Характеристики на екзосферата, химичен състав, функции и температура



на exosphere е най-външният слой на атмосферата на планета или сателит, съставляващ горната граница или граница с космическото пространство. На планетата Земя този слой се простира над термосферата (или йоносферата), от 500 км над земната повърхност.

Екзосферата на Земята е с дебелина около 10 000 км и се състои от газове, които са много различни от тези, които съставляват въздуха, който дишаме на повърхността на Земята..

В екзосферата както плътността на газообразните молекули, така и налягането са минимални, докато температурата е висока и остава постоянна. В този слой газовете се разпръскват, излизайки в космоса.

индекс

  • 1 Характеристики
    • 1.1 Поведение
    • 1.2 Свойства на атмосферата
    • 1.3 Физическо състояние на екзосферата: плазма
  • 2 Химичен състав
    • 2.1 Молекулна скорост на бягство от екзосферата
  • 3 Температура
  • 4 Функции
  • 5 Препратки

функции

Екзосферата е преходният слой между земната атмосфера и междупланетното пространство. Той има много интересни физически и химически характеристики и изпълнява важни защитни функции на планетата Земя.

поведение

Основната характеристика, която определя екзосферата е, че тя не се държи като газообразен флуид, подобно на вътрешните слоеве на атмосферата. Частиците, които го образуват, излизат постоянно в космоса.

Поведението на екзосферата е резултат от набор от отделни молекули или атоми, които следват собствената си траектория в земното гравитационно поле..

Свойства на атмосферата

Свойствата, които определят атмосферата, са: налягането (P), плътността или концентрацията на съставните газове (брой молекули / V, където V е обемът), състав и температура (T). Във всеки слой на атмосферата тези четири свойства варират.

Тези променливи не действат независимо, но са свързани със закона за газовете:

P = d.R.T, където d = брой молекули / V и R е газовата константа.

Този закон се среща само ако има достатъчно шокове между молекулите, които образуват газа.

В долните слоеве на атмосферата (тропосферата, стратосферата, мезосферата и термосферата) сместа от газове, които го съдържат, може да се третира като газ или течност, която може да се компресира, чиято температура, налягане и плътност са свързани със закона газовете.

Чрез увеличаване на височината или разстоянието до земната повърхност, налягането и честотата на сблъсъците между молекулите на газовете намаляват значително.

На 600 км надморска височина и над това ниво трябва да разглеждаме атмосферата по различен начин, тъй като тя вече не се държи като газ или хомогенна течност..

Физическо състояние на екзосферата: плазмата

Физическото състояние на екзосферата е такова на плазмата, което се определя като четвърто агрегирано състояние или физическо състояние на материята.

Плазмата е състояние на течност, където почти всички атоми са в йонна форма, т.е. всички частици имат електрически заряди и има наличие на свободни електрони, които не са свързани с никоя молекула или атом. Тя може да се определи като течна среда на частици с положителни и отрицателни електрически заряди, електрически неутрални.

Плазмата има важни колективни молекулярни ефекти, като реакция към магнитно поле, образувайки структури като лъчи, нишки и двойни слоеве. Физическото състояние на плазмата, като смес под формата на суспензия на йони и електрони, има свойството да бъде добър проводник на електричеството..

Той е най-често срещаното физическо състояние във Вселената, формирайки междупланетна, междузвездна и междугалактическа плазма.

Химичен състав

Съставът на атмосферата варира в зависимост от надморската височина или разстоянието до повърхността на Земята. Съставът, състоянието на смесване и степента на йонизация са определящи фактори за разграничаване на вертикалната структура в слоевете на атмосферата.

Сместа от газове, дължащи се на турбулентността, е практически нулева, а газообразните му компоненти бързо се отделят чрез дифузия.

В екзосферата сместа от газове е ограничена от температурния градиент. Сместа от газове, дължащи се на турбуленцията, е практически нулева и газообразните му компоненти бързо се отделят чрез дифузия. Над 600 км надморска височина отделните атоми могат да избягат от гравитационната сила на Земята.

Екзосферата съдържа ниски концентрации на леки газове като водород и хелий. Тези газове са много разпръснати в този слой, с много големи празнини между тях.

Екзосферата има и други по-малко леки газове, като азот (N.)2), кислород (О2) и въглероден диоксид (СО2), но те се намират в близост до екзобазата или баропаузата (зона на екзосферата, която граничи с термосферата или йоносферата).

Молекулна скорост на бягство от екзосферата

В екзосферата молекулярните плътности са много ниски, т.е. има много малко молекули на единица обем, и по-голямата част от този обем е празно пространство \ t.

Поради факта, че има огромни празни пространства, атомите и молекулите могат да се движат на големи разстояния, без да се сблъскват помежду си. Вероятността от сблъсъци между молекулите е много малка, практически нулева.

При такова отсъствие на сблъсъци водородните атоми (Н) и хелий (He), по-леки и по-бързи, могат да достигнат скорости, които им позволяват да избягат от гравитационното поле на привличане на планетата и да напуснат екзосферата към междупланетното пространство.

Бягството в пространството на водородните атоми от екзосферата (оценено на 25 000 тона годишно) със сигурност е допринесло за големи промени в химическия състав на атмосферата по време на цялата геоложка еволюция..

Останалите молекули в екзосферата, с изключение на водород и хелий, имат ниски средни скорости и не достигат скоростта на избягване. За тези молекули скоростта на евакуация към външното пространство е ниска и излизането настъпва много бавно.

температура

В екзосферата понятието за температура като мярка за вътрешната енергия на една система, т.е. на енергията на молекулярното движение, губи смисъл, тъй като има много малко молекули и много празно пространство..

Научните изследвания докладват за изключително високи температури в екзосферата, средно около 1500 K (1773 ° C), които остават постоянни с височината..

функции

Екзосферата е част от магнитосферата, тъй като магнитосферата се простира между 500 км и 600 000 км от повърхността на Земята.

Магнитосферата е областта, където магнитното поле на една планета отклонява слънчевия вятър, който е натоварен с частици с много висока енергия, вредни за всички познати форми на живот..

Така екзосферата представлява слой на защита срещу високоенергийните частици, излъчвани от Слънцето..

препратки

  1. Brasseur, G. и Jacob, D. (2017). Моделиране на атмосферната химия. Cambridge: Cambridge University Press.
  2. Hargreaves, J.K. (2003 г.). Слънчевата земна среда. Cambridge: Cambridge University Press.
  3. Kameda, S., Tavrov, A., Osada, N., Murakami, G., Keigo, K. et al. (2018). VUV Спектроскопия за земна екзопланетарна екзосфера. Европейски конгрес по планетарни науки 2018. EPSC Abstracts. Том 12, EPSC2018-621.
  4. Ричи, Г. (2017). Атмосферна химия Оксфорд: World Scientific.
  5. Tinsley, B.A., Hodges, R.R. и Rohrbaugh, R.P. (1986). Моделите на Монте Карло за земната екзосфера над слънчевия цикъл. Вестник по геофизични изследвания: Космическа физика Банер. 91 (А12): 13631-13647. doi: 10.1029 / JA091iA12p13631.