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鉴于弱变异的因素乘以nh(地球)在典型情况下,一个好的经验法则用于使原油逃脱通量的估算是简单地假设homopause密度是和地球一样,当然,观察可用最好使用观测值。对于大多数逃避计算,没有必要知道homopause高度,虽然可以从低层大气估计规模高度期望。homopause海拔只有足够高时便成了重要的相对表面重力引力则明显较低。

homopause密度提供了重要的参考点最大气逃逸问题涉及多组分大气。因为大部分对流层大气质量,为了理解需要多长时间失去一些大气的一部分,我们需要将越狱通量与对流层成分,进而要求我们联系的构成范围内对流层组成。这个收益通过中介确定homopause组成。采取最简单的情况下首先考虑不进行冷凝的气体或低层大气中的重要化学下沉或来源——例如氧气和氮气在地球上。这些将会混合在整个均质层,所以如果有大约20% O2摩尔在对流层中,将会有大约20%摩尔homopause O2。O2粒子密度,我们这个比例乘以homopause密度,我们知道如何确定。然后给了O2分子的供应,这上面分离homopause成原子氧,让我们来确定原子氧浓度范围内使用规模高度的原子氧单独从homopause推断的范围内。

上面3金星目前确实有一个区域是由原子氧的范围内,但这一层太脆弱的影响范围内的高度。情况下氧气的问题可以建立热地球范围内是一个微妙的和困难的一年,这取决于大气化学和大气成分的细节。早期富含水分金星大气中氧气通过分离的另一个来源的水蒸气,这可能导致一个oxygen-dominated范围内。计算执行日期不似乎证实了这种可能性,但情况一直没有充分探索和有足够的空间能带来惊喜的人

(一个更精确的计算需要分离和反应速率高于homopause)造型。事情将同样适用其他不反应的气体/不能凝固的低层大气。

水蒸气等冷凝气体,与空气混合在地球上,与N2土卫六甲烷混合,或水蒸气和二氧化碳混合早期金星,上有一个额外的步骤确定homopause的构成方式。可冷凝的气体没有统一的浓度均质层,因为限制的克劳修斯——克拉珀龙方程。让我们把地球上的水蒸气作为一个例子。水蒸气占百分之几的低层大气,但大多数水蒸气进入平流层必须通过冷热带对流层顶。温度200 k左右,和相应的水汽混合比,克劳修斯克拉珀龙、1.6•纯了对流层顶的压力的100 mb。虽然有轻微的增加水汽来源在平流层甲烷氧化对流层顶的浓度是一个很好的估计,水蒸气的浓度在homopause将被发现。对流层顶作为冷阱,除湿高层大气和强烈限制水蒸气逃脱的机会或建立氢在地球上层大气水蒸气分解。

冷阱温度被定义为最低温度低于homopause遇到,并确定它确切地说,一个人必须执行一个完整的radiative-convective计算大气结构。无限期绝热线,温度会下降直到绝对零度达到高度;的干扰温度衰减的收购辐射平衡在同温层,通常决定了冷阱温度。在缺乏一个完整的radiative-convective平衡计算,地球的皮肤温度通常提供足够的原油冷阱温度的估计。一旦冷阱温度已知,最大可能的分压可冷凝的冷阱是由克劳修斯——克拉珀龙方程给出。然而,它可冷凝的我们需要的是摩尔浓度,因为这是保存的数量随着空气混合homopause没有进一步的凝结。来确定我们需要的摩尔浓度non-condensible气体的分压冷阱。这是获得使用第二章中提供的工具。计算一个绝热线从指定的表面压力、表面温度、浓度和表面可冷凝的——干绝热线后常可冷凝的凝结,直到大气变得饱和,和潮湿后绝热线之后直到到达冷阱温度。通常的程序计算潮湿绝热线然后收益率必要的摩尔浓度。所有其他条件相同的情况下,随着更多non-condensible添加到大气中,冷阱浓度下降由于大可冷凝的物质的稀释。稀释的精确函数形式的热力学常数取决于可冷凝的考虑和noncondensible物质。

作为一个例子,让我们看看冷阱水蒸气浓度会遇到在干失控的温室在CO2-H2O系统中。回想一下,在干燥的表面变得很热,整个海洋蒸发到大气中,并没有液态水在表面;在这种情况下,关闭硅酸盐风化应该允许任何可以排除二氧化碳积聚在大气中,导致大气层二氧化碳和水蒸气组成的比例由这些物质的富足行星组成(少任何水可能已经逃过)。结果各种尺寸的海洋和各种二氧化碳含量,给出在表8.3中,基于冷阱温度200 k。饱和蒸汽压和绝热线是计算使用理想气体状态方程和克劳修斯——克拉珀龙方程的理想化的指数形式;这些都不是定量准确的压力和温度下的考虑,但是他们足以描述的一般行为冷阱的浓度。我们看到,对于任何给定的库存的水,冷阱浓度

	0条	1条	10条	30条	60条	90酒吧
25条	1	点	23)	.016	4 3.3打败	5.7的纯
50条	1	.90	点	厚	.0090	4 9.3打败
100酒吧	1	.95	收	陈霞	.092	.024

表8.3:表的水蒸气摩尔浓度在200 k冷阱,CO2-water氛围。列标题给二氧化碳的分压在表面。对于每一行,海洋的质量保持固定在指定的金额。海洋的质量表示为海洋施加的压力,如果水被冷凝成液体层。行星与g = 10米/ s2, 100条海洋对应于一个质量106公斤/平方米,或约1公里的深度。25酒吧和50条例计算表面温度为540 k,而100酒吧的情况下计算在570 k,允许一个更大规模的含水量不带表面太接近饱和。注意,正如在第二章所讨论的,海洋的等效压力有所不同分压水的表面,由于混合水的比例不是上面均匀的高度凝结的第一。

表8.3:表的水蒸气摩尔浓度在200 k冷阱,CO2-water氛围。列标题给二氧化碳的分压在表面。对于每一行,海洋的质量保持固定在指定的金额。海洋的质量表示为海洋施加的压力,如果水被冷凝成液体层。行星与g = 10米/ s2, 100条海洋对应于一个质量106公斤/平方米,或约1公里的深度。25酒吧和50条例计算表面温度为540 k,而100酒吧的情况下计算在570 k,允许一个更大规模的含水量不带表面太接近饱和。注意,正如在第二章所讨论的,海洋的等效压力有所不同分压水的表面,由于水的混合比是不统一的高度凝结第一次发生。

方法统一(纯蒸汽)几乎没有二氧化碳,但冷阱集中落在非常小的值作为二氧化碳库存方法值相似的金星。或者地球地壳的碳酸盐的二氧化碳当量。同时,对于任何二氧化碳的固定部分pressre表面,冷阱浓度增加随着水库存的增加。不过,90条海洋(地球质量的一半左右的),和90条库存的二氧化碳、冷阱浓度仅为2.4%。因此,除非二氧化碳行星上库存很低或水库存很高,冷阱可能强加在干燥失水的重大障碍失控的场景。即使水下去,高库存,因为水是失去了冷阱成为一个越来越严重的障碍,因此很难失去海洋的最后价值90酒吧,甚至更难失去过去的50条。

主导的水蒸气等单组分冷凝的气氛中失控的气氛在金星或火星大气二氧化碳冷凝,不再考虑冷阱问题,然而。如果只有单个大气组件,那么必须知道总homopause密度告诉我们大气粒子密度的物质,不管它经历了多少凝结在对流层。

除了冷凝陷阱,影响homopause浓度的化学反应。值得注意的是,H2几乎没有逃生的机会在现代地球氧气,因为它氧化较重,可冷凝的水才有机会到达homopause。

现在,让我们重温早期地球氢气损失的问题,runaway-state金星,泰坦。我们假设氢的混合物在一个已知的比例和其他硒化镓homopause,然后使用两种气体计算的规模高度变化成分范围内接近。这允许我们说氢支配范围内时,和由此产生的高度范围内是什么。一个重要的并发症是氢原子的反常地小碰撞截面,我们必须记住在计算时应考虑到这一点平均自由程对于hydrogen-dominated外逸层。

缺氧的地球上,我们希望确定homopause浓度有多高是为了逃避通量相等火山出气。我们简化问题,假设H2混合homopause以下,但分离成氢原子就在homopause上面。因此,如果我们知道homopause原子氢的浓度,混合的对流层H2密度是这个值的一半。首先假设原子氢密度homopause为20%,大气的平衡是氮气。使用两种气体的比例高度,当我们计算范围内的位置考虑不同成分与高度,我们发现范围内完全氢为主,并且范围内已经去海拔1853公里(基于300 k的温度范围内)。越狱从这个扩展的纯氢通量范围内美元= 1012 /平方米,仍然是三个数量级低于估计火山出气率H2。除非一些干预更有效的逃生机制,应该建立氢浓度极高的低层大气。

金星,我们假设所有水蒸气低层大气。取homopause密度是1.2×1019,假设一个一半的水蒸气分解成原子氢和氧。为了避免处理三分量的气氛中,我们会武断地无视由此产生的氧气(也许它重组成氧气,有这样一个小规模的高度,不是它到达的范围内)和计算范围内从homopause成分组成的水蒸气三分之一和三分之二氢原子;此外,我们假设一个300 k的温度范围内。范围内再次发现氢为主,在相对高海拔3050公里的高空。越狱通量= 1.1美元1014 /平方米,这将消除水汽的氢在一个酒吧在2亿年。这是重要的,但在20亿年一个只能删除十块大洋。通过这种方式可以摆脱地球质量的海洋只有十分之一,尽管人们可以摆脱如果能够证明使用更高的温度范围内。假设的水蒸气honopause完全水解成原子氧和原子氢的变化这些数字很少,自从范围内仍然是氢为主。

应该说,很难摆脱一个海洋的氢在失控的金星,但摆脱逃到海洋的氧气的空间是完全的和没有其他逃生机制我们将考虑接近缩小差距。的唯一希望摆脱氧造成失控的其次是氢逃脱与地壳岩石的氧气反应。这是有问题的,因为一个伟大的地壳岩石的体积必须是可用的,以氧气从一个明显的海洋。这是否确实是可能是优秀的大问题之一。绝对没有数据,迫使我们确实认为金星从海洋开始,所以它仍然可能金星从一开始很干燥。

早在我们泰坦氢气损失计算我们发现10%的氢离子浓度范围内足以维持一个大热逸率。homopause浓度有多低是为了保持范围内N2-dominated吗?为了回答这个问题,我们再次利用的规模高度两种气体计算范围内同时组成范围内的高度。在这种情况下,我们发现300 k范围内,氢的homopause混合比率必须小于10 - 6为了保持泰坦的范围内N2为主。homopause浓度,越狱通量= 8.8美元1015 /平方米,有点少,我们之前的估计(主要是由于不同的估算范围内密度的方法)。从这个练习的主要结论是,只需要一个很小的氢离子浓度homopause来维持我们之前计算的大型逃逸率。如果氢离子浓度增加,外逸层开始成为氢为主,然后事实上范围内移动到正无穷,因为大规模的高度和低重力。政权,氢有可能逃离水动力(8.7.4节),而不是热。

继续阅读:扩散限制逃跑

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