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23 avril 2010 5 23 /04 /avril /2010 11:02

A l’occasion de la découverte d’une nouvelle planète extrasolaire, il me vient une réflexion sur la prétendu « température de surface » de celle-ci.

 

Déjà pour la Terre (qui est proche), cette température de surface est problématique.

Mais pour des géantes gazeuses telles que Jupiter, c’est éminemment problématique.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Jupiter_(plan%C3%A8te)

L’article de wikipedia est illustratif d’une contradiction.

Il évoque une température de surface minimal de 110 K et moyenne de 152K

Par ailleurs, la structure interne (hydrogène gazeuse, liquide, métallique, noyaux rocheux) suggère plutôt l’absence de surface (en tout cas, quand elle apparaît, on est plutôt à 36000 K, ce qui convenons le est sensiblement différent).

 

http://www.pourlascience.fr/ewb_pages/a/actualite-exoplanetes-decouverte-d-un-jupiter-tempere-par-transits-24794.php

Cette exoplanète là CoRoT-9b, « ferait du 373 K » (au niveau de l’orbite de Mercure, elle serait bien plus froide ? Sans doute parce que son soleil l’est aussi bien qu’il soit de type solaire).

 

Il me semble que :

-          La notion de température de surface n’a aucun sens et que ces chiffrage n’en ont pas non plus.

-          Il s’agit plutôt d’une question de communication médiatique. Il faut donner un cadre compréhensible par le public pour décrire les conditions de la planète.

-          Ce problème n’est pas grave.

 

A noter que la notion de surface peut être celle de « surface de rayonnement ».

Malheureusement, ce n’est pas vraiment une surface car cela dépend de la longueur d’onde et de la densité de l’atmosphère.

Alors la température « de rayonnement » peut se calculer de 2 façons :

-          En prenant toute l’énergie rayonnée avec l’équation du corps noir (sygma T4). On a une température énergétique équivalente. C’est faire fi de l’écart au corps noir, de l’émissivité et des variations de température de la surface.

-          Par le spectre et surtout son maximum d’émission tel : lmax×T = 2897,8 µm.K. Là encore, c’est une vision idéale.

Il est probable qu’en pratique, les deux valeurs sont sensiblement différentes. 

Au final, ces températures sont des indicateurs de l’énergie émise donc de celle absorbée (donc de la distance à l’étoile et de l’albédo).

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21 février 2010 7 21 /02 /février /2010 14:43

A propos des panneaux photovoltaïques installés sur les toits, et d’après les journaux, il a été procéder à un baisse du bonus associé. Depuis le 1er Janvier 2009, les nouveaux contrats mentionnent un prix d’achat (par EDF) légèrement moins élevé qu’auparavant (54 centimes au lieu de 56 je crois). Cela reste 7 à 8 fois plus cher que le prix de l’électricité vendu (toujours par EDF).

 

Cela a été l’occasion de lier des article faisant mention de « spéculation ». J’en suis resté abasourdi.

 

Dans la lignée des folies du « grenelle de l’environnement », l’Etat français a mis en place ce dispositif irrationnel (avec en sus des crédits d’impôt). C’est soi-disant justifié pour promouvoir l’industrie photovoltaïque. A titre personnel, j’ai envisager d’en installer sur le toit de ma maison : en première approche, le temps de retour aurait été de 8 à 10 ans. Pour des raisons personnels, je ne suis pas allé plus loin dans le projet. Aurais-je été un spéculateur ?

 

Le choix des mots n’ai jamais neutre. En mettant en place ce dispositif, si l’on est cohérent, c’est que l’on souhaite que des gens le mettent en pratique. Ils le font pour gagner de l’argent. Rien de plus logique dans tout cela. En pratique, le contrat d’achat d’électricité et fixé pour 20 ans. Le calcul de rentabilité présente peu d’inconnu (le prix de l’installation et surtout la durée de vie du matériel et sans perte d’efficacité au fil du temps). Parler de spéculation ensuite est donc inapproprié.  Pire, c’est complètement absurde.

 

Encore une fois, les journalistes concernés se sont trompés de « cible ». Ce n’est pas les investisseurs bénéficiaires de ce dispositif qui sont en cause mais bien les technocrates inconnus qui ont imaginé ce tiroir caisse.

 

 

Par ailleurs, j’ai entendu dire que certains vendeurs d’électricité allaient plus loin dans l’exploitation du machin : ils revendait 56 centimes de l’électricité acheté 8.

Je suis trop crétin pour y avoir pensé !

Là encore, cette fraude est en germe dans le mécanisme proposé.

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7 janvier 2010 4 07 /01 /janvier /2010 15:33

J’ai déjà fait un post expliquant pourquoi il n’y avait pas de mystère pour la température de l’atmosphère de Vénus.

Par contre, il y a un véritable mystère c’est l’absence d’eau.

 

Vénus est comparable à la Terre en masse, elle s’est formée approximativement dans la même zone du système solaire. Pour ce qui est du CO2, les proportions massiques par rapport à la masse de la planète ne sont pas trop éloignées (pour N2 cela se gâte). Pour H2O, c’est pire encore. http://errements.over-blog.net/article-21916326.html

 

L’eau sur Terre, ce sont les océans (lacs, rivière, atmosphère) mais aussi les glaciers, mais aussi l’eau souterraine piégé dans le silicates. Le livre « planétologie, géologie des planètes et des satellites »  (http://www.dunod.com/livre-dunod-9782100065066-planetologie.html) indique que cette dernière partie serait de l’ordre de dix fois le volume des océans. Bref, il y a plutôt beaucoup d’eau sur Terre.

 

Sur Vénus, rien de tel, la portion dans l’atmosphère est très faible (20ppm selon wikipedia http://fr.wikipedia.org/wiki/V%C3%A9nus_(plan%C3%A8te) ). Il n’y a pas d’océan, pas de glacier. Etant donné la chaleur de l’atmosphère, les silicates doivent aussi être chaud. De plus, l’air est « sec d’eau » donc il est fort probable que les silicates le soient aussi. En définitive, il n’y a quasiment pas d’eau sur Vénus.

 

C’est donc une différence considérable.

J’ai l’idée qu’il y a là un fait qui donne une information sur le mécanisme de formation du système solaire. Ceci peut être rapproché de « la limite de l’eau liquide » calculée par formule et du constat sur le lieu où l’on trouve des comètes (loin du soleil). Cette idée reste à creuser et à préciser grandement.

Dans tous les cas, ce n’est pas l’explication courante que je lis ici ou là. Celle-là fait appel à une « perte de H ».

 

Description du mécanisme.

Il n’y a pas de raison que H2O plutôt que CO2 « quitte » l’atmosphère de Vénus (même ordre de grandeur de masse molaire). Si H2O était partie ainsi, CO2 aussi et ce n’est pas le cas. Ce n’est donc pas une fuite d’eau qui est en cause.

Par contre, les rayons ultraviolets peuvent dissocier H2O et OH- et H+ (là la dissociation de CO2 est moins probable). Et H+ est assez léger pour pouvoir s’échapper (ceci sous entend aussi un départ d’électron d’autre part).  OH- restant pouvant se recombiner avec ce qui traine (quoi exactement ? CH4 ?). Ceci se passe à haute altitude vénusienne (car sinon, H+ rencontre une molécule de l’atmosphère vénusienne sur son chemin et ne fout pas le camp). Ceci s’est passé sans doute assez rapidement (moins de un milliard d’année). Comme l’eau sur Terre est plutôt au sol, cette dissociation est moins rapide et la Terre ne perd pas son eau ainsi (elle n’a pas encore eu le temps).

C’est la proportion actuelle de deutérium par rapport à H qui donne l’indice de ce dégazage (le deutérium étant plus lourd, fuit moins vite).

J’ai du mal à croire à cela.

 

Le premier point est que le mécanisme n’est pas complètement décrit par ce qui précède. Je n’ai trouvé nulle part de description plus détaillée.

Un point qui me chiffonne est que H est l’élément chimique le plus abondant de l’univers et de l’atmosphère solaire (et sans doute de la nébuleuse protoplanétaire). C’est tout de même étrange que Vénus, n’est pas pu gardé cet « H ». Sur Terre, H n’existe pas que dans l’eau. Il y a aussi les hydrocarbures, H2. NH3 n’est qu’à l’état de trace. Et dans les minéraux ? Dans Vénus, tout ce qui contiendrait du « H » aurait plus ou moins disparu !

Un autre point analogue est le vent solaire qui fournit des H+. D’accord la quantité de matière est faible.

Enfin, c’est la rapidité du phénomène qui me semble invraisemblable.

 

http://errements.over-blog.net/article-3920796.html

Masse des océans terrestre : 1,3 E +21 kg

Soit masse d’eau : 1,3 E + 22 kg

Si Vénus fait 81% de la Terre et en supposant une composition analogue, le volume d’eau qui était présent initialement sur Vénus est : 1,3*0,81 = 1, 07 E +22 kg.

Si l’on suppose que c’est parti en 1 000 000 000 d’années, cela fait une fuite de 1,1 E 13 kg/an soit 338 t/s.

La surface de Vénus est 4,6 E+ + 14 m2

Soit 7,4 E-9 kg/m2/s

 

Comparons par rapport au vent solaire

http://fr.wikipedia.org/wiki/Vent_solaire

1 E+9 kg/s

 http://fr.wikipedia.org/wiki/Soleil

surface 6,09 E + 18 m2

soit 1,6 E-10 kg/m2/s

 

Intuitivement, on imagine mal que cette fuite d’eau initiale de Vénus puisse être supérieure au vent solaire actuel.

 

Plus précisément, on pourrait remonter au flux d’ultraviolet que cela nécessite.

Il faudrait connaître les plages de longueur d’onde qui permettent cette dissociation ainsi que leur efficacité. En connaissant la fraction de surface que présente Vénus au flux solaire, cela donnerait le flux solaire pour ces longueurs d’onde à cette époque. Enfin, en faisant des hypothèses sur le spectre solaire, on pourrait estimer le flux solaire total donc sa température et comparer par rapport à aujourd’hui.

Malheureusement, je manque de données. Je pressens que cela conduit à un soleil primordial exagérément chaud.

 

Conclusion

Si le mécanisme décrit existe et participe à la perte de H pour Vénus, il me semble qu’il ne suffit pas comme explication.

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22 janvier 2009 4 22 /01 /janvier /2009 13:31

Masse de l’atmosphère : 5,1 E18 kg (cf  29/09/06)

Le CO2 est à 384 ppmv

Le CO2 fait 44 g/mole est « l’air » en moyenne 0,8*28 + 0,2*32= 28,8 g/mole

Cette proportion est 44/28 * 384 = 587 ppm en masse

Le C représente 12/44 de CO2

La masse de C = 5,1 E+18 * 12/44 / 1000000= 8,1 E+14 kg.

 

Océans :

Volume = 1,3 E+18 m3 (cf 22/09/06)

Dans l’océan, c’est du HCO3 dont la part de C est 12/(1+12+3*18).

En supposant que les carbonates sont à 1 pour 1000.

Masse de C = 1,3 E+18 * 1000 * 0,001 * 12/51= 3 E+17 kg

 

Calcaire.

Avec les hypothèses de l’article du 17/09/08 (moitié de la surface sur 1km).

Le calcaire c’est CaCO3 la part de C est 12/(20+12+3*16)

Masse de C = 5,1 E18 * 0,5 * 1000 * 1000 * 12/70 = 7,7 E+19 kg

 

Biosphère

En supposant que la biosphère couvre 50% de la surface terrestre avec une épaisseur de 1 m, une densité de 1000 kg/m3 et avec 5% de C.

Masse de C = 1,3 E+15kg.

 

Tous ces calculs sont relativement en cohérence avec :

http://fr.wikipedia.org/wiki/Cycle_du_carbone

 

Les réserves d’hydrocarbures sont incertaines, en les supposant à 1000 milliard de tep, cela fait 1 E+15kg.

C’est en gros du CH4 dont la part de C est 12/16

Soit masse C = 7,5 E+14 kg. C’est du niveau de ce qui est contenu dans l’atmosphère.

 

La production de pétrole mondiale est de 84 millions de barils par jour en 2007

http://www.eia.doe.gov/emeu/international/oilproduction.html

Un baril c’est 0,16 m3

Soit 84 000 000 * 365 * 0,16 = 5 E+9 m3

Avec le charbon est le gaz, multiplions par 3 en prenant une densité de 1000 kg/m3 

Masse C  « brulé » par an = 3 * 0,75 * 5 E +9 * 1000 = 1,1 E+13 kg

 

En E+15 kg, on a :

Biosphère : 1,3

Atmosphère : 0,8

Océans : 300

Calcaires : 80 000

« Hydrocarbures » : 0,7

Consommation annuelle : 0,01

 

L’évolution du CO2 atmosphérique est décrit par exemple ici :

http://contreinfo.info/article.php3?id_article=1970

2 constats

- Un cycle saisonnier

- Une évolution de fond à pente constante « constante » depuis la fin des années soixante.

 

Cela mérite explication.

En effet se limiter à l’affirmation que cela vient du CO2 « injecté » est un peu court. Cela n’a pas de cycle saisonnier et surtout, la croissance économique a connu une accélération depuis la fin des années soixante et elle a été « chaotique ».

L’explication saisonnière mérite d’être creusée car s’il s’agit vraiment d’une mesure du CO2 mondial, il n’y a pas de saison « privilégiée ».

 

Le pic saisonnier est annuelle. Il semble montre un creux avant la fin de l’année. C'est-à-dire vers la fin de l’automne de l’hémisphère nord.

Le fait qu’il semble annuelle indique que la mesure n’est pas une mesure du CO2 mondial mais présente un biais « hémisphérique ». Le Mauna loa est dans l’hémisphère nord. La mesure concerne surtout l’atmosphère d l’hémisphère nord. Le temps de mélange des atmosphères (et d’homogénisation) est supérieur à 1 an.

Le fait que le minimum de CO2 ait lieu si tard est surprenant. On s’attendrait à ce que le minimum de CO2 (croissance des végétaux) ait lieu au milieu de l’été (aout). Je n’ai pas trouvé d’explication à cela.

 

http://www.pensee-unique.fr/indicateurs.html

en fait le creux semble être en septembre-octobre.

 

http://www-naweb.iaea.org/napc/ih/document/FRENCH%20VERSION/Vol_II/Vol%20II_Ch06-Frh.pdf

 

La divergence entre l’allure chaotique de la croissance économique (et l’injection de CO2) et l’accroissement de ce CO2 rappelle l’existence de l’équilibre du cycle de carbone (entre les 3 réservoirs « court terme » : atmosphère, biosphère et océan).

 

Dès lors, la question du CO2 apparait comme suit

La combustion du CO2, même lorsque l’on aura brûlé « toutes » les ressources fossiles représente une faible part des réservoirs court terme : (0,7 contre 300 pour les océans). L’augmentation de la concentration ne sera alors que de 0,2 %.

Le système étant en équilibre, il devrait tendre vers cette répartition homogène.

Mais cette tendance est longue à obtenir. Il y a un déséquilibre temporaire. Le temps de « rotation » de l’eau des océans est de l’ordre de quelques millénaires. C’est cette fraction du réservoir qu’il faut prendre en compte : 300/1000 donne 0,3 à comparer des 0,01 injectés annuellement : ce n’est plus négligeable !

 

 

il apparaît donc des pistes explicatives à l’augmentation du CO2 de l’atmosphère.

-          Une injection (humaine) de CO2 surnuméraire significative qui sature la capacité d’extraction par les autres réservoirs.

-          Des changements dans la capacité d’absorption par les océans (la température de surface par exemple) et dans le flux net résultant.

-          Des changements dans la capacité d’absorption de la biosphère (changement d’affectation des sols) et dans le flux net résultant.  

 

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14 novembre 2008 5 14 /11 /novembre /2008 14:06

Pour calculer/estimer la température moyenne de l’enveloppe d’une planète (quand elle existe), tentons une approche « calorimétrique ».

 

On recherche un lien linéaire entre le flux solaire F et la chaleur emmagasinée dans l’enveloppe E : F/E =? constante.

F est proportionnel à l’inverse du carré de la distance au soleil D et à la surface apparente de la planète S et à (1-albédo)

E= ΣCiTi ou Ci est la capacité calorifique de l’élément i et Ti sa température

On va poser E = CmoyTmoy ou Tmoy est la température « moyenne » de l’enveloppe au sens de la calorimétrie.

E/F pp CmoyTmoy DD/S(1-a)

Cmoy/S revient à identifier la capacité calorifique par unité de surface. En première approximation, on peut considérer Cmoy comme proportionnel à la masse. La masse est grossièrement égale pression fois la surface divisée par la pesanteur. D’où Cmoy/s pp à P/g. Le rapport 4 entre Sdisque et Ssphère entre dans la proportion.

 

E/F serait donc proportionnel à K= Tmoy  *  P* D*D/g(1-a)

 

Venus

http://fr.wikipedia.org/wiki/V%C3%A9nus_%28plan%C3%A8te%29

Distance au soleil : 108 E+9 m

Température de surface moyenne : 737 K

Pression : 90 atm = 9 E+6 Pa

Pesanteur g = 8,87 m/s2

Albédo = 0,65

Kvenus = 2,5 E+30 K kgm2

 

Terre

http://fr.wikipedia.org/wiki/Terre

Distance au soleil : 150 E+9 km

Température de surface moyenne : 288 K

Pression (la mer : 3000 m) : 300atm = 3 E+7 Pa

Pesanteur g = 9,81 m/s2

Albédo = 0,3

Kterre = 2,8 E+30 K kgm2

 

Mars

http://fr.wikipedia.org/wiki/Mars_%28plan%C3%A8te%29

Distance au soleil : 228 E+9 m

Température de surface moyenne : 210 K

Pression de l’atmosphère : 800 Pa. Il faut ajouter la calotte martienne. => 1400 Pa.

Pesanteur g = 3,69 m/s2

Albédo = 0,15

Kmars = 0,005 E+30 K kg m2

 

Titan

C’est le seul autre corps a avoir une atmosphère dense (et pas de chaleur interne significative)

Distance au soleil : 1420 E+9 m

Température de surface moyenne : 94 K.

Pression de l’atmosphère : 1,6 E+5 Pa.

Pesanteur g = 1,35 m/s2

Albédo = 0,2

Ktitan = 2,8 E+30 K kg m2

 

Si l’on excepte Mars dont l’atmosphère est vraiment peu dense, les valeurs sont proches. Il n’y a pas de « mystère » de la chaleur de Vénus (elle serait plutôt trop froide).

 

 

Le calcul a été effectué en prenant une « température de surface moyenne ». Il faudrait prendre une température moyenne (plus basse). Elle est difficile a estimée. Mais on pressent que ce calcule engendre un déficit encore plus important pour Vénus. 

Cela peut s’expliquer par l’absence de « liquide » sur Vénus : en pratique la capacité calorifique de l’eau liquide est plus élevé donc pour la terre F/E est plus faible. Quid de Titan ?

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12 novembre 2008 3 12 /11 /novembre /2008 11:10
http://www.afjarvis.staff.shef.ac.uk/sudoku/

Je m'étais posé la question du nombre de grille de sudoku.  Ce site y répond.

Il reste la question de "comment construire une grille" (à solution unique)?

Si j'ai le temps, un jour j'y réfléchirai.
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21 septembre 2008 7 21 /09 /septembre /2008 15:24

Après la comparaison Vénus / Terre quant à la composition des « atmosphères », cherchons  généraliser.

 

Les atomes les plus répandus sont H, He, O, C, N, (puis Na, Mg, Al, Si, S, Ca , Fe, Ni)

http://www.cesr.fr/~pvb/L1Terre_files/L1Terre_1b.pdf

http://www.sio2.be/cours/es6/ch07.php

 

 

Qu’est-ce qui peut donner une « atmosphère (gaz ou liquide) ? On va chercher des molécules « simples » (plus elles sont complexes, plus elles donnent des « solides »).

 

H2

He

H2O

O2

CO

CO2

CH4

CH2OH

N2

NH3

NO

NO2

CN

H2S

SO

SO2

 

Que trouve-t-on dans le système solaire (majoritairement et pour les « gros corps »)) ?

D’après wikipédia.

Mercure : rien

Venus ; CO2, N2

Terre, N2, O2 (+ H2O)

Lune : rien

Mars : CO2

Jupiter : H2, He

Io : rien

Europe : un peu d’O2 + H2O

Ganymède : un peu d’O2 + H2O

Callisto : quasiment rien + H2O

Saturne : H2, He

Encélade : H20, H2

Thétys : rien

Rhéa : rien

Titan : CH4, N2

Japet : rien

Uranus : H2, He.

Ariel : rien

Umbriel : rien

Titania : rien

Obéron : rien

Neptune : H2, He

Triton : N2

Pluton : ?

Comètes : H2O, CO, CO2

 

Il n’y a pas trop de contradiction. Il se dégage des règles.

Les très grosses planètes (« froides ») retiennent H2 et He.

Le corps petits et chauds ne retiennent rien.

 

Par contre il se pose des questions :

-          Pourquoi les corps petits et froids n’ont généralement « rien » (c’est solide et pas mesuré) ?

-          Pour quoi une telle différence dans la composition par parmi les « non gros » : (CO2 + N2), (N2 + O2 + H2O), (CO2), (H2O +O2), (H2O + O2) , (H2O), (H2O + H2), (CH4 + N2), (N2), (H2O + CO + CO2) ? L’incertitude (et donc les erreurs) sur les valeurs pour les corps lointains est sans doute l’explication. 

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20 septembre 2008 6 20 /09 /septembre /2008 15:18

Mon article du 22/10/2007 évoquait la récupération d’énergie du « couple Jupiter Soleil ». Il se trouve qu’il existe effectivement un moyen (pas commode).

 

http://irh.unice.fr/spip.php?article18

 

La « fronde gravitationnel » a été utilisée pour accélérer les « voyager »,

Ils « tombent » sur la planète. Ce faisant, il sont « entrainés » par elle.

Au point de vue énergétique il s’agit de ponctionner une infime fraction de l’énergie cinétique de la planète (sur son orbite) : la planète est donc ralentie, elle s’éloigne du soleil.

 

Dans un cas idéal (arrivée et départ sur le même axe).

Quantité de mouvement

MV - mv = MV’ + mv’

Energie cinétique

MV2 + mv2 = MV’2 + mv’2

 

M(V-V’) = m(v+v’)

M(V-V’)(V+V’) + mv2 = mv’2 = m(v+v’) (V+V’) + mv2

V+V’= 2V (l’écart est supposé faible)

D’où v’2 = 2(v+v’)V + v2

Avec v’ = v + w

On a v2 + 2vw + w2 = 4 vV + 2 wV + v2

Soit w2 +2(v-V)w -4vV = 0

Delta’ = v2 +2 vV + V2 = (v+ V)2

Et w = V-v + v + V= 2V

 

Remarque V’ = V –m/m (v+v’) = V – 2m/M(v+V).

Les vitesse v et V restent du même ordre de grandeur par contre M>>m et l’écart est effectivement négligeable.

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18 septembre 2008 4 18 /09 /septembre /2008 15:13

D’après le livre « Elements de Géologie » de Charles Pommerol, Yves Lagabrielle et Maurice Renardmon, l’émission annuel de magma serait de 4 km3.

 

Les magmas ayant une densité d’environ 2,8, cela représente 11,2 E +12 kg

L’eau a une capacité thermique de 4186J/K/kg. On va supposer une capacité identique au magma (elle est sans doute supérieure).

On va considérer que le magma a une température moyenne de 1000 C (elle passe de 1015 à 15 C soit 1000K d’écart).

L’énergie de refroidissement est donc 11,2 E+ 12 * 1000 * 4200 = 4,7 E +19 J

 

Rappel d’un calcul précédent : Energie interne :  Ei vaut de 1 E+21 à 1,2 E+23 J.

 

Le refroidissement du magma émis ne serait donc qu’une faible partie de l’émission d’énergie interne de la Terre.

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17 septembre 2008 3 17 /09 /septembre /2008 15:08

Avec les connaissances actuelles sur le système solaire, il est un sujet qui revient souvent : à savoir l’origine des atmosphères des planètes.

 

Soient

- P est la pression de l’atmosphère (ou la pression partielle d’un de ces constituants).

- R est le rayon, la surface est 4piR2.

- la masse de la planète est Mp

- la masse de l’atmosphère (ou du constituant) est Ma

Alors la force de gravité (le « poids ») de l’atmosphère est F = GMpMa/R2

Et P = F/4piR2 = G MpMa/4piR4

 

Ce qui intéresse, c’est la fraction de masse de l’atmosphère (ou du constituant) par rapport à la planète : le rapport Ma/Mp = P 4 piR4/GMp2

Si la densité de la planète est D, alors Mp= D 4/3 piR3

Ma/Mp = P * 4 pi  R4/(GD2 16/9 pi2 R6) = P * 9/(4piGR2 D2)

 

9/4piG est une constante.

Donc le rapport Ma/Mp est proportionnel à P/D2R2 que l’on va appeler K (les calculs donnent un facteur E-18 que l’on omet).

 

Vénus , R = 6050 km, P = 9,32 E+6 Pa, D = 5204 kg/m2 Donc K = 8400

Terre : R = 6360 km, P = 1,01 E+5 Pa, D = 5515 kg/m2, donc K = 82

Mars : R = 3400 km, p = 800 Pa, D = 3934 kg/m2, donc K = 4

 

Une telle disparité pose question.

En effet, le scénario de formation du système solaire suppose que ces 3 planètes se sont formés par agrégation de matériaux « protosolaire ». Ces matériaux étant « proches », ils devraient être homogènes. Sans événement particulier, les rapports K devraient être identiques (ou au moins proches).

Les réponses à cette question se trouvent dans 3 directions :

-          La nébuleuse initiale n’étaient pas homogène (du fait par exemple de la distance au soleil).

-          Les atmosphères ont (au moins en grande partie) une origine différente des planètes et selon un « timing » différent. 

-          L’histoire des atmosphères les a différenciées.

 

On peut commencer par le troisième point.

En effet, lorsque l’on compte la Terre, il faudrait tenir compte de 2 choses : les océans et les masses calcaires. Ce sont 2 matériaux qui doivent toute logique être comptés avec l’atmosphère.

L’équivalent de pression de l’eau c’est 3000 m d’eau sur 2/3 de la surface soit 200 bars.

L’équivalent de pression de CO2 du calcaire c’est 44% (CO2 sur CaCO2) d’une masse de calcaire que l’on va estimer de densité 2 couvrant la moitié de la Terre sur 1 km soit 44 bars.

Pour Vénus, on suppose que l’eau (H2O) a été dissociée et évaporée (il y en avait, il y en a plus).

Pour Mars, on suppose que l’eau est là de façon gelée et souterraine. Il faut aussi tenir compte de la masse de la calotte polaire de CO2 (1/20 de  la surface, 100 m de haut, densité 0,5, gravité 3,67 m/2=> masse de 2500 * S et pression 2500/ 3,67 = 700 Pa)

 

Avec tout ceci, et en s’intéressant aux composants principaux : C02, H2O, N2 (on peut mettre de coté l’O2 de la Terre qui est spécifique). On obtient les chiffres suivants

Vénus : KCO2 = 8900 , KN2 = 420 , KH2O inconnu

Terre ; KCO2  = 3200 (incertain),  KN2 = 64, KH2O = 16000

Mars : KC02 = 8, KN2 = 0,12 , KH2O inconnu.

 

Cela améliore à peine le problème. Les disparités des valeurs restent « importantes ».

Si on laisse de coté Mars qui est assez différente pour comparer la Terre et Vénus. L’écart des « KCO2 » est tolérable surtout du fait de l’incertitude pour celui de la Terre. La valeur de Kh2o suppose « le dégazage » de l’équivalent de tous les océans terrestre sur Vénus. C’est une scénario fort ! Mais le problème des différences de valeurs des KN2 est autrement problématique. Qu’est-ce qui a bien pu arriver au N2 sur l’une ou l’autre des planètes (où est passé le diazote manquant sur Terre)?

 

Parmi les 3 directions explicatives, la deuxième indique que la constitution des atmosphères c’est fait de façon différentes selon les planètes et après l’accrétion. On peut considérer que de façon indirecte, c’est l’explication pour l’O2 de la Terre (il provient de H2O et devrait s’ajouter à KH20 mais en pratique c’est négligeable).

Cette direction est utilisée dans l’hypothèse des « comètes » évoquée parfois pour expliquer l’eau des océans. Cela ne change pas grand-chose au problème. Pourquoi la terre aurait reçu plus de comète que les autres ?

Si on considère la Terre, l’événement qui semble spécifique (au niveau astronomique) c’est « l’événement lunaire ». Il y aurait eu une collision Terre-protolune. Mais l’explication des conséquences sur l’atmosphère (terrestre) reste à faire.

A noter que l’explication de la rotation rétrograde de Vénus fait aussi appel à une collision gigantesque (selon wikipédia).

 

L’hétérogénéité dans la nébuleuse primitive n’est pas aberrante. Toutefois on suppose que le gradient de température « pousse  au loin » les corps les plus volatiles. Or, les calculs montrent plutôt une « surconcentration » de ces corps sur Vénus plutôt que sur Mars.

 

Bref, l’origine des atmosphères planétaires (pour ces 3 là) est une question ouverte.

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