1° Forum di Astronomia Amatoriale Italiano

Forse, non ne hai bisogno!

Su, su. Continua le risposte alle mie domande.

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Zievatron
(Il Nuovo Druido)

Appena finisco con gli esami scritti ti faccio un bel discorso su quelle due domande ^_^ abbi pazienza

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Osservo con: Riflettore Newton della Optrons 127/1000 f/8 (2006), oculari scarsi K20 e K9 e gli ottimi PL10 e WA12 di Vicchio (grazieee! ^^); Binocolo Leica 8x32 BN; 2 Rifrattorini con cui ho iniziato

Osservo da...
Cuorgnè (TO) - 330 m.s.l.m.
45°23' N ---- 07°39' E
Ceresole Reale (TO) 1585 m.s.l.m. - PNGP
45°26' N ---- 07°13' E

Hemmm deep. la terra non trattiene l'idrogeno e nemmeno l'elio!


Messaggio modificato da Diego B. Eliminazione del quote. Non è necessario quotare interamente i messaggi di altri utenti in quanto se il messaggio è troppo lungo rende difficoltosa la lettura della discussione. Qualora fosse necessario rispondere ad una particolare affermazione è sufficiente limitare il quote solo alla parte interessata. Per eventuali chiarimenti contattami con un messaggio privato

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Davide Ghiso
Meade Schmidt-Newton 6" (763mm F/5) - William Optics Zenithstar 66 ED - Eq6 skyscan Barlow 2x e 4x apo coma - Oculari meade superploss 26mm
Kellner 20 e 4 mm Ploss 10mm - Hiperion 8mm - Atik 383l+ monocromatic
filtri baader 36mm R,G,B,L,H-alpha - magzero mz_5 bn
Gruppo Astrofili Volontari Ingauni Albenga SV

Davide Ghiso
ma chi sarà mai questo Dario Fo!?

O.K. Paziento.


Allora non c'è bisogno di trattenere l'idrogeno!
Meglio, sono più contento così.
Idrogeno libero!

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Zievatron
(Il Nuovo Druido)

Bastava citare la riga

Sì lo sapevo, devo contestualizzare cosa intendevo:
No, a guardar bene non li trattiene, e infatti come ho detto la quantità d'acqua sulla Terra si sta riducendo nel tempo.

Una molecola d'acqua nell'alta atmosfera viene colpita da raggi energetici che la spaccano. L'idrogeno è trattenuto a stento dalla gravità terrestre e basta poca energia per fargli superare la velocità di fuga. Mentre invece l'ossigeno viene trattenuto molto bene...
Va detto che in senso assoluto non ci sono gas che vengono trattenuti e gas che non lo sono.
Semplicemente i nuclei leggeri sono più facili da perdere, in quanto a parità di energia cinetica hanno molta più velocità di quelli pesanti.
L'ossigeno è 16 volte più pesante dell'idrogeno, e quindi a parità di energia cinetica avrà velocità minore di Radq(16), cioè 4 volte minore.
Venere invece ha velocità di fuga minore, e quindi trattiene l'idrogeno peggio della Terra. Complici la maggiore radiazione solare e l'assenza di magnetosfera, lo ha perso quasi tutto, e l'ossigeno rimasto si è ricombinato in CO2.
La massa di Giove è tale per cui è difficile scappare persino per l'idrogeno, e infatti guardate di cosa è fatto...

meno un corpo è massiccio più velocemente perderà il proprio idrogeno. La Terra è dimostrato che è il limite inferiore per mantenere acqua per un tempo sufficientemente lungo per lo sviluppo della vita complessa. Venere l'ha trasformata in CO2, marte quasi non trattiene nemmeno quella. ecco perchè siamo l'unico pianeta "bagnato" ^^

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ghiso, non avrai citato troppino?

edit: cancello i quote sennò non si capisce una mazza

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Astrofilo, ma nel tempo libero anche astrofisichetto.
Osservo e fotografo (male) con: Celestron 8 SE, Celestron 114 SLT, Canon EOS 1100D, ASI 178MM+Baader LRGB. Fotografo un po' meglio da Campo Catino.
Date un'occhiata al mio blog, astronomia da balcone!

Non è che io abbia fatto studi approfonditi in merito, per cui non posso fare nessuna affermazione di mio, però rilevo il fatto che sembra che non ci sia unanimità che la Terra costituisca questo limite minimo.
Il problema non dovrebbe essere il trattenimento dell'idrogeno, ma a che ritmo il vapore acqueo viene scisso in ossigeno ed idrogeno e questo dipende da quanto intensa è l'evaporazione dell'acqua, quanto in alta quota il vapore viene spinto e quanto intenso è l'irradiamento che il pianeta riceve dalla sua stella. E proprio quest'ultimo è il fattore chiave che provoca, in casi come Venere, un drammatico effetto serra che spinge molto vapore acqueo nell'alta atmosfera dove viene scisso in grande quantità e così l'acqua dura poco sul pianeta.
Perciò se anche Venere avesse una velocità di fuga uguale alla Terra, avrebbe fatto la stessa fine. Viceversa, se Venere avesse avuto il posto della Terra avrebbe ancora degli oceani di acqua. Se Marte avesse il doppio della massa che ha, considerato anche che alla sua posizione l'evaporazione è minore che sulla Terra, potrebbe avere anche lui degli oceani di acqua. Non per sempre, neanche quelli della Terra sono per sempre, ma forse potremmo vederne qualcosa ancora oggi.

Ovviamente, io non so bene come stiano le cose realmente.

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Zievatron
(Il Nuovo Druido)

Non c'è unanimità sul "minimo" di massa proprio perchè come hai potuto vedere ci sono definizioni contrastanti per questo minimo.

Il minimo per trattenere efficacemente l'idrogeno è maggiore della massa della terra, e su questo non ci piove.

Poi se consideri altri fatti, come hai detto tu e come scrissi io (la velocità di erosione dell'atmosfera da parte del vento solare che dipende uno dalla vicinanza del pianeta alla stella e due dall'eventuale scudo magnetico), per definire una massa minima che trattenga oceani per tempo sufficiente allora oltre alla massa interviene la posizione nella fascia abitabile, la densità del vento della stella, l'intensità del campo geomegnatico eccetera

Variabili che sono calcolabili, però per farlo servirebbe uno studio complesso, e il risultato lo potrei proporre per la pubblicazione sull'Astrophysical Journal

Fino adesso abbiamo comunque appurato che perchè un pianeta possa sviluppare vita complessa deve:
1) essere nella fascia intorno alla stella che consente l'esistenza di acqua liquida. Perchè se troppo freddo la vita non ha energia per svilupparsi, se troppo caldo le molecole complesse non si possono formare
2) trattenga acqua sufficientemente a lungo, ciò vuol dire una massa pari o superiore a quella della Terra. Forse anche Venere potrebbe andare bene, ma deve possedere uno scudo magnetico.
Una gravità troppo superiore a quella della Terra potrebbe impedire lo sviluppo di vita complessa (diciamo dai 5-7g in su, una stima) perchè tratterrebbe i gas TROPPO efficacemente, con risultato una atmosfera molto densa e oscura.
3) possedere una efficace schermatura dal vento solare energetico, che potrebbe cuocere le forme di vita sulla sua superficie, quindi campo geomagnetico.

Va bene come riassunto? ^^

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45°23' N ---- 07°39' E
Ceresole Reale (TO) 1585 m.s.l.m. - PNGP
45°26' N ---- 07°13' E

deep, e perché la terra non trattiene l'idrogeno?

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Ok, faccio la trattazione completa

Perchè l'idrogeno ha poca massa, quindi basta poca energia per fargli superare la velocità di fuga ^^
http://it.wikipedia.org/wiki/Teoria_cinetica_dei_gas

1) Velocità di agitazione termica:
Dalla teoria cinetica dei gas:
Vrms^2=3*R*T/M

Dove Vrms^2 è la velocità quadratica media delle molecole, R è la costante dei gas perfetti, T è la temperatura assoluta e M è la massa molare del composto.
Così si trova la velocità media di agitazione del gas.
Velocità quadratica media perchè non tutte le particelle hanno la stessa velocità, ma si distribuiscono attorno a una velocità probabile con una funzione chiamata gaussiana.
[Se vogliamo la velocità della singola molecola allora esprimiamo la massa molare come massa della molecola singola per il numero di avogadro (Na). Ma R/Na è la costante di Boltzmann k
v^2=3*k*T/m]

L'energia cinetica è definita come Ek=(1/2)m*v^2
se fornisco la stessa energia cinetica a un atomo di idrogeno e a un atomo di ossigeno la velocità del primo sarà maggiore di quella del secondo, come potete vedere dalle formule.

vH= RADQ(2Ek/m) con m=1.00794 uma, cioè (1.00794)*(1.660538921*10^-27 kg)
vO=RADQ(2Ek/m) con m= 15.9994 uma, cioè (15.9994)*(1.660538921*10^-27 kg)

Se fate il rapporto tra le due formule vedrete che a parità di energia fornita la velocità acquisita da un atomo di ossigeno sarà radq(mO/mH)= circa 4 volte inferiore a quella dell'idrogeno

2) velocità di fuga http://it.wikipedia.org/wiki/Velocit%C3%A0_di_fuga
La velocità di fuga è quella velocità che, se posseduta inizialmente da un corpo PRIVO di propulsione, come un atomo, a distanza infinita diventerà zero, in seguito alla compensazione da parte del campo gravitazionale.
In pratica l'energia cinetica iniziale deve essere uguale a quella gravitazionale

(1/2)*m*v^2 - G*M*m/r = 0
cioè
(1/2)*m*v^2=G*M*m/r
risolvendo per v
v= RADQ(2*G*M/r)

Ora i calcoli.
Calcoliamo la velocità di agitazione termica di un atomo di idrogeno e di uno di ossigeno a temperatura ambiente (T=300K)

Vrms=RADQ(3*R*T/Mmol) con MmolH=0.00100794 kg/mol, MmolO=0.0159994 kg(mol
VrmsH=RADQ(3*8.314*300/0.00100794) = 2.724 m/s
VrmsO=RADQ(3*8.314*300/0.0159994) = 684 m/s

Calcoliamo la velocità di fuga per la Terra in alta atmosfera (h=100 km, correzione minima):
v=RADQ(2*6.67*10-11*6*10^24/(6.378.100+100.000)= 11.115 m/s

Come potete vedere se scaldato l'Idrogeno raggiungerà la velocità si fuga molto prima dell'ossigeno. Se un atomo si muove più velocemente della velocità di fuga della Terra allora c'è la possibilità che lo faccia verso lo spazio e sfugga per sempre al nostro campo gravitazionale.

La temperatura a cui l'idrogeno raggiunge la velocità di fuga è (ribaltando la formula)
v^2=3RT/Mmol
T=v^2*Mmol/3R
T=(11115^2*0.00100794/3*8.314)= 4.992 K
e l'ossigeno
T=(11115^2*0.0159994/3*8.314)= 79.248 K

Guarda caso il rapporto tra le masse dei due atomi (se guardate le formule lo si vede chiaramente, la temperatura è proporzionale all'energia cinetica, che è proporzionale alla massa)
Ora, noi usiamo nella formula la velocità quadratica media. Quindi vuol dire che voi in questo momento siete colpiti (si chiama pressione atmosferica ) da atomi di idrogeno che viaggiano a circa 2 km/s e da atomi di ossigeno che viaggiano a un quarto della velocità. Ma questa è una velocità quadratica media appunto,quindi ci saranno atomi più veloci e atomi più lenti, la distribuzione è una curva simile a una gaussiana, con un massimo (velocità più probabile) e delle code (velocità maggiori/minori via via meno probabili).

Ora è più facile che con una VQM di 2.728 ci sia un atomo di idrogeno che schizza a 11.115 con una temperatura di 5000 K o che con una VQM di 600 ce ne sia uno di ossigeno che schizza a 11.115 con una temperatura 16 volte maggiore?

Capite quindi che quando un fotone colpisce un atomo di idrogeno o di ossigeno fornisce a entrambi la stessa energia, ma il primo ne ricava una velocità 4 volte superiore. In pratica è facile far scappare un atomo di idrogeno, mentre un atomo di ossigeno non ce la farà praticamente mai (ma le probabilità non sono nulle ^^).

tutto chiaro?

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