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hanmiezheng

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[交流] 【计算】300K下氢气大气层50亿年稳定存在，那行星最小逃逸速度???

一颗行星是否留着大气
主要与行星的逃逸速度，行星温度，气体分子量有关

行星引力越大，逃逸速度越大，气体越不容易逃逸
行星温度越高，分子运动速度越快，气体越容易逃逸
大气中气体分子量越小，相同温度气体运动速度越快，气体越容易逃逸

那么假设一个行星平均温度300K(和地球相近气温)
大气主要成分是氢气(此温度下氢气的最概然速率1579m/s，平均速率是1782m/s)
那么不考虑行星公转季节性及自转昼夜气温变化，不考虑自转向心力影响
不考虑恒星光度变化(恒星主星序大于50亿年，根据"质光关系"恒星质量不超过1.3倍太阳质量)

那么要让行星上以氢气为主的大气层50亿年大气损失不超过50%，所需行星的逃逸速率至少是多少???
海王星和土星的逃逸速度分别为23.5km/s和36.7km/s，如果其平均气温300K，表面以氢气为主的大气层是否稳定
如何通过麦克斯韦分布律计算

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1楼 2017-07-27 22:04:27

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hanmiezheng

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没人会算吗？

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5楼2017-08-04 08:17:25

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hanmiezheng

银虫 (小有名气)

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这个问题实际就是一个行星在几十亿年的演化中大气稳定存在的引力要求
那么如何计算呢

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2楼2017-07-28 20:04:12

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hanmiezheng

银虫 (小有名气)

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40亿年后太阳变成红巨星(红巨星阶段持续10亿年)，延伸到地球的轨道，即1.5亿公里
太阳的表面温度下降3000K，光度变为现在2900倍

那么可以由史蒂芬-波兹曼定律计算出木星上温度达到几百度(单位时间内行星接受太阳能与行星自身辐射能相等)
在这样高的温度下，木星的氢气大气层是否能稳定存在到红巨星阶段结束(木星的逃逸速度达到60.2㎞/s)