Astronomie

Comment trouver la température d'une planète représentant l'atmosphère ?

Comment trouver la température d'une planète représentant l'atmosphère ?

Récemment, j'ai commencé à écrire un programme pour générer des systèmes stellaires, et j'ai besoin d'une formule pour trouver la température de surface approximative d'une planète. Je connais plusieurs formules pour cela, par exemple celle-ci basée sur la formule de la température d'équilibre que j'ai trouvée sur un site appelé burro.case.edu :

$$T_{P}=(T_{odot})(({1-a})^{1/4})left( sqrt{frac{R_{odot}}{2D}} ight )$$$T_{odot}$ désigne la température de l'étoile mère en Kelvin, $a$ désigne l'albédo de liaison sans dimension, ${R_{odot}}$ désigne le rayon de l'étoile mère en UA (pas les kilomètres/rayons solaires), $D$ désigne le demi-grand axe en UA, et $T_{P}$ désigne la planète calculée résultante tempérée en Kelvin.

Par exemple, si nous connectons les numéros pertinents à Mars ($T_{odot}=5778,a=0.25,R_{odot}=0.0046547454,D=1.524$), nous obtenons une température estimée de Mars à 210,127 K, ce qui correspond presque à la température réelle de Mars de 210 K. Mais si je branche la formule pour Vénus, cela donne une réponse très fausse d'environ 260 K. En fait , ceci est brièvement mentionné sur la page liée :

Essayons ceci pour Vénus. En mettant les nombres (a=0.6, Tsun=5770K, Rsun=7x105 km, D=0.72 AU) on obtient la température d'équilibre de Vénus = 260 K. La température de surface de Vénus = 740 K. Whoa ! Où avons-nous foiré ?? D'ailleurs, la température d'équilibre de la Terre est de 255 K (ou ~ -1 F). Quelque-chose ne va pas!

Évidemment, cela se produit parce qu'essayer d'estimer une température réelle à partir de la température d'équilibre entraîne une ignorance de la pression atmosphérique. L'atmosphère de Vénus est d'environ 93 atm, ce qui entraîne un effet de serre incontrôlable et un réchauffement de la température. À plus petite échelle, la même chose se produit pour la Terre car elle a une pression de 1 atm. Le calcul de la température pour Mars a bien fonctionné car il a une pression de seulement 0,01 atm, ce qui rend la différence minime.

J'ai donc commencé à chercher sur le web d'autres sources qui ont des termes biaisés expliquant l'atmosphère, mais je ne trouve toujours rien. Tout ce que j'ai actuellement est une approximation très approximative basée sur cette vidéo Youtube :

$T_{P} = 255(frac{L^{1/4}}{sqrt{D}})+50sqrt{P}-50a$

$L$ désigne la luminosité de l'étoile par rapport au Soleil, $P$ désigne la pression atmosphérique de la planète par rapport à la Terre, et toutes les autres variables sont les mêmes qu'elles l'étaient dans la dernière approximation. Mais c'est encore loin d'être parfait, la température de Vénus a un écart d'environ 15 K par rapport à la température réelle. Alors, existe-t-il une formule plus précise pour la température atmosphérique d'une planète ?


Les astronomes ont trouvé l'exoplanète parfaite pour étudier l'atmosphère d'un autre monde

TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) a trouvé une nouvelle planète, et la découverte de cette exoplanète sous-Neptune a enthousiasmé les scientifiques au sujet des atmosphères. La combinaison de la taille de la planète, de son atmosphère épaisse et de son orbite autour d'une petite étoile de classe M proche de la Terre offre aux chercheurs l'occasion d'en apprendre davantage sur les atmosphères des exoplanètes. Nous découvrons de mieux en mieux les exoplanètes, et l'étude de leur atmosphère est la prochaine étape pour les comprendre dans leur ensemble.

Toutes nos stratégies de détection d'exoplanètes ont un biais d'observation. Cela semble impossible à éviter. Même TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), probablement notre meilleur chercheur de planètes, a un biais d'observation. Son prédécesseur Kepler était orienté vers les planètes plus grandes, et TESS ne partage pas ce biais. Mais TESS a toujours une sorte d'angle mort en raison de son fonctionnement.

Aucun télescope ne peut regarder partout à la fois, et TESS ne fait pas exception. Il observe le ciel principalement par tranches de 28 jours. Donc, pour l'un de ces morceaux, il se concentre sur une zone pendant 28 jours. Pour être confirmé en tant qu'exoplanète, un objet doit passer devant son étoile deux fois au cours de ces 28 jours. Le résultat final de tout cela est que la plupart des planètes trouvées par TESS ont des périodes orbitales de moins de 14 jours.

La plupart des observations de TESS sont effectuées en 28 jours, comme le montre l'image. Crédit d'image : NASA/JPL

Mais cette nouvelle planète, nommée TOI-1231 b, a une période orbitale de 24 jours. Cela en fait une excellente cible pour l'étude des atmosphères des exoplanètes car elle passe plus longtemps devant son étoile et peut être plus facilement étudiée. Univers Aujourd'hui, les lecteurs savent que c'est en étudiant la lumière dans son interaction avec les choses que nous acquérons la plupart de nos connaissances sur l'espace. TESS lui-même n'étudiera pas la planète. D'autres missions comme le télescope spatial James Webb (JWST) s'occuperont de cela en regardant la lumière des étoiles traverser l'atmosphère de la planète.

“Cette nouvelle planète que nous avons découverte est toujours étrange, mais c'est un pas de plus pour ressembler un peu à nos planètes voisines.”

Jennifer Burt, auteur principal de l'article, NASA-JPL.

Étant donné que TOI-1231 b passe tellement de temps devant son étoile par rapport aux autres planètes TESS, des missions comme le JWST l'auront un bien meilleur aperçu.

Mais ce n'est pas seulement la période orbitale de la planète qui en fait une cible idéale. Sa taille par rapport à son étoile aide également. Puisque l'étoile est si petite, la planète bloque plus de sa lumière que si la planète et l'étoile étaient plus semblables à la Terre et au Soleil. "Dans un sens, cela crée une ombre plus grande à la surface de l'étoile, rendant les planètes autour des naines M plus facilement détectables et plus faciles à étudier", indique le communiqué de presse.

L'article décrivant la découverte de TOI 1321-b’s est intitulé “TOI-1231 b: A Temperate, Neptune-Sized Planet Transiting the Nearby M3 Dwarf NLTT 24399.” L'auteur principal est Jennifer Burt, scientifique de la NASA JPL. L'article sera publié dans The Astrophysical Journal mais est actuellement disponible sur le site de pré-presse arxiv.org.

"En travaillant avec un groupe d'excellents astronomes répartis dans le monde entier, nous avons pu rassembler les données nécessaires pour caractériser l'étoile hôte et mesurer à la fois le rayon et la masse de la planète", a déclaré Burt dans un communiqué de presse. « Ces valeurs nous ont à leur tour permis de calculer la densité apparente de la planète et d'émettre des hypothèses sur la composition de la planète. TOI-1231 b est assez similaire en taille et en densité à Neptune, nous pensons donc qu'il a une atmosphère gazeuse tout aussi grande. »

L'équipe qui a trouvé TOI-1321 b dit que la planète est similaire à Neptune et a probablement une atmosphère gazeuse similaire. Crédit d'image : NASA/JPL

La nouvelle planète a un rayon d'environ 3,65 fois celui de la Terre. Il a une période orbitale de 24,26 jours et une masse d'environ 15,5 masses terrestres. L'étoile qu'elle orbite est une étoile naine M située à environ 90 années-lumière de la constellation Vela.

La planète est beaucoup plus proche de son étoile que la Terre ne l'est du Soleil. Mais 1321 b est à peu près la même température parce que son étoile est tellement plus froide que le Soleil. Cette température plus basse en fait également un objet souhaitable pour une étude plus approfondie avec le JWST et d'autres télescopes. Sa température d'équilibre n'est que d'environ 330 Kelvin, ce qui en fait l'une des petites planètes les plus froides disponibles pour l'étude atmosphérique. À titre de comparaison, la température moyenne de la Terre est d'environ 288 Kelvin, et un Jupiter ultra-chaud peut avoir une température diurne allant jusqu'à 2700 K, plus chaude que de nombreuses étoiles.

"TOI-1231 b est l'une des seules autres planètes que nous connaissons dans une taille et une plage de température similaires, donc les observations futures de cette nouvelle planète nous permettront de déterminer à quel point il est courant (ou rare) que des nuages ​​​​d'eau se forment autour de ces mondes tempérés », a déclaré Burt.

Cette image de l'étude montre les valeurs métriques de spectroscopie de transmission (TSM) pour certaines petites exoplanètes avec une température inférieure à 1000 Kelvin. Les quatre planètes remplies de cercles noirs et d'étiquettes ont fait l'objet d'une étude de suivi avec Hubble. TOI-1231 b est le suivant et donne aux scientifiques une autre opportunité d'étudier l'atmosphère de petites planètes plus froides. L'axe horizontal montre la magnitude J des étoiles en orbite autour des planètes. Crédit d'image: Burt et al 2021.

En plus de son opportunité en tant que cible, il a une vitesse radiale systémique élevée. Les astronomes sont particulièrement enthousiastes à ce sujet car cela peut permettre l'observation d'atomes d'hydrogène à faible vitesse s'échappant de l'atmosphère. Les caractéristiques et la relation de TOI-1231 b avec son étoile sont similaires à celles d'une autre étoile nommée GJ-436 et de sa planète GJ-436 b. GJ-436 b est bien connu pour son évasion atmosphérique, donc les astronomes pensent que l'exoplanète nouvellement découverte connaîtra également une évasion atmosphérique, bien qu'à un taux beaucoup plus faible que GJ-436 b. L'hydrogène est le coupable d'évasion le plus probable, mais il est difficile à voir en raison de la présence de gaz interstellaire. Mais TOI-1232 b s'éloigne très rapidement de la Terre, rendant l'hydrogène plus visible.

Diana Dragomir est l'une des co-auteurs de l'article. Dans le même communiqué de presse, elle a déclaré : « La faible densité de TOI-1231 b indique qu'elle est entourée d'une atmosphère substantielle plutôt que d'être une planète rocheuse. Mais la composition et l'étendue de cette atmosphère sont inconnues ! dit Dragomir. « TOI-1231 b pourrait avoir une grande atmosphère d'hydrogène ou d'hydrogène-hélium, ou une atmosphère de vapeur d'eau plus dense. Chacun d'eux indiquerait une origine différente, permettant aux astronomes de comprendre si et comment les planètes se forment différemment autour des naines M par rapport aux planètes autour de notre Soleil, par exemple. Nos prochaines observations HST commenceront à répondre à ces questions, et JWST promet un examen encore plus approfondi de l'atmosphère de la planète.

Il faudra un certain temps avant que le JWST puisse entraîner ses capteurs sur l'exoplanète nouvellement découverte, même si le télescope spatial va bientôt être lancé (™). Mais le Hubble est prêt à partir. En fait, l'un des nombreux auteurs de l'article prévoit d'observer TOI-1231 b plus tard ce mois-ci.

Le télescope spatial James Webb en juin 2020. On nous a dit qu'il serait bientôt lancé. Crédit d'image : NASA/JPL

Toutes ces découvertes d'exoplanètes nous montrent la grande variété présente dans d'autres systèmes solaires. Il existe des planètes carrément étranges, du moins par rapport à la Terre. Mais celui-ci est plus similaire à la Terre que tous les Jupiters chauds que nous avons trouvés, et bien qu'il soit encore différent, il pourrait au moins nous apprendre quelque chose sur notre propre système solaire et les planètes qui y résident.

L'un des résultats les plus intrigants des deux dernières décennies de science des exoplanètes est que, jusqu'à présent, aucun des nouveaux systèmes planétaires que nous avons découverts ne ressemble à notre propre système solaire », a déclaré Burt. "Ils sont pleins de planètes entre la taille de la Terre et Neptune sur des orbites beaucoup plus courtes que celle de Mercure, nous n'avons donc pas d'exemples locaux avec lesquels les comparer. Cette nouvelle planète que nous avons découverte est toujours étrange – mais c'est un pas de plus pour ressembler un peu à nos planètes voisines. Comparé à la plupart des planètes en transit détectées jusqu'à présent, qui ont souvent des températures caniculaires de plusieurs centaines ou milliers de degrés, TOI-1231 b est positivement glacial.


L'enquête sur les météorites cuites donne des indices sur les atmosphères planétaires

On pense que les premières atmosphères des planètes rocheuses se forment principalement à partir de gaz libérés par la surface de la planète en raison du réchauffement intense lors de l'accrétion des blocs de construction planétaires et de l'activité volcanique ultérieure au début du développement de la planète. Crédit : Illustration de Dan Durda/Southwest Research Institute

Les gaz libérés par les échantillons de météorites chauffés dans un four à haute température peuvent renseigner les scientifiques sur la composition initiale des atmosphères des exoplanètes rocheuses.

Dans une nouvelle enquête en laboratoire sur les atmosphères initiales de planètes rocheuses semblables à la Terre, des chercheurs de l'UC Santa Cruz ont chauffé des échantillons de météorites vierges dans un four à haute température et analysé les gaz libérés.

Leurs résultats, publiés le 15 avril dans Astronomie de la nature, suggèrent que les atmosphères initiales des planètes terrestres peuvent différer considérablement de bon nombre des hypothèses courantes utilisées dans les modèles théoriques des atmosphères planétaires.

"Ces informations seront importantes lorsque nous commencerons à pouvoir observer les atmosphères des exoplanètes avec de nouveaux télescopes et une instrumentation de pointe", a déclaré la première auteure Maggie Thompson, étudiante diplômée en astronomie et astrophysique à l'UC Santa Cruz.

On pense que les premières atmosphères des planètes rocheuses se forment principalement à partir de gaz libérés par la surface de la planète en raison du réchauffement intense lors de l'accrétion des blocs de construction planétaires et de l'activité volcanique ultérieure au début du développement de la planète.

"Lorsque les éléments constitutifs d'une planète se réunissent, le matériau est chauffé et des gaz sont produits, et si la planète est suffisamment grande, les gaz seront retenus en tant qu'atmosphère", a expliqué la co-auteure Myriam Telus, professeure adjointe de la Terre. et les sciences planétaires à l'UC Santa Cruz. « Nous essayons de simuler en laboratoire ce processus très précoce lorsqu'une atmosphère planétaire se forme afin que nous puissions imposer des contraintes expérimentales à cette histoire. »

Les chercheurs ont analysé trois météorites d'un type connu sous le nom de chondrites carbonées de type CM, qui ont une composition considérée comme représentative du matériau à partir duquel le soleil et les planètes se sont formés.

Des échantillons de trois météorites à chondrite carbonée - Murchison, Jbilet Winselwan et Aguas Zarcas - ont été analysés dans les expériences de dégazage. Crédit : Image reproduite avec l'aimable autorisation de M. Thompson

"Ces météorites sont des restes de matériaux provenant des éléments constitutifs qui ont servi à former les planètes de notre système solaire", a déclaré Thompson. « Les chondrites sont différentes des autres types de météorites en ce sens qu'elles ne sont pas assez chaudes pour fondre, elles ont donc conservé certains des composants les plus primitifs qui peuvent nous renseigner sur la composition du système solaire à l'époque de la formation de la planète. .”

En collaboration avec des scientifiques des matériaux du département de physique, les chercheurs ont installé un four relié à un spectromètre de masse et à un système de vide. Alors que les échantillons de météorite étaient chauffés à 1200 degrés Celsius, le système a analysé les gaz volatils produits à partir des minéraux de l'échantillon. La vapeur d'eau était le gaz dominant, avec des quantités importantes de monoxyde de carbone et de dioxyde de carbone, et de plus petites quantités d'hydrogène et de sulfure d'hydrogène gazeux également libérés.

Selon Telus, les modèles d'atmosphères planétaires supposent souvent des abondances solaires, c'est-à-dire une composition similaire au soleil et donc dominée par l'hydrogène et l'hélium.

« Sur la base du dégazage des météorites, cependant, vous vous attendriez à ce que la vapeur d'eau soit le gaz dominant, suivie du monoxyde de carbone et du dioxyde de carbone », a-t-elle déclaré. « L'utilisation des abondances solaires convient aux grandes planètes de la taille de Jupiter qui acquièrent leur atmosphère à partir de la nébuleuse solaire, mais on pense que les planètes plus petites tirent davantage leur atmosphère du dégazage. »

Les chercheurs ont comparé leurs résultats avec les prédictions des modèles d'équilibre chimique basés sur la composition des météorites. "Qualitativement, nous obtenons des résultats assez similaires à ce que les modèles d'équilibre chimique prédisent devrait être dégazé, mais il existe également quelques différences", a déclaré Thompson. “Vous avez besoin d'expériences pour voir ce qui se passe réellement dans la pratique. Nous voulons le faire pour une grande variété de météorites afin de fournir de meilleures contraintes pour les modèles théoriques d'atmosphères exoplanétaires.”

D'autres chercheurs ont fait des expériences de chauffage avec des météorites, mais ces études étaient à d'autres fins et ont utilisé des méthodes différentes. "Beaucoup de gens s'intéressent à ce qui se passe lorsque des météorites pénètrent dans l'atmosphère terrestre, donc ce genre d'études n'a pas été fait avec ce cadre à l'esprit pour comprendre le dégazage", a déclaré Thompson.

Les trois météorites analysées pour cette étude étaient la chondrite de Murchison, tombée en Australie en 1969 Jbilet Winselwan, collectée au Sahara occidental en 2013 et Aguas Zarcas, tombée au Costa Rica en 2019.

"Il peut sembler arbitraire d'utiliser des météorites de notre système solaire pour comprendre les exoplanètes autour d'autres étoiles, mais des études sur d'autres étoiles révèlent que ce type de matériau est en fait assez courant autour d'autres étoiles", a noté Telus.

Référence : “Composition des atmosphères d'exoplanètes terrestres à partir d'expériences de dégazage de météorites” par Maggie A. Thompson, Myriam Telus, Laura Schaefer, Jonathan J. Fortney, Toyanath Joshi et David Lederman, 15 avril 2021, Astronomie de la nature.
DOI : 10.1038/s41550-021-01338-8

Outre Thompson et Telus, les coauteurs de l'article sont Jonathan Fortney, Toyanath Joshi et David Lederman à l'UC Santa Cruz et Laura Schaefer à l'Université de Stanford. Cette recherche a été soutenue par la NASA et la Fondation ARCS.


Les astronomes cartographient une super-Terre lointaine, mais c'est un enfer en fusion

À quarante années-lumière de la Terre se trouve l'étoile binaire 55 Cancri, une naine rouge froide (55 Cancri B) en orbite autour d'une étoile pas trop différente du Soleil (55 Cancri A), bien qu'environ deux fois plus vieille. Et en orbite plus près de cette étoile semblable au Soleil se trouvent au moins cinq planètes. L'un d'eux, appelé 55 Cancri e, est fondamentalement l'enfer.

Il a un rayon inférieur au double de celui de la Terre et un peu plus de huit fois notre masse. Cela en fait une super-Terre, plus grande que nous mais plus petite qu'une géante de gaz ou de glace comme Neptune. C'est un peu plus dense que la Terre, et la gravité à la surface est également plus de deux fois supérieure à celle de la Terre.

Il orbite autour de l'étoile sur une trajectoire très étroite, à seulement quelques millions de kilomètres au-dessus de la surface de l'étoile. Il crie autour de l'étoile si vite que son année n'est qu'un Durée de 18 heures.

Jason Rowe/NASA Ames/Institut SETI/Prof. Jaymie Matthews, UBC

Et il fait chaud. Vraiment chaud. Comment chaud? Eh bien, cela dépend de ce que vous voulez dire. Pour la première fois, les astronomes ont pu cartographier les changements de température à travers la planète, et ce qu'ils ont découvert, c'est que 55 Cancri e est un endroit où vous ne voulez vraiment pas être. Il fait 1 100° C (2 000° F) là-bas… du côté de la nuit.

Côté jour, il fait 2400°C croustillant, ou 4400°F. Vous voudrez peut-être apporter votre SPF d'un milliard. *

Mais attendez! ça devient plus bizarre ! Supportez-moi, cela va prendre un moment pour expliquer.

La planète orbite si près de l'étoile que depuis la Terre, nous la voyons passer physiquement devant l'étoile une fois par orbite (appelée transit) où elle bloque une fraction de la lumière de l'étoile, puis passe derrière l'étoile une demi-orbite plus tard donc l'étoile bloque la planète. Au cours d'une orbite, la planète subit un ensemble complet de phases vues de la Terre, comme les phases de la Lune. Lorsqu'il est devant l'étoile, il est « nouveau », et nous voyons son dos éteint. Comme il tourne autour, c'est un croissant, puis à moitié plein, puis gibbeux, puis plein… mais quand c'est exactement plein, c'est derrière l'étoile. Puis il ressort à nouveau, et nous voyons les phases à l'envers.

Nous ne voir les phases, en fait. La planète est trop loin de nous et trop proche de l'étoile. Mais au fur et à mesure qu'elle subit ces phases, la quantité de lumière que nous voyons de la planète change. Incroyablement, en utilisant le télescope spatial Spitzer (et quelques techniques de traitement de données assez sophistiquées), une équipe d'astronomes a pu mesurer ce petit changement dans la lumière de la planète.

Demory et al., extrait de l'article (annoté par Phil Plait)

C'est ce qu'on appelle un diagramme de phase orbital. Le long de l'axe horizontal est le temps en unités d'une orbite. Dans ce cas, 0 est lorsque la planète est directement entre nous et l'étoile, 0,25 est un quart du tour, 0,5 est quand elle est directement derrière l'étoile et 1 est quand elle est de nouveau devant l'étoile.

L'axe des y est la luminosité, de sorte que 0 correspond au moment où nous ne voyons que l'étoile (la planète est cachée). Ainsi, à x=0, la lumière totale est plus faible parce que la planète bloque la lumière des étoiles à x=0,5, nous ne voyons que l'étoile, et entre nous voyons la planète plus l'étoile.

Tout de suite, vous pouvez voir cette longue courbe de lumière gracieuse de haut en bas sur l'ensemble de l'intrigue. C'est la lumière de la planète qui change avec sa phase ! Si nous ne voyions que l'étoile, ce serait une ligne horizontale plate. Mais à mesure que la planète tourne autour de l'arrière de l'étoile, sa phase augmente et nous en voyons plus de lumière. L'inverse est vrai car il revient autour.

Tout de suite, c'est assez ahurissant. Nous voyons le changement de lumière d'une planète à 400 000 milliards de kilomètres ! Wow!

Mais c'est là qu'intervient la partie étrange. La planète est si proche de l'étoile que la gravité (vraiment, les marées) de l'étoile devrait verrouiller le jour de la planète sur son année, de sorte qu'elle tourne une fois toutes les 18 heures au fur et à mesure. autour de l'étoile une fois toutes les 18 heures.

Le point le plus brillant de la planète devrait être directement sous l'étoile, ce qu'on appelle le point substellaire. Cela nous fait face juste avant que la planète ne passe derrière l'étoile, donc tout le système devrait être le plus brillant lorsque la planète est sur le point d'être bloquée.

Mais regardez de plus près. La luminosité Est-ce que pic avant l'éclipse, mais ensuite ça baisse un peu. Cela signifie que le point le plus lumineux de la planète est ne pas le point substellaire. Pour une raison quelconque, la partie la plus chaude de 55 Cancri e est à environ 40° à l'est de ce point.


Les astronomes découvrent une exoplanète à proximité avec une atmosphère substantielle

8 juin (UPI) -- Des astronomes ont découvert une exoplanète tempérée de la taille d'une sous-Neptune en orbite autour d'une étoile naine M voisine.

Les premières observations de la planète semblable à la Terre, décrites mercredi dans l'Astronomical Journal, suggèrent que le monde extraterrestre possède une atmosphère substantielle – qui ne manquera pas d'inspirer des études de suivi pour les années à venir.

L'exoplanète, TOI-1231 b, a été initialement repérée à l'aide des données photométriques du Transiting Exoplanet Survey Satellite, ou TESS.

Les observations de suivi capturées à l'aide du spectrographe Planet Finder sur le télescope Magellan Clay de l'observatoire de Las Campanas au Chili ont permis aux scientifiques de déterminer le rayon, la masse et la densité de la planète.

TESS exerce son regard sur des sections du ciel nocturne pendant près d'un mois à la fois, capturant des images de milliers d'étoiles.

Les astronomes, les scientifiques citoyens et les algorithmes analysent les données pour rechercher les modèles de gradation créés par les exoplanètes lorsqu'elles orbitent autour de la face de leurs étoiles hôtes.

Parce que les étoiles naines M sont plus petites et plus sombres que les étoiles comme le soleil, les transits des étoiles proches ont un effet de gradation plus prononcé.

Pourtant, les astronomes ont eu de la chance que TESS ait détecté la présence de TOI-1231 b, qui met 24 jours pour terminer une orbite autour de son étoile hôte.

Pour confirmer la présence d'une exoplanète, TESS doit généralement capturer deux transits ou l'achèvement d'une orbite.

Parce que TESS ne regarde qu'une section du ciel pendant 28 jours, la période orbitale moyenne des exoplanètes repérées par TESS est de 14 jours.

Les scientifiques ont déclaré que TESS avait attrapé TOI-1231 b juste au bon moment.

"En travaillant avec un groupe d'excellents astronomes répartis dans le monde entier, nous avons pu rassembler les données nécessaires pour caractériser l'étoile hôte et mesurer à la fois le rayon et la masse de la planète", a déclaré l'auteur principal de l'étude Jennifer Burt dans un communiqué de presse.

"Ces valeurs nous ont à leur tour permis de calculer la densité apparente de la planète et d'émettre des hypothèses sur la composition de la planète. TOI-1231 b est assez similaire en taille et en densité à Neptune, nous pensons donc qu'il a une atmosphère gazeuse tout aussi grande, " a déclaré Burt, un scientifique du Jet Propulsion Laboratory de la NASA.

En plus de permettre un signal de transit d'exoplanète plus robuste, la petite taille d'une étoile naine M permet également aux astronomes de calculer plus facilement les masses des exoplanètes nouvellement découvertes, car le rapport entre la masse de la planète et la masse stellaire est plus grand.

Les astronomes calculent la masse d'une exoplanète en mesurant le léger effet gravitationnel de la planète sur son étoile hôte - plus l'étoile est petite, plus l'effet gravitationnel d'une exoplanète sera important.

"Même si TOI-1231 b est huit fois plus proche de son étoile que la Terre ne l'est du soleil, sa température est similaire à celle de la Terre, grâce à son étoile hôte plus froide et moins brillante", a déclaré la co-auteur de l'étude Diana Dragomir dans La version.

"Cependant, la planète elle-même est en fait plus grande que la Terre et un peu plus petite que Neptune - nous pourrions l'appeler un sous-Neptune", a déclaré Dragomir, professeur adjoint d'astronomie à l'Université du Nouveau-Mexique.

Ce qui a le plus enthousiasmé les astronomes à propos de TOI-1231 b, c'est son atmosphère.

Des études antérieures suggèrent que de petites planètes froides similaires à l'exoplanète nouvellement découverte sont capables de retenir de l'eau dans les couches supérieures de leur atmosphère.

"La faible densité de TOI-1231 b indique qu'elle est entourée d'une atmosphère substantielle plutôt que d'être une planète rocheuse. Mais la composition et l'étendue de cette atmosphère sont inconnues!" dit Dragomir.

"TOI-1231 b pourrait avoir une grande atmosphère d'hydrogène ou d'hydrogène-hélium, ou une atmosphère de vapeur d'eau plus dense. Chacune d'entre elles indiquerait une origine différente, permettant aux astronomes de comprendre si et comment les planètes se forment différemment autour des naines M par rapport à la planètes autour de notre soleil, par exemple », a déclaré Dragomir.

Les chercheurs ont déclaré qu'ils espéraient que les observations futures les aideraient à déterminer la composition atmosphérique de l'exoplanète, ainsi qu'à déterminer la rareté ou la fréquence de ces exoplanètes.


Quelle est la température sur la lune ?

Quelle est la température sur la Lune de la Terre ? Contrairement aux températures sur notre planète, les températures sur la lune sont extrêmes et sévères. La température exacte sur la Lune dépend de l'emplacement du Soleil.

En raison de l'inclinaison de la lune sur son axe et de la façon dont elle tourne autour de la Terre, la lune est toujours éclairée par le soleil d'un côté et sombre de l'autre. Un “jour” sur la lune équivaut à environ 27 jours terrestres. La moitié de la lune sera diurne pendant environ quatorze jours terrestres, tandis que le côté dans l'obscurité connaîtra la nuit pendant quatorze jours terrestres également.

Lorsqu'elle est éclairée par le soleil, la surface de la lune peut atteindre jusqu'à 127 degrés Celsius (260 degrés Fahrenheit). Lorsque le côté éclairé entre dans l'obscurité, la température chute considérablement. Étant donné que le soleil ne chauffe plus la surface, la surface de la lune peut descendre à -232 Celsius (-387 F). Ce sont les températures les plus froides de notre système solaire, ce qui signifie que la surface de la lune devient plus froide que celle de Pluton.

Les pôles de la lune et les cratères sont les endroits qui atteignent les températures les plus extrêmes. En raison de son inclinaison minimale, la lune ne connaît pas de saisons. Il existe des régions et des endroits sur la lune, en particulier aux pôles, où le soleil ne peut pas atteindre, ce qui fait de ces endroits les endroits les plus froids de la lune. Il y a quelques cratères situés aux pôles de la lune qui n'ont pas été touchés par la lumière du soleil depuis des milliards d'années. Les scientifiques de la NASA ont trouvé des signes de glace dans ces endroits sombres et dans ces régions de cratères. Les scientifiques ont également découvert que certains de ces cratères et zones ombragées pouvaient atteindre -272 degrés Celsius (-458 degrés Fahrenheit).

L'atmosphère est l'une des raisons de ces températures extrêmes sur la lune. Contrairement à notre planète, la lune n'a pas d'atmosphère. Sur Terre, la lumière du soleil frappe le sol et libère des radiations. Le rayonnement se déplace alors vers le haut, mais c'est parce qu'il est piégé par notre atmosphère et chauffe notre planète. L'atmosphère diffuse également des radiations, empêchant la Terre de devenir extrêmement chaude. La lune n'a pas d'atmosphère pour piéger la chaleur ou limiter la puissance du soleil, la laissant devenir extrêmement chaude et froide.

Le noyau de la Terre est un autre élément qui aide à réchauffer notre planète. Le noyau chauffe les couches les plus internes de notre planète, ce qui, à son tour, réchauffe les couches supérieures (où nous nous tenons). Cependant, contrairement à notre planète, le noyau de la lune n'est pas assez chaud pour réchauffer les couches supérieures. Alors que la lune est plus petite que la Terre, la température centrale de la lune ne devient pas assez chaude pour réchauffer les autres couches qui la composent.

La température de la lune varie d'extrêmement chaude (127 degrés Celsius) à extrêmement froide (-272 degrés Celsius). Sa température dépend de si vous mesurez la température au soleil ou la température dans l'obscurité. La température dépend aussi de si vous mesurez ou non un cratère profond ou une colline. Néanmoins, les températures sur la lune sont extrêmes, nous obligeant à examiner attentivement la façon dont nous construisons nos instruments lunaires et nos combinaisons pour nos astronautes.


Nuages, brume et bébés flocons de neige

Comme mentionné précédemment, Pluton peut également avoir des nuages ​​​​et de la brume, constitués des constituants mêmes de son atmosphère : l'azote moléculaire, et un peu de monoxyde de carbone et de méthane. La présence de nuages ​​est cependant dépendante de l'existence d'un gradient de température, comme celui de la Terre.

"Sur Terre, il y a ce que nous appelons une troposphère, où la température diminue avec l'altitude, provoquant une sursature de l'eau et la formation de nuages", a déclaré Summers. "Au-dessus de la troposphère terrestre, la température augmente à nouveau dans la stratosphère. Sur Pluton, il n'y a probablement pas de troposphère très épaisse. En fait, elle peut n'avoir que 1 km à 2 km (0,6 à 1,2 miles) d'épaisseur, donc tout nuage doivent être très près de la surface."

Et avec les nuages ​​doit venir une certaine forme de pluie ou, à distance de Pluton du soleil, de la neige. Mais cette neige n'est pas du genre que nous voyons ici sur Terre - et pas seulement à cause de sa composition, mais aussi à cause de la fragilité de l'atmosphère de Pluton.

"[S] sur Terre, nous avons une atmosphère très épaisse avec beaucoup de vapeur d'eau condensable", a déclaré Summers. "Mais sur Pluton, avec sa fine atmosphère, je pense que toutes les particules condensées seraient très petites, peut-être des microns, donc elles ne se formeraient probablement pas sous forme de flocons de neige. Mais elles pourraient toujours être régulières, avec une symétrie hexagonale - comme des "bébés" flocons de neige sur Terre."


Dans l'air

La première étude, publiée dans Astronomie de la nature, regarde les atmosphères de plusieurs planètes, mais pas directement. Au lieu de cela, il s'appuie sur Hubble pour observer la lumière de l'étoile lorsqu'une planète passe devant elle. Une infime fraction des photons aura traversé l'atmosphère de la planète en route vers la Terre. Toutes les couleurs de lumière absorbées ou diffusées par les gaz dans l'atmosphère seront absentes de cette fraction, ce qui permettra de déduire la composition de l'atmosphère.

C'est possible, mais pas facile. Dans ce cas, les planètes ont été observées alors que le télescope spatial Hubble tournait autour de ce qu'on appelle l'anomalie de l'Atlantique Sud, où les ceintures de rayonnement de la Terre plongent pour rejoindre son orbite. Les images prises pendant cette période ont plus de bruit induit par le rayonnement et une résolution inférieure, car le télescope arrête son matériel de pointage précis.

Bien que les résultats ne nous disent pas ce qu'il y a dans l'atmosphère, ils nous disent ce qui n'est pas susceptible d'être là : beaucoup d'hydrogène. Le spectre des atmosphères de ces planètes est relativement sans caractéristiques, alors que l'hydrogène absorberait à un certain nombre de longueurs d'onde différentes couvertes par les données de Hubble. Il est possible d'obtenir quelque chose qui ressemble à ceci si beaucoup de nuages ​​sont présents, mais il n'y a pas de moyen évident de générer les aérosols nécessaires aux nuages ​​dans une atmosphère riche en hydrogène. Des travaux antérieurs étaient parvenus à cette conclusion pour les planètes les plus intimes, les nouvelles données excluent l'hydrogène pour les planètes d, e et f. Cela ne laisse que TRAPPIST-1 g pour une étude plus approfondie.

Cela ne nous dit pas ce qu'il y a dans ces atmosphères. Pour de nombreuses planètes, une variété de compositions est cohérente avec les données. For b and c, for example, the authors say the options include "atmospheres dominated by water, nitrogen, or carbon dioxide tenuous atmospheres composed of a variety of chemical species and atmospheres dominated by aerosols." But ruling out hydrogen is significant for two reasons. One, it's likely that most planets start out with hydrogen-rich atmospheres, so this suggests these planets have evolved a bit. The second is that hydrogen is a potent greenhouse gas and, so, would have a strong influence on the planet's temperature.


TEST BANK 21ST CENTURY ASTRONOMY THE SOLAR SYSTEM 5TH EDITION BY KAY

Short Answer: Describe the origin of terrestrial planets’ secondary atmospheres.

Short Answer: Establish why some terrestrial planets do not have secondary atmospheres today.

Multiple Choice: 4, 5, 6, 7, 8, 11

9.2 Secondary Atmospheres Evolve

Illustrate why planetary mass affects a planet’s ability to retain its atmosphere.

Describe the atmospheric greenhouse effect.

Multiple Choice: 17, 18, 21, 22, 23, 24

Short Answer: Illustrate how greenhouse gases cause the greenhouse effect.

Multiple Choice: 14, 19, 20, 25, 26, 29

Compare and contrast the causes for the terrestrial planets to have their current atmospheres.

Multiple Choice: 13, 15, 16, 27, 28

9.3 Earth’s Atmosphere Has Detailed Structure

Explain how Earth developed an oxygen-rich atmosphere.

Multiple Choice: 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 40, 41, 58

Differentiate the temperature, density, and composition of the different layers of our atmosphere.

Multiple Choice: 42, 43, 45, 46, 47, 48, 50, 51, 55

Short Answer: 10, 11, 12, 13, 15, 16, 17, 18, 19

Illustrate how our magnetosphere causes auroras.

Relate a planet’s rate of rotation to its wind patterns.

Multiple Choice: 44, 49, 53, 54, 56

9.4 The Atmospheres of Venus and Mars Differ from Earth’s

Describe the atmospheric characteristics of Venus and Mars.

Multiple Choice: 59, 62, 63, 67, 69, 70

Characterize the causes for the atmospheric characteristics of Venus and Mars.

Multiple Choice: 57, 60, 61, 64, 65

9.5 Greenhouse Gases Affect Global Climates

Compare and contrast weather and climate.

Explain the different factors that cause climate change on a planet.

Summarize the evidence that human activity is causing global climate change.

Assess whether a planet will hold onto its atmosphere based on its escape speed at atmospheric temperature.

Compute the average molecular speed of atmospheric gas.

  1. The major chemical component of the air we breathe today was deposited on Earth primarily via
    1. volcanic eruptions.
    2. cometary impacts.
    3. asteroid impacts.
    4. chemical reactions in Earth’s oceans.
    1. Its mass is small.
    2. It has a high temperature.
    3. It is close to the Sun.
    4. Its escape velocity is low.
    5. all of the above
    1. They were too hot and their escape velocities too low to hold onto them.
    2. The solar wind was too strong and blew these gases off the planets.
    3. Their high surface temperatures made the gas chemically react with the rock.
    4. The initial gases were so heavy when the planet differentiated that they sank to the core.
    1. The average velocity of nitrogen atoms is 0.4 km/s, and nitrogen does not escape.
    2. The average velocity of nitrogen atoms is 1.0 km/s, and nitrogen does not escape.
    3. The average velocity of nitrogen atoms is 1.0 km/s, and nitrogen escapes.
    4. The average velocity of nitrogen atoms is 4.5 km/s, and nitrogen does not escape.
    5. The average velocity of nitrogen atoms is 4.5 km/s, and nitrogen escapes.
    1. No, the average velocity of water molecules is 0.9 km/s.
    2. Yes, the average velocity of water molecules is 0.9 km/s.
    3. Yes, the average velocity of water molecules is 2.1 km/s.
    4. No, the average velocity of water molecules is 2.1 km/s.
    5. Yes, the average velocity of water molecules is 19 km/s.
    1. No, the average velocity of hydrogen atoms would be 0.8 km/s.
    2. No, the average velocity of hydrogen atoms would be 3.9 km/s.
    3. Yes, the average velocity of hydrogen atoms would be 3.9 km/s.
    4. Yes, the average velocity of hydrogen atoms would be 25 km/s.
    5. No, the average velocity of hydrogen atoms would be 25 km/s.
    1. If an average hydrogen atom in Earth’s atmosphere has a velocity of 2.5 km/s, what would be the average velocity of an oxygen molecule in Earth’s atmosphere? Note that the atomic mass of an oxygen atom is 16 times that of a hydrogen atom.
      1. 16 km/s
      2. 5 km/s
      3. 62 km/s
      4. 44 km/s
      5. 25 km/s
      1. Water vapor would escape because 1/6 times the escape velocity is 0.51 km/s.
      2. Water vapor would not escape because 1/6 times the escape velocity is 1.7 km/s.
      3. Water vapor would escape because 1/6 times the escape velocity is 0.42 km/s.
      4. Water vapor would not escape because 1/6 times the escape velocity is 2.6 km/s.
      5. Water vapor would escape because 1/6 times the escape velocity is 1.3 km/s.
      1. volcanism
      2. accretion
      3. oxidation
      4. comet impacts
      5. All of the above contributed gases to Earth’s secondary atmosphere.
      1. ammonia delivered by comet impacts.
      2. photosynthesis done by algae and plants.
      3. oxidation of silicate-rich minerals.
      4. rock delivered by asteroid impacts.
      5. its primary atmosphere.
      1. Mercure
      2. Vénus
      3. Mars
      4. the Moon
      5. Terre
      1. Water, H2O (atomic mass = 18)
      2. Carbon dioxide, CO2 (atomic mass = 44)
      3. Nitrogen (atomic mass = 28)
      4. Oxygen (atomic mass = 32)
      5. Hydrogen, H2 (atomic mass = 2)
      1. 10 10
      2. 200 100
      3. 2,000 2
      4. 2 10
      5. 1,000 200
      1. It would rapidly escape into space.
      2. It would dissociate into carbon and oxygen.
      3. It would collect as ice on the north and south poles.
      4. It would cause a runaway greenhouse effect.
      1. high surface temperatures
      2. volcanic activity
      3. cometary impacts
      4. a lack of asteroid impacts
      5. the greenhouse effect
      1. Venus, Earth, Mars, Mercury
      2. Venus, Mars, Earth, Mercury
      3. Mercury, Mars, Earth, Venus
      4. Mars, Venus, Mercury, Earth
      1. oxygen and nitrogen.
      2. methane and ozone.
      3. carbon dioxide and water vapor.
      4. hydrogen and helium.
      5. methane and ammonia.
      1. infrarouge
      2. visible
      3. ultraviolet (UV)
      4. radio
      5. microwave
      1. They would evaporate.
      2. They would freeze over.
      3. They would be rapidly absorbed into the surface rocks.
      4. They would dissociate into ozone and hydrogen.
      1. It easily absorbs UV radiation.
      2. It easily absorbs visible light.
      3. It easily absorbs infrared radiation.
      4. It easily reacts chemically with rock.
      5. It easily photodissociates in the upper atmosphere.
      1. 0 K.
      2. 35 K.
      3. 5 K.
      4. 35 K.
      5. 350 K.
      1. trapping of infrared radiation by the atmosphere.
      2. accentuated growth of plants near the equator, compared to other regions.
      3. capturing of visible and UV radiation from the Sun the atmosphere.
      4. shielding of life-forms from solar UV radiation by the ozone layer.
      1. If it were not for the greenhouse effect on Earth,
        1. there would be no liquid water on Earth.
        2. life as we know it would not have developed on Earth.
        3. it would be a much colder planet.
        4. there would be no oxygen in Earth’s atmosphere.
        5. All of the above are results of the greenhouse effect.
        1. The water vapor would relieve the greenhouse effect and decrease Venus’s surface temperature.
        2. Water droplets would condense into rain and form lakes on Venus’s surface.
        3. The water vapor would chemically react with carbon dioxide and form acid rain.
        4. UV light would break apart the water molecules, and the hydrogen would be lost into space.
        5. It would rise into the atmosphere and form hurricane-like storms.
        1. Venus has slow, retrograde rotation, and its seasons are very long.
        2. Venus has many active volcanoes that release heat into its atmosphere.
        3. Venus has a very thin atmosphere, and more sunlight falls onto its surface.
        4. Venus has a strong greenhouse effect.
        5. Venus has a highly eccentric orbit and is sometimes much closer to the Sun than other times.
        1. escape into outer space.
        2. remain in liquid form.
        3. vaporize and form clouds in the atmosphere.
        4. be absorbed into rocks.
        1. Venus is covered with clouds.
        2. Earth has a large amount of liquid water.
        3. Some form of ice does exist on Mars, but it does not have large amounts of liquid water.
        4. The planets in order from the least to most dense atmospheres are Venus, Earth, and Mars.
        5. all of the above
        1. It has escaped into outer space.
        2. It is bound up in the plant life on Earth.
        3. It is bound up in rocks.
        4. It is dissolved into the oceans.
        5. It is still in the atmosphere in the form of complex molecules.
        1. The majority of Earth’s carbon dioxide escaped into space because of its hotter temperature, whereas Venus’s carbon dioxide remains gravitationally bound to Venus.
        2. The majority of Earth’s carbon is now bound up in rock, whereas Venus’s remains in its atmosphere.
        3. Earth lost more of its secondary atmosphere because it was bombarded by more planetesimals than Venus.
        4. The majority of Earth’s carbon was absorbed by plants during photosynthesis.
        5. Earth and Venus still have equal amounts of carbon dioxide in their atmospheres.
        1. life on Earth.
        2. Earth’s plate tectonics.
        3. differences in the greenhouse effect.
        4. the presence of liquid water.
        5. differing distances from the Sun.
        1. 3 billion years ago
        2. 1 billion years ago
        3. 5 billion years ago
        4. 25 billion years ago
        5. 1 billion years ago
        1. It has significantly declined.
        2. It has significantly increased.
        3. It kept increasing up to 2 billion years ago but has been declining ever since.
        4. It hasn’t changed.
        1. search for absorption from nitrogen in their atmospheres.
        2. search for absorption from oxygen in their atmospheres.
        3. search for emission lines from water vapor in their atmospheres.
        4. search for carbon dioxide on their moons.
        1. Carbon dioxide
        2. Water vapor
        3. Nitrogen
        4. Oxygen
        5. Helium
        1. the atmosphere would become less dense.
        2. oxygen would disappear from the atmosphere.
        3. the atmosphere would become hotter.
        4. nitrogen would disappear from the atmosphere.
        5. the amount of water vapor in the atmosphere would decrease.
        1. 100 million trees and plants
        2. 1 billion trees and plants
        3. 250 million bacteria and algae
        4. 5 billion bacteria and algae
        5. 2,000 animals and humans
        1. 4 billion years
        2. 1 billion years
        3. 400 million years
        4. 1 million years
        5. Oxygen was always a primary component of Earth’s atmosphere.
        1. For the first 1 billion years of Earth’s evolution, the fraction of oxygen in its atmosphere was approximately
          1. half of what it is today.
          2. 2 times what it is today.
          3. 10 times what it is today.
          4. the same as it is today.
          1. Those are the locations where the atmosphere is thinner, letting particles penetrate.
          2. The poles are pointing toward the Sun, so they receive more solar wind particles.
          3. The oxygen atoms responsible for auroral emission only exist near the poles.
          4. Charged particles are forced to flow along Earth’s magnetic field lines, which come out of Earth’s poles.
          1. 3 billion years ago
          2. 1 billion years ago
          3. 6 billion years ago
          4. 25 billion years ago
          5. 1 billion years ago
          1. oxygen
          2. methane
          3. water vapor
          4. oxygen, methane, or water vapor
          1. UV
          2. X-ray
          3. gamma ray
          4. infrarouge
          5. microwave
          1. how the temperature varies with altitude.
          2. how the pressure varies with altitude.
          3. how the density varies with altitude.
          4. different temperature ranges.
          5. different pressure ranges.
          1. on Mars
          2. on Mercury
          3. on Venus
          4. nowhere else in the solar system
          1. une
          2. deux
          3. three
          4. four
          5. five
          1. All weather and wind on Earth are a result of convection in the
          2. According to the following figure, as you increase in altitude in Earth’s lower atmosphere, the atmospheric pressure ________ dramatically at a(n) _________ rate.
            1. increases increasing
            2. increases decreasing
            3. decreases decreasing
            4. decreases increasing
            5. decreases constant
            1. the troposphere and the thermosphere.
            2. the mesosphere and the stratosphere.
            3. the thermosphere and the stratosphere.
            4. the troposphere and the mesosphere.
            5. the troposphere and the stratosphere.
            1. strong updrafts from the equator and air sinking near the poles.
            2. uneven heating of the surface and rotation of the planet.
            3. water condensation onto mountains.
            4. hot air rising and cool air sinking.
            1. higher-energy particles in the solar wind
            2. convection
            3. the ozone layer absorbing UV light
            4. charged particles trapped by magnetic fields
            5. the greenhouse effect
            1. the Moon’s tidal force.
            2. the solar wind.
            3. Earth’s own gravity.
            4. asymmetries in the shape of Earth’s core.
            5. Earth’s elliptical orbit.
            1. gases fluorescing in the atmosphere because of collisions with solar wind particles.
            2. the magnetosphere of Earth touching its atmosphere.
            3. the ozone layer being destroyed by UV light.
            4. a product of the atmospheric greenhouse effect.
            5. scattering of sunlight from particles in Earth’s stratosphere.
            1. rotate in the same direction
            2. rotate in the opposite direction
            3. move from east to west
            4. have larger wind speeds
            5. cause more damage
            1. What is the main reason Hadley circulation in a planet’s atmosphere breaks up into zonal winds?
              1. convection driven by solar heating
              2. heating from the solar wind
              3. hurricanes developing along the planet’s equator
              4. a planet’s rapid rotation
              5. heating from the greenhouse effect
              1. destruction of ozone.
              2. acid rain.
              3. violent storms.
              1. Hadley circulation.
              2. the Coriolis effect.
              3. the heat of vaporization of water.
              4. electrical conductivity of water.
              5. the greenhouse effect.
              1. There should be almost no change in temperature.
              2. by tens of K (like Earth)
              3. by hundreds of K (like Mercury)
              4. The answer depends on where Venus is in its orbit around the Sun.
              1. blue light from the sun is more readily scattered by molecules in the atmosphere than red light.
              2. of reflected light from the oceans.
              3. red light from the sun is more readily scattered by molecules in the atmosphere than blue light.
              4. molecules that make up Earth’s atmosphere radiate preferentially at blue wavelengths.
              5. the Sun radiates more blue light than other wavelengths.
              1. We cannot see down to its surface in visible light.
              2. Its surface is very smooth.
              3. Venus looks highly reflective.
              4. The surface pressure is 100 times higher than on Earth’s surface.
              1. winds moving from its equator to its poles.
              2. heated air escaping from its volcanoes moving along the equator.
              3. winds moving from its poles to its equator.
              4. heated air escaping from active tectonic plates.
              1. carbon dioxide.
              1. Water melts and forms large pools of liquid.
              2. The polar ice caps disappear.
              3. Large planet-wide dust storms.
              4. The entire planet changes color.
              1. they are made of a very thin layer of carbon dioxide.
              2. they are made of a thick layer of water vapor.
              3. they extend much farther from the rocky surface.
              4. they are made of a thin layer of light atoms such as helium, sodium, and argon.
              1. it is very slow.
              2. it is very slow and retrograde.
              3. its obliquity is 90 degrees.
              4. it is very fast.
              5. it is very fast and retrograde.
              1. Venus’s surface temperature is fairly uniform from the equator to the poles because
                1. Venus rotates very rapidly, which causes strong zonal winds.
                2. Venus is covered by a thick cloud layer that absorbs most of the sunlight that falls on it.
                3. the carbon dioxide in Venus’s atmosphere efficiently emits infrared radiation.
                4. Venus rotates slowly so Coriolis forces do not disrupt Hadley circulation.
                5. Venus’s orbit is nearly perfectly circular.
                1. the production of carbon dioxide.
                2. the production of acid rain.
                3. the destruction of ozone over decades and centuries.
                4. the destruction of water in the upper atmosphere.
                1. there is not enough oxygen in the atmosphere.
                2. the range in temperature between day and night is too large.
                3. the flux of UV radiation reaching the surface is too high.
                4. the atmospheric pressure would be too low.
                5. all of the above
                1. global warming.
                2. the growth of the ozone hole.
                3. the burning of fossil fuels.
                4. increased energy output from the Sun.
                5. increased magnetic activity in the Sun.
                1. melts and forms liquid pools on the surface.
                2. boils off the surface and escapes into outer space.
                3. sublimates and goes directly into the gaseous phase.
                4. remains frozen because the temperature remains below the freezing point.
                5. melts and creates flowing rivers that erode the landscape.
                1. they are very small in magnitude, less than 1°C.
                2. they occur at irregular time intervals.
                3. they are driven by volcanic activity.
                4. they occur over much longer time scales (thousands of years).
                5. they are driven by emissions of methane gas rather than carbon dioxide.
                1. The primary atmospheres of the terrestrial planets formed from hydrogen and helium. Pourquoi? What happened to this gas?
                2. A gas eventually will escape from a planet’s atmosphere if the average velocity of its atoms exceeds 1/6 times the escape velocity of the planet. If the average velocity of water vapor in Venus’s atmosphere is 0.5 km/s, what would be the average velocity of a single hydrogen atom? If Venus’s escape velocity is 11 km/s, will hydrogen atoms eventually escape?
                3. Most of Earth’s present-day atmosphere comes from a combination of what three sources?
                4. If the average CO2 molecule in Venus’s atmosphere has a velocity of 0.6 km/s, what would be the velocity for a hydrogen atom in Venus’s atmosphere? Note the mass of a CO2 molecule is 44 times that of a hydrogen atom.
                5. What is the origin of Earth’s water?
                6. List the three planets shown in the following images in order of decreasing surface temperature, and cite evidence that can be seen in the images that supports your choice.
                7. What is the greenhouse effect?
                8. Where is most of Earth’s supply of carbon dioxide today?
                9. Describe how the closer location of Venus to the Sun compared to Earth led to the runaway greenhouse effect observed on Venus today.
                10. Earth’s atmosphere is a (seemingly) enormous blanket roughly 250 km thick. What percentage of Earth’s radius, which is 6,400 km, does this represent? How does it compare to the average depth of the oceans, which is 3 km?
                11. If there is 1E4 kg of air above every square meter of the surface of Earth, and Earth is modeled as a sphere of radius 6.4 × 106 m, what is the mass of Earth’s atmosphere, and what fraction is it of the total mass of Earth? Show your calculation.
                12. Suppose you go out hiking in the snow on a mountaintop on a cold winter day when the temperature outside is 0°C = 273 K and the pressure is 0.75 bar. If you brought along a package of potato chips that was sealed at sea level when the temperature was 24°C = 297 K, what would have happened to the volume of the bag of chips? By how much will the volume have changed?
                13. You take a sealed plastic bag of snacks onto an airline flight where the atmospheric pressure is reduced to 0.8 bar, but the cabin is heated so that the temperature is approximately the same as when you sealed the bag. What will happen to the volume of the bag? By how much will it have changed?
                14. According to the following figure, about how long ago did oxygen first appear in Earth’s atmosphere? About how long ago did oxygen reach 50 percent of its current abundance in Earth’s atmosphere?
                15. Describe the process(es) responsible for producing rain.
                16. Over the last century, why has the ozone hole over Earth grown larger? How long might it take to revert to its former state?
                17. Give two reasons why the atmosphere of Earth is warmer near the surface than at higher elevations.
                18. Why does the temperature decrease as you go higher up in altitude in the troposphere on Earth?
                19. In the stratosphere of Earth’s atmosphere, how does the temperature vary with increasing altitude, and what causes this variation?
                20. The global winds on Earth are the result of a combination of what three things?
                21. If sunlight cannot penetrate Venus’s cloud layer efficiently, why does the temperature of the planet remain so high?
                22. Carbon dioxide levels in Earth’s atmosphere have been rising by about 4 percent per decade because of the use of fossil fuels. If this trend continues, what could happen to Earth?
                23. On Mars, water could exist in what form(s): solid, liquid, or gas? How does this vary with the seasons on Mars? Why are the seasonal variations on Mars different in its northern and southern hemispheres?
                24. Give three reasons why we believe Venus may currently have active volcanoes.
                25. Describe how a weak magnetic field on Mars may lead to loss of its atmosphere over time.
                26. How does climate differ from weather?
                27. The obliquity of Earth’s rotation axis has remained stable at 23 degrees over its history, whereas that of Mars is believed to have varied from 13 to 40 degrees. Pourquoi?
                28. Although Earth is known to exhibit long-term natural variations in temperature, scientists are nearly unanimous in believing that the recent rise in temperature is due to human industrial activity. Pourquoi?
                29. What factors drive the long-term periodic variations in Earth’s average temperature (known as the Milankovitch cycle)?
                30. Describe the factors influencing the climate on Earth.

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                Albedo is a measurement of the amount of light reflected from the surface of a celestial object, such as a planet, satellite, comet or asteroid. The albedo is the ratio of the reflected light to the incident light:

                • 0: a black object that absorbs all light and reflects none and
                • 1: a white object that reflects all light and absorbs none.

                Planets and satellites with clouds tend to have a high albedo, while rocky objects such as asteroids have a low albedo. The albedo of an object changes with wavelength, depending on the efficiency of reflection for different parts of the electromagnetic spectrum. The albedo of the Earth changes slightly with the seasons, due to differences in the amount of cloud cover and the presence of snow in either hemisphere and at the poles.

                The table below gives approximate values of albedo for each of the planets, the Moon and Pluto:

                Planet Bond Albedo Geometric Albedo
                Mercure 0.12 0.14
                Vénus 0.75 0.84
                Terre 0.30 0.37
                Moon 0.12 0.11
                Mars 0.16 0.15
                Jupiter 0.34
                Saturne 0.34
                Uranus 0.30
                Neptune 0.29
                Pluton 0.4 0.44-0.61

                Bond albedos – total radiation reflected from an object compared to the total incident radiation from the Sun. Geometric albedos – the amount of radiation relative to that from a flat Lambertian surface which is an ideal reflector at all wavelengths.

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