин детекторҳо дар зери замин чуқур сохта мешаванд (одатан дар конҳои кӯҳна), ки дар онҳо танҳо нейтриноҳо дохил шуда метавонанд.

Масалан, расадхонаи нави Садбери Нейтрино дар Онтарио соҳаи 12-метра мебошад, ки дар зери замин 2,1 км зери хок мондааст.

Он бо оби вазнин пур мешавад, ки ба ҷои гидроген & quot quot & quot аз оксиген ва дейтерий иборат аст.

Дар ҳарду ҳолат, электронҳо дар наздикии в, яъне суръати рӯшноӣ дар вакуум, ки нисбат ба суръати рӯшноӣ дар оби атроф (0,75 c) зиёдтар аст, хориҷ карда мешаванд.

Аз ин рӯ, ин электронҳои баландсуръат мавҷи зарбаи нурро бо номи радиатсионии Черенков ба вуҷуд меоранд, ки онро 9600 детекторҳои атрофи сатр ҷойгиршуда мушоҳида мекунанд.

Пас маълумотро дар бораи энергия ва самти нейтрино муайян кардан мумкин аст.

Савол: Мо боз кадом падидаи физикиро дидем, ки аз ҳисоби паст шудани суръати рӯшноӣ дар мавод аст?

  • Аввалин детекторҳои нейтрино нишон доданд, ки Офтоб дарвоқеъ нейтрино мебарорад ва тасдиқ мекунад, ки синтези ҳастаӣ дар маркази он рух медиҳад.

Илова: Таҳиягарони аввалин детекторҳои нейтрино ба наздикӣ ҷоизаи Нобелро дар соҳаи физика дар соли 2002 ба даст оварданд.

Таҷрибаҳои барвақтии нейтрино инчунин як мушоҳидаи мушкилотро ба бор оварданд: онҳо вобаста ба энергияашон танҳо аз 1/3 то 2/3 миқдори ҳисобшудаи нейтриноҳоро ҳисоб мекарданд.

Ин касри ғайричашмдошт ҳамчун мушкилоти нейтринои офтобӣ маъруф аст.

  • Натиҷаҳои таҷрибавии детектори нитринои Супер Камиоканде, ки соли 1998 хабар дода шуда буд, ҳалли масъалаи нейтринои офтобиро бо нишон додани он, ки нейтриноҳо омма доранд (ҳарчанд мо то ҳол арзишҳои воқеиро намедонем) фароҳам оварданд.

Дарвоқеъ се намуди нейтриноҳо (ё & quotflavours) мавҷуданд, ки бо массаи худ фарқ мекунанд Офтоб нейтринои сабуктаринро тавлид мекунад.

Азбаски онҳо массаг доранд, нейтриноҳо метавонанд аз як маззаи нейтрино ба маззаи дигар ба осонӣ & quotосилятсия кунанд.

12.6 Гелиосейсмология

(Кашф кардани Коинот, нашри 5, ва секта 9.8)

    Дар солҳои 1960-ум астрономҳо кашф карданд, ки сатҳи Офтоб каме меларзад ва дар тӯли панҷ дақиқа.

Баъдан ларзишҳои дигар кашф карда шуданд, ки давомнокии онҳо 30 дақиқа ва аз он дарозтар аст.

Омӯзиши ин ларзишҳо ҳамчун гелиосейсмология маълум аст, аз юнонӣ & quotСун & quot & & quoto чунбидан & quot.

Тасвири тарафи рости Офтоб омехтаи ин ларзишҳоро дар тӯли як соат нишон медиҳад.

    Ларзишҳои Офтоб мавҷҳои садои резонанс мебошанд, ба монанди мавҷҳо, ки дар дохили камераҳои асбобҳои мусиқӣ ба амал меоянд.

Дар вақти дилхоҳ қисматҳои гуногуни сатҳи Офтоб ба берун ҳаракат мекунанд ва қисмҳои дигар ба дарун ҳаракат мекунанд.

Савол: кадом ранг (сурх ё кабуд) ба кадом ҳаракат мувофиқ аст?

Ин ларзишҳо метавонанд то дохили Офтоб паҳн шаванд.

Агар ин ларзишҳо дар ҳаво мебуданд, чунин садо медоданд. (Маълумоти овозии формати AU.)

Дар натиҷа, мушоҳидаҳои ин ларзишҳо барои назарияҳои сохти ситоравӣ ва эволютсия озмоишҳои муҳимро таъмин мекунанд.

    Яке аз натиҷаҳои муҳими ин мушоҳидаҳо тавсифи ҳаракати дохили Офтоб мебошад.

Офтоб а гардиши дифференсиалӣ, яъне қисмҳои мухталиф бо суръати гуногун чарх мезананд, тавре ки дар расми рост нишон дода шудааст.

Бо назардошти он ки Офтоб моеъ аст, ин тааҷҷубовар нест.

Ду минтақаи гуногун мавҷуданд: қабати берунӣ, ки ба минтақаи конвективӣ мувофиқ аст ва соҳаи ботинӣ, ки ба минтақаи радиатсионӣ мувофиқанд.

Дар қабати берунӣ, гардиш бо арзи ҷуғрофӣ фарқ мекунад.

Минтақаҳои берунаи экваторӣ нисбатан босуръат давр мезананд ва давраашон тақрибан 25 рӯз (сурх).

Минтақаҳои қутби берунӣ нисбатан суст давр мезананд ва давраашон тақрибан 35 рӯз (кабуд).

Арзи ҷуғрофии мобайнӣ (норинҷӣ / зард / сабз) бо даврае дар байни ин шадидҳо давр мезанад.

Дар соҳаи дарунӣ каме гардиши гардиш ба назар мерасад, ки давраи нисбатан кӯтоҳ 25 рӯз аст (сурх).

Замина диаграммаи ситораҳо дар Macintosh бо барномаи Voyager II таҳия шудааст ва & copy1988-93 Carina Software, 830 Williams St., San Leandro, CA 94577, (510) 352-7328. Тибқи литсензия истифода мешавад. & copy1996-2002 Скотт Р. Андерсон
Навсозии охирин: 2002 8 октябр
Лутфан саволҳо, эродҳо, пешниҳодҳо ва ислоҳҳоро ба суроғаи [email protected] фиристед.
Маводҳо дар ин вебсайт метавонанд тавре, ки дар Литсензияи Курси Кушода тавсиф шудаанд, такроран истифода шаванд.

Дарвоза ба маводи таълимӣ (GEM) калиди дастрасии яквақта ва ҳамаҷониба ба ҳазорон нақшаҳои дарсҳои босифат, воҳидҳои дарсӣ ва дигар манбаъҳои таълим дар Интернет мебошад! GEM лоиҳаи Вазорати маорифи ИМА мебошад. Муқаддима ба вебсайти астрономия дар Gateway феҳрист карда шудааст ва Скотт Р.Андерсон узви GEM Consortium мебошад.


Стратификация

Вақте ки фотонҳои нурро об ғарқ мекунад, онҳо обро гарм мекунанд. Миқдори гармии ба об додашаванда бо зиёд шудани чуқурӣ кам мешавад. Of course, water re-radiates long-wave radiation to the atmosphere, and an equilibrium between incoming and outgoing radiation tends to be achieved, placing limits on water temperature changes over a 24-hour or longer period.

In many water bodies, heat is gained in the upper layer faster than it can be mixed into deeper water by wind-driven water currents. This results in an upper layer of warm water of lower density overlaying a deeper layer of cooler water of greater density. If the difference in density between the two layers becomes so great that surface water cannot be mixed with deeper water by wind action, thermal stratification occurs. In a thermally stratified water body, the upper layer is called the epilimnion, the lower layer is referred to as the hypolimnion, and the layer across which temperature changes rapidly is known as the thermocline.

When the surface layer cools and increases in density, or wind and rain result in stronger mixing, thermal stratification disappears. Depending on the characteristics of water bodies and climate and weather conditions, thermal stratification can develop and collapse on a daily, seasonal or sporadic schedule. Some lakes in tropical climates stratify for very long periods.

Aquaculture ponds usually are shallow, and stratification that develops on warm, calm days does not persist at night, when heat is lost to the overlaying air. Of course, in aerated ponds, aerator-generated water currents keep waters thoroughly mixed. The hypolimnion of a thermally stratified water body often is devoid of dissolved oxygen. Thermal destratification – especially if it is sudden – can cause dissolved oxygen depletion and lead to fish kills. Sudden destratification in lakes containing fish cages is a significant risk.


At what depth below the Sun's surface does the density reach that of water? - Астрономия

Now that we have seen what determines if a planet has an atmosphere or not, let's look at how atmospheres behave and how they affect the conditions on the surface of a planet. Only three things are needed to describe how a gas will behave: temperature, pressure, and density. Temperature and density have already been discussed, although for gases it is usually easier to use "number density" as in "number of particles per volume" instead of the usual mass density. Let's take a closer look at pressure.

Pressure

Pressure is the amount of force exerted on a surface per unit area such as a number of newtons per square meter (or pounds of force per square inch). In the metric system, the unit of pressure is the pascal (Pa). This pressure is supplied by all of the particles in an atmosphere colliding into each other. At the Earth's surface there are approximately 25 million trillion (2.5 x 10 19 ) molecules in every cubic centimeter moving about at speeds of hundreds of meters per second, so yes, they are going to bump into each other!

At the Earth's surface at sea level there is about 100 kilopascals of pressure exerted all over your body. For planet atmospheres, scientists will usually use a unit called a "bar" equal to 100 kilopascals, so the Earth's surface pressure at sea level is about 1 bar. That pressure is equivalent to about 1 kilogram pressing down in one Earth gravity on every square centimeter. If an adult pinky is about 1 centimeter in width (more or less), your body has quite a lot of square centimeters of surface area. So why do you not feel all that weight pushing you down at the Earth's surface? As described in the figure below, the air pressure pushes in all directions equally and the pressure of the fluid in your body pushing outward balances the air pressure.

Ideal Gas Law

Given the three parameters of temperature, density, and pressure, how the gas behaves is described by the equation of state. Most gases will obey a simple equation of state called the ideal gas law in which a doubling of the temperature or a doubling of the (number) density leads to a doubling of the pressure. For example, if you blow twice as much air into a balloon, the gas inside the balloon will push outward with twice as much pressure and the elastic material will expand until a new pressure balance is reached with the outside air pressure. Heating the air inside a hot air balloon increases the pressure inside the fabric enclosure so the balloon fabric that started out laid out all flat on the ground is now puffed into a round shape. (This also explains why your car's manual will tell you to measure the air pressure of your tires when they are cold, so you if you have been driving for a while, you will need to wait several minutes at least for the air inside the tire to cool off to get an accurate tire pressure reading.)

Let's continue with the hot air balloon example to make another important point. Once the balloon fabric is all puffed up, raising the temperature further inside the balloon will cause the air inside to flow out of the hole in the bottom of the balloon and density inside will drop. At the same pressure, less dense things will float upward (Archimedes' principle)---the hot air balloon will rise up off the ground. At a given pressure, cooler air is more dense than hotter air so the cooler air will sink. In an atmosphere, rising warmer air and sinking cooler air can transfer heat energy from a hotter surface to a cooler upper layer of the atmosphere in a process called convection that will be covered in more detail later.

Hydrostatic Equilibrium

Gravity pulls downward/inward on the molecules in an atmosphere but atmospheres remain "puffy" because of the moving gas particles supply pressure upward/outward. An atmosphere will not get puffier or shrink if the outward thermal pressure of the gases is balances by the inward gravity compression. This balance between pressure and gravity is called hydrostatic equilibrium. In the interior of planets, the resistance of the solid or liquid material supplies the pressure. In an atmosphere, the moving gases supply the pressure. If the Earth was at the distance of Pluto from the Sun, the nitrogen, oxygen, water, etc. in our air would freeze out and gravity would cause it all to collect on the surface about 12 meters thick. At our warmer position, these materials are in a gaseous state and make a layer 100 kilometers thick. [More accurately, our atmosphere extends out even further, beyond where the Space Shuttle can reach and where the International Space Station is but the air pressure is extremely small so 100 kilometers has been set as the "boundary" (fuzzy though it is) where space begins. Objects in low Earth orbit do feel a slight drag though and therefore need to be periodically boosted back up to their original orbit or they will spiral downward and burn up in our atmosphere.]

Lower layers of the atmosphere feel greater gravity compression from all of the material in the layers above pushing down on them. Therefore, they exert greater pressure to keep the balance.


Case Studies in Isotope Stratigraphy

Anthony J.-B. Tendil , . Jean-Paul Rolando , in Stratigraphy & Timescales , 2019

5.4.2 Porosity data

The vertical distribution of porosity at Fontaine-de-Vaucluse was published by Léonide et al. (2014) . The dataset consists of 27 measurements which display porosity values ranging from 0.12% to 19.14%. Porous intervals (porosity values > 10%) are only documented in the rudist-dominated units (UB–S1 pro parte, UB–S2 and UB–S3b sequences). Cemented carbonates (porosity values < 5%) can either be found in rudistid (i.e., below UB.d2 and UB.d3 discontinuities) or Palorbitolina-rich units (i.e., UB–S3 and UB/LA–S4 sequences). Microporosity appears as the dominant pore type at Fontaine-de-Vaucluse.


How far does light travel in the ocean?

The ocean is divided into three zones based on depth and light level. Although some sea creatures depend on light to live, others can do without it.

Sunlight entering the water may travel about 1,000 meters (3,280 feet) into the ocean under the right conditions, but there is rarely any significant light beyond 200 meters (656 feet).

The ocean is divided into three zones based on depth and light level. The upper 200 meters (656 feet) of the ocean is called the euphotic, or "sunlight," zone. This zone contains the vast majority of commercial fisheries and is home to many protected marine mammals and sea turtles.

Only a small amount of light penetrates beyond this depth.

The zone between 200 meters (656 feet) and 1,000 meters (3,280 feet) is usually referred to as the &ldquotwilight&rdquo zone, but is officially the dysphotic zone. In this zone, the intensity of light rapidly dissipates as depth increases. Such a minuscule amount of light penetrates beyond a depth of 200 meters that photosynthesis is no longer possible.

The aphotic, or &ldquomidnight,&rdquo zone exists in depths below 1,000 meters (3,280 feet). Sunlight does not penetrate to these depths and the zone is bathed in darkness.

&lsquoPhotic&rsquo is a derivative of &lsquophoton,&rsquo the word for a particle of light.


Items covered:


What is a "Sun Synchronous" orbit?
(b) Why are satellites launched from near the equator?

(1) Why don't its particles separate by weight?
(2) What accelerates the solar wind?

If you have a relevant question of your own, you can send it to
stargaze ["at" symbol] phy6.org
Before you do, though, please read the instructions

84. How far does Earth's Gravity Extend?

I live in Guatemala, Central America, and I was wondering something.

Do you know at which distance (miles)) and object in space gets attracted or caught by the Earth gravity, and brought down to Earth.

Reply

Supposedly, a very similar question occurred to Isaac Newton in 1666, possibly when he saw an apple fall from a tree. The apple was attracted to the Earth, which made it fall. How far from Earth did this pull extend? In particular, the Moon must also be attracted to the Earth--otherwise it would wander off into space. Did this same force extend all the way to the moon, and keep it in its orbit?

Newton's answer was "yes." Assuming that the force decreased with distance r like r-squared, he calculated the orbital period the Moon should have, and came out with the correct number. You will find all this, including the calculation, on

Whether an object is brought down to Earth or enters an orbit around it depends on its velocity relative to the Earth. Objects at rest relative to the Earth are brought down, objects with appreciable velocity transverse to the line between them and the center of the Earth are not.

85. How far is the Moon?

How far away from the Earth is the moon?

Reply

About 60 Earth radii, fluctuating a bit because the orbit is an ellipse. An earth radius is 6371 km, and you can do the multiplication yourself.

A much more interesting question is "How do we know that"? A clever Greek astronomer, Aristarchus, figured that out more than 2000 years ago--without telescopes, using just a few simple observations and logic. See

86. Twinkle, twinkle little star How I wonder, what you are.

Help me please ! I am trying to help my young sister in-law with some research for a project and I cannot find the information I need on stars. I need to know their locations in the sky, their sizes, what they are made up of and what impact they have on the Earth. I need this information as soon as possible as she has an assignment to hand in Friday the 6th of September. If you can help me I know we would both be so grateful.

[Received from Australia, 5 September]

Reply

Dear Janet It's incredible, the way teachers nowadays give assignments for major projects, with only 2 days lead time! In this case, it's almost impossible to summarize concisely all the material. Still, let me try using this, your sister-in-law better get busy in the library.

(1) Stars are seen all over the sky. Those are the closer ones. Our Sun belongs to a disk-shaped wheel of stars, the galaxy, and most of that wheel is so far that to the eye, its stars blend into a fuzzy glow. That is the Milky Way.

Other galaxies can be seen, usually using time exposures on telescopes. The Hubble telescope photographed two small regions with 10 day exposures ("deep field") and saw a great number of faint distant galaxies.

(2) Sizes--mostly around the size of the star, say from 20 times as bright to 1/20th. Of course, there may exist faint "brown dwarves" too dim to see. Very bright stars burn away rapidly, so not many are around.

(3) What they are made of--mostly hydrogen (basic fuel) and helium (what is left from burning hydrogen. Heavier elements are rare--on the Sun, but not on Earth, of course. The heaviest are produced in an instant, when supernovas collapse.

(4) What impact? We exist because a star--the Sun--provides us energy, allows plants to live and thereby makes all other life possible. Our distance from the Sun is critical, it's just right for water to be liquid. A bit closer and the oceans would boil away, a bit further and they would freeze solid.

87. Teaching about seasons

I was reading your explanation of the seasons of the year. Are you aware of any "hands on solar system tool" that would assist me to explain your information to my daughter?

As a student I recall a tool where the students could move the earth around the sun. That tool really helped me to understand day, night and the seasons.

Reply

I am not aware of any such tool, although one could imagine it. The traditional way in class is have one student hold a big ball (or a small lamp) representing the Sun, and another holding a small ball (Earth) walk around the "Sun" A globe is also useful, but not many people have globes.

One site I looked at proposed as "tools" a flashlight and a tennis ball with a knitting needle stuck through it: good idea, better than the apple suggested in the lesson plan (a toy ball, with the poles marked in masking tape also makes a good prop). You may try that

A lot depends on the age of your daughter. My recommendation--use the tennis ball and flashlight, together with my files, and have a lot of scratch papers handy. Kids love it when their parents do the explaining, rather than relying on ready-made props. I have had the experience--see http://www.phy6.org/outreach/misc/ilana.htm .

88. Space Launches by Cannon--A

I am doing some research into low cost satellite launch system, and came across this ( link ) and your contact details. Is there anything currently going on? Could you point me in the direction of any relevant experts.

Reply

This is far from my expertise (though not from my interests). I would recommend that you look up on Google (or some other search engine) under "light gas gun," for links related to this topic. I did so just now and saw that quite a few such links do exist.

My own guess is that a cannon probably is not a good low-cost system, for several reasons: high initial cost, unproven technology, intense aerodynamic heating after exit from the gun, need for additional propulsion and ferocious acceleration. It was included in "Stargazers" mainly to stimulate unconventional thinking.

89. Space Launches by Cannon--B

I read your webpage about the 'Far-out Pathways to Space', where you state that a cannon could not be used to send humans into space.

I have recently conducted an experiment that I think you will find interesting. I accelerated some shrimps and crabs up to 83 G with success. They were not harmed at all. I am quite certain that humans would also survive this if we could find a way for them to survive with water in the lungs for an extended period of time. If it turns out that humans could survive at 100G, then a 2km gun would enable a 2km/s start velocity. If the projectile also had a rocket engine.

What I'm trying to ask here is, would an initial velocity of 2-3km/s be sufficient for this kind of launch to be economically feasible? Weighing the problems with the launch, the fuel saved, cost of launch system, etc., would it still be a 'Far-out Pathway to Space'?

Reply

I suspect the method remains "far out." It is true that water-creatures can stand more acceleration (though you did not accelerate them for 2 full seconds!), but filling human lungs with water is a bit hard. There do exist experiments of filling lungs of small animals with oxygenated fluids, though it is very hard for humans to push it in and out. Also, the water would weigh a ton, and I wonder how much damage it could inflict in 2 seconds. Humans have stood up to 25 g in a compressed water suit, I believe.

The rocket would also have to be rather massive, to stand an acceleration which briefly increases its weight 100-fold. It won't be a small rocket, either: from 2 km/sec to orbital velocity there is still a long way.

A better way to reach an initial 2 km/sec velocity would be with a hydrogen ramjet. It is attractive from the point of view of fuel economy, because the greatest part (8/9) of the mass of the fuel would be drawn from the atmosphere, and ramjets do work up to about Mach 6. They do have to be first pushed past the speed of sound--perhaps by a very big airplane, burning some of the hydrogen as fuel. It seems more practical than a 2-km cannon, with an internal diameter matching that of the rocket.

90. The Southern Pole of the Sky

Reply

Your question seemed interesting, so rather than just tell YOU to go and search, I went to Google.com and searched " Finding southern celestial pole".

One answer there (curator of a web site "Ask an Astronomer") stated (in brief) "I know of no bright star in that location, and if you find an answer, let me know." But other links gave usable methods, usually starting with "find the Southern Cross, then continue the long axis of the cross a distance of 4.5 times its length." One site is

another, with a picture of the sky

You realize of course the north pole star is not exactly at the northern pole--it's half a degree off now, and was much further off at the time of Columbus, say. Also, that sailors preferred to "shoot the Sun," much more visible than the pole star--find its maximum altitude above the horizon, usually by combining several observations spaced apart, using a sextant, or earlier a cross-staff. As additional bonus, with a chronometer (or a tolerable clock and radio signals), the time that happened also gave longitude.

And how do you find north by the stars near the equator, when neither celestial pole is easily seen? Try problem #3 in

Good luck with your project

91. Do Astrologers use Wrong Positions for Planets?

I write from Ljubljana, Slovenia. I appology for my bad english. If you don't have time to answer me, I will understand.

About sixth month ago I came in contact with the astrology and the position of planets in certain constellation. This data are provided in ephemerides. Because I had studied physics and a little astronomy I noted that astrologers give an incorrect data about the planets and sun position in the constellations. I asked some of astrologers why they don't accept the real position or why the data in ephemerides are incorrect but they can't answer me. Did I something understand wrong or astrologers just don't want to accept that the time is going on?

Reply

Congratulations for finding this inconsistency. You were absolutely right!

"Classical" astrology does not take into account the precession of the equinoxes, caused by the motion of the Earth axis around a cone. I have written about that (including "the dawning of the age of Aquarius") in http://www.phy6.org/stargaze/Sprecession.htm or here

The precession causes the constellations associated with positions of the Sun and the planets at a certain part of the year to slowly drift around the zodiac.

You can find more about this by going to Google.com and asking it to search for "Precession in astrology." I did, and some of the addresses returned are listed below:

92. Why does the Moon have bigger craters?

I got your name off the net. I was wondering if you might be able to help me with a question.

Why are the largest craters we find on the Moon and Mercury so much larger then the ones found on the earth?

(a.) because the earth's magnetic fields protect us from impact

(b.) because the largest craters were made early in each worlds history, and geological activity has erased all traces of this early period on the earth

Reply

Magnetic fields are certainly no obstacle, while item (b) does have some validity. Certainly, much early cratering evidence has been erased--by weather and by the reworking of the surface by earthquakes, faulting etc. But you may also keep in mind some other factors:

(1) Gravity is weaker on Mercury and the Moon, so ejecta from impacts that produce craters fly to greater distances.

(2) Most of the Earth is covered by oceans, and because of plate tectonics, the ocean floor is constantly being reworked (see http://www.phy6.org/earthmag/reversal.htm and the book cited at the end there). I suspect none of the Atlantic seafloor is older than 100,000,000 years, around 2% of the age of the Earth.

93. Why does Gravity Exist?

I'd like to ask you something that's been buzzing into my head for some months, but I can't explain because of my lack of knowledge about physics (I'm just an architecture student, not trained in physics like you).

My wondering is the following:
WHY DOES GRAVITY EXIST?

I mean: Sir Isaac Newton explained that two bodies attract each other with a force directly proportional to the mass of each one, and inversely proportional to the square of the distance between them. Any body, just by having mass, is able to attract any other, and that's why Earth (a big mass body) attracts our bodies (or any kind of object having mass) against the floor with a force we call Gravity. We already know all this matter, but my doubt is:

Where does that energy emerge from? Why is ANY body able to attract another one just because it has mass? What is the mechanism of Gravity, how is it created? Could we reproduce or dominate this natural process artificially and produce an "anti-gravity" field (imagine somebody floating into the air over the surroundings of the Earth Gravity field, because he's able to dominate this force) Newton said: "The apple falls due to Gravity", and I wonder "where does this force appear from?".

Some of my friends, when asked this question, answered that I was crazy, but I feel like a primitive man (thousands of years ago) wondering why lightning appeared in the sky. Thousands of years later we know about electrical energy, and are able to dominate electricity, even reproduce lightning artificially. Can we hope the same for gravity?

Best Regards from Spain Dr. Stern, thanks for your patience in advance.

Reply

Nothing wrong about asking questions. For the record, when Newton was asked that question, he answered "Hypotheses non fingo" (I hope that is the correct Latin) or "I don't frame hypotheses," that is, "I do not speculate."

What might be a satisfactory answer to a question like "why does gravity exist"? If the question can be rephrased "can we deduce the existence of gravity from more fundamental laws?" the answer seems to be "no." Gravity seems to be one of 4 fundamental forces in nature, the other 3 being electromagnetism, the strong nuclear force (holding nuclei together) and the weak nuclear force (mediating between neutrons and protons). Each is independent.

A more profound question is the following. Each type of force is proportional to some "charge" carried by elementary particles. For gravity, that charge is mass. Why then is the mass of an object also proportional to its inertia, to its resistance to changing its velocity?

This brings in general relativity, which is not my field. However, I do not think Einstein "explained" this proportionality--he just asserted that it, too, is a fundamental law of nature, and then deduced from it certain interesting consequences, which experiments have confirmed.

So, I do not know any better answer than "gravity is fundamental, and so is its connection to inertia." You are studying architecture, so you know that, if you dig down from where you stand, at first you usually only bring up loose soil. But after digging some distance, you hit bedrock, and that is where you put the foundation of your house. Gravity is on the bedrock of physics, on which all of our more complex science is built.

94. Atmospheric "Thermals"--Triggered by Electric Forces?

A debate is a raging in the community of foot-launched-aircraft--paragliders and hangliders--to better explain and understand formation of "thermals." Those are the rising air currents that hawks circle in, and that allow human pilots to soar high above the earth, using wings & harness weighing only 10kG with an area of about 25m^2. I enjoyed this sport myself just yesterday, as I have many hundreds of hours before, spending more than two hours in the air 1300 meters above where I launched.

    1. Thermals have no cohesive quality or adhesive quality like an air bubble in water, because the surface tension or cohesive quality attributable to water molecule do not apply to the buoyant forces causing warmer less dense air to rise. These act continuously, are stronger than any other forces that might cause this warm air to linger near the ground. Less dense warmer air is ALWAYS rising relative to denser air.

2. Thermals are made of air, a mixture or gas, aerosols, dust, etc. This air can be ionized near the surface of the earth (say within the first meter) by natural radioactivity in surface rocks, radon or sunlight. This ionized air en masse can linger, in cloud-like pools, near the earth (again for the sake of argument say within the first meter), held by electrostatic forces that are many orders of magnitude stronger than the buoyancy due to the difference in density of the surrounding air until some "triggering" event takes place.

Some claim this triggering could be a gradual (over a few seconds) cascading neutralization of the charge. Others feel it simply happens when the volume of heated air becomes large enough for the buoyancy forces to 'outweigh' the ion forces, because there's a real limit to the ion density. The overall mass of this less dense air then becomes large enough or deep enough to overcome the electrostatic clouds ability to keep it close to the earth.

Reply

First of all, I am pretty sure ionization has no effect. Not only is it very weak, but it produces no net charge: if you tear an electron off an atom, the two are separated but not by much. Presumably, ions and electrons wander around the air until they manage to recombine, but unless you manage (say) to draw away all electrons to some distant place, the bulk of the air stays neutral.

Thermal currents are part of atmospheric convection, something described on web page (S1-A) "Weather and the Atmosphere" at http://www.phy6.org/stargaze/Sweather1.htm
Thermal currents such as are used by gliders are briefly mentioned there at the very end. As you note, the currents are driven by the buoyancy of warmed air, the tendency of less dense air to float upwards. Air near the ground is heated, and that gives it a tendency to rise. The process is definitely not electric--buoyancy is all you need. However, the motion will organize itself into independently circulating loops, because air masses cannot rise without others coming down to take their place.

Surface tension has no role, as you note, and mixing at the boundaries seems small, because the rising air masses are fairly big--hundreds of meters across, rising to about1000 meters.

95. What would happen if Earth rotated faster?

I was wondering if you can point me in the right direction (books, web resources, articles, etc) to answer the following question:
---What happens to life on earth if the earth's revolution is faster or slower? That is, what are the effects of a higher gravitational pull (oceans no longer exists, the moon crashes into the earth, etc) or lower gravitational pull (ozone layer no long exists, UV radiation kills all life, all water evaporates and life is non-sustainable)?

Reply

The Earth's rotation has only a small effect on gravity, about 0.5%. This effect was only observed after pendulum clocks were introduced their timekeeping was compared to the motion of stars across the sky (the period of a pendulum depends on gravity). Without sensitive instruments you won't notice a thing.

And it only affects objects that rotate with the Earth. The Moon moves in an orbit which is essentially the same whether the Earth rotates or does not rotate.

Some objects rotate faster, e.g. Jupiter rotates fast enough to cause it to appear visibly oblate on telescope photos (near 10%). Objects cannot rotate much faster than that, however, without breaking up, even a rocky planet like Earth. Yes, it looks pretty solid, but the solidity of rocks is no match to forces exerted by masses as great as that of a planet. If the Earth spun in (say) half an hour, it would break up, and whether it was all liquid or all solid rock would make no real difference. In fact, an early theory proposed the Moon was "spun off" the Earth: see George Gamov's book "Biography of Earth" (if you can still find it).

Of course, the force of human imagination is even more powerful than the laws of physics. Many years ago Hal Clement (real name, Harry Stubbs someone told me he used to teach physics) wrote a wonderful work of science fiction titled "Mission of Gravity", about a planet made of very dense and enormously strong material. The planet rotated extremely fast, and its equatorial radius was several times its polar radius. Gravity at the equator was weakened by the centrifugal force and by the greater distance from the center, to where a human could land there. However, regions closer to the pole were habitable only to local creatures, many-legged squat crawlers (highly intelligent, too). Even they had trouble reaching the pole, where the mission of the book takes them.

Read it. It's pure fantasy, but has interesting twists.

If the Earth stopped rotating altogether, the Coriolis effect would no longer exist
(http://www.phy6.org/stargaze/Srotfram.htm).
Because that force is a major factor in global atmospheric circulation
(http://www.phy6.org/stargaze/Sweather1.htm)
you would expect climate and weather to become very different. I would not hazard a guess, but suspect the folks at NCAR (National Center for Atmospheric Research) in Boulder, Colorado, may have simulated that on their computers.

96. Where do gravity of Earth and Sun balance?

I am a grade eleven student and came across this site looking for help in something I'm trying to find out.

I was asked to find out where in the distance between the Earth and the sun the gravity of both the sun and the Earth will cancel each other out. To put it more straight forward: IF a shuttle is between the Earth and the sun, at that distance the Earth's gravity acting on it and the sun's gravity acting on it are equal to each other. I've only been taught a few formulas so far such as Fg=GMm/ r 2 and stuff like it. Using those so far I cannot figure out this problem. If you could help me solve this it would be really appreciated. сипос

Reply

You cannot solve your problem without knowing the mass of the Sun. After all, the answer would be changed quite a lot if the Sun had only (say) 1/100 of its actual mass! So please be informed that the Sun is about 300,000 times heavier than Earth. First solve the problem measuring distance in "astronomical units" (AU), in which the average Earth-Sun distance is 1 AU. Then, knowing that 1 AU = 150,000,000 kilometers (approximately), multiply your result by that number to get the result in kilometers. That saves you the trouble of calculating with very big numbers.

However . if you place a spaceship at that distance, it will NOT be in equilibrium, because the Earth orbits around the Sun once a year, and (to maintain its position relative to Earth) the spaceship must orbit with the same period. In the rotating system, the centrifugal force must be taken into account, and the problem gets a bit longer. That problem is solved in section 34a of "From Stargazers to Starships," and the answer is given there. That however may not be the answer to what your teacher wants you to find!

97. The Ultimate Astronomy Tool

Congratulation on answering and compiling a huge & useful set of question. It has been extremely beneficial to me. I am a software professional in India with Engineering degree and decent interest in Astronomy. I have a 6" Meade telescope of my own and do occasional stargazing. Most of the times I look on web for answers to most of my questions.

I have a somewhat fundamental question for you, please let me have your thoughts on the same.

In order to explore the universe we employ optical telescopes and radio telescopes. along with observations in infra red, ultraviolet etc. As I understand these are altogether quite diverse fields, but looking at an object of interest in space requires all kind of data. Then possibly we compile data from all those sources before making a reasonable opinion about the object. This requires a lot of coordination among various organizations, maybe across the globe, collect the data, convert it into some common standard and then possibly make sense out of it. Data from various sources may be fairly accurate but time would be essentially different. That seems to me a serious constraint in exploration mission of mankind considering the fact that universe is infinite and we still have to explore a lot more objects, quickly. Won't it be nice to have an integrated instrument which studies a celestial object using all possible mechanisms and gives complete information? Is there some thought process or project in that direction? Where do we stand in terms of compiling all the data we capture and analyzing it fully.

Reply

About the integrated instrument you envision. it does not exist, no more than a single instrument that can wash laundry, brew coffee and saw wood. The requirements are too diverse!

Most astronomical observations do not depend strongly on time--but where they do, astronomers do combine observations. The most recent instance has been the tracking down of gamma-ray bursts, which flash into view, last a few seconds and fade again. It was suspected that they were enormously energetic, very distant events in the early universe, perhaps collapses leading to massive black holes in the centers of galaxies, but until recently, they happened too quickly, and their locations too poorly measured to allow optical telescopes to find the visible signature of the objects left behind. Now this has been done.

One astronomer who has followed lines similar to yours has been Martin Harwit, whose other interest is the history of astronomy (he headed for a while the National Air and Space Museum of the Smithsonian, in Washington). In a book "Cosmic Discovery (Basic Books, 1981 you might find it in a university library, perhaps) he asked--what were the main discoveries in astronomy, who made them, and what made them possible? He listed 43 key discoveries, and noted that many of them introduced some new technology, also that often the discoverer was not an astronomer but a person knowledgeable in that technology.

He also noted that practically all astronomical observations used electromagnetic waves, and that any such observation had two main properties: wavelength and esolution (angle). Drawing a plane diagram in which one axis was wavelength and another resolution, he plotted areas already observed and those still unknown, and claimed that opening to exploration new regions in that diagram (in the past and in the future) was the best way towards making new discoveries. NASA has adopted his ideas: its "Great Observatories"--Hubble, Chandra and the new infra-red NGST telescope at the Lagrangian L2 point are all parts of that effort--EGRET may be too, not sure.

Final note: you wrote you were an amateur astronomer, with a 6" Meade instrument. If so, I highly recommend to you a recent book "Seeing in the Dark" by Timothy Ferris, an overview of astronomy from the point of view of a dedicated amateur astronomer. It is very well written (a few items may be questioned, but that is secondary) with interesting personal sketches of some remarkable people, most of them talented amateurs. You will love it.

98. High Temperature in Cold Outer Space

How does one explain the concept of the temperature being perhaps 700 degrees C high up in the atmosphere, but that an person would freeze to death (if not succumb to some other fate) if exposed up there?

And what would it mean to have a temperature of 700 degrees C in empty space?

Thanks for any hints on this, I am sure it is a simple idea.

Reply

Empty space is neither hot nor cold: these are qualities usually assigned to the matter which fills it. When this matter is dense, its temperature influences the temperature of anything else placed there. However, if that "matter" is just very rarefied gas, the temperature of whatever else occupies that space (astronaut, spacecraft etc.) may be determined by other factors.

The upper atmosphere is very rarefied. As its atoms absorb short wave radiation from the Sun (extreme ultra violet etc.), they get very energetic, that is, very hot. However, their density is low, so the density of their heat energy is negligible, and anything that touches them, e.g. a satellite, can easily absorb this heat. Instead of melting, it cools down the atoms which hit it. The temperature of the satellite is determined by the balance of heat it absorbs from sunlight, against the heat it radiates to space in the infra-red, both much bigger items in the heat budget.

Another example. Plasma containment experiments in the lab (conducted with an eye towards possibly extracting energy from the fusion of hydrogen nuclei) can involve rarefied plasmas at a temperature around a million degrees, held trapped by magnetic fields. These fields tend to develop instabilities, much to the annoyance of experimenters, who try to foil them. If such a plasma gets too unstable, it may touch the wall. But the result is not the wall evaporating, rather the plasma cools down and recombines.

Yet another example, somewhat similar. You read about the electric field in the atmosphere, which gets stronger beneath thunderstorms. Supposedly, there exists a potential difference of 150 volts (this number from one report I saw) or more, between the level of our heads and the ground. Why don't we feel it? Because our body is a conductor of electricity, and easily shorts out the field. Very little electric charge is involved and we feel nothing.

Bottom line: Quality (temperature, voltage. ) is important, but without a large enough source of energy behind it, it alone will not accomplish much.


What is a thermocline?

The red line in this illustration shows a typical seawater temperature profile. In the thermocline, temperature decreases rapidly from the mixed upper layer of the ocean (called the epipelagic zone) to much colder deep water in the thermocline (mesopelagic zone). Below 3,300 feet to a depth of about 13,100 feet , water temperature remains constant. At depths below 13,100 feet, the temperature ranges from near freezing to just above the freezing point of water as depth increases.

Bodies of water are made up of layers, determined by temperature. The top surface layer is called the epipelagic zone, and is sometimes referred to as the "ocean skin" or "sunlight zone." This layer interacts with the wind and waves, which mixes the water and distributes the warmth. At the base of this layer is the thermocline. A thermocline is the transition layer between the warmer mixed water at the surface and the cooler deep water below. It is relatively easy to tell when you have reached the thermocline in a body of water because there is a sudden change in temperature. In the thermocline, the temperature decreases rapidly from the mixed layer temperature to the much colder deep water temperature.

In the ocean, the depth and strength of the thermocline vary from season to season and year to year. It is semi-permanent in the tropics, variable in temperate regions (often deepest during the summer), and shallow to nonexistent in the polar regions, where the water column is cold from the surface to the bottom.

Thermoclines also play a role in meteorological forecasting. For example, hurricane forecasters must consider not just the temperature of the ocean's skin (the sea surface temperature), but also the depth of warm water above the thermocline. Water vapor evaporated from the ocean is a hurricane's primary fuel. The depth of the thermocline is the measure of the size of the "fuel tank" and helps to predict the risk of hurricane formation.