Wie kann man Schichten der Atmosphäre herausfinden?

Wie Sie wahrscheinlich wissen, ist die Erdatmosphäre in fünf Schichten unterteilt - die Troposphäre, Stratosphäre, Mesosphäre, Thermosphäre und Exosphäre.

https://en.wikipedia.org/wiki/Atmosphere_of_Earth#Stratification

Wie kann ich plausible Höhen für die Grenzen dieser Schichten für die Atmosphäre meines erdähnlichen Planeten bestimmen? Ich habe bereits die Zusammensetzung, den Druck*, die Dichte* und die Fluchtgeschwindigkeit der Atmosphäre herausgefunden, und ich kenne andere möglicherweise relevante Dinge über den Planeten wie Masse, Radius, Schwerkraft, Dichte, Oberflächentemperatur, Albedo, axiale Neigung, Umlaufbahn usw.

Sind diese Werte notwendig? Wenn ja, gibt es welche, die ich brauche und nicht habe? Außerdem ein paar Klarstellungen:

  1. Ich suche nicht unbedingt nach einer empirischen, universellen Methode, um die genauen Zahlen genau zu bestimmen, ich brauche nur einen Weg, um mir vernünftige Ergebnisse zu liefern,

  2. Ich weiß, dass so etwas wie Schichten der Atmosphäre für den Aufbau von Welten unbedeutend erscheinen mögen, aber ich bin daran interessiert, dies für meinen Planeten zu wissen, und deshalb möchte ich es lieber nicht einfach von Hand schwenken.

*in jeder Höhe; Dafür habe ich einen Taschenrechner.

BEARBEITEN: Gemäß der Bitte von Morris The Cat habe ich die Werte in Bezug auf den Planeten und die Atmosphäre geteilt. Hier sind sie:

Masse – 1,2x Erde

Radius – 1,17x Erde

Schwerkraft – 0,88x Erde

Dichte – 0,75x Erde

Große Halbachse – 0,92 AE

Exzentrizität – 1,8x Erde

Periapsis – 0,89 AE

Apoapsis – 0,95 AU

Jahr – 0,8x Erde, 294 Erdtage

Umlaufgeschwindigkeit – 1,14x Erde

Axiale Neigung – 1,17x Erde

Albedo – 1,22x Erde

Fluchtgeschwindigkeit – 1,01x Erde

Atmosphäre – 71,9 % N, 25 % O2, 1,95 % Ar, 1,1 % CO2, 0,05 % Spurengase

Geldautomat. Druck auf Meereshöhe – 1,45 atm

Luftdichte auf Meereshöhe – 1,7x Erde

Insbesondere habe ich sie mit den entsprechenden Werten der Erde verglichen, von denen ich dachte, dass sie am besten zu dem passen, was der Kommentar vorschlug.

Ich bin mir ziemlich sicher, dass, wenn es ein solches Modell gäbe, die Raumfahrtagenturen weniger bereit wären, Geld auszugeben, um Metalldosen für denselben Zweck auf Planeten zu werfen.
TBH, der beste Weg, um vernünftige Ergebnisse zu erzielen, wäre, einfach mit den Werten der Erde zu beginnen und dann anzupassen, basierend darauf, welche (falls vorhanden) Ihrer Parameter sich signifikant von denen der Erde unterscheiden. Ich glaube nicht, dass Ihnen hier irgendjemand ein mathematisches Modell zeigen kann, in das Sie alle Ihre Werte einfügen können, aber wenn Sie sie teilen, können wir Ihnen möglicherweise dabei helfen, Ihnen zu zeigen, welche Dinge zu Abweichungen führen würden.
@MorrisTheCat Unterschätze niemals HDE 226868 :-). In der Tat haben wir eine Reihe von Leuten auf dieser Seite, die erstaunliche Dinge wissen.
@MorrisTheCat Okay, ich habe sie der Frage hinzugefügt. Was hältst du von ihnen?
Naja, es wird bestimmt interessantes Wetter. Die Atmosphäre wird definitiv dicker sein als die der Erde. Wie VIEL dicker genau, könnten Sie theoretisch mit den Zahlen berechnen, die HDE bereitgestellt hat, aber die Kombination aus größerer Neigung, kürzerem Jahr und höherer Exzentrizität bedeutet, dass Sie saisonale Schwankungen haben sollten ( Ich denke) VIEL strenger sein, und das wird Ihr Temperaturprofil noch komplizierter machen. Ich bin ehrlich, wenn ich es wäre, würde ich die Werte der Erde einfach um ~30% nach oben schrauben und es als gut bezeichnen. .
@MorrisTheCat Es kann eine deutlich andere Atmosphäre im Vergleich zur Erde haben, abhängig von Ereignissen, die es in seiner Geschichte erlebt hat oder nicht. Hätte die Erde den mondbildenden Aufprall mit Theia nicht erlebt, hätte sie eine ganz andere Atmosphäre als die, die wir heute haben. Auch der Einfluss des Wirtssterns ist nicht unerheblich, bestimmte Sterntypen werden wahrscheinlich viel oder die gesamte Atmosphäre von Planeten abstreifen, die zu nahe oder schlecht abgeschirmt sind.

Antworten (2)

Die fünf Hauptschichten der Atmosphäre sind mit zunehmender Höhe Troposphäre, Stratosphäre, Mesosphäre, Thermosphäre und Exosphäre. Die entsprechenden Grenzen sind Tropopause, Stratopause, Mesopause und Thermopause. So werden diese Grenzen definiert:

  • Tropopause : Die Ausfallrate Γ = D T D z , die Temperaturänderung mit der Höhe, geht von positiv in der Troposphäre zu negativ in der Stratosphäre und ist in der Tropopause Null.
  • Stratopause : Die Temperatur in der Stratosphäre steigt mit zunehmender Höhe; In der Stratopause wird beim Verlassen der Troposphäre ein Temperaturmaximum erreicht.
  • Mesopause : Die Temperatur in der Mesosphäre nimmt mit zunehmender Höhe ab; In der Mesopause wird ein Temperaturminimum erreicht, sobald Sie die Stratosphäre verlassen.
  • Thermopause : Die Thermopause befindet sich an der Stelle der Knudsen-Zahl Kn ( z ) ist etwa gleich eins .

Um die meisten dieser Grenzen zu bestimmen, müssen Sie im Wesentlichen ein Temperaturprofil für die Atmosphäre bestimmen und von dort aus berechnen T ( z ) , Γ ( z ) usw. Dies ist normalerweise nicht gerade trivial.

Streben Sie eine Mücke an?

Es ist schwierig, solche Fragen nicht als POB zu behandeln. Wir haben einen Datenpunkt, mit dem wir arbeiten können: Erde. Ja, technisch gesehen haben wir die anderen Planeten in unserem Sonnensystem, aber sie tragen kein Leben. Eine Methode zum vorhersagbaren Berechnen von Details wie dieser auszudrücken, wenn Sie nur einen Datenpunkt haben, mit dem Sie arbeiten können, ist wie der Versuch, eine Plattform an einem einzigen Punkt auszugleichen: Dies kann auf viele Arten erfolgen, und alle sind korrekt. Also: POB.

Also, warum beantworte ich Ihre Frage? Zweifach:

(a) Ich möchte darauf hinweisen, dass der von Ihnen geforderte Detaillierungsgrad (was ist eine plausible Höhe ...?) Ein Detail ist, das ohne Beweise in Ihrer Geschichte wahrscheinlich nicht benötigt wird . Ehrlich gesagt werden die fünf Schichten hier auf der Erde nicht durch genaue Höhen (sondern eher durch einen Höhenbereich) definiert. Und was diese Höhe über Denver ist, ist anders als im Death Valley, CA und dem tibetischen Plateau. Mein Punkt ist, braucht Ihre Geschichte mehr Details, als einfach die atmosphärischen Schichtungsnamen zu verwenden?

(b) Occam's Razor legt nahe, dass unter sonst gleichen Bedingungen die einfachste Antwort normalerweise richtig ist. Ich lade Sie daher ein, eine einfache Wahrheit in Betracht zu ziehen: Diese fünf Schichten können genauso einfach durch Bereiche in Prozent der atmosphärischen Höhe definiert werden wie durch die tatsächliche Höhe. Verwenden Sie also unseren einzelnen Datenpunkt als Modell:

  • Exosphäre: 700 bis 10.000 km (440 bis 6.200 Meilen) oder 7%-100%
  • Thermosphäre: 80 bis 700 km (50 bis 440 Meilen)[15] oder 0,8 %-7 %
  • Mesosphäre: 50 bis 80 km (31 bis 50 Meilen) oder 0,5 % bis 0,8 %
  • Stratosphäre: 12 bis 50 km (7 bis 31 Meilen) oder 0,1 %-0,5 %
  • Troposphäre: 0 bis 12 km (0 bis 7 Meilen)[16] oder 0%-0,1%

Jetzt, wo wir Umrechnungen in Prozentsätze haben, brauchen Sie nur noch Ihre Planetenstatistiken zu nehmen, die äußerste Höhe der Exosphäre Ihres Planeten zu bestimmen und die Prozentsätze anzuwenden. Würde es Abweichungen aufgrund von Dingen wie der Dichte geben? Ja – aber ich gehe davon aus, dass für die Zwecke Ihrer Geschichte jede solche Analyse weit über den Detaillierungsgrad hinausgeht, der für eine glaubwürdige Geschichte erforderlich ist.

Mit anderen Worten. Ich glaube nicht, dass Sie sich bei einer Mücke anstrengen müssen.

Was bedeutet „POB“?
@MorrisTheCat Hauptsächlich meinungsbasiert. Dies ist einer der naheliegenden Gründe, die allen Stacks gemeinsam sind.
@MorrisTheCat Ich entschuldige mich. Ich habe das alles so durchgearbeitet, dass ich vergessen habe, dass nicht jeder die Akronyme und Abkürzungen kennt. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass wir eine andere Definition für primär meinungsbasiert haben als der Rest von Stack Exchange – hauptsächlich, weil niemand über Erfahrung in Magie verfügt. :-)
@JBH keine Sorge, es hat Sinn gemacht, sobald Sie es erklärt haben.
Lieben Sie den Pragmatismus davon. Ich glaube, dass viele Leute in die Suche nach Details hineingezogen werden.