Table of Contents
This is an old revision of the document!
বায়ুমণ্ডল
তারা গ্রহ উপগ্রহ সবারই বায়ুমণ্ডল থাকতে পারে। আমরা এখানে প্রধানত গ্রহের এটমস্ফিয়ার নিয়ে কথা বলব।
এটমস্ফিয়ারিক প্রেশার
এজন্য প্রথমেই এটমস্ফিয়ারিক প্রেশারের একটা সমীকরণ লাগবে যা হাইড্রোস্টেটিক ইকুইলিব্রিয়াম ব্যবহার করে ডিরাইভ করা সম্ভব। ভূমি থেকে হাইটের ($z$) সাথে প্রেশারের ($P$) সম্পর্ক
$$ \frac{dP}{dz} = -\rho g $$
যেখানে $g$ গ্র্যাভিটেশনাল এক্সিলারেশন আর $\rho$ বাতাসের ঘনত্ব। একটা তারা বা গ্রহের ইন্টেরিয়রের ভারসাম্যও এই একই ধরনের সমীকরণ দিয়ে ব্যাখ্যা করা হয়। এই ডেন্সিটির সাথে প্রেশারের সম্পর্ক আইডিয়াল গ্যাস ল ব্যবহার করে এইভাবে লেখা যায়:
$$ \frac{P \mu_a m_a}{\rho} = kT $$
যেখানে $k$ বোল্টজমান কন্সটেন্ট, $T$ বাতাসের তাপমাত্রা, $\mu_a$ মিন মলিকুলার ওয়েট (ডাইমেনশনলেস), আর $m_a$ এটমিক ম্যাস ইউনিট। কারণ $PV=NkT$ সমীকরণে $V/N=(M/\rho)/N= (M/N)/\rho = \mu_am_a/\rho$ লেখা যায়, যেখানে $M/N=\mu_a m_a$ বাতাসের একটা কণার গড় ভর, কিলোগ্রাম ইউনিটে। উপরের দুই ইকুয়েশন থেকে পাওয়া যায়
$$ \frac{dP}{dz} = -\frac{P\mu_a m_a g}{kT} $$
যা সল্ভ করার মাধ্যমে হাইটের সাথে প্রেশারের পরিবর্তন জানা সম্ভব। সলুশন সহজে হবে $g$ এবং $T$ কনস্টেন্ট ধরে নিলে। পৃথিবীর বায়ুমণ্ডলের জন্য এই এসাম্পশন বেশি খারাপ না, কারণ মহাকর্ষত্বরণ আসলেই বেশি পাল্টায় না, আর টেম্পারেচার প্রেশারের তুলনায় অনেক ধীরে পাল্টায়। ভ্যারিয়েবল সেপারেশনের মাধ্যমে উপরের ডিফারেনশাল ইকুয়েশন সল্ভ করা যায় এভাবে:
$$ \int\frac{dP}{P} = -\frac{\mu_a m_ag}{kT} \int dz \Rightarrow \ln P = -\frac{\mu_a m_agz}{kT}+C $$
$$ \Rightarrow P = P_0 e^{-\mu_a m_a gz/(kT)}$$
যেখানে $P_0=e^C$ হলো সিলেভেলে ($z=0$) প্রেশার, আর $C$ ইন্টিগ্রেশনের কনস্টেন্ট।
