Exosfärens egenskaper, sammansättning, funktioner och temperatur

De exosfär Det är det yttersta lagret av atmosfären på en planet eller en satellit, som utgör den övre gränsen eller gränsen till yttre rymden. På planeten Jorden sträcker sig detta lager över termosfären (eller jonosfären), från 500 km över jordytan.

Den markbundna exosfären är cirka 10 000 km tjock och består av gaser som skiljer sig mycket från de som utgör luften vi andas in på jordytan..

I exosfären är både gasformiga molekylers densitet och trycket minimal, medan temperaturen är hög och förblir konstant. I detta lager sprids gaserna och flyr ut i rymden.

Artikelindex

• 1 Funktioner
  • 1.1 Beteende
  • 1.2 Atmosfärens egenskaper
  • 1.3 Exosfärens fysiska tillstånd: plasma
• 2 Kemisk sammansättning
  • 2.1 Molekylär flyghastighet från exosfären
• 3 Temperatur
• 4 funktioner
• 5 Referenser

Egenskaper

Exosfären utgör övergångsskiktet mellan jordens atmosfär och det interplanetära rummet. Den har mycket intressanta fysikaliska och kemiska egenskaper, och den uppfyller viktiga funktioner för skydd av planeten Jorden..

Beteende

Det viktigaste definierande kännetecknet för exosfären är att den inte beter sig som en gasformig vätska, som atmosfärens inre skikt. Dess beståndsdelar flyr ständigt ut i rymden.

Exosfärens beteende är resultatet av en uppsättning enskilda molekyler eller atomer, som följer sin egen bana i jordens gravitationsfält..

Atmosfärens egenskaper

Egenskaperna som definierar atmosfären är: trycket (P), densiteten eller koncentrationen av de ingående gaserna (antal molekyler / V, där V är volymen), kompositionen och temperaturen (T). I varje atmosfärskikt varierar dessa fyra egenskaper.

Dessa variabler agerar inte självständigt utan är relaterade av gaslagen:

P = d.R.T, där d = antal molekyler / V och R är gaskonstanten.

Denna lag uppfylls endast om det finns tillräckligt med kollisioner mellan molekylerna som utgör gasen.

I de nedre skikten av atmosfären (troposfär, stratosfär, mesosfär och termosfär) kan blandningen av gaser som utgör den behandlas som en gas eller vätska som kan komprimeras, vars temperatur, tryck och densitet är relaterade genom lagen om gaserna.

Genom att öka höjden eller avståndet till jordytan minskar trycket och frekvensen av kollisionerna mellan gasmolekylerna avsevärt..

Vid 600 km höjd och över denna nivå måste atmosfären betraktas på ett annat sätt, eftersom den inte längre beter sig som en gas eller en homogen vätska.

Exosfärens fysiska tillstånd: plasma

Exosfärens fysiska tillstånd är plasma, vilket definieras som det fjärde tillståndet för aggregering eller materiellt fysiskt tillstånd..

Plasma är ett tillstånd av vätska, där praktiskt taget alla atomer är i jonform, det vill säga alla partiklar har elektriska laddningar och det finns närvaron av fria elektroner, inte bundna till någon molekyl eller atom. Det kan definieras som ett flytande medium av partiklar med positiva och negativa elektriska laddningar, elektriskt neutrala.

Plasma uppvisar viktiga kollektiva molekylära effekter, såsom dess svar på ett magnetfält, som bildar strukturer såsom strålar, trådar och dubbla lager. Det fysiska tillståndet av plasma, som en blandning i form av en suspension av joner och elektroner, har egenskapen att vara en bra ledare av elektricitet.

Det är det vanligaste fysiska tillståndet i universum, som bildar interplanetära, interstellära och intergalaktiska plasma..

Kemisk sammansättning

Atmosfärens sammansättning varierar med höjd eller avstånd från jordens yta. Sammansättningen, blandningstillståndet och graden av jonisering är avgörande faktorer för att skilja den vertikala strukturen i atmosfärens skikt..

Gasblandningen på grund av turbulens är praktiskt taget noll och dess gasformiga komponenter separeras snabbt genom diffusion..

I exosfären begränsas gasblandningen av temperaturgradienten. Blandningen av gaser på grund av turbulens är praktiskt taget noll och deras gasformiga komponenter separeras snabbt genom diffusion. Över 600 km höjd kan enskilda atomer fly från jordens attraktionskraft.

Exosfären innehåller låga koncentrationer av lätta gaser som väte och helium. Dessa gaser sprids i stor utsträckning i detta lager, med mycket stora hålrum mellan dem..

Exosfären har också andra mindre lätta gaser i sin sammansättning, såsom kväve (N_två), syre (O_två) och koldioxid (CO_två), men dessa ligger nära exobasen eller baropausen (området av exosfären som gränsar till termosfären eller jonosfären).

Exosfären flyr molekylhastighet

I exosfären är molekyltätheten mycket låg, det vill säga det finns väldigt få molekyler per volymenhet, och det mesta av denna volym är tomt..

Bara för att det finns enorma tomma utrymmen kan atomer och molekyler resa stora avstånd utan att kollidera med varandra. Sannolikheten för kollisioner mellan molekyler är mycket liten, praktiskt taget noll.

I avsaknad av kollisioner kan de lättare och snabbare väteatomerna (H) och helium (He) nå hastigheter så att de kan komma undan planetens gravitationella attraktionsfält och komma ut ur exosfären i det interplanetära rummet..

Flykten till rymden av väteatomer från exosfären (uppskattas till cirka 25 000 ton per år) har säkert bidragit till stora förändringar i atmosfärens kemiska sammansättning under den geologiska utvecklingen..

Resten av molekylerna i exosfären, förutom väte och helium, har låga medelhastigheter och når inte sin flyghastighet. För dessa molekyler är flykthastigheten till rymden låg och flykt sker mycket långsamt..

Temperatur

I exosfären tappar begreppet temperatur som ett mått på den inre energin i ett system, det vill säga av energin av molekylär rörelse, betydelse, eftersom det finns väldigt få molekyler och mycket tomt utrymme..

Vetenskapliga studier rapporterar extremt höga exosfärstemperaturer i storleksordningen 1500 K (1773 ° C) i genomsnitt, som förblir konstanta med höjden..

Funktioner

Exosfären är en del av magnetosfären, eftersom magnetosfären sträcker sig mellan 500 km och 600 000 km från jordens yta..

Magnetosfären är det område där planetens magnetfält avböjer solvinden, som är laddad med mycket högenergipartiklar, skadliga för alla kända livsformer..

Det är så exosfären utgör ett lager av skydd mot de högenergipartiklar som emitteras av solen.

Referenser

1. Brasseur, G. och Jacob, D. (2017). Modellering av atmosfärisk kemi. Cambridge: Cambridge University Press.
2. Hargreaves, J.K. (2003). Den sol-markbundna miljön. Cambridge: Cambridge University Press.
3. Kameda, S., Tavrov, A., Osada, N., Murakami, G., Keigo, K. et al. (2018). VUV-spektroskopi för markbunden exoplanetär exosfär. European Planetary Science Congress 2018. EPSC Abstracts. Volym 12, EPSC2018-621.
4. Ritchie, G. (2017). Atmosfärisk kemi. Oxford: World Scientific.
5. Tinsley, B.A., Hodges, R.R. och Rohrbaugh, R.P. (1986). Monte Carlo modeller för den markbundna exosfären under en solcykel. Journal of Geophysical Research: Space Physics Banner. 91 (A12): 13631-13647. doi: 10.1029 / JA091iA12p13631.