Astronomie

Jak vypočítat, kolik z povrchu Země (nebo jiné planety) je viditelné?

Jak vypočítat, kolik z povrchu Země (nebo jiné planety) je viditelné?


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.

Moje poslední tři otázky zůstávají nezodpovězeny, ale s touto nebudu čekat, rád bych se naučil vzorec a doufám v tuto otázku dostane odpověď.

Jak jdete výš, respektive dále od Země, je vidět stále více zemského povrchu. V nekonečné vzdálenosti by procento viditelného povrchu bylo 50%. Nyní bych rád věděl, jak vypočítáte procento, které je viditelné z nadmořské výšky / vzdálenosti, a jak vypočítáte nadmořskou výšku / vzdálenost z toho, jak velká část povrchu je viditelná.

Například kolik zemského povrchu je viditelné ve výšce 3 800 mil (4 800 km) nebo v jaké nadmořské výšce vidíte 38% zemského povrchu?


Zemský povrch, který je viditelný při pohledu na planetu z určité vzdálenosti, je z hlediska geometrie sférický uzávěr. Tady je, modře:

$ A $ je pozice pozorovatele,
$ H $ je vzdálenost pozorovatele k povrchu koule,
$ O $ je středem koule,
$ r $ je poloměr koule,
$ AB $ je vzdálenost k pravému horizontu,
$ úhel ABO = 90 ° $,
$ úhel theta $ je úhel mezi paprsky od středu koule k vrcholu víčka (pól) a hranou disku tvořícího základnu víčka.

Plocha čepice $ A_c $ lze najít podle tohoto vzorce: $$ A_c = 2 pi r ^ 2 (1- cos theta) $$

$ cos theta $ v pravém trojúhelníku $ ABO $ je poměr sousedního katetru $ OB = r $ do přepony $ OA = r + H $, to znamená, $ cos theta = frac {r} {r + H} $, tak $$ A_c = 2 pi r ^ 2 (1- frac {r} {r + H}) $$

Procentní poměr $ R _ \% $ viditelné oblasti $ A_c $ do celé oblasti koule $ A_s $ je $$ R _ \% = frac {A_c} {A_s} krát 100 \% $$ Protože celá oblast koule je $ A_s = 4 pi r ^ 2 $, my máme: $$ R _ \% = frac {2 pi r ^ 2 (1- frac {r} {r + H})} {4 pi r ^ 2} krát 100 \% $$ $ 2 pi r ^ 2 $ nad a pod řádkem jsou zrušeny, takže konečný vzorec je tento: $$ bbox [7px, ohraničení: 2px plná červená] {R _ \% = frac {1} {2} krát (1- frac {r} {r + H}) krát 100 \%} $$


Odpověď na vaši otázku je vidět z výšky 4 800 km 21,4842 $ \% přibližně 21,5 \% $ zemského povrchu.

Napsal jsem to zde do kalkulačky Google, takže ji můžete použít, stačí nahradit poloměr Země 6371 km a nadmořskou výšku 4800 km čísly, která chcete.

Zde je také graf toho, jak viditelná oblast Země ($ r = 6371 km $) se mění s nadmořskou výškou, měřítkem a tažením grafu myší.

Pokud jde o zjištění nadmořské výšky, ze které je dané procento zemského povrchu viditelné, tady to je, je to jen transformace moje konečný vzorec aby $ H $ je na jedné straně $=$ a všechno ostatní je pouze na druhé $ R $ zde je pouze poměr, žádné procento, takže do vzorce vložíte 0,38, ne 38%: $$ H = 2r / ( frac {1} {R} - 2) $$ Kalkulačka říká, že abyste viděli 38% zemského povrchu, musíte být 20 174,83 km (12 536 mil) nad povrchem.


Podobné otázky

Fyzika

Na povrchu určité planety má gravitační zrychlení g velikost 12,0 m / s ^ 2. Na tuto planetu je transportován 21,0 kg mosazný zvon. Jaká je (a) hmotnost mosazné koule na Zemi a na planetě a (b)

Pysics

Planeta X má stejnou hmotnost jako Země, ale její poloměr je jen poloviční. Jak je gravitace na této planetě v porovnání s gravitací na naší planetě Zemi?

Fyzikální pomoc 3 !! **

Na základě následujících údajů o planetě X (která obíhá kolem Slunce): Vzdálenost planety X od Slunce = 3,6 * 1012 m Poloměr planety X = 2 * 106 m Hmotnost planety X = 8,2 * 1022 kg a.) Najděte gx, velikost gravitačního zrychlení

Fyzika

vážíte na Zemi 526 N. Planeta X má dvojnásobnou hmotnost Země a dvojnásobný poloměr Země. Jaká je vaše váha v newtonech na planetě X?

Fyzika

osoba váží na Zemi 526 N. Jiná planeta má dvojnásobnou hmotnost Země a dvojnásobný poloměr Země. Najděte váhu na druhé planetě. Potřebuji také pomoc se vzorcem.

Fyzika

Hmota je zavěšena na pružinové stupnici. Stupnice ukazuje odečet 5N a táhne se na vzdálenost 0,2 metru od jeho uvolněné délky. 1) Jaká je jarní konstanta stupnice? ) Pokud by byla tato stupnice přenesena na planetu, která má a

Fyzika

Pokud by byla objevena malá planeta, jejíž oběžná doba byla dvojnásobná oproti Zemi, kolikrát by byla tato planeta dále od Slunce?

Věda

pokud by všechny následující imaginární planety byly ve stejné vzdálenosti od slunce, která by díky slunci zažila nejsilnější gravitační sílu? planeta a: hmotnost 3 500 kg planeta b: hmotnost 50 000 kg planeta c: hmotnost 750 kg planeta d:

Fyzika

Tento problém se mi nedaří vyřešit. Váha objektu na povrchu planety je úměrná hmotnosti planety a nepřímo úměrná čtverci poloměru planety. Poloměr Jupitera je 11krát

Země

cestovatel vesmírem určuje poloměr planety jako polovinu Země. Po přistání na jeho povrchu zjistí, že gravitační zrychlení je dvojnásobné oproti zrychlení povrchu Země. Najděte poměr hmotnosti planety k

Věda Pomoc prosím

8. Který z nich správně porovnává množství různých objektů ve vesmíru? Měsíc má menší hmotnost než hvězda a větší hmotnost než planeta, kterou obíhá. B Planeta má menší hmotnost než galaxie a větší hmotnost než její hvězda

Astronomie

Předpokládejme, že cestujete na planetu, která má čtyřnásobek hmotnosti Země a čtyřnásobek poloměru Země. Vypočítejte, kolik více nebo méně byste na této planetě vážili ve srovnání s váhou na Zemi. Vyjádřete svou odpověď jako faktor


Objevila NASA jinou Zemi? Možná

Nejdůležitější příběhy

  • Tento nově nalezený svět Kepler-1649c je vzdálený 300 světelných let od Země.
  • Tento svět je podobný Zemi jak velikostí, tak odhadovanou teplotou, uvedla NASA.
  • „Tento zajímavý vzdálený svět nám dává ještě větší naději, že druhá Země leží mezi hvězdami.“

Srovnání Země a exoplanety Kepler-1649c, která má pouze 1,06krát větší poloměr než Země. (Foto: NASA / Ames Research Center / Daniel Rutter)

Astronomové objevili planetu téměř stejné velikosti jako Země, která obíhá v obyvatelné zóně své hvězdy, kde by na jejím povrchu mohla existovat kapalná voda, uvádí nová studie.

Přítomnost kapalné vody také naznačuje, že planeta může podporovat život.

Tento nově nalezený svět Kepler-1649c je vzdálený 300 světelných let od Země a obíhá kolem hvězdy, která je zhruba o čtvrtinu větší než naše slunce.

Vzrušující je, že ze všech 2 000 plus exoplanet, které byly objeveny pomocí pozorování z Keplerova vesmírného dalekohledu, se tento svět co do velikosti a odhadované teploty nejvíce podobá Zemi, uvedla NASA.

Exoplaneta je planeta, která je mimo naši sluneční soustavu.

„Tento zajímavý vzdálený svět nám dává ještě větší naději, že druhá Země leží mezi hvězdami a čeká na nalezení,“ řekl Thomas Zurbuchen, spolupracovník správce ředitelství vědeckých misí NASA ve Washingtonu, D.C.

Ačkoli NASA uvedla, že existují další exoplanety, jejichž velikost se odhaduje blíže Zemi - a jiné mohou být teplotně blíže Zemi - neexistuje žádná jiná exoplaneta, která by byla v obou těchto hodnotách blíže Zemi a která leží také v obyvatelné zóně jejího Systém.

Tento nově odhalený svět je pouze 1,06krát větší než naše vlastní planeta. Také množství světla hvězd, které přijímá od své hostitelské hvězdy, je 75% množství světla, které Země přijímá od našeho slunce - což znamená, že teplota exoplanety může být také podobná teplotě naší planety.

Umělecká koncepce, jak by mohl Kepler-1649c vypadat z jeho povrchu. (Foto: NASA / Ames Research Center / Daniel Rutter)

Ale na rozdíl od Země obíhá kolem červeného trpaslíka. Ačkoli v tomto systému nebyly pozorovány žádné, tento typ hvězdy je známý pro hvězdné vzplanutí, díky nimž může být prostředí planety náročné pro jakýkoli potenciální život.

Vědci objevili tuto planetu při pohledu na stará pozorování z Keplerova kosmického dalekohledu, který agentura odešla do důchodu v roce 2018. (Ačkoli mise Kepler NASA skončila v roce 2018, když jí došlo palivo, vědci stále objevují, protože pokračují ve zkoumání informací, které Kepler poslal zpět na Zemi.)

„Čím více dat získáme, tím více známek vidíme, poukazujících na představu, že potenciálně obyvatelné a exoplanety o velikosti Země jsou kolem těchto druhů hvězd běžné,“ uvedl hlavní autor studie Andrew Vanderburg, výzkumník z Texaské univerzity v Austinu.

„S červenými trpaslíky téměř všude kolem naší galaxie a těmito malými, potenciálně obyvatelnými a skalnatými planetami kolem nich, šance, že jeden z nich není příliš odlišný od naší Země, vypadá trochu jasněji,“ řekl.

Nová studie byla zveřejněna ve středu v časopise The Astrophysical Journal Letters.

Umělecké pojetí Kepler-1649c (v popředí) obíhající kolem své hostitelské hvězdy červeného trpaslíka. Tato nově objevená exoplaneta se nachází v obyvatelné zóně své hvězdy a je nejbližší Zemi, pokud jde o velikost a teplotu, jaké se dosud nacházejí v datech Keplera a # 39. (Foto: NASA / Ames Research Center / Daniel Rutter)


Jak vypočítat, kolik z povrchu Země (nebo jiné planety) je viditelné? - Astronomie

Planeta, o které víme nejvíc, je díky naší schopnosti prozkoumat její vnitřní i vnější stranu Zemi. Většina tohoto kurzu bude porovnávat hodnoty a procesy na jiných planetách s těmi na Zemi, tj. Je naším měřítkem pro pochopení jiné světy. Znalost našeho domovského světa je proto zásadní pro ocenění vesmíru, kromě toho, že je nezbytná pro naše vlastní přežití.

V mnoha ohledech je Země ve sluneční soustavě jedinečná. Jeho nejviditelnějším rysem je obrovské množství kapalné vody na jeho povrchu, stejně jako schopnost udržet inteligentní život.

Výše uvedený barevný obraz Země získal kosmická loď Galileo, když byla asi 1,3 milionu mil od planety, zobrazuje náš svět tak, jak by ho viděla vesmírná sonda z jiné sluneční soustavy. Galileo dělal první ze dvou průletů Země na cestě k Jupiteru. Jižní Amerika je blízko středu obrázku a bílý, sluncem zalitý kontinent Antarktidy je dole. Malebné fronty počasí jsou vidět v jižním Atlantiku, vpravo dole.

Výše uvedený je infračervený snímek Země pořízený satelitem GOES 6 21. září 1986. K izolaci mraků byl použit teplotní práh. Země a moře byly odděleny a poté byly mraky, země a moře odděleně zbarveny a spojeny dohromady, aby vznikl tento obraz.

Tvar Země je přibližně zploštělý sféroidní. Díky rotaci je Země zploštělá podél geografické osy a vyboulená kolem rovníku. Průměr Země na rovníku je o 43 kilometrů větší než průměr pólu k pólu. Bod na povrchu nejvzdálenější od těžiště Země je tedy vrcholem rovníkové sopky Chimborazo v Ekvádoru. Průměrný průměr Země je 12 742 kilometrů (7918 mil). Místní topografie se odchyluje od tohoto idealizovaného sféroidu, i když v globálním měřítku jsou tyto odchylky malé ve srovnání s poloměrem Země: Maximální odchylka pouze 0,17% je v Mariánské příkopě (10 911 metrů (35 797 ft) pod místní hladinou moře), zatímco Mount Everest (8 848 metrů (29 029 ft) nad místní hladinou moře) představuje odchylku 0,14%.

Obrázek nahoře je mapa Severní a Jižní Ameriky pomocí radarové altimetrie, která odráží podkladovou topografii oceánů a kontinentů.

Celková plocha Země je asi 510 milionů km2 (197 milionů čtverečních mil). Z toho 70,8% neboli 361,13 milionů km2 (139,43 milionů čtverečních mil) leží pod hladinou moře a je pokryto oceánskou vodou. Pod povrchem oceánu je soustava kontinentálních šelfů, hor, sopek, oceánských příkopů, podmořských kaňonů, oceánských náhorních plošin, hlubinných plání a středooceánských hřebenů. Zbývajících 29,2% (148,94 milionu km ^ 2 neboli 57,51 milionů čtverečních mil) nepokrytých vodou má terén, který se velmi liší od místa k místu a skládá se z hor, pouští, plání, náhorních plošin a dalších reliéfů. Tektonika a eroze, sopečné erupce, záplavy, zvětrávání, zalednění, růst korálových útesů a dopady meteoritů patří mezi procesy, které v průběhu geologického času neustále přetvářejí povrch Země.

Kontinentální kůra se skládá z materiálu s nižší hustotou, jako jsou vyvřeliny (tj. Žula). Méně časté je čedič, hustší vulkanická hornina, která je primární složkou oceánských podlah. Sedimentární hornina je tvořena akumulací sedimentu, který je pohřben a zhutněn dohromady. Téměř 75% kontinentálních povrchů je pokryto sedimentárními horninami, i když tvoří asi 5% kůry. Třetí formou horninového materiálu na Zemi je metamorfovaná hornina (tj. Mramor), která je vytvořena transformací již existujících typů hornin vysokými tlaky, vysokými teplotami nebo obojím. Mezi nejpočetnější silikátové minerály na povrchu Země patří křemen, živce, amfibol, slída, pyroxen a olivín. Mezi běžné uhličitanové minerály patří kalcit (nacházející se ve vápenci) a dolomit.

Nadmořská výška povrchu země se pohybuje od nejnižšího bodu -418 mv Mrtvém moři až po maximální nadmořskou výšku 8 848 m na vrcholu Mount Everestu. Průměrná výška půdy nad mořem je 840 m.

Pedosféra je nejvzdálenější vrstva kontinentálního povrchu Země a skládá se z půdy a podléhá procesům formování půdy (tj. Rozkládající se rostlinný materiál). Celková orná půda je 10,9% povrchu půdy, přičemž 1,3% tvoří trvalá orná půda. Téměř 40% zemského povrchu je využíváno pro ornou půdu a pastviny.

Obrázek nahoře je součástí skalnatého pohoří na území Yukonu v Kanadě a je vynikajícím příkladem mladých hor na Zemi. Tento snímek raketoplánu byl pořízen, když bylo slunce nízko na obzoru. Ostré stíny na zasněžených vrcholcích ukazují, jak drsná a nerovná je oblast.

Obrázek nahoře je snímek raketoplánu řeky Colorado v Arizoně, který zachycuje Grand Canyon. Kaňon je v nejširším místě 30 km (18 mil) napříč a na dně skály 1,6 km (1 míle). Je dlouhý 446 km (277 mil) a pokrývá oblast o rozloze více než 5 000 km2 (2 000 čtverečních mil). Grand Canyon byl vytvořen erozním působením řeky Colorado na povrch, protože tato oblast za posledních několik milionů let nadále stoupala vysoko nad hladinu moře.

Kde žijí lidé tj. kde jsou populační centra? Nejrychlejší způsob, jak to zkontrolovat, je pozorovat USA v noci

Existuje celá řada tvrdých faktů o Zemi, které byly určeny v průběhu let geologických průzkumů:

    průměrná hustota = hmotnost Země / objem = 5,5 g / cm3 (všimněte si, že cc je zkratková notace pro cm až 3. sílu). Žula má střední hustotu 3,0, což je většinou to, z čeho je vyrobena naše kůra. Protože je tedy střední hustota celé Země větší než žula, musí být jádro Země vyrobeno z něčeho mnohem hustšího než žula -> železo (Fe) a nikl (Ni).

Seismické vlny se pohybují rychlostí přibližně 10 km / s a ​​z mapování načasování a typu vln po celém světě jsme schopni mapovat vnitřek Země. Změny lomu seismických vln jsou způsobeny prudkými změnami hustoty = diskontinuity v důsledku chemického složení.

Výsledkem je, že víme, že vnitřek Země má 4 složky:

  1. tenká kůra o hustotě 3,3 g / cm3 složená z kovů, silikátů (látka zvaná čedič)
  2. polotuhý plášť o hustotě 3,5 až 5,5 g / cm3 složený z olivinů Fe oxidů
  3. kapalné vnější jádro o hustotě 9 až 11 g / cm3 složené z roztaveného Fe
  4. pevné vnitřní jádro o hustotě 17 g / cm3 složené z Fe a Ni.

Teplota vnitřního jádra je 6200 K. Vrstvy s nižší hustotou se vznášejí nad těmi s vyšší hustotou, jako je korek na vodě. Kamenná kůra je proto zvenčí.

Například: uran 238 se rozpadá na olovo 206 s poločasem rozpadu 4,5x10 9 let. Pokud je tedy skála 1/2 U 238 a 1/2 Pb 206, její věk je 4,5 x 10 9 let.

Povrch Země je 71% vody a 29% země (naši planetu jsme měli pojmenovat Oceán). Typický průřez kůry vypadá takto:

Pamatujte, že kůra je pod oceány tenká, pod horami silná. Konvekční pohyb pláště pod tenkými skvrnami způsobuje šíření mořského dna / kontinentální drift. Jak víme, že se kontinenty pohybují? Podívejte se na fosilní záznam. Distribuce fosilií podle obrysu starších konfigurací kontinentů.

Suchou půdu tvoří především:

  1. Magmatická hornina - vytvořená z roztaveného materiálu, jako je čedič a žula
  2. Sedimentární hornina - minerály stmelené tlakem, jako je pískovec a vápenec
  3. Metamorfovaná hornina - magmatická nebo sedimentární hornina, která byla vystavena vysokým teplotám a tlakům, jako je mramor

Typický životní cyklus těchto druhů hornin je uveden v následujícím diagramu:

Kromě toho kůra formovaná následujícími procesy (které budou důležité pro jiné pozemské světy):

1. impaktní kráter v rané sluneční soustavě

2. eroze - vítr, voda, sesouvání (gravitace) - nejčasnější krátery vymazány erozí na planetách se silnou atmosférou

3. tepelně-tektonická aktivita (desková tektonika) - odtok tepla z jádra přenášeného na konvektivní pohyb v plášti.

Pohyb se převádí lineárním pohybem krustových desek. Na plášti se vznáší 12 desek s rychlostí několika cm za 100 let.

Mezi deskami jsou čtyři (4) typy hranic, které vedou ke vzniku zvláštních povrchových prvků. Například kolidující desky tvoří hory.

Mladý horský systém je ostrý a nepravidelný (např. Himaláje), staré horské systémy jsou nízké a zaoblené (např. Appalachians)

Příklad tektonické aktivity ve formě volanické aktivity na Zemi = Mt. St. Helens:

Již ve dvacátých letech 20. století vědci poznamenali, že zemětřesení jsou soustředěna ve velmi specifických úzkých zónách, které jsou nyní známé jako hrany desek. V roce 1954 francouzský seismolog J.P.Roth publikoval tuto mapu ukazující koncentraci zemětřesení v zónách označených tečkami a šrafovanými oblastmi. Tím se zobrazí hrubý obrys podkladové struktury desky.

Lidé vždy věděli, že atmosféra se s vyšší nadmořskou výškou ztenčuje a ochlazuje. Během čtyřicátých a padesátých let rakety s každou zkouškou dosahovaly ve srovnání s horami stále vyšších postojů. Byla tedy položena otázka, kde začíná vesmír? Odpověď na tuto otázku závisí na tom, s kým o tomto tématu diskutujete. Lékař by uvedl, že vesmír začíná, když lidské tělo již nemůže přežít v atmosféře. Pohonný technik by mohl říci, že vesmír začíná, když proudový motor, který ke svému fungování potřebuje vzduch z atmosféry, již nemůže fungovat. Aerodynamický inženýr by mohl říci, že vesmír začíná, když není dostatek atmosféry, aby ovládací plochy letadla mohly provozovat plavidlo. Byrokratická agentura může mít jednu definici a mezinárodní organizace může mít jinou.

Je zřejmé, že vesmír nezačíná na povrchu Země, protože tím pragmaticky začíná naše atmosféra. Pokud stoupáme do výšky asi 3000 metrů (m), zjistíme, že množství přítomného kyslíku a tlak, kterým tento kyslík vstupuje do našich těl, opravdu nestačí k udržení efektivního fungování lidského těla, i když se mnoho lidí přizpůsobilo žít a pracovat na této úrovni (např. LaPaz, Bolívie Quito, Equador Katmandu, Nepál). Federální letecký úřad nařídil nařízení, že kdykoli piloti letí nad 3000 m (10000 stop), budou mít pro ně a jejich cestující k dispozici doplňkový kyslík. Letectvo Spojených států jde trochu dále a uvádí, že jejich piloti budou na kyslíku nad tlakovou výškou v kabině 10 000 stop. Jak se zvyšuje nadmořská výška, zvyšuje se také potřeba doplňkového kyslíku.

V 5000 m (17000 stop) Jedna polovina hmoty atmosféry je pod tímto postojem. V tomto okamžiku musí být pilot, který je v této výšce kabiny, na kyslík nebo stav známý jako hypoxie (nedostatek kyslíku v krvi nebo oběhovém systému) způsobí, že pilot bude v bezvědomí do 30 minut.
V 16000 m (16 km nebo devět mil) Použití doplňkového kyslíku selhává jako udržovatel lidského života. V této výšce se kombinovaný tlak oxidu uhličitého a vodní páry v plicích rovná vnějšímu atmosférickému tlaku a samotný doplňkový kyslík nemůže dosáhnout krve bez dalšího tlaku. Proto musí být jednotlivec v přetlakové kabině nebo v obleku.
Na 20 km (12 mil) Vnější atmosférický tlak se rovná tlaku par lidského těla nebo asi 47 milimetrů rtuti. V tomto prostředí se v těle začínají tvořit bubliny vody a dalších plynů. Tělesné tekutiny začínají doslova vřít. Kabina pod tlakem nebo tlakový oblek je požadavek na ochranu jedince v této výšce před tímto násilným stavem.
Na 24 km (15 mil) Systém natlakování letadla již nefunguje ekonomicky. V této nadmořské výšce je tak málo kyslíku a dusíku, že jej nelze stlačit, aby chránil pilota, posádku nebo cestující před vnějšími prvky. Také v této nadmořské výšce se v atmosféře začíná formovat ozonová vrstva. I když se ozon skládá ze tří atomů kyslíku na molekulu, je tato látka pro lidské tělo jedovatá a stlačování ozonu by otrávilo kabinu a její obyvatele. V této výšce musí mít kabina nebo skafandr svůj vlastní tlak a kyslík nezávisle na vnější atmosféře. Prostor lidského těla začíná v tomto bodě, protože nad touto nadmořskou výškou musí člověk nést vše, aby tělo přežilo. Toto je pravděpodobně lékařská definice místa, kde vesmír začíná.
Na 32 km (20 mil) Proudové motory již nemohou fungovat. Používá se dnes jako pohonný prostředek pro všechna moderní proudová letadla, proudový vzduch nasává a stlačuje pomocí ventilátorů, aby se smíchal s palivem pro spalování. Na 32 km není dostatek vzduchu ke stlačení pro smíchání s palivem nad touto výškou musí letadlo používat trysky. Nárazový motor pracuje podobně jako proudový motor, kromě toho, že nárazový proud stlačuje vzduch spíše pomocí nadzvukových rázových vln než ventilátorů. Rychlost vzduchu procházejícího rázovou vlnou jej stlačuje mnohem efektivněji než mechanický proudový motor.
Na 45 km (28 mil) Ani pro náporový proud není dostatek vzduchu k provozu. Nad touto nadmořskou výškou musí pohonný systém poskytovat svůj vlastní kyslík, známý také jako oxidační činidlo, a také palivo, tj. Raketu. Pro pohonného inženýra začíná prostor nad touto nadmořskou výškou.
Na 81 km (50 mil) Jedna vládní agentura, ministerstvo obrany Spojených států, říká, že vesmír začíná, protože oceňuje všechny piloty, kteří létají nad touto výškou křídly astronautů. Tato skupina zahrnuje nejen všechny lidi, kteří letěli raketoplánem a různými jinými plavidly do vesmíru, ale také piloty X-15, kteří letěli nad touto nadmořskou výškou.
Na 100 km (62 mil) Aerodynamické síly již nejsou dostatečně účinné k tomu, aby pohybovaly různými ovládacími plochami k ovládání letadla. Kormidlo, křidélka a výškovka již nejsou účinné, protože není dostatek atmosféry, aby mohly být obě hlavní aerodynamické síly účinné. V této nadmořské výšce je obloha temná, hvězdy se již třpytí, ale jsou tvrdými body světla. Kromě palubního vybavení není slyšet žádný zvuk, ve vesmíru není slyšet žádná zvuková ramena, žádné výbuchy ani žádné rázové vlny.

Mezinárodní právo uvádí, že neexistuje žádný definitivní bod, kdy atmosféra končí a začíná vesmír. Hlavní vesmírné mocnosti přijímají následující definici: Vesmír začíná na „nejnižší perigeu dosaženém obíháním vesmírných vozidel.“, I když se to bude lišit podle velikosti a tvaru vozidla. Perigeum je nejbližší přibližovací bod k Zemi na eliptické oběžné dráze. Potenciální výzva této definici nastala v roce 1976, kdy osm rovníkových národů vydalo prohlášení o svrchovanosti nad geosynchronním oběžným pásem, který leží 35862 kilometrů nad rovníkem. Kolumbie, Ekvádor, Brazílie, Konžská lidová republika, Zair, Keňa, Uganda a Indonésie rovněž uvedly, že budou tyto oblasti bránit. Ale v roce 1980 OSN stanovila, že takové nároky jsou neplatné, protože vesmír je mezinárodní území.

Atmosféra Země prošla od doby svého vzniku několika extrémními změnami. Proces má 7 fází:

    proto-atmosféra fáze: původní atmosféra Země, proto-atmosféra, byla akumulována z materiálu rané sluneční soustavy a byla velmi podobná složení Jupiteru, hustá a bohatá na světelné prvky (vodík, hélium, neon / H, On, Ne)

Výsledkem je a snižování atmosféra s konečným složením 78% N 2 , 21% O 2 , 1% Ar a stopová množství H 2 O, CO 2 (0,03%), Ne a Xe

Ačkoli CO 2 obsah je velmi malý, tento stopový plyn hraje důležitou roli v suchozemském podnebí, protože je zodpovědný za skleníkový efekt. Atmosférický CO 2 zachycuje infračervené záření (teplo), čímž zvyšuje povrchovou teplotu na úroveň slučitelnou s udržitelností života.

Atmosféra také hraje důležitou roli při ochraně povrchu před UV a kosmickým zářením a vesmírnými úlomky (meteoroidy).

Pole je jedním z těch matematických koncepčních nástrojů, které nám pomáhají porozumět chování objektů s energií. Pole přiřadí každému bodu v prostoru sílu nebo sílu plus směr. Pole se používá k výpočtu výsledného pohybu objektu v poli, na který pole působí.

Koncept pole přenáší informace o poloze a síle jeho zdrojů (v tomto příkladu magnetické póly).

Země je obklopena magnetickým polem generovaným v jádru naší planety ve tvaru uvedeném níže. Polní čáry (červené na obrázku níže) ukazují různé síly, kde čáry nejblíže k Zemi jsou silnější než čáry dál.

Zemské magnetické pole je zkreslené, stlačené na straně obrácené ke Slunci, značně rozšířené na opačné straně. Důvodem je sluneční vítr, tok částic ze slunce, který se skládá převážně z protonů a elektronů.

Pamatujte, že řemeny Van Allen fungují jako magnetické zrcadlo, které zachycuje částice vysoké energie a směruje je do oblastí pólů. Při interakci s vyšší atmosférou získáte polární záři. Mapování magnetického pole kolem Země a objev Van Allenových pásů byly prvními důležitými mezníky vědeckého průzkumu vesmíru pomocí kosmických lodí v padesátých letech.

Původ magnetického pole Země je jeho vnitřní jádro železo / nikl (Fe / Ni). Vnitřní jádro je horké a jeho rotace vytváří tření, které ionizuje atomy Fe / Ni. Ionizace znamená mnoho volných elektronů v jádru. Volně tekoucí elektrony = elektrický proud. Dynamickým efektem vytváří měnící se elektrické pole magnetické pole.


VAŠE VÁHA NA JINÝCH SVĚTECH

Než se dostaneme k předmětu gravitace a tomu, jak působí, je důležité pochopit rozdíl mezi nimi hmotnost a Hmotnost.

V naší každodenní řeči často používáme výrazy „hmotnost“ a „váha“ zaměnitelně, ale pro astronoma nebo fyzika jsou to úplně jiné věci. Hmotnost těla je měřítkem toho, kolik hmoty obsahuje. Objekt s hmotou má kvalitu zvanou setrvačnost. Pokud v ruce zatřesete předmětem jako kámen, všimnete si, že je potřeba zatlačit, aby se dostal do pohybu, a dalším zatlačením jej znovu zastavit. Pokud je kámen v klidu, chce zůstat v klidu. Jakmile to rozpohybujete, chce to zůstat v pohybu. Tato kvalita nebo „pomalost“ hmoty je její setrvačnost. Hmotnost je měřítkem toho, kolik setrvačnosti objekt zobrazuje.

Hmotnost je úplně jiná věc. Každý objekt ve vesmíru s hmotou přitahuje každý druhý objekt s hmotou. Velikost přitažlivosti závisí na velikosti mas a na tom, jak daleko jsou od sebe. Pro objekty každodenní velikosti je tento gravitační tah mizivě malý, ale tah mezi velmi velkým objektem, jako je Země, a jiným objektem, jako jste vy, lze snadno měřit. Jak? Musíte jen stát na stupnici! Váhy měří sílu přitažlivosti mezi vámi a Zemí. Tato síla přitažlivosti mezi vámi a Zemí (nebo jakoukoli jinou planetou) se nazývá vaše váha.

Pokud jste v kosmické lodi daleko mezi hvězdami a umístíte měřítko pod sebe, stupnice by byla nula. Vaše váha je nulová. Jste beztíže. Vedle vás pluje kovadlina. Je to také beztížné. Jsi ty nebo kovadlina méně hmotná? Rozhodně ne. Pokud byste popadli kovadlinu a pokusili se jí zatřásat, museli byste ji zatlačit, aby se rozběhla, a zatáhnout, aby se zastavila. Stále má setrvačnost, a tedy hmotnost, přesto nemá žádnou váhu. Vidíte ten rozdíl?

Vztah mezi gravitací a hmotou a vzdáleností

Jak je uvedeno výše, vaše váha je měřítkem gravitačního tahu mezi vámi a tělem, na kterém stojíte. Tato gravitační síla závisí na několika věcech. Nejprve to záleží na vaší hmotnosti a hmotnosti planety, na které stojíte. Pokud zdvojnásobíte svoji hmotnost, přitáhne vás gravitace dvakrát tak silně. Pokud je planeta, na které stojíte, dvakrát tak hmotná, přitahuje vás gravitace také dvakrát tak silně. Na druhou stranu, čím dále jste od středu planety, tím slabší je tah mezi planetou a vaším tělem. Síla poměrně rychle slabne. Pokud zdvojnásobíte svou vzdálenost od planety, síla je jedna čtvrtina. Pokud ztrojnásobíte své oddělení, síla klesne na devátou. Desetinásobek vzdálenosti, setina síly. Vidíte vzor? Síla klesá s náměstí vzdálenosti. Dáme-li to do rovnice, bude to vypadat takto:

Dvě „M“ nahoře jsou vaše hmotnost a hmotnost planety. „R“ dole je vzdálenost od středu planety. Hmoty jsou v čitateli, protože síla se zvětší, pokud se zvětší. Vzdálenost je ve jmenovateli, protože síla se zmenšuje, když se vzdálenost zvětšuje. Pamatujte, že síla se nikdy nestane nulovou bez ohledu na to, jak daleko dojedete. Možná to byla inspirace pro báseň od Francise Thompsona:

Tato rovnice, kterou nejprve odvodil sir Isaac Newton, nám říká hodně. Můžete například mít podezření, že protože Jupiter je 318krát hmotnější než Země, měli byste vážit 318krát tolik, kolik vážíte doma. To by byla pravda, kdyby měl Jupiter stejnou velikost jako Země. Jupiter je ale 11krát větší než poloměr Země, takže jste 11krát dále od středu. Tím se sníží tah o faktor 11 2, což má za následek asi 2,53krát větší tah Země na vás. Díky postavení na neutronové hvězdě budete nepředstavitelně vážní. Nejen, že je hvězda velmi hmotná na začátek (přibližně stejná jako Slunce), ale je také neuvěřitelně malá (o velikosti San Franciska), takže jste velmi blízko středu a r je velmi malé číslo. Malá čísla ve jmenovateli zlomku vedou k velmi velkým výsledkům!


Odpovězte na tuto otázku

Fyzika

Na povrchu určité planety má gravitační zrychlení g velikost 12,0 m / s ^ 2. Na tuto planetu je transportován 21,0 kg mosazný zvon. Jaká je (a) hmotnost mosazné koule na Zemi a na planetě a (b)

Pysics

Planeta X má stejnou hmotnost jako Země, ale její poloměr je jen poloviční. How does the gravity on this planet compare with the gravity on our planet earth?

Physics help 3!! **

Based on the following data about planet X (which orbits around the Sun): Planet X's distance from Sun = 3.6*1012 m Planet X's radius = 2*106 m Planet X's mass = 8.2*1022 kg a.) Find gx, the size of the acceleration due to gravity

Fyzika

you weigh 526 N on earth. Planet X has twice the mass of Earth and twice the radius of Earth. What is your weight in newtons on planet X?

Fyzika

person weighs 526 N on Earth. Another planet has twice the mass of Earth and Twice the radius of Earth. Find the weight on the other planet. I need help with a formula too.

Fyzika

A mass is suspended on a spring scale. The scale shows a reading of 5N and stretches a distance of 0.2 meters from its relaxed length. 1)What is the spring constant of the scale? )If this scale was taken to a planet that has a

Fyzika

If a small planet were discovered whose orbital period was twice that of Earth, how many times farther from the Sun would this planet be?

Věda

if all of the following imaginary planets were the same distance from the sun, which would experience the strongest force of gravity due to the sun? planet a: mass 3,500 kg planet b: mass 50,000 kg planet c: mass 750 kg planet d:

Fyzika

I have a hard time solving this problem. The weight of an object at the surface of a planet is proportional to the planet's mass and inversely proportional to the square of the radius of the planet. Jupiter's radius is 11 times

Země

a space traveller determines the radius of a planet to be half of earth . After landing on its surface , he finds the acceleration due to gravity to be twice of that of surface of earth. Find the ratio of mass of planet to the

Science Help Please

8. Which of these correctly compares the masses of different objects in the universe? A moon has less mass than a star and more mass than the planet it orbits. B A planet has less mass than a galaxy and more mass than the star it

College physics

A new planet has been discovered that has a mass one-tenth that of Earth and a radius that is one-sixth that of Earth. Determine the free fall acceleration on the surface of this planet. Express your answer in the appropriate mks


Neptune

Neptune also held a surprise in store for us, and we don’t understand yet what happened. While the planet’s magnitude stayed relatively constant before 1980, and stabilized again after 2000, in the intervening decades the planet brightened by an unexpected — and unexplained — 11%. Neptune is alone among the planets in exhibiting a significant long-term change in its inherent brightness. Astronomers have proposed some ideas to explain this peculiar variation but none are convincing. More amateur magnitude observations may help to solve this riddle.

Neptune gradually brightened from about 1980 until 2000. This illustration combines magnitudes from several different sources. The reason for the brightening is still a mystery.
Anthony Mallama


How the Earth-shaking theory of plate tectonics was born

Scientists have peppered the planet with seismometers that can detect the rumble of moving magma within a volcano, and GPS stations can spot changes in land elevation as magma swells below. But anticipating eruptions remains tricky.

BRUCE DAVIDSON/NATURE PICTURE LIBRARY/ALAMY

Share this:

January 13, 2021 at 11:00 am

Some great ideas shake up the world. For centuries, the outermost layer of Earth was thought to be static, rigid, locked in place. But the theory of plate tectonics has rocked this picture of the planet to its core. Plate tectonics reveals how Earth’s surface is constantly in motion, and how its features — volcanoes, earthquakes, ocean basins and mountains — are intrinsically linked to its hot interior. The planet’s familiar landscapes, we now know, are products of an eons-long cycle in which the planet constantly remakes itself.

When plate tectonics emerged in the 1960s it became a unifying theory, “the first global theory ever to be generally accepted in the entire history of earth science,” writes Harvard University science historian Naomi Oreskes, in the introduction to Plate Tectonics: An Insider’s History of the Modern Theory of the Earth. In 1969, geophysicist J. Tuzo Wilson compared the impact of this intellectual revolution in earth science to Einstein’s general theory of relativity, which had produced a similar upending of thought about the nature of the universe.

This article is an excerpt from a series celebrating some of the biggest advances in science over the last century. For an expanded version of the story of plate tectonics, visit Century of Science: Shaking up Earth.

Plate tectonics describes how Earth’s entire, 100-kilometer-thick outermost layer, called the lithosphere, is broken into a jigsaw puzzle of plates — slabs of rock bearing both continents and seafloor — that slide atop a hot, slowly swirling inner layer. Moving at rates between 2 and 10 centimeters each year, some plates collide, some diverge and some grind past one another. New seafloor is created at the center of the oceans and lost as plates sink back into the planet’s interior. This cycle gives rise to many of Earth’s geologic wonders, as well as its natural hazards.

“It’s amazing how it tied the pieces together: seafloor spreading, magnetic stripes on the seafloor … where earthquakes form, where mountain ranges form,” says Bradford Foley, a geodynamicist at Penn State. “Pretty much everything falls into place.”

With so many lines of evidence now known, the theory feels obvious, almost inevitable. But the conceptual journey from fixed landmasses to a churning, restless Earth was long and circuitous, punctuated by moments of pure insight and guided by decades of dogged data collection.

Continents adrift

In 1912, German meteorologist Alfred Wegener proposed at a meeting of Frankfurt’s Geological Association that Earth’s landmasses might be on the move. At the time, the prevailing idea held that mountains formed like wrinkles on the planet as it slowly lost the heat of formation and its surface contracted. Instead, Wegener suggested, mountains form when continents collide as they drift across the planet’s surface. Although now far-flung, the continents were once joined together as a supercontinent Wegener dubbed Pangaea, or “all-Earth.” This would explain why rocks of the same type and age, as well as identical fossils, are found on either side of the Atlantic Ocean, for example.

The San Andreas Fault (shown) is the boundary between the Pacific and North American plates. KEVIN SCHAFER/ALAMY

In 1989, a slip of the San Andreas Fault triggered a magnitude 6.9 earthquake that rocked the San Francisco Bay area, causing 63 deaths and billions of dollars in damage (shown). David Weintraub/Science Source

This idea of drifting continents intrigued some scientists. Many others, particularly geologists, were unimpressed, hostile, even horrified. Wegener’s idea, detractors thought, was too speculative, not grounded enough in prevailing geologic principles such as uniformitarianism, which holds that the same slow-moving geologic forces at work on Earth today must also have been at work in the past. The principle was thought to demand that the continents be fixed in place.

German geologist Max Semper disdainfully wrote in 1917 that Wegener’s idea “was established with a superficial use of scientific methods, ignoring the various fields of geology,” adding that he hoped Wegener would turn his attention to other fields of science and leave geology alone.“O holy Saint Florian, protect this house but burn down the others!” he wrote sardonically.

The debate between “mobilists” and “fixists” raged on through the 1920s, picking up steam as it percolated into English-speaking circles. In 1926, at a meeting in New York City of the American Association of Petroleum Geologists, geologist Rollin T. Chamberlin dismissed Wegener’s hypothesis as a mishmash of unrelated observations. The idea, Chamberlin said, “is of the foot-loose type, in that it takes considerable liberty with our globe, and is less bound by restrictions or tied down by awkward, ugly facts than most of its rival theories.”

One of the most persistent sticking points for Wegener’s idea, now called continental drift, was that it couldn’t explain jak the continents moved. In 1928, English geologist Arthur Holmes came up with a potential explanation for that movement. He proposed that the continents might be floating like rafts atop a layer of viscous, partially molten rocks deep inside Earth. Heat from the decay of radioactive materials, he suggested, sets this layer to a slow boil, creating large circulating currents within the molten rock that in turn slowly shift the continents about.

Zaregistrujte se pro nejnovější z Vědecké zprávy

Headlines and summaries of the latest Vědecké zprávy articles, delivered to your inbox

Holmes admitted he had no data to back up the idea, and the geology community remained largely unconvinced of continental drift. Geologists turned to other matters, such as developing a magnitude scale for earthquake strength and devising a method to precisely date organic materials using the radioactive form of carbon, carbon-14.

Data flood in

Rekindled interest in continental drift came in the 1950s from evidence from an unexpected source — the bottom of the oceans. World War II had brought the rapid development of submarines and sonar, and scientists soon put the new technologies to work studying the seafloor. Using sonar, which pings the seafloor with sound waves and listens for a return pulse, researchers mapped out the extent of a continuous and branching underwater mountain chain with a long crack running right down its center. This worldwide rift system snakes for over 72,000 kilometers around the globe, cutting through the centers of the world’s oceans.

Armed with magnetometers for measuring magnetic fields, researchers also mapped out the magnetic orientation of seafloor rocks — how their iron-bearing minerals are oriented relative to Earth’s field. Teams discovered that the seafloor rocks have a peculiar “zebra stripe” pattern: Bands of normal polarity, whose magnetic orientation corresponds to Earth’s current magnetic field, alternate with bands of reversed polarity. This finding suggests that each of the bands formed at different times.

The Pacific Ocean’s Mariana Trench is the deepest known subduction zone, where a tectonic plate sinks back into Earth’s interior. Tady Deep Discoverer explores the trench at a depth of 6,000 meters in 2016. NOAA OFFICE OF OCEAN EXPLORATION AND RESEARCH

Meanwhile, growing support for the detection and banning of underground nuclear testing also created an opportunity for seismologists: the chance to create a global, standardized network of seismograph stations. By the end of the 1960s, about 120 different stations were installed in 60 different countries, from the mountains of Ethiopia’s Addis Ababa to the halls of Georgetown University in Washington, D.C., to the frozen South Pole. Thanks to the resulting flood of high-quality seismic data, scientists discovered and mapped rumbles along the mid-ocean rift system, now called mid-ocean ridges, and beneath the trenches. The quakes near very deep ocean trenches were particularly curious: They originated much deeper underground than scientists had thought possible. And the ridges were very hot compared with the surrounding seafloor, scientists learned by using thin steel probes inserted into cores drilled from shipboard into the seafloor.

In the early 1960s, two researchers working independently, geologist Harry Hess and geophysicist Robert S. Dietz, put the disparate clues together — and added in Holmes’ old idea of an underlying layer of circulating currents within the hot rock. The mid-ocean ridges, each asserted, might be where circulation pushes hot rock toward the surface. The powerful forces drive pieces of Earth’s lithosphere apart. Into the gap, lava burbles up — and new seafloor is born. As the pieces of lithosphere move apart, new seafloor continues to form between them, called “seafloor spreading.”

Research suggests that volcanic island chains form as plates move over upwellings of magma. But the origin of the Hawaiian Islands (Kilauea volcano shown) and other similar chains remains something of a geologic puzzle. ART WOLFE/GETTY IMAGES

The momentum culminated in a two-day gathering of perhaps just 100 earth scientists in 1966, held at the Goddard Institute for Space Studies in New York. “It was quite clear, at this conference in New York, that everything was going to change,” University of Cambridge geophysicist Dan McKenzie told the Geological Society of London in 2017 in a reflection on the meeting.

But going in, “no one had any idea” that this meeting would become a pivotal moment for the earth sciences, says seismologist Lynn Sykes of Columbia University. Sykes, then a newly minted Ph.D., was one of the invitees he had just discovered a distinct pattern in the earthquakes at mid-ocean ridges. This pattern showed that the seafloor on either side of the ridges was pulling apart, a pivotal piece of evidence for plate tectonics.

At the meeting, talk after talk piled data on top of data to support seafloor spreading, including Sykes’ earthquake data and those symmetrical patterns of zebra stripes. It soon became clear that these findings were building toward one unified narrative: Mid-ocean ridges were the birthplaces of new seafloor, and deep ocean trenches were graves where old lithosphere was reabsorbed into the interior. This cycle of birth and death had opened and closed the oceans over and over again, bringing the continents together and then splitting them apart.

The evidence was overwhelming, and it was during this conference “that the victory of mobilism was clearly established,” geophysicist Xavier Le Pichon, previously a skeptic of seafloor spreading, wrote in 2001 in his retrospective essay “My conversion to plate tectonics,” included in Oreskes’ book.

Plate tectonics emerges

The whole earth science community became aware of these findings the following spring, at the American Geophysical Union’s annual meeting. Wilson laid out the various lines of evidence for this new view of the world to a much larger audience in Washington, D.C. By then, there was remarkably little pushback from the community, Sykes says: “Right away, they accepted it, which was surprising.”

Scientists now knew that Earth’s seafloor and continents were in motion, and that ridges and trenches marked the edges of large blocks of lithosphere. But how were these blocks moving, all in concert, around the planet? To plot out the choreography of this complex dance, two separate groups seized upon a theorem devised by mathematician Leonhard Euler way back in the 18th century. The theorem showed that a rigid body moves around a sphere as though it is rotating around an axis. McKenzie and geophysicist Robert Parker used this theorem to calculate the dance of the lithospheric blocks — the plates. Unbeknownst to them, geophysicist W. Jason Morgan independently came up with a similar solution.

Shifting landmasses — such as the opening of the Drake Passage between South America and Antarctica (icebergs around Elephant Island shown) — can alter currents, and climates. NASA IMAGE BY JEFF SCHMALTZ, LANCE/EOSDIS RAPID RESPONSE

With this last piece, the unifying theory of plate tectonics was born. The hoary wrangling over continental drift now seemed not only antiquated, but also “a sobering antidote to human self-confidence,” physicist Egon Orowan told Vědecké zprávy in 1970.

People have benefited greatly from this clearer vision of Earth’s workings, including being able to better prepare for earthquakes, tsunamis and volcanoes. Plate tectonics has also shaped new research across the sciences, offering crucial information about how the climate changes and about the evolution of life on Earth.

And yet there’s still so much we don’t understand, such as when and how the restless shifting of Earth’s surface began — and when it might end. Equally puzzling is why plate tectonics doesn’t appear to happen elsewhere in the solar system, says Lindy Elkins-Tanton, a planetary scientist at Arizona State University in Tempe. “How can something be a complete intellectual revolution and also inexplicable at the same time?”

Jupiter’s frozen moon Europa (shown) has its own form of icy plate tectonics. NASA, JPL-Caltech, SETI Institute

Crucible of life

Earth is the only known world with plate tectonics. It’s also the only one known to harbor life.

Planetary scientists puzzle over whether and how these two facts might be related — and what it means for just how unusual Earth really is, says Lindy Elkins-Tanton, a planetary scientist at Arizona State University in Tempe. “Nobody knows how plate tectonics began on Earth, and why it didn’t begin elsewhere,” she adds. “It’s a mystery that connects to a lot of other mysteries, and one of those is habitability.”

We know plate tectonics plays a powerful role in keeping Earth habitable, primarily by moving carbon around. “It’s responsible for mediating the climate on long geological time scales, making sure the climate is more or less temperate for life,” says Roger Fu, a geophysicist at Harvard University.

When two tectonic plates collide, one can slide beneath the other, carrying rocks bearing carbon deep into the planet’s interior. The subducting plate begins to melt, and volcanoes bloom on the overlying plate, belching carbon dioxide and other gases into the atmosphere. As carbon dioxide builds up, it warms the planet through the greenhouse effect.

This warmer atmosphere then speeds up weathering of rocks on Earth’s surface, by boosting the chemical reaction between carbon dioxide–rich rainwater and the rocks. Those reactions draw the gas out of the atmosphere to form new carbon minerals. The minerals wash into the ocean, where tiny ocean creatures use the carbon to build their calcium carbonate shells. Ultimately those creatures die, their shells sinking to the ocean floor and becoming carbonate rocks themselves. As more and more carbon dioxide gets sequestered away from the atmosphere in this way, the planet cools — until, eventually, the slow grind of plate tectonics carries the carbonate into the planet’s interior with a subducting plate.

Signs of plate tectonics are clearly visible on Earth’s surface (Piqiang Fault in China’s Xinjiang Province shown). Scientists wonder whether similar features on other planets could be clues to habitability. NASA

This cycle, playing out over many millions of years, doesn’t just keep temperatures mild. The churning also keeps oxygen, nitrogen, phosphorus and other nutrients cycling through the atmosphere, oceans and rocks — and chemically transforms them into forms that living organisms can use.

“That’s not to say that life wouldn’t happen without plate tectonics,” Fu says. “But it would be very different.”

In fact, the first life on Earth may predate the onset of plate tectonics. The planet’s ancient rocks bear traces of life dating to at least 3.4 billion years ago, several hundred million years before the earliest known evidence for any plate motions, in the form of fossilized stromatolites, layered structures made of microbes and minerals. Similar microbial communities exist in modern times at hot springs, such as those of Yellowstone National Park. Some scientists to speculate that hot springs — which contain the biochemical recipe for life, including chemical elements, water and energy — may have set the stage for Earth’s earliest life.

It’s certainly theoretically possible for planets without plate tectonics — like the early Earth — to have livable atmospheres and liquid water, as well as abundant heat, says Bradford Foley, a geodynamicist at Penn State. Foley has simulated how much carbon dioxide could seep out from the interior of “stagnant lid” planets — planets like Mars and Mercury that have a single, continuous piece of lithosphere that sits like a cold, heavy lid over the hot interior. Even on these planets, Foley says, “we still have volcanism,” because there’s still hot rock circulating beneath that heavy lid. Those eruptions release carbon dioxide to the atmosphere and produce fresh new rock for weathering.

Mars shows signs of volcanic activity (Olympus Mons shown) but no known plate tectonics. JPL, NASA

Volcanism on a climate-altering scale might not last as long as it does when plate tectonics keeps things churning along, but it theoretically could persist for 1 billion or 2 billion years, Foley says. That means that some stagnant lid planets could create an atmosphere and even have temperate climates with liquid water, at least for a time.

Then there’s Europa, Jupiter’s icy moon. The surface of the moon is broken into a mosaic of plates of ice that slide past and over and under one another, much like those on Earth. “Instead of subduction, it’s referred to as subsumption,” Fu says. But the result of this icy cycle may be similar to the hard-rock recycling on Earth, moving nutrients between surface ice and liquid ocean below, which in turn could help support life on the moon.

“What exactly plate tectonics is isn’t an answered question,” Fu says. The term, he says, has become a catchall that encompasses numerous physical features on Earth — mid-ocean ridges, subduction, moving continents — as well as geochemical processes like nutrient cycling. “But there’s no guarantee they always have to happen together.”

Scientists instinctively turn to Earth as a template for studying other worlds, and as an example of what to look for in the search for habitability, Elkins-Tanton says. “So many of the things we try to explain in the natural sciences relies on us being in the middle of the bell curve,” she says. “If it turns out we’re unusual, we’re a bit of an outlier, then explaining things is much harder.”

It may be that each world has its own eclectic history, she says. Earth’s happens to include the powerful cycle of plate tectonics. But life elsewhere might have found another way. — Carolyn Gramling

Dotazy nebo komentáře k tomuto článku? Zašlete nám e-mail na adresu [email protected]

A version of this article appears in the January 16, 2021 issue of Vědecké zprávy.


Podívejte se na video: . Računanje površina (Listopad 2022).