Eksosfääri omadused, keemiline koostis, funktsioonid ja temperatuur



The eksosfäär on planeedi või satelliidi atmosfääri kõige välimine kiht, mis moodustab väliruumi ülemise piiri või piiri. Maa peal ulatub see kiht termosfääri (või ionosfääri) kohal, mis jääb maapinnast 500 km kõrgusele.

Maa eksosfäär on umbes 10 000 km paksune ja koosneb väga erinevatest gaasidest, mis moodustavad õhu, mida hingame Maa pinnale.

Eksosfääris on nii gaasiliste molekulide tihedus kui ka rõhk minimaalsed, samas kui temperatuur on kõrge ja püsiv. Sellel kihil on gaasid hajutatud välispinda.

Indeks

  • 1 Omadused
    • 1.1 Käitumine
    • 1.2. Atmosfääri omadused
    • 1.3 Eksosfääri füüsiline olek: plasma
  • 2 Keemiline koostis
    • 2.1 Eksosfääri põgenemise molekulaarne kiirus
  • 3 Temperatuur
  • 4 Funktsioonid
  • 5 Viited

Omadused

Eksosfäär on Maa atmosfääri ja planeetidevahelise ruumi vaheline ülemineku kiht. Sellel on väga huvitavad füüsikalised ja keemilised omadused ning see täidab planeedi Maa olulisi kaitsefunktsioone.

Käitumine

Peamine omadus, mis määratleb eksosfääri, on see, et see ei käitu nagu gaasiline vedelik, nagu atmosfääri sisekihid. Osakesed, mis moodustavad selle välispinda, jäävad pidevalt.

Eksosfääri käitumine on üksikute molekulide või aatomite kogumi tulemus, mis järgivad nende enda trajektoori maapealse gravitatsioonivälja juures.

Atmosfääri omadused

Keskkonda iseloomustavad omadused on: rõhk (P), koostisosade tihedus või kontsentratsioon (molekulide arv / V, kus V on maht), koostis ja temperatuur (T). Igas atmosfääri kihis on need neli omadust erinevad.

Need muutujad ei toimi iseseisvalt, vaid on seotud gaasiseadusega:

P = d.R.T, kus d = molekulide arv / V ja R on gaasikonstant.

See seadus on täidetud ainult siis, kui gaasi moodustavate molekulide vahel on piisavalt šokke.

Keskkonna atmosfääri alumistes kihtides (troposfäär, stratosfäär, mesosfäär ja termosfäär) võib seda sisaldavate gaaside segu töödelda gaasina või vedelikuna, mida saab kokkusuruda, mille temperatuur, rõhk ja tihedus on seotud seadusega. gaasid.

Suurendades maapinna kõrgust või kaugust, väheneb märgatavalt gaasimolekulide vaheliste kokkupõrgete surve ja sagedus.

600 km kõrgusel ja sellest tasemest kõrgemal peame me atmosfääri erinevalt arvestama, kuna see ei käitu enam nagu gaas või homogeenne vedelik.

Eksosfääri füüsiline olek: plasma

Eksosfääri füüsiline olek on plasma, mis on defineeritud kui materjali neljanda oleku või füüsilise oleku seisund.

Plasma on vedeliku olek, kus praktiliselt kõik aatomid on ioonilises vormis, see tähendab, et kõikidel osakestel on elektrilised laengud ja vaba elektronide olemasolu, mis ei ole seotud ühegi molekuli või aatomiga. Seda saab defineerida kui vedelikku, millel on positiivsed ja negatiivsed elektrilaengud, elektriliselt neutraalsed.

Plasmal on olulised kollektiivsed molekulaarsed mõjud, näiteks selle reaktsioon magnetväljale, moodustades selliseid struktuure nagu kiired, kiud ja kahekihilised kihid. Plasma füüsikalise olekuna kui ioonide ja elektronide suspensiooni vormis seguna on omadus olla hea elektrijuht.

See on universumi kõige tavalisem füüsiline olek, moodustades interplanetaarseid, tähtedevahelisi ja intergalaktilisi plasmasid.

Keemiline koostis

Atmosfääri koostis sõltub maapinna kõrgusest või kaugusest. Kompositsioon, segamise seisund ja ionisatsiooni aste on määravad tegurid, et eristada atmosfääri kihtide vertikaalset struktuuri.

Turbulentsist tingitud gaaside segu on praktiliselt null ning selle gaasilised komponendid eraldatakse difusiooniga kiiresti.

Eksosfääris piirab gaaside segu temperatuurigradient. Turbulentsusest tingitud gaaside segu on praktiliselt null ja selle gaasilised komponendid eraldatakse difusiooniga kiiresti. Üle 600 km kõrgusel võivad üksikud aatomid pääseda Maa gravitatsioonitõmbejõust.

Eksosfäär sisaldab kergeid gaase, näiteks vesinikku ja heeliumi. Need gaasid on selles kihis väga hajutatud, nende vahel on väga suured tühimikud.

Eksosfääril on ka teisi vähem kergeid gaase, näiteks lämmastikku (N2), hapnik (O2) ja süsinikdioksiid (CO2), kuid need asuvad eksobase või baropausi lähedal (eksosfääri ala, mis piirneb termosfääri või ionosfääriga).

Eksosfääri põgenemise molekulaarne kiirus

Eksosfääris on molekulaarsed tihedused väga väikesed, st on väga vähe molekule mahuühiku kohta ja suurem osa sellest mahust on tühi ruum.

Tulenevalt asjaolust, et seal on suured tühjad ruumid, võivad aatomid ja molekulid suurte vahemaade vältel liikuda üksteisega kokku puutumata. Molekulide vaheliste kokkupõrgete tõenäosus on väga väike, praktiliselt null.

Sellisel kokkupõrke puudumisel võivad kergemad ja kiiremad vesinikuaatomid (H) ja heelium (He) jõuda kiirusteni, mis võimaldavad neil pääseda planeedi gravitatsioonivahemikust ja jätta eksosfääri planeetidevahelise ruumi poole.

Vesiniku aatomite väljapääs eksosfäärist (hinnanguliselt 25 000 tonni aastas) on kogu geoloogilise evolutsiooni käigus kindlasti kaasa aidanud atmosfääri keemilise koostise olulistele muutustele..

Ülejäänud eksosfääri molekulidel on peale vesiniku ja heeliumi madalad kiirused ja nad ei jõua oma põgenemiskiirusele. Nende molekulide puhul on välist ruumi põgenemise määr madal ja põgenemine toimub väga aeglaselt.

Temperatuur

Eksosfääris kaotab tähendus mõiste mõiste sisemise energia mõõde, st molekulaarse liikumise energia mõõde, kuna molekule on väga vähe ja tühja ruumi on palju..

Teaduslikud uuringud näitavad ekosfääri äärmiselt kõrgeid temperatuure, mille suurus on keskmiselt 1500 K (1773 ° C), mis jäävad samaks kõrgusega..

Funktsioonid

Eksosfäär on osa magnetosfäärist, kuna magnetosfäär ulatub 500–600 000 km kaugusele Maa pinnast.

Magnetosfäär on ala, kus planeedi magnetväli suunab päikese tuule, mis on koormatud väga kõrge energia osakestega, mis on kahjulik kõigile teadaolevatele eluvormidele..

Nii moodustab eksosfäär kaitsekihi päikese poolt eralduvate kõrge energiaosakeste vastu..

Viited

  1. Brasseur, G. ja Jacob, D. (2017). Atmosfääri keemia modelleerimine. Cambridge: Cambridge University Press.
  2. Hargreaves, J.K. (2003). Päikeseenergia keskkond. Cambridge: Cambridge University Press.
  3. Kameda, S., Tavrov, A., Osada, N., Murakami, G., Keigo, K. et al. (2018). VUV-spektroskoopia maapealse eksoplanetaarse eksosfääri jaoks. Euroopa Planeediteaduste Kongress 2018. EPSC Abstracts. Vol. 12, EPSC2018-621.
  4. Ritchie, G. (2017). Atmosfääri keemia Oxford: World Scientific.
  5. Tinsley, B. A., Hodges, R.R. ja Rohrbaugh, R.P. (1986). Monte Carlo mudelid maapealse eksosfääri jaoks päikeseenergia jooksul. Journal of Geophysical Research: kosmosefüüsika bänner. 91 (A12): 13631-13647. doi: 10.1029 / JA091iA12p13631.