Зависимость плотности атмосферы на телах солнечной системы

Часто утверждается, что наличие (или отсутствие) атмосферы у небесного тела зависит от его массы. Но как же тогда объяснить, что спутник Сатурна Титан, масса которого в 40 раз меньше массы Земли, имеет атмосферу той же плотности, что и Земля? С другой стороны, Венера имеет массу, примерно равную массе Земли, но атмосфера у нее в десятки раз плотнее, чем у нашей планеты! Значит, кроме тяготения есть и другие факторы, от которых зависит наличие и плотность атмосферы?

Автор вопроса уже сам дал отчасти ответ на него, отметив, что кроме сил тяготения, связанных с размерами и массой небесного тела, на наличие и массу атмосферы у него оказывают влияние и другие факторы. Важнейшие среди них — это средний молекулярный вес атмосферы, зависящий от ее химического состава, и температура у поверхности небесного тела. Способность газов улетучиваться (диссипировать) из атмосферы в космическое пространство определяется прежде всего именно этими факторами.

Чем меньше масса молекулы, и чем выше температура атмосферы, тем больше средняя скорость движения молекул, и тем быстрее этот газ покинет планету или спутник. И наоборот, тяжелые газы (с большой молекулярной массой) и при низких температурах надолго остаются в атмосфере. Например, в атмосферах Земли и Венеры не способен удержаться водород — он быстро улетучивается в космос, зато кислород, азот и углекислый газ практически не покидают эти планеты.

На Венере давление атмосферы велико (в 90 раз больше, чем на Земле) из-за того, что в ней очень много углекислого газа — 96.5 процента. Потерять свою атмосферу Венера не может: тяжелая молекула двуокиси углерода (ее молекулярный вес равен 45, тогда как средний молекулярный вес воздуха на Земле равен 29) даже при высоких венерианских температурах движется слишком медленно, чтобы вырваться из поля тяготения планеты.

А вот спутник Сатурна Титан, если бы он находился на расстоянии Венеры от Солнца, наверняка не смог бы удержать вокруг себя такую атмосферу, какую он имеет в настоящее время. Но температура Титана из-за большой удаленности от Солнца очень низка — всего 94 К (-179°С). Атмосфера спутника состоит в основном из азота с примесями метана и других углеводородов; ее средний молекулярный вес — около 28, что достаточно для удержания газа у поверхности спутника. Даже спутник Нептуна Тритон, не такой массивный, как Титан, но зато и более холодный, смог удержать вблизи своей поверхности кое-какую атмосферу.