Ist es theoretisch möglich, dass Planeten mit so hohen Bergen existieren, dass ihre Gipfel die Atmosphäre des Planeten überragen? Und welche physikalischen Gesetze sind für diese Frage relevant? Ich bin nur Neugierig.
Die Frage kam, während ich mir die Atmosphäre wie einen zweiten Ozean über unserem Wasserozean vorstellte. Und ich dachte, es wäre schön, wenn ein so gasförmiger Ozean auch Inseln haben könnte.
Dies ist ein bisschen eine Grauzone, da eine Atmosphäre keine klare Grenze hat. Davon abgesehen ist Olympus Mons auf dem Mars so groß, dass der atmosphärische Druck darüber nur 12 % des durchschnittlichen Drucks auf der Marsoberfläche beträgt. Das ist nach terrestrischen Maßstäben fast Vakuum.
https://en.wikipedia.org/wiki/Olympus_Mons#Beschreibung
Im Allgemeinen benötigen Sie dazu Folgendes:
Es ist keine sehr wahrscheinliche Kombination, aber es kann passieren, wie auf dem Mars zu sehen ist.
Einige Planeten haben überhaupt keine Atmosphäre, also würde jede Unebenheit, jeder Hügel und jeder Berg Ihren Anforderungen entsprechen. Es gibt keine grundlegende Physik, die mit der Größe von Bergen und der Dicke der Atmosphäre zu tun hat. Sie werden von völlig unterschiedlichen Prozessen gesteuert.
Offensichtlich gibt es verschiedene Definitionen für die Dicke der Atmosphäre eines Planeten. Atmosphärischer Druck und Dichte fallen etwa exponentiell mit der Höhe ab,
. Man kann die charakteristische Skalenhöhe angeben ,
, über die dies geschieht. Dies ist die Höhe, die die Atmosphäre abrupt beenden würde, wenn die Dichte an der Oberfläche,
, wurden den ganzen Weg nach oben beibehalten.
Für die Erde,
ist etwa 8500 Meter. Der Mount Everest ist 8850 Meter hoch, also ragt er laut dieser Definition aus der Atmosphäre heraus, aber kaum.
Für Mars,
ist etwa 11100 Meter. Olympus Mons ist etwa 21000 Meter hoch, also ragt er nach dieser Definition etwa doppelt so hoch aus der Atmosphäre wie
für Venus,
ist etwa 15900 Meter. Maxwell Montes ist etwa 11000 Meter hoch, also sitzt es gut in der Atmosphäre der Venus.
Für Titan,
ist etwa 21000 Meter. Mithrim Montes ist nur 3337 Meter hoch, also bleibt er direkt am Grund der Titan-Atmosphäre.
Die Skalenhöhe wird ungefähr angegeben durch
, wo
ist Boltzmanns Konstante,
ist Temperatur,
ist die lokale Oberflächengravitation, und
ist die mittlere Masse eines Moleküls der Atmosphäre.
Die Höhe der Berge ist viel schwieriger. Die Arbeit, die zum Erstellen eines Berges erforderlich ist, ist proportional zu
, so dass große Planeten mit hoher Oberflächengravitation dazu neigen, kleinere Berge zu haben. Aber die dynamischen Prozesse, die Berge erzeugen, werden sehr stark von der Natur des Planeten abhängen. Olympus Mons auf dem Mars ist ein sehr großer Schildvulkan, der in den letzten paar Millionen Jahren aktiv gewesen zu sein scheint. Die dünne Atmosphäre führt wahrscheinlich zu geringer Erosion, und die relativ dicke starre Kruste und die geringe Schwerkraft werden wahrscheinlich über viele Äonen relativ wenig hydrostatisches Absinken bedeuten.
Wie andere gesagt haben, gibt es keine scharfe Grenze für die Atmosphäre, aber für die Erde haben wir die Karman-Linie definiert , wo ein Flugzeug mit Umlaufgeschwindigkeit fliegen müsste, damit seine Flügel genügend Auftrieb bieten, um sich selbst zu tragen. Auch dieser Wert ist nicht genau (der Luftdruck kann beispielsweise variieren), aber zwei weit verbreitete Werte sind 50 Meilen (ca. 80 km) und 100 km.
Obwohl der Mars eine sehr dünne Atmosphäre hat, verblasst er interessanterweise langsamer aufgrund der schwächeren Schwerkraft des Planeten (er hat eine größere „Skalenhöhe“). Daher wird angenommen, dass die Karman-Linie für den Mars ungefähr die gleiche ist wie für die Erde oder drei- bis viermal so hoch wie der Olympus Mons. Kein umlaufender Satellit wird mit einem Marsberg kollidieren.
Sie können sich sicherlich eine Marsatmosphäre vorstellen, die dünner ist, als sie tatsächlich ist, so dass die Karman-Linie nur 20 km hoch ist, weniger als die 25 km Höhe von Olympus Mons. In diesem Sinne stimme ich Brick zu, dass die Antwort nur Ja lauten kann. Aber die Atmosphäre wäre in diesem Fall tatsächlich sehr dünn.
Es wäre interessant, die dickstmögliche Atmosphäre zu kennen, für die sich ein Berg über die Karman-Linie hinaus erstrecken kann, aber ich habe keine Antwort darauf.
Ich denke, die Größe des Planeten und seine geologische Aktivität werden die Höhe der Berge bestimmen. Der Mars ist kleiner als die Erde und hat keinen aktiven Kern, daher hat er eine hohe Wahrscheinlichkeit, einen Berg wie Olympus Mons zu haben.
John