Temperatuur en druk op een planeet, en de afstand tot de Zon


De temperatuur van de atmosfeer van een planeet hangt niet alleen samen met de afstand tot de Zon, maar veel meer nog met de druk die in de atmosfeer van die planeet heerst. Volgens de Algemene Gaswet:
pV=nRT (p: druk; V: volume; n: hoeveelheid gas in mol; R: gasconstante; T: temperatuur in °K)
hangt de temperatuur evenredig samen met de druk: hoe hoger de druk (p), hoe hoger de temperatuur (T).
Het is de luchtdruk van de atmosfeer (in vergelijkbare omstandigheden voor wat betreft V en n (massa)) die bepaalt hoe hoog de temperatuur ervan is. Met deze gegevens - druk en temperatuur van de atmosfeer - als maatstaf, kunnen we naar de omstandigheden op de vier binnenplaneten en de Maan kijken.

Mercurius en de Maan zijn vergelijkbare hemellichamen omdat beide een verwaarloosbare atmosfeer hebben, waardoor ook de (veronderstelde) invloed van CO2 wegvalt: bij beide is daardoor alleen de afstand tot de Zon bepalend hoe koud (’s nachts) of hoe heet (overdag) het er is.


Venus, Aarde en Mars hebben wel een atmosfeer en kunnen met elkaar worden vergeleken. Op Venus heerst een hoge luchtdruk en het is er zeer warm, op de Aarde heerst een gemiddelde luchtdruk en de temperatuur is aangenaam (voor de mens), op Mars heerst een zeer lage luchtdruk en het is er koud. De omstandigheden in hun atmosferen voldoen aan de Algemene Gaswet.


Mercurius staat dichter bij de Zon dan Venus en toch is Venus gemiddeld warmer dan Mercurius. Daaruit blijkt de grote invloed van de druk in de atmosfeer op de temperatuur op een planeet.

Met de samenstelling van de atmosfeer, in bijzonder het CO2-gehalte, kunnen de temperatuurverschillen niet worden verklaard. De atmosferen van zowel Venus en Mars bestaan voor meer dan 95% uit CO2 en toch is Venus erg warm, maar Mars juist steenkoud; terwijl de atmosfeer van de Aarde vrijwel geen CO2 bevat (0,04%) en de temperatuur hier (voor de mens) aangenaam is.
De enige factor die wel de temperatuur kan verklaren is de luchtdruk, wat bij de vergelijking van Venus, Aarde en Mars duidelijk is te zien.

[Opmerking
Deze voorstelling van zaken is echter te eenvoudig. In de formule van de Algemene Gaswet pV=nRT komt naast de druk p en de temperatuur T ook het volume V en de massa n voor. Deze factoren maken het in de vergelijking tussen de planeten ingewikkelder, zoals uit de gegevens in onderstaande tabel blijkt.
De Algemene Gaswet is toepasbaar bij ideale gassen, waarbij de voorwaarde geldt dat het gas in de gasfase blijft en niet in de dampfase of vloeibare fase overgaat. Dat is in de dampkring van de aarde het geval en zeker op Venus met zijn dikke, blijvende wolkendeken. De Algemene Gaswet wordt dan in feite onbetrouwbaar.]

[Aarde en Venus
Venus is de ‘tweelingplaneet’ van de aarde; zij is een aarde-achtige planeet met een nikkelijzer-kern en silicaatmantel. Zij heeft ongeveer dezelfde grootte, massa, samenstelling en gemiddelde dichtheid als de planeet Aarde.
Bron: Wikipedia, sterrenkunde.nl, venus.aeronomie.be]

AardeVenus
  
de planeten 
massa: 5,8 x 1024 kg4,8 x 1024 kg (81% van de aarde)
dichtheid 5,5 g/cm3 5,24 g/cm3
middellijn 12.756 km12.102 km
  
de atmosfeer 
wisseld bewolktwolkendek overal 20 km dik
wolken: waterdampzwavelzuurwolken (0,015%)
samenstelling atmosfeer 
N2 (78%) en O2 (21%)CO2 (96%), N2 (3%)
mol. massa's 28 en 32mol. massa 44, waardoor de Venus-
 atmosfeer meer massa n heeft
dikte atmosfeer 480 km250 km
vol. atm. 26,5x1010 km312x1010 km3 (V 1/2 kleiner dan aarde)
massa atm. 5,3x1018 kg5x1020 kg (n 100x die van de aarde)
luchtdruk atm. 1013 hPa92.000 hPa (p 90x die van de aarde)
temperatuur atm. 287 °K735 °K (T 2,5x die van de aarde)


Jupiter en Saturnus
De atmosferen van de buitenplaneten, de gasreuzen Jupiter (152 °K) en Saturnus (140 °K) bestaan voornamelijk uit waterstofgas (90-95%) en wat helium (5-10%). Rondom de vaste kernen zijn deze elementen vloeibaar en naar de buitenkant toe steeds meer gasvormig; in dat geval geldt de Algemene Gaswet niet meer. Zij hebben geheel andere eigenschappen dan de atmosferen van de vier binnenplaneten en zijn daar niet mee te vergelijken.
De hoeveelheid warmte die de beide planeten afgeven ondanks dat zij zeer koud zijn, wordt veroorzaakt door de samentrekking door de zwaartekracht, waardoor zij voortdurend krimpen.


terug naar het antropisch principe

terug naar de woordenlijst

terug naar het weblog







^