Исследование верхних слоев атмосферы планеты-гиганта Юпитер потребует в будущем создания надежного зонда. Для исследования Земной атмосферы вполне подошел бы воздушный шар, к которому прикреплена коробка с оборудованием.
Как изготовить такой аэростат для исследования Юпитера с учетом особенностей атмосферы этой планеты? Оценить подъемную силу предполагаемого воздушного шара.
Состав верхних слоев атмосферы: водород: 89 мол.%, гелий: 10 мол. %, аммиак и метан – примерно по половине %. Температура до высоты 320 км почти не меняется и составляет ~ -170 К (давление на указанной высоте составляет 1 атм), выше этой высоты – плавно возрастает до 900 К на высоте 1000 км.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для создания аэростата для исследования верхних слоев атмосферы Юпитера, нужно учитывать особенности этой планеты, такие как высокие давление, температура и состав атмосферы.

Подъемная сила воздушного шара определяется по формуле:

[F{\text{под}} = (\rho{\text{возд}} - \rho{\text{возд}}) \cdot V{\text{шар}} \cdot g ]

где ( \rho{\text{возд}} ) - плотность воздуха, ( \rho{\text{возд}} ) - плотность газов, из которых состоит атмосфера Юпитера, ( V_{\text{шар}} ) - объем воздушного шара, ( g ) - ускорение свободного падения.

Так как атмосфера Юпитера состоит главным образом из водорода, средняя молярная масса составляет примерно 2 мкг/моль. С учетом давления и температуры, плотность воздуха на высоте 320 км составляет около 0,2 кг/м³, плотность газов атмосферы Юпитера можно принять примерно равной 0,1 кг/м³.

Если предположить, что объем воздушного шара составляет 1 м³, то подъемная сила аэростата составит примерно 10 Н.

Для исследования верхних слоев атмосферы Юпитера необходимо также учитывать высокие температуры и давление на больших высотах. Поэтому необходимо использовать специальные материалы, способные выдерживать данные условия, а также необходимо обеспечить надежное крепление оборудования к воздушному шару.