- karakteristike
- Ponašanje
- Svojstva atmosfere
- Fizičko stanje egzosfere: plazma
- Kemijski sastav
- Molekularna brzina bijega iz egzofere
- Temperatura
- Značajke
- Reference
Egzosfera je najudaljeniji sloj atmosfere planeta ili satelita, što predstavlja gornju granicu ili granicu s vanjskom prostoru. Na planeti Zemlji ovaj se sloj prostire iznad termosfere (ili ionosfere), na 500 km iznad zemljine površine.
Zemaljska egzofera debela je oko 10 000 km, a sastoji se od plinova koji se razlikuju od onih koji čine zrak koji udišemo na Zemljinoj površini.
Slika 1. Slojevi Zemljine atmosfere. Izvor: Esteban1216, iz Wikimedia Commons U egzosferi su gustoća plinovitih molekula i tlak minimalni, dok je temperatura visoka i ostaje konstantna. U ovom sloju se plinovi raspršuju, bježeći u svemir.
karakteristike
Egzofera čini prijelazni sloj između Zemljine atmosfere i međuplanetarnog prostora. Ima vrlo zanimljive fizičke i kemijske karakteristike, a ispunjava važne funkcije zaštite planeta Zemlje.
Ponašanje
Glavna karakteristika egzosfere je da se ona ne ponaša poput plinovite tekućine, poput unutarnjih slojeva atmosfere. Njegove sastavne čestice stalno bježe u svemir.
Ponašanje egzosfere rezultat je skupa pojedinačnih molekula ili atoma koji slijede svoju putanju u Zemljinom gravitacijskom polju.
Svojstva atmosfere
Svojstva koja definiraju atmosferu su: tlak (P), gustoća ili koncentracija sastavnih plinova (broj molekula / V, gdje je V volumen), sastav i temperatura (T). U svakom sloju atmosfere ta četiri svojstva variraju.
Te varijable ne djeluju neovisno, ali su povezane zakonima o plinu:
P = dRT, gdje je d = broj molekula / V i R konstanta plina.
Taj je zakon ispunjen samo ako postoji dovoljno sudara između molekula koje čine plin.
U donjim slojevima atmosfere (troposfera, stratosfera, mezofera i termosfera) mješavina plinova koji je čine može se tretirati kao plin ili tekućina koja se može komprimirati, čija se temperatura, tlak i gustoća povezuju zakonom zakona plinovi.
Povećanjem visine ili udaljenosti od zemljine površine, tlak i učestalost sudara između molekula plina znatno se smanjuju.
Na nadmorskoj visini od 600 km i više od ove atmosfere se mora razmišljati na drugačiji način, jer se više ne ponaša poput plina ili homogene tekućine.
Fizičko stanje egzosfere: plazma
Fizičko stanje egzofere je stanje plazme koje je definirano kao četvrto stanje agregacije ili fizičko stanje materije.
Plazma je fluidno stanje, u kojem su praktički svi atomi u ionskom obliku, tj. Sve čestice imaju električne naboje i postoje slobodni elektroni koji nisu vezani ni za jednu molekulu ili atom. Može se definirati kao tekući medij čestica s pozitivnim i negativnim električnim nabojima, električki neutralnim.
Plazma ima značajne kolektivne molekularne učinke, poput reakcije na magnetsko polje, tvoreći strukture poput zraka, niti i dvoslojnih slojeva. Fizičko stanje plazme, kao mješavina u obliku suspenzije iona i elektrona, ima svojstvo dobrog provodnika električne energije.
To je najčešće fizičko stanje u svemiru, tvoreći međuplanetarne, međuzvjezdane i intergalaktičke plazme.
Slika 2. Zemljina atmosfera, u pozadini mjesec. Izvor: NASA, putem Wikimedia Commonsa
Kemijski sastav
Sastav atmosfere varira u visini ili udaljenosti od Zemljine površine. Sastav, stanje miješanja i stupanj ionizacije određuju čimbenike za razlikovanje vertikalne strukture u slojevima atmosfere.
Plinska mješavina uslijed turbulencije praktično je nula, a plinovite se komponente brzo odvajaju difuzijom.
U egzosferi mješavina plinova ograničena je temperaturnim gradijentom. Plinska mješavina uslijed turbulencije praktično je nula, a plinovite se komponente brzo odvajaju difuzijom. Iznad 600 km nadmorske visine, pojedinačni atomi mogu pobjeći iz gravitacijskog povlačenja Zemlje.
Egsosfera sadrži male koncentracije svjetlosnih plinova poput vodika i helija. Ti su se plinovi široko raspršili u ovom sloju, s vrlo velikim prazninama između njih.
Egzosfera također ima i druge manje svjetlo plinova u svom sastavu kao što su dušik (N 2), kisika (O 2) i ugljičnog dioksida (CO 2), ali su se u blizini exobase ili baropause (područje egzosfera koja ograničava s termosferom ili ionosferom).
Molekularna brzina bijega iz egzofere
U egzosferi su molekularne gustoće vrlo male, to jest ima vrlo malo molekula po jedinici volumena, a većina ovog volumena je prazan prostor.
Samo zato što postoje ogromni prazni prostori, atomi i molekule mogu prijeći velike udaljenosti bez sudaranja jedni s drugima. Vjerojatnost sudara između molekula vrlo je mala, praktički nulta.
U nedostatku sudara, lakši i brži atomi vodika (H) i helija (He) mogu dostići brzine koje će im omogućiti da pobjegnu iz gravitacijskog polja privlačenja planeta i van egzosfere u međuplanetarni prostor., Bijeg atoma vodika iz egzosfere u svemir (procjenjuje se na oko 25 000 tona godišnje) zasigurno je pridonio velikim promjenama u kemijskom sastavu atmosfere tijekom geološke evolucije.
Ostatak molekula u egzosferi, osim vodika i helija, ima male prosječne brzine i ne dostižu brzinu bijega. Za ove molekule brzina bijega u svemir je mala, a bijeg se odvija vrlo sporo.
Temperatura
U egzosferi pojam temperature kao mjere unutarnje energije sustava, odnosno energije molekularnog gibanja, gubi na značenju, jer postoji vrlo malo molekula i puno praznog prostora.
Znanstvene studije izvješćuju o ekstremno visokim temperaturama egzosfere, u redoslijedu od 1500 K (1773 ° C), koje ostaju stalne s visinom.
Značajke
Egosfera je dio magnetosfere, budući da se magnetosfera proteže između 500 km i 600.000 km od površine Zemlje.
Magnetosfera je područje na kojem magnetsko polje planeta odbacuje solarni vjetar, nabijen česticama vrlo visoke energije, štetnim za sve poznate životne oblike.
Ovako egzosfera tvori sloj zaštite od visokoenergetskih čestica koje emitira Sunce.
Reference
- Brasseur, G. i Jacob, D. (2017). Modeliranje atmosferske kemije. Cambridge: Cambridge University Press.
- Hargreaves, JK (2003). Solarno-zemaljsko okruženje. Cambridge: Cambridge University Press.
- Kameda, S., Tavrov, A., Osada, N., Murakami, G., Keigo, K. i sur. (2018.). VUV spektroskopija za zemaljsku egzoplanetarnu egzosferu. Europski kongres o planetarnoj znanosti 2018. EPSC Abstracts. Svezak 12, EPSC2018-621.
- Ritchie, G. (2017). Atmosferska kemija. Oxford: Svjetski znanstveni.
- Tinsley, BA, Hodges, RR i Rohrbaugh, RP (1986). Modeli Monte Carla za zemaljsku egzosferu tijekom solarnog ciklusa. Časopis za geofizička istraživanja: svemirska fizika. 91 (A12): 13631-13647. doi: 10.1029 / JA091iA12p13631.