Was würde passieren, wenn der Sauerstoff der Erde die Sonne erreichen würde?

Lassen Sie uns die Masse dieser riesigen Sauerstoffatmosphäre berechnen, sollen wir?

Ich kann eine modifizierte Version der barometrischen Formel verwenden , um die Dichte in jeder Höhe zu berechnen$h$über einem Referenzpunkt - in diesem Fall an der Erdoberfläche:

$$\rho=\rho_0 \exp \left[\frac{-g_0M(h-h_0)}{RT} \right]$$ Wo $_0$bezeichnet eine Menge an $h=0$. Um den Durchschnittswert zu finden, müssen wir eine Formel verwenden: $$f(x)_{\text{avg}}=\frac{1}{b-a} \int_a^b f(x)dx$$ In unserem Fall, $a=h_0$Und $b=150,000,000,000$(beides in Meter). $\rho$ist eine Funktion von $h$, also haben wir $$\rho_{\text{avg}}=\frac{1}{150,000,000,000-h_0}\int_{h_0}^{150,000,000,000}\rho_0 \exp \left[\frac{-g_0M(h-h_0)}{RT} \right]dh$$ $$\rho_{\text{avg}}=\frac{1}{150,000,000,000-h_0}\int_{h_0}^{150,000,000,000}\rho_0 \exp \left[\frac{-g_0Mh+gMh_0}{RT} \right]dh$$ $$\rho_{\text{avg}}=\frac{1}{150,000,000,000-h_0}\int_{h_0}^{150,000,000,000}\rho_0 \exp \left[\frac{g_0Mh_0}{RT}-\frac{g_0Mh}{RT} \right]dh$$ Verwenden $u$-Auswechslung: $$u= \to du=-\frac{g_0M}{RT}dh$$ $$\rho_{\text{avg}}=-\frac{g_0M}{RT}\frac{1}{150,000,000,000}\int_{h_0}^{150,000,000,000}\rho_0 \exp u du$$ $$\rho_{\text{avg}}=-\frac{g_0M}{RT}\frac{1}{150,000,000,000} \rho_0 \left[\exp u \right]_{h_0}^{150,000,000,000}$$ $$\rho_{\text{avg}}=-\frac{g_0M}{RT}\frac{1}{150,000,000,000} \rho_0 \left[\exp \left[ \frac{g_0Mh_0}{RT}-\frac{g_0Mh}{RT} \right] \right]_{h_0}^{150,000,000,000}$$ $h_0=0$, So $$\rho_{\text{avg}}=-\frac{g_0M}{RT}\frac{1}{150,000,000,000} \rho_0 \left[\exp \left[ -\frac{g_0Mh}{RT} \right] \right]_0^{150,000,000,000}$$ Wenn ich einige Variablen einsetze, bekomme ich $$\rho_{\text{avg}}=-\frac{9.81 \times 0.0289644 }{8.31432 T}\frac{1}{150,000,000,000} \rho_0 \left[\exp \left[ -\frac{9.81 \times 0.0289644 h}{8.31432 T} \right] \right]_0^{150,000,000,000}$$ Das Knifflige ist die Temperatur, die keine Funktion der Höhe ist. Schlimmer noch, ich habe geschätzt, dass die Stornorate null ist! Okay, nun, es ist eine Annäherung, also werde ich das sagen $T$ist die durchschnittliche Lufttemperatur der Erde - 288 Kelvin, laut Wikipedia . Wenn ich das einstecke, verstehe ich $$\rho_{\text{avg}}=-\frac{9.81 \times 0.0289644 }{8.31432 \times 288}\frac{1}{150,000,000,000} \rho_0 \left[\exp \left[ -\frac{9.81 \times 0.0289644 h}{8.31432 \times 288} \right] \right]_0^{150,000,000,000}$$ $$\rho_{\text{avg}}=-7.91 \times 10^{-16} \rho_0 \left[\exp \left[ -\frac{h}{1.19 \times 10^4} \right] \right]_0^{150,000,000,000}$$ Bei $h=0$, $p_0=1.225$, So $$\rho_{\text{avg}}=-9.69 \times 10^{-16} \left[\exp \left[ -\frac{h}{1.19 \times 10^4} \right] \right]_0^{150,000,000,000}$$ $$\rho_{\text{avg}} \approx 9.69 \times 10^{-16}$$ Ziemlich niedrig, oder? Aber lasst uns die Masse finden. gegeben das $r=150,000,000,000$, wir bekommen $$M=V \rho_{\text{avg}}$$ $$M=1.37 \times 10^{19} \text{ kilograms}$$ Das ist nur etwa das Doppelte der derzeitigen Masse unserer Atmosphäre .

Wenn ich nicht irgendwo einen Fehler gemacht habe – und das könnte sehr gut der Fall sein –, werden die Auswirkungen der Gravitation auf das Sonnensystem ungefähr gleich Null sein. Der Erde, der Sonne, dem Mond oder irgendetwas anderem wird nichts passieren. Mein Ergebnis widerspricht dem von 2012rcampion , obwohl das von einer konstanten Dichte ausgegangen ist. Sehen Sie die Macht von$e^{-x}$(Wortspiel beabsichtigt)?

---

Die riesige erweiterte Atmosphäre wird jedoch höchstwahrscheinlich die Erde verlassen. Es gibt einen Grund, warum die Erde kein Gasriese ist – sie ist nicht massiv genug. Sauerstoffmoleküle in solch großen Entfernungen von der Erde können leicht atmosphärischen Fluchten zum Opfer fallen und werden sie bald verlassen. Diese Hülle würde erschöpft sein, selbst wenn die Erde ganz allein wäre.

Aber es ist nicht alles von selbst. Es gibt andere Körper in der Nähe, und sie würden etwas Gas ansammeln - möglicherweise. Venus und Merkur könnten sich durch die Kugel bewegen, ebenso wie Mars. Sie könnten jeweils einen Teil des Sauerstoffs aufnehmen. Die meisten würden jedoch zur Sonne gehen oder einfach herumschweben.

Der Sauerstoff würde nicht brennen, weil eine Verbrennungsreaktion nicht stattfinden könnte! Eine typische Verbrennungsreaktion ist

$$\text{Hydrocarbon}+x\text{O}_2 \to y\text{CO}_2+z\text{H}_2\text{O}$$ Das Problem ist, es gibt keinen Treibstoff! Reine Sauerstoffatmosphären sind anfällig für Feuer – man muss nur bis Apollo 1 schauen – aber man braucht trotzdem Treibstoff. Sie werden es schwer haben, das zu finden. Selbst in der Nähe der Sonne, wo es viel Hitze gibt, werden Sie immer noch nicht viel Brennstoff finden, denn während die Sonne reich an Wasserstoff und Helium ist, gibt es nicht viel Kohlenstoff - zumindest nicht im Vergleich zu den anderen Elementen.

---

Zusammenfassung

Erstens, würde die Atmosphäre wachsen oder würde sie nur viel dichter werden?

Hoppla; Ich nahm irgendwie an, dass der zusätzliche Sauerstoff sofort dort platziert wurde. Nun, wie die anderen sagten, es wäre extrem schwierig zu erstellen. Ohne ein bisschen Handwinken ist es also eher nicht machbar.

Könnte die Atmosphäre angesichts der Umstände, wenn sie wächst, schließlich die Sonne erreichen?

Nein, denn wie ich bereits sagte, würde es leicht von der Erde entkommen.

Was passiert, wenn es nahe genug kommt? Würde die Sonne den gesamten zur Erde führenden Sauerstoff verbrennen und dann alles auf der Erde und die Erde selbst verbrennen?

Vielleicht werden einige brennen, aber nicht viel. Sie haben einfach nicht den nötigen Treibstoff.

Die erste Frage ist, woher Sie den Sauerstoff „produzieren“. Es ist ein ziemlich häufiges Element auf der Erde, aber das meiste davon ist in sauerstoffhaltigen Mineralien tief im Inneren der Erde gebunden. Die Freisetzung dieses Sauerstoffs würde die Oberflächenbedingungen radikal verändern.

Ein weiteres Problem ist, was mit dem Sauerstoff passiert. Dinge in sauerstoffhaltigen Umgebungen rosten oder brennen normalerweise; das heißt, sie oxidieren. In einer sauerstoffreichen Umgebung passieren diese beiden Dinge sehr schnell und neigen dazu, Sauerstoff aus der Atmosphäre zu verbrauchen. Sauerstoff ist das zweitreaktivste Element, daher hasst es es, einfach herumzuschwimmen (deshalb ist es alles in Felsen). Nur durch die kontinuierliche Wirkung der Photosynthese wird der Sauerstoff in der Atmosphäre aufrechterhalten. Die geologischen Sequestrierungsprozesse würden sich beschleunigen, wenn Sie der Atmosphäre Sauerstoff hinzufügen, sodass Sie einen wirklich erstaunlichen Produktionsmechanismus benötigen würden, um die von Ihnen vorgeschlagenen großen Mengen aufrechtzuerhalten.

Allerdings reicht der Sauerstoff nicht aus, um die Sonne zu erreichen. Selbst wenn die Dichte der Atmosphäre konstant bliebe, müsste man die Masse der Atmosphäre um mehr als das Tausend Billionenfache auf über eine Milliarde Mal die Masse der Erde oder etwa das Zehntausendfache der Masse der Sonne selbst erhöhen.

Bevor Sie auch nur annähernd diese Masse erreichen, würden Sie die Erde in einen Gasriesen verwandeln, wenn die Dicke und Dichte der Atmosphäre zunimmt. Irgendwann würde es sich durch die Kompression so stark erhitzen, dass es sich entzünden und sich in einen eigenen Stern verwandeln würde. (Beachten Sie, dass ein Stern, der hauptsächlich aus Sauerstoff besteht, eine sehr kurze Lebensdauer in der Größenordnung von einigen Monaten oder Jahren haben würde, da er sich am Ende seines Lebens wie der Kern eines sehr massereichen Sterns verhalten würde.)

Also, um deine Punkte einzeln zu beantworten:

• Würde die Atmosphäre wachsen oder nur viel dichter werden?

Beide. Tatsächlich würde die Dichte auf etwa zehn Milliarden Kilogramm pro Kubikmeter ansteigen , wenn die Masse auf etwa 10 Sonnenmassen ansteigt (aber nicht mehr als ein paar Hundert, an diesem Punkt ist der Stern so hell, dass der Photonendruck ihn auseinanderbläst ).

• Wenn die Atmosphäre dann den Umständen entsprechend wächst, wird sie eines Tages die Sonne erreichen. Richtig?

FALSCH. Siehe oben.

• Was passiert, wenn es nahe genug kommt? Würde die Sonne den gesamten zur Erde führenden Sauerstoff verbrennen und dann alles auf der Erde und die Erde selbst verbrennen?

Der Sauerstoff würde lange vorher brennen. Ob es durch regelmäßiges Verbrennen (in einer sauerstoffreichen Umgebung wird alles leicht entzündlich , sogar Diamanten ), das Rosten der Steine ​​selbst oder durch nukleare Reaktionen (Umwandlung des Sauerstoffs in Silizium, dann Eisen, dann Supernova ) verbraucht wird, würde kein Sauerstoff jemals die Sonne erreichen.