EGZOSFERA: CHARAKTERISTIKOS, SUDĖTIS, FUNKCIJOS IR TEMPERATŪRA - APLINKA - 2025

Egzosfera labiausiai nutolusi sluoksnis vienos planetos arba palydovo atmosferą, sudaro viršutinę ribą arba sieną su kosmoso. Žemės planetoje šis sluoksnis tęsiasi virš termosferos (arba jonosferos), nuo 500 km virš žemės paviršiaus.

Žemės sausumos egzosfera yra maždaug 10 000 km storio ir ją sudaro dujos, kurios labai skiriasi nuo tų, kurios sudaro orą, kuriuo kvėpuojame Žemės paviršiuje.

1 pav. Žemės atmosferos sluoksniai. Šaltinis: „Esteban1216“, iš „Wikimedia Commons“. Egzosferoje dujinių molekulių tankis ir slėgis yra minimalūs, o temperatūra yra aukšta ir išlieka pastovi. Šiame sluoksnyje dujos išsisklaido, išeidamos į kosminę erdvę.

charakteristikos

Egzosfera sudaro pereinamąjį sluoksnį tarp Žemės atmosferos ir tarpplanetinės erdvės. Jis pasižymi labai įdomiomis fizinėmis ir cheminėmis savybėmis ir atlieka svarbias Žemės planetos apsaugos funkcijas.

Elgesys

Pagrindinė egzosferą apibūdinanti savybė yra ta, kad ji nesielgia kaip dujinis skystis, kaip ir vidiniai atmosferos sluoksniai. Jį sudarančios dalelės nuolatos išskrenda į kosminę erdvę.

Egzosferos elgesys yra atskirų molekulių ar atomų, kurie eina pagal savo trajektoriją Žemės gravitaciniame lauke, rinkinio rezultatas.

Atmosferos savybės

Atmosferą apibūdinančios savybės: slėgis (P), sudedamųjų dujų tankis arba koncentracija (molekulių skaičius / V, kur V yra tūris), sudėtis ir temperatūra (T). Kiekviename atmosferos sluoksnyje šios keturios savybės skiriasi.

Šie kintamieji neveikia savarankiškai, bet yra susiję pagal dujų įstatymą:

P = dRT, kur d = molekulių skaičius V ir R yra dujų konstanta.

Šis įstatymas įvykdomas tik tuo atveju, jei yra pakankamai susidūrimų tarp molekulių, iš kurių susidaro dujos.

Apatiniuose atmosferos sluoksniuose (troposferoje, stratosferoje, mezosferoje ir termosferoje) jį sudarantis dujų mišinys gali būti laikomas suslėgtomis dujomis ar skysčiu, kurių temperatūra, slėgis ir tankis yra susiję per dėsnį. dujos.

Didinant aukštį ar atstumą nuo žemės paviršiaus, dujų molekulių slėgis ir susidūrimų dažnis žymiai sumažėja.

600 km aukštyje ir aukščiau šio lygio į atmosferą reikia žiūrėti kitaip, nes ji nebesielgia kaip dujos ar vienalytis skystis.

Fizinė egzosferos būsena: plazma

Fizinė egzosferos būsena yra plazmos būsena, kuri apibūdinama kaip ketvirtoji agregacijos būsena arba fizinė materijos būsena.

Plazma yra skysta būsena, kai praktiškai visi atomai yra joninės formos, tai yra, visos dalelės turi elektrinius krūvius ir juose yra laisvieji elektronai, nepririšti prie jokios molekulės ar atomo. Tai gali būti apibrėžta kaip skysta terpė dalelių, turinčių teigiamus ir neigiamus elektros krūvius, elektriškai neutrali.

Plazma pasižymi svarbiu kolektyviniu molekuliniu poveikiu, pavyzdžiui, jos atsaku į magnetinį lauką, formuojančiomis struktūras, tokias kaip spinduliai, gijos ir dvigubi sluoksniai. Plazmos, kaip jonų ir elektronų suspensijos pavidalo, fizikinė būsena yra gera elektros laidininkė.

Tai yra labiausiai paplitusi fizinė būsena Visatoje, sudaranti tarpplanetinę, tarpžvaigždinę ir tarpgalaktinę plazmas.

2 pav. Žemės atmosfera, fone mėnulis. Šaltinis: NASA, per „Wikimedia Commons“

Cheminė sudėtis

Atmosferos sudėtis kinta priklausomai nuo aukščio ar atstumo nuo Žemės paviršiaus. Sudėtis, maišymo būsena ir jonizacijos laipsnis yra lemiantys veiksniai, skirti atskirti vertikalią struktūrą atmosferos sluoksniuose.

Dujų mišinys dėl turbulencijos beveik nėra, o jo dujiniai komponentai greitai išsiskiria difuzijos būdu.

Egzosferoje dujų mišinį riboja temperatūros gradientas. Dujų mišinys dėl turbulencijos beveik nėra, o jo dujiniai komponentai greitai išsiskiria difuzijos būdu. Virš 600 km aukščio atskiri atomai gali ištrūkti iš Žemės traukos jėgos.

Egzosferoje yra nedidelių lengvųjų dujų, tokių kaip vandenilis ir helis, koncentracija. Šios dujos yra labai išsklaidytos šiame sluoksnyje, tarp jų yra labai didelių tuštumų.

Iš egzosferos sudėtyje yra ir kitų mažiau lengvųjų dujų, tokių kaip azotas (N ₂ ), deguonis (O ₂ ) ir anglies dioksidas (CO ₂ ), tačiau jos yra šalia egzobazės arba baropauzės (egzosferos sritis, ribojanti su termosfera ar jonosfera).

Molekulinio pabėgimo iš egzosferos greitis

Egzosferoje molekulių tankis yra labai mažas, tai yra, yra labai mažai molekulių tūrio vienete, o didžioji šio tūrio dalis yra tuščia vieta.

Tiesiog todėl, kad yra didžiulės tuščios vietos, atomai ir molekulės gali nukeliauti didelius atstumus, nesusidurdami vienas su kitu. Molekulių susidūrimo tikimybė yra labai maža, praktiškai lygi nuliui.

Nesant susidūrimų, lengvesni ir greitesni vandenilio (H) ir helio (He) atomai gali pasiekti tokį greitį, kad leistų jiems ištrūkti iš planetos gravitacinio traukos lauko ir iš egzosferos patekti į tarpplanetinę erdvę. .

Vandenilio atomų pabėgimas iš kosmoso erdvės (maždaug 25 000 tonų per metus) tikrai prisidėjo prie didelių atmosferos cheminės sudėties pokyčių per visą geologinę evoliuciją.

Likusios molekulės egzosferoje, išskyrus vandenilį ir helį, turi mažą vidutinį greitį ir nepasiekia savo pabėgimo greičio. Šių molekulių išmetimo į kosminę erdvę greitis yra mažas, o pabėgimas vyksta labai lėtai.

Temperatūra

Egzosferoje temperatūros, kaip sistemos vidinės energijos, tai yra, molekulinio judėjimo energijos, sąvoka netenka prasmės, nes yra labai mažai molekulių ir daug tuščios vietos.

Moksliniai tyrimai rodo ypač aukštą egzosferos temperatūrą, vidutiniškai 1500 K (1773 ° C), kuri išlieka pastovi aukščio atžvilgiu.

funkcijos

Egzosfera yra magnetosferos dalis, nes magnetosfera tęsiasi nuo 500 km iki 600 000 km nuo Žemės paviršiaus.

Magnetosfera - tai sritis, kurioje planetos magnetinis laukas nukreipia saulės vėją, pakrautą labai didelės energijos dalelėmis, kenksmingomis visoms žinomoms gyvybės formoms.

Štai kaip egzosfera yra apsaugos nuo saulės skleidžiamų daug energijos turinčių dalelių sluoksnis.

Nuorodos

1. Brasseuras, G. ir Jokūbas, D. (2017). Atmosferos chemijos modeliavimas. Kembridžas: ​​„Cambridge University Press“.
2. Hargreaves, JK (2003). Saulės ir žemės aplinka. Kembridžas: ​​„Cambridge University Press“.
3. Kameda, S., Tavrov, A., Osada, N., Murakami, G., Keigo, K. et al. (2018 m.). Antžeminės egzoplanetinės egzosferos VUV spektroskopija. Europos planetų mokslo kongresas 2018. EPSC Abstracts. 12 tomas, EPSC2018-621.
4. Ritchie, G. (2017). Atmosferos chemija. Oksfordas: Pasaulio mokslas.
5. Tinsley, BA, Hodgesas, RR ir Rohrbaugh, RP (1986). Saulės ciklo sausumos egzosferos Monte Karlo modeliai. Geofizinių tyrimų žurnalas: Kosmoso fizikos antraštė. 91 (A12): 13631-13647. doi: 10.1029 / JA091iA12p13631.