Retenir l'atmosphère

[ddamio]

Qu'est ce qui permet de retenir l’atmosphère sur notre planète? Je pense que c'est la force de gravitation, mais dans ce cas pourquoi les autres planètes n'en ont pas et la lune non plus? Si l'on produisait une atmosphère sur Mars en créant de l’oxygène par électrolyse en faisant fondre les pôles, qu'est ce qui la retiendrait sur la planète?

[Gbs]

Vieux souvenirs d'étudiants donc à prendre avec des pincettes :
C'est effectivement la gravité qui retient l'atmosphère sur Terre, mais d'autres paramètres jouent (température notamment et composition).
En bref de ce que je me souviens 20 ans plus tard, c'est une histoire de vitesse de libération. La quantité d'énergie dont à besoin une particule (ou un solide quelconque) pour quitter une planète dépend de la force de gravité à la surface, cette énergie étant purement cinétique pour un objet sans moteur comme une molécule de gaz atmosphérique ou un missile après la phase propulsive, càd en phase balistique. Elle est donc mesurée en donnant la vitesse minimale à partir de laquelle on peut sortir du puits gravitationnel.

En l’occurrence pour les gaz atmosphériques, l'agitation moléculaire donne une vitesse des particules (température et pression et nature du gaz joue un rôle non négligeable ici, par exemple l'hydrogène et l'oxygène se comportent différemment) et si cette vitesse est supérieure à la vitesse de libération...pfuit l’atmosphère s'échappe.

Ce n'est pas immédiat car les molécules de gaz ne filent pas en ligne droite, il faut donc un temps assez long pour que l'atmosphère disparaisse (temps géologique) et c'est ce qui s'est passé sur Mars et pas sur Terre, heureusement pour nous.

[MIMATA]

Bonjour,

Pour retenir durablement une atmosphère, il faut effectivement une masse suffisante. Le vent solaire se charge d'arracher petit à petit les couuches superficielles jusqu'à ce qu'il n'en reste rien. Vénus qui est d'une taille comparable à celle de la Terre retient très bien son athmosphère, la Terre aussi, en revanche, Mars qui est plus petite n'y arrive pas et son athmosphère est petit à petit souflée. Si on faisait en sorte d'augmenter la quantité d'atmosphère, donc la pression, ça ne durerait pas dans le temps, il faudrait sans arrêt compensser les pertes.

[Gbs]

Voui.. j'avais pas parlé aussi des influences extérieures...comme le vent solaire. Mais là aussi la Terre a un avantage : la magnétosphère.

[bongo]

Je confirme bien ce que dit gbs, c'est tout d'abord une question de vitesse de libération : v = racine (2GM/R0).
- Donc plus la masse de la planète est élevée à rayon égale, plus la vitesse de libération est élevée (elle augmente avec la racine carré).
- Plus le rayon de la planète est faible à masse constante (donc compacte) et plus la vitesse de libération augmente également.

La vitesse de libération est la vitesse qu'il faut fournir à un mobile pour quitter définitivement la planète, pour se libérer du champ de gravitation de la planète. Cette vitesse est de l'ordre de 11 km/s sur terre, seulement 2.4 km/s pour la lune, mars 5 km/s

Qu'est-ce qui pilote la vitesse des particules ?
Comme l'a très bien dit gbs, c'est la température. En effet, la température n'est rien d'autre qu'un phénomène émergent de l'agitation brownien des particules. La température est proportionnelle à la moyenne de l'énergie cinétique de toutes les particules.
Pour un gaz elle est donnée par la relation suivante (pour une particule) :
3/2 k T = 1/2 * m <v²>
où k est la constante de Boltzmann, et <v²> la moyenne de l'énergie cinétique.

Pourquoi moyenne ? parce que comme dans une foule, il y a des gens qui marchent plus ou moins vite, de même dans un gaz de particules identiques, certaines vont plus vite que d'autres. A fortiori, plus une particule est légère et plus elle aura tendance à aller vite. C'est pourquoi l'hydrogène s'échappe plus facilement que d'autres gaz.

La distribution de vitesse respecte ce que l'on appelle la distribution de Boltzmann, c'est à dire que pour une température donnée, la moyenne est connue précisément, mais il y en a qui vont bien plus vite et d'autres bien plus lentement.
Quand tu déposes de l'eau sur ta main, elle s'évapore, parce que l'eau est à une température donnée, certaines particules ont assez d'énergie pour s'évaporer, mais pas les autres. C'est pourquoi l'énergie moyenne des particules diminuent (les plus chaudes s'échappent) c'est pour ça que tu sens que c'est froid. (et donc ton corps fournit de l'énergie et l'eau continue à s'évaporer).

Le vent cosmique n'aide pas à garder son atmosphère.

[Gbs]

Merci...j'avais oublié tout ces calculs....Ah la physique.
Bon d'un autre côté j'ai jamais joué avec Boltzmann, j'ai arrêté la physique pour les maths avant d'en arriver là.


Sinon, je profite de la participation d'un physicien :je croyais me rappeler que l'hydrogène allait (statistiquement) plus vite parce que les noyau étant plus petits (section efficace) ils rencontraient moins d'obstacles et donc avaient une vitesse plus élevée.

Je me trompe ?