Karakteristike egzosfere, kemijski sastav, funkcije i temperatura



egzosfera je najudaljeniji sloj atmosfere planeta ili satelita, koji čini gornju granicu ili granicu s vanjskim prostorom. Na planeti Zemlji taj se sloj proteže iznad termosfere (ili ionosfere), od 500 km iznad zemljine površine.

Zemljina egzosfera je debela oko 10.000 km i sastoji se od plinova vrlo različitih od onih koji čine zrak koji udišemo na površini Zemlje..

U egzosferi su i gustoća plinovitih molekula i tlak minimalni, dok je temperatura visoka i ostaje konstantna. U ovom sloju plinovi se raspršuju bježeći u svemir.

indeks

  • 1 Značajke
    • 1.1 Ponašanje
    • 1.2 Svojstva atmosfere
    • 1.3 Fizikalno stanje egzosfere: plazma
  • 2 Kemijski sastav
    • 2.1 Molekularna brzina bijega iz egzosfere
  • 3 Temperatura
  • 4 Funkcije
  • 5 Reference

značajke

Eksosfera je prijelazni sloj između Zemljine atmosfere i međuplanetarnog prostora. Ima vrlo zanimljive fizičke i kemijske karakteristike i ispunjava važne zaštitne funkcije planeta Zemlje.

ponašanje

Glavna karakteristika koja definira egzosferu je da se ne ponaša kao plinoviti fluid, kao unutarnji slojevi atmosfere. Čestice koje ga čine neprekidno bježe u svemir.

Ponašanje egzosfere je rezultat skupa pojedinačnih molekula ili atoma koji slijede vlastitu putanju u zemaljskom gravitacijskom polju.

Svojstva atmosfere

Svojstva koja određuju atmosferu su: tlak (P), gustoća ili koncentracija plinovitih sastojaka (broj molekula / V, gdje je V volumen), sastav i temperatura (T). U svakom sloju atmosfere ova četiri svojstva variraju.

Ove varijable ne djeluju neovisno, već su povezane zakonom o plinovima:

P = d.R.T, gdje je d = broj molekula / V i R je plinska konstanta.

Ovaj je zakon zadovoljen samo ako postoji dovoljno šokova između molekula koje tvore plin.

U nižim slojevima atmosfere (troposfera, stratosfera, mezosfera i termosfera), mješavina plinova koji ga sadrže može se tretirati kao plin ili tekućina koja se može komprimirati, čija se temperatura, tlak i gustoća odnose prema zakonu plinova.

Povećanjem visine ili udaljenosti do zemljine površine, tlak i učestalost sudara između molekula plinova značajno se smanjuju.

Na 600 km nadmorske visine i iznad te razine, moramo uzeti u obzir atmosferu na drugačiji način, budući da se više ne ponaša kao plin ili homogena tekućina.

Fizikalno stanje egzosfere: plazma

Fizičko stanje egzosfere je plazma, koja se definira kao četvrto agregacijsko stanje ili fizičko stanje materije.

Plazma je stanje tekućine, gdje su gotovo svi atomi u ionskom obliku, tj. Sve čestice imaju električne naboje i postoji prisutnost slobodnih elektrona, koji nisu vezani ni za jednu molekulu ili atom. Može se definirati kao tekući medij čestica s pozitivnim i negativnim električnim nabojem, električno neutralnim.

Plazma ima važne kolektivne učinke molekula, kao što je odgovor na magnetsko polje, stvarajući strukture kao što su zrake, filamenti i dvostruki slojevi. Fizičko stanje plazme, kao mješavina u obliku suspenzije iona i elektrona, ima svojstvo da bude dobar provodnik električne energije..

To je najčešće fizičko stanje u svemiru, tvoreći interplanetarne, međuzvjezdane i međugalaktičke plazme.

Kemijski sastav

Sastav atmosfere varira s visinom ili udaljenosti od površine Zemlje. Sastav, stanje miješanja i stupanj ionizacije su odlučujući čimbenici za razlikovanje vertikalne strukture u slojevima atmosfere.

Smjesa plinova uslijed turbulencije praktički je nula, a njezine plinovite komponente brzo se razdvajaju difuzijom.

U egzosferi je mješavina plinova ograničena temperaturnim gradijentom. Smjesa plinova uslijed turbulencije praktički je nula, a njezine plinovite komponente brzo se razdvajaju difuzijom. Iznad 600 km nadmorske visine, pojedinačni atomi mogu pobjeći iz gravitacijske sile Zemlje.

Eksosfera sadrži niske koncentracije lakih plinova kao što su vodik i helij. Ovi plinovi su vrlo raspršeni u tom sloju, s vrlo velikim šupljinama između njih.

Egzosfera također ima i druge manje lake plinove, kao što je dušik (N2kisik (O2i ugljikov dioksid (CO2), ali se nalaze u blizini eksobaze ili baropavze (zona eksosfere koja graniči s termosferom ili ionosferom).

Molekularna brzina bijega iz egzosfere

U egzosferi su molekularne gustoće vrlo niske, tj. Ima vrlo malo molekula po jedinici volumena, a većina tog volumena je prazan prostor.

Zbog činjenice da postoje ogromni prazni prostori, atomi i molekule mogu se kretati na velikim udaljenostima bez sudarajućih međusobno. Vjerojatnost sudara između molekula je vrlo mala, praktički nula.

U takvoj odsutnosti sudara, vodikovi atomi (H) i helij (He), lakši i brži, mogu doseći brzine koje im omogućuju da pobjegnu iz gravitacijskog polja planeta i napuste egzosferu prema međuplanetarnom prostoru..

Bijeg u prostor vodikovih atoma iz egzosfere (procijenjen na 25.000 tona godišnje) zasigurno je pridonio velikim promjenama kemijskog sastava atmosfere tijekom cijele geološke evolucije..

Ostale molekule u egzosferi, osim vodika i helija, imaju nisku prosječnu brzinu i ne dosežu svoju izlaznu brzinu. Za te molekule, brzina bijega u vanjski prostor je niska, a bijeg dolazi vrlo sporo.

temperatura

U egzosferi pojam temperature kao mjera unutarnje energije sustava, odnosno energije molekularnog pokreta gubi smisao, jer ima vrlo malo molekula i puno praznog prostora..

Znanstvena istraživanja bilježe ekstremno visoke temperature u ekzosferi, u prosjeku od 1500 K (1773 ° C), koje ostaju konstantne s visinom.

funkcije

Eksosfera je dio magnetosfere, budući da se magnetosfera proteže između 500 km i 600 000 km od površine Zemlje..

Magnetosfera je područje gdje magnetsko polje planeta odbija solarni vjetar, koji je opterećen česticama vrlo visoke energije, štetne za sve poznate oblike života..

Tako egzosfera čini sloj zaštite od čestica visoke energije koje emitira Sunce..

reference

  1. Brasseur, G. i Jacob, D. (2017.). Modeliranje atmosferske kemije. Cambridge: Cambridge University Press.
  2. Hargreaves, J.K. (2003). Solarna-zemaljska okolina. Cambridge: Cambridge University Press.
  3. Kameda, S., Tavrov, A., Osada, N., Murakami, G., Keigo, K. i sur. (2018.). VUV spektroskopija za kopnenu egzoplanetsku egzosferu. Europski kongres o planetarnoj znanosti 2018. EPSC Sažetak. Tom 12, EPSC2018-621.
  4. Ritchie, G. (2017.). Atmosferska kemija Oxford: World Scientific.
  5. Tinsley, B.A., Hodges, R.R. i Rohrbaugh, R.P. (1986). Monte Carlo modeli za zemaljsku eksosferu tijekom solarnog ciklusa. Časopis za geofizička istraživanja: Svemirska fizika Banner. 91 (A12): 13631-13647. doi: 10.1029 / JA091iA12p13631.