Exosphere jellemzők, kémiai összetétel, funkciók és hőmérséklet



az exoszféra a bolygó vagy a műhold légkörének legkülső rétege, amely a felső határt vagy a külső tér határát képezi. A Földön ez a réteg a termoszféra (vagy ionoszféra) felett helyezkedik el, a föld felszínétől 500 km-re.

A Föld exoszféra körülbelül 10 000 km vastag, és olyan gázokból áll, amelyek nagyon különböznek a Föld felszínén lélegzett levegőtől..

Az exoszféra mind a gáz-halmazállapotú molekulák sűrűsége, mind a nyomás minimális, míg a hőmérséklet magas és állandó marad. Ebben a rétegben a gázok eloszlanak a világűrbe.

index

  • 1 Jellemzők
    • 1.1 Viselkedés
    • 1.2 A légkör tulajdonságai
    • 1.3 Az exoszféra fizikai állapota: plazma
  • 2 Kémiai összetétel
    • 2.1 Az exoszférából való menekülési molekuláris sebesség
  • 3 Hőmérséklet
  • 4 Funkciók
  • 5 Referenciák

jellemzői

Az exoszféra a Föld légköre és az interplanetáris tér közötti átmeneti réteg. Nagyon érdekes fizikai és kémiai tulajdonságokkal rendelkezik, és a Föld bolygó fontos védelmi funkcióit látja el.

viselkedés

Az exoszféra meghatározó fő jellemzője, hogy nem úgy viselkedik, mint egy gáz halmazállapotú folyadék, mint a légkör belső rétegei. Azok a részecskék, amelyek állandóan kiszabadulnak a világűrből.

Az exoszféra viselkedése az egyes molekulák vagy atomok halmazának eredménye, amelyek a saját földrajzi gravitációs mezőjükben követik saját pályájukat.

A légkör tulajdonságai

A légkört meghatározó tulajdonságok: a nyomás (P), az összetett gázok sűrűsége vagy koncentrációja (molekulák száma / V, ahol V a térfogat), összetétel és hőmérséklet (T). A légkör mindegyik rétegében ez a négy tulajdonság változik.

Ezek a változók nem működnek egymástól függetlenül, hanem a gázok joga:

P = d.R.T, ahol d = a molekulák száma / V és R a gáz konstans.

Ez a törvény csak akkor teljesül, ha elegendő sokk van a gázokat alkotó molekulák között.

A légkör alsó rétegében (troposzféra, sztratoszféra, mezoszféra és termoszféra) a gázokat tartalmazó keverék olyan gázként vagy folyadékként kezelhető, amely tömöríthető, amelynek hőmérséklete, nyomása és sűrűsége a törvény által szabályozott. a gázokat.

A föld felszínéhez viszonyított magasság vagy távolság növelésével a gázok molekulái közötti ütközések nyomása és gyakorisága jelentősen csökken.

600 km-es magasságban és ezen a szinten meg kell vizsgálni a légkört másképp, mivel már nem úgy viselkedik, mint egy gáz vagy homogén folyadék.

Az exoszféra fizikai állapota: a plazma

Az exoszféra fizikai állapota a plazmaé, amely az anyag aggregációjának vagy fizikai állapotának negyedik állapota.

A plazma olyan folyadékállapot, ahol gyakorlatilag minden atom ion formában van, azaz minden részecske elektromos töltéssel rendelkezik, és szabad elektronok vannak jelen, amelyek nem kapcsolódnak egyetlen molekulához vagy atomhoz sem. A pozitív és negatív elektromos töltéssel rendelkező részecskék folyékony közegeként definiálható, elektromosan semleges.

A plazmának fontos kollektív molekuláris hatása van, mint például a mágneses mezőre adott válasz, olyan struktúrák kialakítására, mint a sugarak, szálak és kettős rétegek. A plazma fizikai állapota, mint az ionok és elektronok szuszpenziója formájában képződő keverék tulajdonsága, hogy jó villamosenergia-vezető..

Ez az univerzum leggyakoribb fizikai állapota, amely interplanetáris, csillagközi és intergalaktikus plazmákat képez.

Kémiai összetétel

A légkör összetétele a Föld felszínéhez viszonyított magasságtól vagy távolságtól függ. A kompozíció, a keverés állapota és az ionizáció mértéke meghatározó tényezők, amelyek megkülönböztetik a függőleges szerkezetet a légkör rétegében..

A turbulenciából adódó gázkeverék gyakorlatilag nulla, és gáz-halmazállapotú komponenseit gyorsan diffúzióval választják el.

Az exoszférában a gázkeveréket a hőmérséklet-gradiens korlátozza. A turbulenciából adódó gázkeverék gyakorlatilag nulla, és gáz-halmazállapotú komponenseit gyorsan diffúzióval választják el. 600 km-t meghaladó magasságban az egyes atomok el tudnak menekülni a föld gravitációs húzóerejéből.

Az exoszféra alacsony koncentrációjú könnyű gázokat, például hidrogént és héliumot tartalmaz. Ezek a gázok nagyon diszpergáltak ebben a rétegben, és nagyon nagy üregek vannak közöttük.

Az exoszféra más, kevésbé könnyű gázokkal, például nitrogénnel is rendelkezik2), oxigén (O2) és szén-dioxid (CO2), de ezek az exobase vagy a baropaus közelében (az exoszféra zónája, amely a termoszféra vagy ionoszféra határain helyezkedik el).

Az exoszférából való menekülés molekuláris sebessége

Az exoszférában a molekuláris sűrűség nagyon alacsony, vagyis nagyon kevés molekula van térfogategységenként, és ennek a térfogatnak a nagy része üres..

Annak a ténynek köszönhetően, hogy hatalmas üres helyek vannak, az atomok és a molekulák nagy távolságokon mozoghatnak egymással ütközés nélkül. A molekulák közötti ütközések valószínűsége nagyon kicsi, gyakorlatilag nulla.

Az ilyen ütközések hiányában a hidrogénatomok (H) és a hélium (He) könnyebbek és gyorsabban elérhetik a sebességet, amely lehetővé teszi számukra, hogy elmeneküljenek a bolygó gravitációs vonzáskörzetéből, és hagyják az exoszféra a bolygóközi tér felé..

Az exoszféra (évente becslések szerint 25 000 tonna) a hidrogénatomok térbe kerülése bizonyosan hozzájárult a légkör kémiai összetételének jelentős változásához a teljes geológiai evolúció során..

Az exoszféra többi molekulája a hidrogén és a hélium kivételével alacsony átlagos sebességgel rendelkezik, és nem éri el a menekülési sebességet. Ezeknél a molekuláknál a külső térben a menekülési sebesség alacsony, és a menekülés nagyon lassan fordul elő.

hőmérséklet

Az exoszférában a hőmérséklet fogalma, mint a rendszer belső energiájának mértéke, azaz a molekuláris mozgás energiája, elveszti a jelentését, mivel nagyon kevés molekula és sok üres hely van..

A tudományos vizsgálatok az exoszféra rendkívül magas hőmérsékleteit jelentik, átlagosan 1500 K (1773 ° C) nagyságrendűek, amelyek állandóak a magassággal..

funkciók

Az exoszféra a magnetoszféra része, mivel a magnetoszféra a Föld felszínétől 500 km és 600 000 km között van..

A magnetoszféra olyan terület, ahol a bolygó mágneses mezője a napszél szélét irányítja, amely nagyon magas energiájú részecskékkel van feltöltve, ami káros minden ismert életformára.

Így képezi az exoszféra a Nap által kibocsátott nagy energiájú részecskék elleni védelem rétegét..

referenciák

  1. Brasseur, G. és Jacob, D. (2017). A légköri kémia modellezése. Cambridge: Cambridge University Press.
  2. Hargreaves, J.K. (2003). A nap-szárazföldi környezet. Cambridge: Cambridge University Press.
  3. Kameda, S., Tavrov, A., Osada, N., Murakami, G., Keigo, K. et al. (2018). VUV spektroszkópia földi exoplanetáris exoszféra számára. Európai Planetáris Tudományos Kongresszus 2018. EPSC Abstracts. 12. kötet, EPSC2018-621.
  4. Ritchie, G. (2017). Légköri kémia Oxford: World Scientific.
  5. Tinsley, B. A., Hodges, R.R. és Rohrbaugh, R.P. (1986). Monte Carlo modellek a földi exoszféra számára egy napciklus alatt. Journal of Geophysical Research: Space Physics Banner. 91 (A12): 13631-13647. doi: 10.1029 / JA091iA12p13631.