Eksosfærens egenskaber, kemiske sammensætning, funktioner og temperatur



den exosphere er det yderste lag af atmosfæren på en planet eller en satellit, der udgør den øvre grænse eller grænsen til det ydre rum. På planeten Jorden strækker dette lag over termosfæren (eller ionosfæren), fra 500 km over jordens overflade.

Jordens eksosfære er omkring 10.000 km tykt og består af gasser, der er meget forskellige fra dem, der udgør den luft, vi trækker vejret på Jordens overflade.

I eksosfæren er både densiteten af ​​gasformige molekyler og trykket minimal, mens temperaturen er høj og forbliver konstant. I dette lag spredes gasserne ud i det ydre rum.

indeks

  • 1 kendetegn
    • 1.1 adfærd
    • 1.2 Egenskaber af atmosfæren
    • 1.3 Fysisk tilstand af eksosfæren: plasma
  • 2 Kemisk sammensætning
    • 2.1 Flytningshastighed fra eksosfæren
  • 3 Temperatur
  • 4 funktioner
  • 5 referencer

funktioner

Eksosfæren er overgangslaget mellem jordens atmosfære og det interplanetære rum. Det har meget interessante fysiske og kemiske egenskaber, og det opfylder vigtige beskyttelsesfunktioner på planeten Jorden.

adfærd

Hovedkarakteristikken, der definerer eksosfæren, er, at den ikke opfører sig som en gasformig væske, som atmosfærens indre lag. De partikler, der udgør den, undslipper konstant til det ydre rum.

Eksosfærens adfærd er resultatet af et sæt af individuelle molekyler eller atomer, som følger deres egen bane i det jordbaserede tyngdekraft felt.

Egenskaber af atmosfæren

Egenskaberne, der definerer atmosfæren er: trykket (P), tætheden eller koncentrationen af ​​de indgående gasser (antal molekyler / V, hvor V er volumen), sammensætning og temperatur (T). I hvert lag af atmosfæren varierer disse fire egenskaber.

Disse variabler virker ikke selvstændigt, men er beslægtet med loven om gasser:

P = d.R.T, hvor d = antal molekyler / V og R er gaskonstanten.

Denne lov er kun opfyldt, hvis der er nok chok mellem de molekyler, der udgør gasen.

I de lavere lag af atmosfæren (troposfæren, stratosfæren, mesosfaeren og Termosfære) kan blandingen af ​​gasser denne form kan behandles som en gas eller fluid komprimeres, hvis temperatur, tryk og densitet er forbundet ved loven gassen.

Ved at øge højden eller afstanden til jordens overflade falder trykket og frekvensen af ​​kollisionerne mellem gasens molekyler betydeligt.

Ved 600 km højde og over dette niveau skal vi overveje atmosfæren på en anden måde, da den ikke længere opfører sig som en gas eller en homogen væske.

Fysisk tilstand af eksosfæren: plasmaet

Eksosfærens fysiske tilstand er den for plasma, som defineres som den fjerde tilstand af aggregering eller fysisk tilstand af materie.

Plasma er en flydende tilstand, hvor stort set alle atomer er i ionisk form, dvs. alle partikler har elektriske ladninger og frie elektroner er ikke bundet til nogen molekyle eller atom. Det kan defineres som et fluidmedium af partikler med positive og negative elektriske ladninger, elektrisk neutrale.

Plasma har vigtige kollektive molekylære virkninger, såsom dets respons på et magnetfelt, der danner strukturer som stråler, filamenter og dobbeltlag. Plasmens fysiske tilstand, som en blanding i form af suspension af ioner og elektroner, har egenskaben for at være en god ledere af elektricitet.

Det er den mest almindelige fysiske tilstand i universet, der danner interplanetære, interstellære og intergalaktiske plasmaer.

Kemisk sammensætning

Atmosfærens sammensætning varierer med højden eller afstanden til jordens overflade. Sammensætningen, blandingstilstanden og ioniseringsgraden er bestemmende faktorer for at skelne den vertikale struktur i atmosfærens lag.

Blandingen af ​​gasser som følge af turbulensen er praktisk talt nul, og dens gasformige komponenter adskilles hurtigt ved diffusion.

I eksosfæren er blandingen af ​​gasser begrænset af temperaturgradienten. Blandingen af ​​gasser som følge af turbulensen er praktisk talt nul, og dens gasformige komponenter adskilles hurtigt ved diffusion. Over 600 km højde, kan enkelte atomer undslippe fra jordens tyngdekraftstrækkraft.

Eksosfæren indeholder lave koncentrationer af lette gasser, såsom hydrogen og helium. Disse gasser er meget spredt i dette lag, med meget store hulrum mellem dem.

Eksosfæren har også andre mindre lette gasser, såsom nitrogen (N2), oxygen (O2) og kuldioxid (CO2), men disse ligger nær eksobasen eller baropausen (eksosfærens zone, der grænser op til termosfæren eller ionosfæren).

Molekylhastighed af flugt fra eksosfæren

I eksosfæren er molekylære densiteter meget lave, det vil sige, at der er meget få molekyler pr. Enhedsvolumen, og det meste af dette volumen er tomt rum.

På grund af det faktum, at der er store tomme rum, kan atomer og molekyler bevæge sig over store afstande uden at kollidere med hinanden. Sandsynligheden for kollisioner mellem molekyler er meget lille, praktisk talt null.

I en sådan mangel på kollisioner, de brintatomer (H) og helium (He), lettere, hurtigere, kan nå hastigheder således at give dem mulighed for at undslippe området for gravitationel tiltrækning af jorden og ud af exosfera ind interplanetariske rum.

Flygte til rummet hydrogenatomer fra exosphere (anslået til omkring 25.000 tons om året), bidrog sikkert forekommer betydelige ændringer i den kemiske sammensætning af atmosfæren i hele geologiske udvikling.

Resten af ​​molekylerne i eksosfæren, bortset fra hydrogen og helium, har lave gennemsnitlige hastigheder og når ikke deres flugthastighed. For disse molekyler er flugtraten til det ydre rum lav, og flugten opstår meget langsomt.

temperatur

I exosfera begrebet temperatur som et mål for den indre energi af et system, dvs. energi af molekylær bevægelse, mister betydning, da der er meget få molekyler og meget tom plads.

Videnskabelige studier rapporterer ekstremt høje temperaturer i eksosfæren i størrelsesordenen 1500 K (1773 ° C) i gennemsnit, som forbliver konstant med højden.

funktioner

Eksosfæren er en del af magnetosfæren, da magnetosfæren strækker sig mellem 500 km og 600 000 km fra jordens overflade.

Magnetosfæren er det område, hvor planetens magnetfelt afbøjer solvinden, som er fyldt med partikler af meget høj energi, skadelig for alle kendte former for liv.

Sådan er eksosfæren et beskyttelseslag mod de høje energipartikler, som udsendes af solen..

referencer

  1. Brasseur, G. og Jacob, D. (2017). Modellering af atmosfærisk kemi. Cambridge: Cambridge University Press.
  2. Hargreaves, J.K. (2003). Det solbaserede miljø. Cambridge: Cambridge University Press.
  3. Kameda, S., Tavrov, A., Osada, N., Murakami, G., Keigo, K. et al. (2018). VUV spektroskopi til terrestrisk eksoplanetisk eksosfære. Den Europæiske Planetary Science Congress 2018. EPSC Abstracts. Vol. 12, EPSC2018-621.
  4. Ritchie, G. (2017). Atmosfærisk kemi Oxford: World Scientific.
  5. Tinsley, B. A., Hodges, R.R. og Rohrbaugh, R.P. (1986). Monte Carlo modeller for den jordiske eksosfære over en solcyklus. Journal of Geophysical Research: Space Physics Banner. 91 (A12): 13631-13647. doi: 10.1029 / JA091iA12p13631.