Perda da atmosfera: por que o ar não escapa do planeta?
21 de fevereiro, 2017 às 11:14 | Postado em Atmosfera, Estática de Fluidos, Mecânica de fluidos, Mítica Terra Plana, Teoria Cinética dos Gases, Termologia, termodinâmica
Respondido por: Prof. Fernando Lang da Silveira - www.if.ufrgs.br/~lang/Prof. Lang: É possível o ar escapar da atmosfera para o espaço? Os terraplanistas explicam que a atmosfera não escapa por causa de um domo que cobriria a Terra Plana. Mas esta explicação é ridícula e penso que a gravidade é responsável mas gostaria de entender melhor isso. Agradeço sua explicação.
Vou começar pela explicação que muito justamente denominas de ridícula (somente mantida com forte dissociação cognitiva), dada pelos anacrônicos e analfabetos científicos terra-chatos. Para começar, como pessoas equilibradas intelectualmente sabem, a Terra não é plana e este conhecimento remonta já aos Antigos Gregos. Vide outras postagens sobre a esquizofrênica concepção dos terra-chatos: Mítica Terra Plana.
Entro agora na boa e salutar discussão científica sobre o tema do escape ou perda da atmosfera. Há uma Física muito interessante envolvendo a atmosfera terrestre e alguma coisa eu abordei em um artigo publicado na Revista Brasileira de Ensino de Física, intitulado A Física no salto recorde de Felix Baumgartner.
De fato é a gravidade que retém na superfície de nosso planeta o gás atmosférico. A possibilidade de retenção de gás na superfície de um corpo graças à gravitação está relacionada com a energia cinética das moléculas do gás e com o conhecido conceito gravitacional de velocidade de escape.
A velocidade de escape da superfície da Terra (ou mesmo das camadas superiores da atmosfera) é cerca de 11 km/s. Corpos lançados para cima com esta velocidade podem se afastar indefinidamente do nosso planeta pois tem energia cinética suficiente para que o campo gravitacional do planeta não consiga reverter a velocidade de afastamento (impropriamente muitas vezes é dito que um corpo com tal velocidade está livre do campo gravitacional da Terra).
Um gás pode ser retido em torno de um planeta (ou satélite) caso a velocidade das moléculas do gás sejam muito menores do que a velocidade de escape para o planeta.
As energias cinéticas moleculares dependem da temperatura do gás conforme a Teoria Cinética dos Gases ou mais precisamente a Distribuição de Maxwell-Boltzmann. O gráfico que segue indica como o módulo das velocidades moleculares está distribuído (função densidade de probabilidade para dois gases na temperatura de 300 K.
Optei por mostrar no gráfico o comportamento das velocidades para o nitrogênio – que constitui cerca de 78% da nossa atmosfera – e do hidrogênio – existente em pequeníssimas proporções na atmosfera mas cujas moléculas, por serem as mais leves, possuem em média velocidades maiores do que as de outros gases. A velocidade quadrática média das moléculas de nitrogênio se situa próxima de 500 m/s e as de hidrogênio quase 2,0 km/s.
Nota-se também que a quase totalidade das moléculas de nitrogênio e hidrogênio tem velocidades respectivamente inferiores a 1,5 km/s e 5,0 km/s, portanto inferiores à velocidade de escape do nosso planeta.
Nas camadas superiores da atmosfera, na rarefeita exosfera terrestre, dado que a temperatura é da ordem de milhar de kelvins (a energia cinética média das moléculas é diretamente proporcional à temperatura), há perda de principalmente de hidrogênio (e de outros gases) da atmosfera por este processo que é denominado Escape de Jeans (em honra ao físico James Jeans que o estudou).
Assim sendo fica evidente que a gravidade é de capital importância para a existência de atmosfera nos planetas. Também é fácil inferir, que dado que a velocidade de escape da Lua é muito menor do que da Terra (cerca de 2,4 km/s), gases presentes em sua superfície aquecida pelo Sol, escapam rapidamente.
Os mecanismos de escape atmosférico são diversos, indo muito além do Escape de Jeans. Um ótimo artigo sobre o tema, discutindo a existência ou não de atmosfera em outros locais do nosso sistema solar, está disponível em SciAm.
Argumentos sobre este tema que até terraplanistas conseguem entender se encontram em Mais um argumento patrocinado pelo Domo da Ignorância que cobre a mitológica Terra Plana.
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COMENTÁRIO ADICIONAL: A concepção de que o vácuo é capaz de sugar coisas foi superada no século XVII com o célebre trabalho do Toricelli e as bombas aspirantes. Em uma bomba aspirante, por mais que se produza vácuo (se reduza a pressão no seu interior) a coluna de água não se eleva por mais de 10 m. Vide E se o experimento de Torricelli para medir a pressão atmosférica fosse feito com água ao invés de mercúrio?
Da mesma forma uma coluna de ar atmosférico não pode se elevar indefinidamente mesmo que no seu topo exista vácuo. Se a densidade do ar não se alterasse ao longo da coluna, ela teria apenas 8,5 km da altura. Com a redução da densidade do ar ao longo da coluna, ela se estende por muitas dezenas de quilômetros enquanto a sua densidade diminui, tendendo a zero.
“Docendo discimus.” (Sêneca)
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Poderiam verificar a presença de GRAU ao lado de kelvin no texto em questão.
Na escala kelvin não se utiliza a expressão “grau kelvin” mas apenas kelvin. Vide Bureau Internacional de Pesos e Medidas e INMETRO .
Acho que ele quis dizer que está escrito “graus kelvin” no texto, em “é da ordem de milhar de graus kelvin”
É verdade! Agora foi corrigido.
Voooolta pra escola para: 1)aprender o que não sabe;
2) aprender a pesquisar um assunto antes de fazer comentário…digamos…sem nexo. Isso, sem nexo é um bom adjetivo para seu comentário.
É possível reproduzir este fenômeno em uma câmara de vácuo? se não é possível reproduzir e somente se basear em teoria e cálculos desculpe mas é somente especulação cientifica e não ciência, assim como afirmar que o homem veio do macaco e que as estrelas tem bilhões de anos, tudo baseado em teoria, ou seja em fé cientifica.
Somente boçais afirmam “que o homem veio do macaco”! Basta estudar um pouco (mas isso os ignorantes acham difícil!) para SABER que o homem não veio do macaco mas que macacos e homens possuem um ancestral comum.
Em uma Terra Plana, coberta pelo Domo da Ignorância Fideísta, e sem gravidade (pois os terra-chatos negam a gravidade) não há como explicar sequer aquilo que Pascal já constatou no século XVII (aqui podes aprender um pouco sobre o asssunto). Na Terra real, esférica e com gravidade, prevemos e medimos as variações de densidade e pressão do ar com a altitude (aqui podes aprender um pouco sobre o assunto).
Prezado professor,
Tomando por base a afirmação do colega acima, que diz que “ somente se basear em teorias e cálculos são especulações científicas e não ciência”: não deveríamos crer naquilo que a matemática demonstra ser correto é irrefutável? Pergunto isso pois tenho uma grande fé na matemática, seja qual for a área de aplicação. Na física é assim também? Ou seja: se consigo provar matematicamente, mas não reproduzir, não é ciência?
A Matemática é uma ciência formal, ou seja, o “critério de verdade” da Matemática é a consistência interna. Nem todas as teorias matemáticas tem aplicações no mundo real.
A Física é uma ciência fatual e o objetivo dela é alcançar a realidade, embora de maneira falível e corrigível.
Portanto nem tudo que é demonstrável matematicamente tem sentido no mundo real.
Se a velocidade de escape da gravidade da Terra é 11km/s, ou seja, 3690km/h. Aproximadamente 3x a velocidade do som. Agora imaginem um foguete como os do projeto Apolo pesando toneladas tendo que atingir esta velocidade em 1969 e partir para a Lua a 384000km com um computador de bordo com a capacidade computacional de uma calculadora dos anos 90. Por estas contas a viagem duraria no máximo 104h.. Num conta simples pouco mais de 4 dias. Mas a Apolo 11 chegou em 3 dias e 3h. Rápido. Já em 2003 a sonda europeia SMART-1 demorou 1 ano 1 mês e 3 semanas a chegar à Lua!
Estranho! Perdemos capacidade tecnológica com o tempo?
Em 1969 um foguete de toneladas já viajava acima de Mach 3? Uau.
Para quem não sabe sequer calcular a velocidade de 11 km/s em km/h somente resta o negacionismo tacanho. 😉 11km/s=39.600km/h e não 3690km/h. E por falar em negacionismo tacanho sobre a ida a Lua, há duas postagens do CREF tratando do tema:
1 – Tamanho da Terra em foto da NASA: prova de que a foto é falsa?
2 – Sombras não paralelas nas fotos das missões Apollo: seriam as fotos falsas?
E de lambuja mais uma peça negacionista detonada.
3 – Relação entre os diâmetros da Terra e da Lua em uma foto da DSCOVR prova que a foto é falsa! Será mesmo?
Fiquei interessado no debate entre você e o rapaz, porém você apenas corrigiu a conversão dele de km/s para km/h e parou por ai. Ele fez outras afirmações que você não esclareceu nem rebateu. Gostaria de ler o restante dos seus argumentos. Grato.
Existem tantos materiais na internet respondendo a esses exercícios de negacionismo e conspiracionismo barato. A propósito da comemoração dos 50 anos da chegada à Lua muitas matérias foram feitas respondendo aos “questionamentos”. Esforça-te um pouco e encontrarás pois o conhecimento é uma conquista pessoal que requer esforço. ? Mas para te auxiliar nesta tarefa hercúlea ?, podes começar assistindo este interessante vídeo:
Justamente o contrario. A smart-1 foi um teste de uma nova tecnologia (motores iônicos). No link seguinte vc pode achar uma explicação sobre eles e a diferença com os motores das Apolos.
https://www1.folha.uol.com.br/fsp/ciencia/fe2010200402.htm
Ainda quanto aos Saturno-V, eles foram simplesmente os foguetes mais poderosos já fabricados. 110 metros de altura, divididos em 3 estágios com mais de 1.700.000 de quilogramas de combustível + o 1.000.000 e pouco de oxigênio necessário para queima-lo. E não era preciso tudo isso chegar a mach-3. Os estágios eram descartados quando ficavam sem combustível e não tinham mais utilidade.
https://www.rtp.pt/noticias/mundo/lua-50-anos-de-saturno-v-para-o-satlite-natural_es1156649
https://www.aeroflap.com.br/history-48-anos-do-primeiro-voo-do-saturn-v/
http://planeta.rio/apollo-11-o-foguete/
BOA!!!
A TERRA NÃO É PLANA NEM ESTACIONÁRIA FECHADA E NEM NOVA TENDO MUITO MAIS QUE 6 MIL ANOS!!!
Prof. Fernando Lang da Silveira,
Uma interessante explicação, mas, veja, trata-se apenas de uma conjectura teórica, baseada em cálculos que podem ou não estarem corretos, haja vista que a premissa principal, a força gravitacional, não explica os gases são impedidos de serem puxados para fora, em razão da força de sucção que o vácuo absoluto do espaço. Neste caso, não se pode aplicar a idéia de velocidade de escape, pois, os gases já estão no limiar do espaço. assim, alguma outra força tem que atuar, de forma a conter essa sucção, caso contrário, todo ar, e não só ele, como também a água seriam sugados para o espaço exterior. Isso pode ser comprovado com uma simples experiência que demonstre que a força de sucção de vácuo é infinitamente maior que a força gravitacional, se não fosse, bombas de vácuo não funcionariam, pois, seriam incapazes de vencer a aceleração da gravidade.
As tuas colocações denotam total desconhecimento sobre o assunto como costuma acontecer com quem não estudou e se arvora a dar palpites. Nem consegues perceber que teus argumentos já foram refutados na postagem sobre a qual opinas. Ou tens alguma dificuldade cognitiva, ou …
“Isso pode ser comprovado com uma simples experiência que demonstre que a força de sucção de vácuo é infinitamente maior que a força gravitacional, se não fosse, bombas de vácuo não funcionariam, pois, seriam incapazes de vencer a aceleração da gravidade.” Esta afirmação foi refutada experimentalmente no século XVII quando Torricelli explicou o conhecido fato de que bombas de sucção são incapazes de elevar a água por mais de 10 m. Mais detalhes em E se o experimento de Torricelli para medir a pressão atmosférica fosse feito com água ao invés de mercúrio?
Também não entendes e não sabes aplicar o conceito de velocidade de escape. Estudar um pouco antes de opinar poupa passar vergonha publicamente. 😉
Adorei a explicação! Você fala muito bem. Só fiquei com uma dúvida; não teria uma influência, por conta da rotação e translação da terra, em alguma perda (mesmo não muito considerável) de atmosfera? Ou toda atmosfera se encontra em uma aceleração constante fazendo as velocidades serem totalmente desprezíveis como fator para perda de atmosfera? Desde já, agradeço! =)
Conforme notado na postagem existem muitos mecanismos para a perda da atmosfera. Um excelente texto sobre tema está disponível em The Planetary Air Leak.
Uau, muito obrigado! Achei bem legal. Era exatamente o que estava especificamente curioso em saber! ?
puts!gravidade?rotação da terra e translação?parei para assistir a novela…a ciencia se perdeu no papel.
De fato a resposta não é para um ignorante! Fizeste bem em parar e te instruir assistindo a novela. 😉 Para maior desinformação poderias ter optado também por um canal TP no YT.
kkkkk ótima resposta.
Não sei como ainda suportas responder a estes terra-planistas.
Eu dei risada quando vi o argumento do “chinelo”. São muito tontos. kkkk
A gravidade do Sol e da Lua que atraem as massas de água formando as marés, tem que efeito na atmosfera? existe atração do ar pela gravidade do Sol e da Lua?
Sim, existem efeitos gravitacionais de maré sobre a atmosfera. Entretanto tais efeitos são muito pequenos pois a máxima força de maré solar e lunar na Terra sobre um objeto representa cerca de apenas 2 partes em dez milhões do peso do objeto conforme o artigo disponível no Research Gate.
Os efeitos de maré sobre os oceanos são muito pequenos quando comparados ao raio da Terra (6400 km) pois produzem deformações na superfície da água de apenas cerca de metros. Idem para a atmosfera.
Já que tiram tão mirabolantes conclusões com tantas explicações matemáticas que não conheço (nunca as estudei), pergunto: por que não respondem às questões muito mais simples e lógicas que observamos, como: o Cruzeiro do Sul e as Três Marias o ano inteiro no nosso Céu do “hemisfério” Sul, bem como a estrela Polaris no centro do céu do Norte; e a rotação. Nuvens por DETRÁS da Lua e do Sol; distãncias de centenas de quilômetros visíveis sem indício de curvatura, e o próprio vácuo, que os senhores ‘explicam’, ‘explicam’, mas AONDE se provam seus argumentos? Isto e dezenas de coisas mais.
Infelizmente não sabes pesquisar pois se soubesses encontrarias respostas a diversos aspectos da MITOLOGIA TP em nosso sítio. Como não tiveste competência para tanto podes começar em MITOLOGIA TP.
Pq não respondeu o rapaz? Já sei, não tem resposta neh!!! Foi refutado!!!
Eu sou engenheiro, e posso te garantir na área q estudei nunca vi na minha vida agua fazer curva, sempre seguimos níveis em estradas e pontes, etc…. Se um lado do nível der mais baixo q outro dara tudo errado na construções, fora a pesquisa geográfica q fazemos sobre o nivel da cidade em relação ao mar!!!!
Mas e ai? Estamos aguardando uma resposta conclusiva!!!!
Interessante que um engenheiro (de araque) venha dizer besteiras aqui. Quem sabe te manifestas ao CREA sobre a inexistência da curvatura, pedindo também uma revisão de todos os manuais de levantamento topográfico e geodesia. Podes começar com este documento que da ABNT que refere uma dezena de vezes a curvatura: Execução de levantamento topográfico.
Texto ÚTIL!!!
O CARA NÃO É ENGENHEIRO E NÃO SABE COMO SÃO AS COISAS!!!
A TERRA NÃO É PLANA!!!
Professor Dr. Bom Dia.
Gostei muito das explanações feitas por vossa pessoa e inclusive do material disponível complementar que foram disponibilizados pelo Site.
Parabéns.
Só me restou uma dúvida, ilustre mestre:
Por acaso, nas experiencias simulando o vácuo são realmente válidas? Não seria possível que as paredes que sustentam o vácuo nas experiencias fossem responsáveis por criar uma resistência de força contrária, impulsionando assim os objetos ora apresentados?
Este fator (paredes tão próximas) não iria criar uma espécie de resistência para que o objeto se favorecesse e criasse impulso para se mover?
No espaço, não havendo nenhuma parede próxima, como seria então a possível reação e ação dos objetos?
Que os foguetes se locomovem no espaço, isso é inquestionável, só fiquei ainda com dúvidas sobre o processo físico que isso ocorre.
Acredito que existam ainda forças da física (referentes ao espaço) que estão ocultas do nosso conhecimento científico e que ainda deveremos descobrir.
Mais uma vez, parabéns!
É de longe o melhor Site que se propôs a explicar e de fato o fez, de forma Clara, lúcida e exata.
A força de propulsão nada tem a ver com resistência externa ao (atmosfera fora do) sistema propulsor. Basta que dentro da câmara de combustão a pressão dos gases seja maior em um lado do que em outro para haver o efeito propulsivo. As setinhas internas na figura (Wikipedia) que segue representam as forças por unidade de área (pressão) exercidas internamente à câmara de combustão de um foguete. Por fora aparecem setinhas menores que representam a pressão externa que pode até ser inexistente no caso do vácuo. No lado esquerdo por onde os gases escapam não existem setinhas pois obviamente não há uma parede. O resultado é um força propulsora para a esquerda enquanto os gases são propelidos para a direita.
Professor, uma dúvida que foge um pouco ao tema. O que acontece quando se explode uma ogiva nuclear no espaço? Obrigado pela atenção e boa noite
A energia liberada na explosão será propagada por radiação essencialmente.
Parabéns Lang pelo excelente trabalho e paciência. Sou físico e professor na Ufmt. Seu trabalho me ajudou muito como referência para apresentar uma palestra no Pint of Science 2019 de Rondonópolis sobre a Forma da Terra.
O pós modernismo com seu relativismo de narrativas equivalentes nos trouxe enormes prejuízos. A ciência está sendo atacada pela esquerda, direita e todos os lados. Mas a verdade é aliada do tempo. Um milhão de pessoas afirmar que 1+1=3 não faz disso uma verdade. Abraço.
Fico contente em saber que meu trabalho Sobre a forma da Terra te ajudou no combate da idiotice chata patrocinada pelo Domo da Ignorância Fideísta! 😉
Porra mulang tu é muito burro . . . Como que a terra esta iluminada atrás da lua e a lua esta escura?
A falta de civilidade do terra-chato está configurada na primeira frase do seu comentário. A sua enorme “inteligência” 🙂 fica evidenciada em A Lua escura na foto da DSCOVR prova que a foto é falsa! Será mesmo?
Olha tchê eu já vi inúmeras pessoas com um gigante senso de responsabilidade no ensinar e esclarecer. Mas o seu é prova inquestionável da inexistência do domo. Não caberia nem mesmo se tivesse o dobro do tamanho que os planilson dizem ter. Responder a um energúmeno que começa te “elogiando” é realmente pra poucos.
Vc vai fazer falta pra humanidade um dia. Tenta por favor, deixar o maior número de escritos que puderes. Parabéns pelo seu trabalho.
PS.: Cadê o engenheiro aquele? Será que o CREA cassou essa inscrição????
Acreditar no Globo e defendê-lo, ok! Achar que os Terra Planistas são doentes mentais, ok também. Confiar nas intenções da NASA, ok novamente. Agora… Acreditar que essa animaçãozinha tão mal feita são imagens reais é D+. Nem criança acredita nisso, por favor!
Os terra-chatos e outros “religiosos” confundem crença com conhecimento. Há aqueles que acreditam que a Terra é um globo. E há aqueles que SABEM que a Terra é um globo.
Há aqueles que para apoiar o seu “crentelhismo” tacanho alegam que imagens da Terra obtidas por satélites são falsas. E pior ainda, não sabem que a NASA é apenas uma entre outras agências espaciais que fizeram lindas fotos da Terra.
Certo! Então é interessante o fato da NASA ter reconhecido que a Blue Marble 2002 foi uma montagem: com tantas fotos tiradas do espaço, qual teria sido a necessidade? E se de fato houve essa necessidade, por que a NASA fez a foto se passar por real durante tantos anos? Seja de uma forma, seja de outra, a agência usou de mentira e não penso que isso seja necessário para uma instituição cujo trabalho está pautado na seriedade, na integridade e no bom senso conforme seus “admiradores” afirmam. Enfim!
A Blue Marble 2002 não é uma falsificação pois como foi explicado pelo próprio autor (vide Blue marble) ela é uma composição de milhares de imagens obtidas por satélites próximos da Terra. Aliás, o autor se inspirou na célebre foto de 1972 para compor a Blue Marble 2002.
Vide também E-farsas.
Boa noite,
Sou professora de Educação Artística, deixo claro que não sou terraplanista, e gosto de adquirir novos conhecimentos.
Se analisarmos a foto do astronauta na lua, do lado esquerdo e direito do observador, nota-se uma circunferência pequena, quando, diante do diâmetro da lua, essa circunferência deveria parecer maior.
Outro fato polêmico, observado na foto, é a ausência de estrelas no céu, havendo sobre esse aspecto, contradição entre as declarações de astronautas e astrofísicos.
Lembrando que não sou terraplanista, fico espantada em encontrar pessoas, em vários países, oferecendo prêmios milionários, há anos, para quem provar, empiricamente, a curvatura da Terra. Mas… o que me espanta, realmente, é que ninguém tenha ganhado o prêmio!
Abraço!
Estas “dúvidas” resolves facilmente lendo e tentando entender a postagem que está indicada junto à fotografia do astronauta ao lado da bandeira. Não leste não é? Lamentável este tipo de atitude. Pior de que terraplanista é terraplanista envergonhada, no armário! 😉
Bravo Professor Lang, combatendo a pseudociência, aí não hein
Pseudociência
Uma pseudociência é qualquer tipo de informação que se diz ser baseada em factos científicos, ou mesmo como tendo um alto padrão de conhecimento, mas que não resulta da aplicação de métodos científicos. A pseudociência é uma reivindicação, crença ou prática que se apresenta como científica, mas não adere a um método científico válido, carece de provas ou plausibilidade, não podendo ser confiavelmente testado, ou de outra forma, não tem estatuto científico. A pseudociência é frequentemente caracterizada pelo uso de afirmações vagas, exageradas ou improváveis, uma confiança excessiva na confirmação, em vez de tentativas rigorosas de refutação, a falta de abertura para a avaliação de outros especialistas, e uma ausência generalizada de processos sistemáticos para desenvolver teorias racionalmente. Um campo, prática ou corpo de conhecimento pode razoavelmente ser chamado de pseudocientífico quando for apresentado como sendo coerente com as normas de pesquisa científica, mas comprovadamente não cumprindo essas normas.
Oi tudo bem? Gostei do seu post tem muita informação valiosa aqui, vou começar a seguir seu blog.
Sistemas abertos com diferentes pressões sempre vão buscar a equalização barométrica, quando em contato, ou vai contestar Lang? Na física conhecida é possível que um sistema ABERTO DE 1 ATM de pressão coexista de modo estável com outro sistema ABERTO DE VÁCUO? Em caso de resposta afirmativa peço por favor que dê 01 exemplo desse fenômeno jamais visto, obviamente não utilizando o caso single da atmosfera da Terra no vácuo, onde a Física parece não ser mais aplicada. Resposta objetiva, vai lá!
Pressões ao longo da vertical nunca se equalizam como até apedeutas podem (com um pouco de esforço 🙂 é verdade!) saber. Se as pressões se equalizassem na vertical não haveria diferenças entre o nível do mar e o alto das montanhas e nem seriam necessárias cabines pressurizadas em voos de grande altitude.
Vide também Mais um argumento patrocinado pelo Domo da Ignorância que cobre a mitológica Terra Plana.
Não esquece de responder a pergunta feita na postagem Mais um argumento patrocinado pelo Domo da Ignorância que cobre a mitológica Terra Plana caso queiras continuar comentando por aqui.
E pseudo-argumentos com blablablá terra-chatista, sem referências, não serão aceitos como respostas. 😉
acabei me tornando mais curioso pelo assunto depois de acompanhar a missão inspiration4x e os ótimos vídeos feitos do espaço! este planeta é uma linda bola azul.