Eksosfēras īpašības, ķīmiskais sastāvs, funkcijas un temperatūra



The eksosfēra ir planētas vai satelīta atmosfēras visattālākais slānis, kas veido augšējo robežu vai robežu ar kosmosu. Uz planētas Zeme šis slānis stiepjas virs termosfēras (vai jonosfēras), sākot no 500 km virs zemes virsmas.

Zemes eksosfēra ir apmēram 10 000 km bieza un sastāv no gāzēm, kas ļoti atšķiras no tām, kas veido gaisu, ko elpojam uz Zemes virsmas.

Eksosfērā gan gāzveida molekulu blīvums, gan spiediens ir minimāls, kamēr temperatūra ir augsta un paliek nemainīga. Šajā slānī gāzes ir izkliedētas, izkļūstot kosmosā.

Indekss

  • 1 Raksturojums
    • 1.1. Uzvedība
    • 1.2. Atmosfēras īpašības
    • 1.3. Eksosfēras fizikālais stāvoklis: plazma
  • 2 Ķīmiskais sastāvs
    • 2.1 Izbēgšanas molekulārais ātrums no eksosfēras
  • 3 Temperatūra
  • 4 Funkcijas
  • 5 Atsauces

Funkcijas

Eksosfēra ir pārejas slānis starp Zemes atmosfēru un starpplanētu telpu. Tam ir ļoti interesantas fizikālās un ķīmiskās īpašības, un tā pilda svarīgas planētas Zemes aizsardzības funkcijas.

Uzvedība

Galvenā īpašība, kas nosaka eksosfēru, ir tā, ka tā neiedarbojas kā gāzveida šķidrums, tāpat kā atmosfēras iekšējie slāņi. Daļiņas, kas to nepārtraukti izplūst no kosmosa.

Eksosfēras uzvedība ir atsevišķu molekulu vai atomu kopuma rezultāts, kas seko savai trajektorijai sauszemes gravitācijas laukā.

Atmosfēras īpašības

Atmosfēras raksturojošās īpašības ir: spiediens (P), gāzu blīvums vai koncentrācija (molekulu skaits / V, kur V ir tilpums), sastāvs un temperatūra (T). Katrā atmosfēras slānī šīs četras īpašības atšķiras.

Šie mainīgie nedarbojas neatkarīgi, bet ir saistīti ar gāzu tiesībām:

P = d.R.T, kur d = molekulu skaits / V un R ir gāzes konstante.

Šis likums ir izpildīts tikai tad, ja starp molekulām, kas veido gāzi, ir pietiekami daudz šoku.

Atmosfēras apakšējos slāņos (troposfēras, stratosfēras, mezosfēras un termosfēras) gāzu maisījums, kas to veido, var tikt uzskatīts par gāzi vai šķidrumu, ko var saspiest, kura temperatūra, spiediens un blīvums ir saistīti ar likumu. gāzes.

Palielinot augstumu vai attālumu līdz zemes virsmai, spiediens un biežums sadursmēm starp gāzu molekulām ievērojami samazinās.

600 km augstumā un augstāk par šo līmeni mums ir jāapsver atmosfēra citādi, jo tā vairs nerīkojas kā gāze vai viendabīgs šķidrums.

Eksosfēras fizikālais stāvoklis: plazma

Eksosfēras fiziskais stāvoklis ir plazmas stāvoklis, kas definēts kā ceturtā stāvokļa agregācijas vai fizikālā stāvokļa stāvoklis.

Plazma ir šķidruma stāvoklis, kurā praktiski visi atomi ir jonu formā, tas ir, visām daļiņām ir elektriskie lādiņi un ir brīvi elektroni, kas nav saistīti ar kādu molekulu vai atomu. To var definēt kā šķidrumu, kas satur daļiņas ar pozitīvu un negatīvu elektrisko lādiņu, elektriski neitrālu.

Plazmai piemīt nozīmīgas kolektīvās molekulārās sekas, piemēram, tā reakcija uz magnētisko lauku, veidojot tādas struktūras kā starus, pavedienus un dubultos slāņus. Plazmas fizikālajam stāvoklim kā maisījumam jonu un elektronu suspensijas veidā ir labs elektrības vadītājs..

Tā ir visizplatītākā fiziskā situācija Visumā, veidojot starpplanētu, starpzvaigžņu un starpgalaktiskās plazmas.

Ķīmiskais sastāvs

Atmosfēras sastāvs mainās atkarībā no augstuma vai attāluma līdz Zemes virsmai. Kompozīcija, sajaukšanas stāvoklis un jonizācijas pakāpe ir noteicošie faktori, lai atšķirtu vertikālo struktūru atmosfēras slāņos..

Gāzu maisījums turbulences dēļ ir praktiski nulle, un tās gāzveida sastāvdaļas ātri atdalās ar difūziju.

Eksosfērā gāzu maisījumu ierobežo temperatūras gradients. Gāzu maisījums turbulences dēļ ir praktiski nulle, un tās gāzveida komponenti strauji atdalās ar difūziju. Augstums virs 600 km, atsevišķi atomi var izkļūt no zemes gravitācijas vilces spēka.

Eksosfērā ir nelielas vieglo gāzu koncentrācijas, piemēram, ūdeņradis un hēlijs. Šīs gāzes ir ļoti izkliedētas šajā slānī, starp tām ir ļoti lielas tukšības.

Eksosfērā ir arī citas mazāk vieglas gāzes, piemēram, slāpeklis (N2), skābeklis (O2) un oglekļa dioksīdu (CO2), bet tie atrodas netālu no eksobāzes vai baropauzes (eksosfēras zona, kas robežojas ar termosfēru vai jonosfēru).

Izbēgšanas molekulārais ātrums no eksosfēras

Eksosfērā molekulārais blīvums ir ļoti zems, tas ir, ir ļoti maz molekulu tilpuma vienībā, un lielākā daļa no šī tilpuma ir tukša vieta..

Sakarā ar to, ka ir milzīgas tukšas telpas, atomi un molekulas var pārvietoties lielos attālumos bez sadursmes ar otru. Sadursmju varbūtība starp molekulām ir ļoti maza, praktiski nulle.

Šādos sadursmju trūkumos ūdeņraža atomi (H) un hēlijs (He), kas ir vieglāki un ātrāki, var sasniegt ātrumu, kas ļauj viņiem izvairīties no planētas gravitācijas piesaistes lauka un atstāt eksosfēru starpplanētu telpā..

Izbēgšana ūdeņraža atomu telpā no eksosfēras (aptuveni 25 000 tonnu gadā), protams, ir veicinājusi būtiskas izmaiņas atmosfēras ķīmiskajā sastāvā visā ģeoloģiskajā evolūcijā..

Pārējām eksosfēras molekulām, izņemot ūdeņradi un hēliju, ir zems vidējais ātrums un nesasniedz savu ātrumu. Šīm molekulām evakuācijas ātrums uz kosmosu ir zems, un glābšanās notiek ļoti lēni.

Temperatūra

Eksosfērā temperatūras jēdziens kā sistēmas iekšējās enerģijas rādītājs, ti, molekulārās kustības enerģija, zaudē nozīmi, jo ir ļoti maz molekulu un daudz tukšas vietas..

Zinātniskie pētījumi liecina par ārkārtīgi augstām temperatūrām eksosfērā, vidēji 1500 K (1773 ° C), kas paliek nemainīgas augstumā..

Funkcijas

Eksosfēra ir daļa no magnetosfēras, jo magnetosfēra stiepjas no 500 līdz 600 000 km no Zemes virsmas..

Magnetosfēra ir joma, kurā planētas magnētiskais lauks novirza saules vējš, kas ir noslogots ar ļoti augstas enerģijas daļiņām, kas kaitē visiem zināmiem dzīves veidiem..

Tādā veidā eksosfēra veido aizsardzības slāni pret lielajām enerģijas daļiņām, ko emitē Saule..

Atsauces

  1. Brasseurs, G. un Jēkabs, D. (2017). Atmosfēras ķīmijas modelēšana. Cambridge: Cambridge University Press.
  2. Hargreaves, J.K. (2003). Saules un sauszemes vide. Cambridge: Cambridge University Press.
  3. Kameda, S., Tavrovs, A., Osada, N., Murakami, G., Keigo, K. et al. (2018). VUV spektroskopija sauszemes eksoplānai eksosfērai. Eiropas planētu zinātnes kongress 2018. EPSC Abstracts. 12. sējums, EPSC2018-621.
  4. Ritchie, G. (2017). Atmosfēras ķīmija Oksforda: World Scientific.
  5. Tinsley, B. A., Hodges, R.R. un Rohrbaugh, R.P. (1986). Monte Carlo modeļi sauszemes eksosfērai saules cikla laikā. Journal of Geophysical Research: kosmosa fizikas reklāmkarogs. 91 (A12): 13631-13647. doi: 10.1029 / JA091iA12p13631.