№ 11.2Задача 11.2
- 2. Условие. По современным данным, массовая доля кислорода на Солнце составляет 0.8%. На сколько планетных атмосфер типа земной хватило бы солнечного кислорода?
Решение
-
- Решение. Определим полную массу кислорода на Солнце:
$$M_{\rm OS} = 0.008 \cdot M_0 = 1.6 \cdot 10^{28} \, \text{kg}.$$
Здесь $M_0$ — масса Солнца. Далее нам нужно определить массу атмосферы Земли. Это несложно сделать, зная атмосферное давление у поверхности нашей планеты p. Это есть сила, с которой столб атмосферы давит на единицу площади поверхности. Масса этого столба равна
$$\mu = p/g$$
где g — ускорение свободного падения на поверхности Земли. Чтобы найти общую массу, умножим величину $\mu$ на площадь поверхности Земли:
$$m = 4\pi R_{\rm E}^2 \mu = \frac{4\pi R_{\rm E}^2 p}{g} = \frac{4\pi R_{\rm E}^4 p}{GM_{\rm E}}.$$
Здесь $R_{\rm E}$ и $M_{\rm E}$ – радиус и масса Земли соответственно. Масса атмосферы Земли составляет 5.2·1018 кг. Содержание в ней кислорода составляет 21% по объему и практически такую же долю – по массе (так как молярные массы кислорода и основного атмосферного газа, азота, близки). В итоге, масса кислорода в атмосфере Земли составляет чуть более $10^{18}$ кг. Солнечного кислорода хватило бы на $1.5\cdot10^{10}$ , то есть на 15 миллиардов атмосфер типа земной.
Ответ
Солнечного кислорода хватило бы на $1.5\cdot 10^{10}$ , то есть на 15 миллиардов атмосфер типа земной.