Exosféra je, charakteristiky, zloženie, funkcie

Čo je exosféra?

Ten exosféra Je to najvzdialenejšia vrstva atmosféry planéty alebo satelitu, ktorá predstavuje hornú hranicu alebo hranicu s vesmírom. Na planéte Zem sa táto vrstva rozširuje nad termosfera (alebo ionosféru), od 500 km vysokej na zemskom povrchu.

Pozemská exosféra má asi 10.000 km hrubá a pozostáva z plynov veľmi odlišných od plynov, ktoré tvoria vzduch, ktorý dýchame na povrchu Zeme.

Krajiny Zeme atmosféry. Zdroj: Esteban1216 [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/4.0)], z Wikimedia Komunikuje exosféru tak hustota molekúl plynu a tlak sú minimálne, zatiaľ čo teplota je vysoká a zostáva konštantná. V tejto vrstve sú plyny rozptýlené unikajúce smerom k vesmíru.

Charakteristiky exosféry

Exosféra predstavuje prechodnú vrstvu medzi atmosférou Zeme a medziplanetárnym priestorom. Má veľmi zaujímavé fyzikálne a chemické charakteristiky a plní dôležité funkcie planéty Zem.

Správanie

Hlavná charakteristika, ktorá definuje exosféru, je to, že sa správa ako plynná tekutina, ako sú vnútorné vrstvy atmosféry. Častice, ktoré neustále predstavujú únik do vonkajšieho priestoru.

Správanie exosféry je výsledkom súboru jednotlivých molekúl alebo atómov, ktoré sledujú ich vlastnú trajektóriu v pozemnom gravitačnom poli.

Atmosféra

Vlastnosti, ktoré definujú atmosféru, sú: tlak (P), hustota alebo koncentrácia zložkových plynov (počet molekúl/v, kde v je objem), zloženie a teplota (t). V každej vrstve atmosféry sa tieto štyri vlastnosti líšia.

Tieto premenné nekonajú nezávisle, ale súvisia so zákonom o plyne:

P = d.R.T, kde d = počet molekúl/v a r je plynná konštanta.

Tento zákon je splnený iba vtedy, ak existuje dostatok zrážok medzi molekulami, ktoré tvoria plyn.

V dolných vrstvách atmosféry (troposféra, stratosféra, mezosféra a termosfera) sa zmes plynov, ktoré ich tvoria plyny.

Zvýšením výšky alebo vzdialenosti na zemský povrch sa tlak a frekvencia otrasov medzi molekulami plynu značne znižujú.

Pri 600 km vysokej a nad touto úrovňou sa musí atmosféra brať do úvahy iným spôsobom, pretože sa už viac správa ako plyn alebo homogénna tekutina.

Fyzikálny stav exosféry: Plazma

Fyzikálny stav exosféry je stav plazmy, ktorá je definovaná ako štvrtý stav agregácie alebo fyzický stav veci.

Plazma je stav tekutiny, kde prakticky všetky atómy sú v iónovej forme, to znamená, že všetky častice majú elektrické náboje a existuje prítomnosť voľných elektrónov, nie je spojená s akoukoľvek molekulou alebo atómom. Môže byť definovaný ako tekuté médium častíc s pozitívnymi a negatívnymi elektrickými nábojmi, elektricky neutrálne.

Plazma predstavuje dôležité kolektívne molekulárne účinky, ako je jeho reakcia na magnetické pole, formujúce štruktúry, ako sú lúče, vlákna a dvojité vrstvy. Fyzikálny stav plazmy ako zmes vo forme suspenzie iónov a elektrónov má vlastnosť, že je dobrým vodičom elektrickej energie.

Je to najbežnejší fyzikálny stav vo vesmíre, ktorý vytvára medziplanetárne, medzihviezdne a medzigalaktické plazmy.

Chemické zloženie exosféry

Zloženie atmosféry sa mení s nadmorskou výškou alebo vzdialenosťou od povrchu Zeme. Zloženie, stav miešania a stupeň ionizácie určujú faktory na rozlíšenie vertikálnej štruktúry vo vrstvách atmosféry.

Zmes plynu v dôsledku turbulencie je prakticky nulová a jej plynné zložky sú rýchlo oddelené difúziou.

V exosfére je zmes plynu obmedzená teplotným gradientom. Zmes plynu v dôsledku turbulencie je prakticky nulová a jej plynné zložky sú rýchlo oddelené difúziou. Nad nadmorskou výškou 600 km môžu jednotlivé atómy uniknúť sile pozemskej gravitačnej príťažlivej sily.

Exosféra obsahuje nízke koncentrácie ľahkých plynov, ako je vodík a hélium. Tieto plyny sú v tejto vrstve veľmi rozptýlené, s veľmi veľkými prázdnymi priestormi medzi nimi.

Exosféra má tiež iné menej ľahké plyny, ako je dusík (n₂), kyslík (alebo₂) a oxid uhličitý (CO₂), ale tieto sa nachádzajú v blízkosti exobdy alebo baropousa (oblasť exosféry, ktorá sa obmedzuje s termosfera alebo ionosféru).

Molekulárna rýchlosť exosféry

V exosfére sú molekulárne hustoty veľmi nízke, to znamená, že je veľmi málo molekúl na jednotku objemu a väčšina tohto objemu je prázdny priestor.

Vzhľadom na to, že existujú obrovské prázdne priestory, atómy a molekuly sa môžu presunúť na veľké vzdialenosti bez toho, aby sa navzájom zrážali. Šance na šok medzi molekulami sú veľmi malé, prakticky nulové.

Pri takejto neprítomnosti kolízií môžu atómy vodíka (H) a hélium (HE), ľahšie a rýchlejšie, dosiahnuť také rýchlosti, ktoré im umožňujú uniknúť z gravitačného príťažlivého poľa planéty a nechať exosféru smerom k medziplanetárnemu priestoru.

Únik na atómy vodíka z exosféry (odhadovaný na 25.000 ton za rok) prispelo k určite dôležitým zmenám v chemickom zložení atmosféry počas geologického vývoja.

Zvyšok molekúl v exosfére, okrem vodíka a hélia, majú nízke priemerné rýchlosti a nedosahujú rýchlosť výfukových plynov. Pre tieto molekuly je rýchlosť výfukového plynu do vesmíru nízka a výfuk sa vyskytuje veľmi pomaly.

Teplota

V exosfére koncepcia teploty ako miery vnútornej energie systému, tj energie molekulárneho pohybu, stráca význam, pretože existuje len veľmi málo molekúl a veľa prázdneho priestoru.

Vedecké štúdie uvádzajú teploty v extrémne vysokej exosfére, rádovo 1500 K (1773 ° C) v priemere, ktoré zostávajú konštantné s výškou.

Funkcie exosféry

Exosféra je súčasťou magnetosféry, pretože magnetosféra sa rozširuje medzi 500 km a 600.000 km zemského povrchu.

Magnetosféra je oblasť, v ktorej sa magnetické pole planéty odvádza na slnečný vietor, ktorý je zaťažený veľmi vysoko energetickými časticami, škodlivé pre všetky známe životné formy.

Takto exosféra predstavuje ochrannú vrstvu proti vysokovýkonným časticami emitovanými slnkom.

Odkazy

1. Brasseur, G. a Jacob, D. (2017). Modelovanie atmosférickej chémie. Cambridge: Cambridge University Press.
2. Hargreaves, J.Klimatizovať. (2003). Prostredie slnečného trhu. Cambridge: Cambridge University Press.