כפי שגילה אייזק ניוטון במאה ה-17, לכל הפלנטות יש כוח משיכה, וכוח המשיכה גדל ככל שמסת הפלנטה גדלה. לפי התורה הקינטית של החומר, הגזים באטמוספירה של פלנטה עשויים מאטומים וממולקולות שנמצאים בתנועה מתמדת. אם אטומים או מולקולות בחלק העליון של האטמוספירה נעים כלפי מעלה מהר יותר ממהירות המילוט של הפלנטה, הם יימלטו לחלל ולא ישובו. זה נכון גם אם המהירות הממוצעת של האטומים או המולקולות נמוכה ממהירות המילוט. להתפלגות המהירויות יש "זנב" ארוך של מהירויות גבוהות, ולכן תמיד יש חלקיקים מהירים שעוזבים את המערכת. כך האטמוספירות של הפלנטות דולפות לחלל, לאט ובהתמדה.
לפלנטות בעלות כוח משיכה חזק יותר יש מהירות מילוט גבוהה יותר, ולכן מולקולות הגז צריכות לנוע מהר יותר כדי לעבור אותה. למשל, מולקולה שנעה כלפי מעלה במהירות של 4 קילומטרים בשנייה תימלט בקלות מהירח, אבל כוח המשיכה החזק יותר של כדור הארץ יחזיק בה. לכן פלנטה גדולה תשמור על האטמוספירה שלה זמן רב יותר מפלנטה קטנה (כשכל שאר התנאים שווים).
האנרגיה הקינטית של מולקולת גז פרופורציונית למסה שלה ולריבוע מהירותה. לכן בתערובת של גזים באותה טמפרטורה, כלומר באותה אנרגיה, מולקולות קלות נעות מהר יותר ממולקולות כבדות. מכאן שגז קל, כמו מימן או הליום, נוטה יותר להימלט לחלל מאשר גז כבד כמו חמצן. בתחילת דרכו היו באטמוספירה של כדור הארץ הרבה מימן והליום, אבל הם נמלטו במהירות, כמו גם מימן שנפלט מפני השטח בפעילות גיאולוגית. הפלנטות הארציות מסיביות מספיק כדי להחזיק רק במולקולות כבדות, כמו חמצן, חנקן ופחמן דו-חמצני.
אם נסדר את העולמות הארציים לפי גודלם, נוכל לבדוק אם ההכללות האלה נכונות: האם לעולמות קטנים באמת יש אטמוספירות דלילות יותר? ברשימה שלפניכם מסודרים פלנטות וירחים מהגדול לקטן, ולצד כל אחד מצוין הלחץ האטמוספירי על פני השטח שלו ביחידות של בר. בר אחד מוגדר כשווה ללחץ בגובה פני הים בכדור הארץ. שימו לב לסדר התכונות:
באדיבות NASA
כדור הארץ – אטמוספירה מתונה של חנקן וחמצן (1 בר).
באדיבות NASA/JPL
נוגה – אטמוספירה מסיבית של פחמן דו-חמצני (90 בר).
באדיבות NASA
מאדים – אטמוספירה דלילה של פחמן דו-חמצני (0.006 בר).
באדיבות NASA
מרקורי – כמעט אין אטמוספירה; ריכוז זעיר של כמה גזים, ובהם חמצן, נתרן ואשלגן.
הירח – אטמוספירה זניחה.
באדיבות NASA/JPL/אוניברסיטת אריזונה
פובוס – אין אטמוספירה.
באדיבות NASA/JPL/אוניברסיטת אריזונה
דימוס – אין אטמוספירה.
בין האטמוספירות במערכת השמש הפנימית, הכול מסתדר: לגופים מסיביים יותר יש אטמוספירות, ולגופים פחות מסיביים אין. האטמוספירות עשויות ממולקולות כבדות, וזה מראה שרוב האטומים הקלים אבדו לחלל. היוצאת מן הכלל היחידה היא נוגה, שמסיבית מעט פחות מכדור הארץ, אבל האטמוספירה שלה עבה בהרבה. מה מסביר את החריגה? ההסבר הוא שכל הפחמן הדו-חמצני של נוגה עדיין נמצא באטמוספירה, ואילו הפחמן הדו-חמצני של כדור הארץ התמוסס באוקיינוסים ונקשר בסלעים.
→ הסעיף הקודם: 6.32 מדידת מרחק וגובה בלייזר | הסעיף הבא: 6.34 ההרכב ה"רגיל" של אטמוספירה ←