Ciri-ciri eksosfera, komposisi kimia, fungsi dan suhu



The exosphere adalah lapisan terluar atmosfera planet atau satelit, yang membentuk had atas atau sempadan dengan angkasa lepas. Di planet Bumi, lapisan ini melintang di atas termosfera (atau ionosfera), dari 500 km di atas permukaan bumi.

Exosphere bumi adalah kira-kira 10,000 km tebal dan terdiri daripada gas yang sangat berbeza daripada yang membentuk udara yang kita nafas di permukaan bumi.

Dalam exosphere kedua-dua kepadatan molekul gas dan tekanan adalah minimum, sementara suhu tinggi dan kekal tetap. Dalam lapisan ini gas tersebar melarikan diri ke luar angkasa.

Indeks

  • 1 Ciri-ciri
    • 1.1 Perilaku
    • 1.2 Sifat atmosfera
    • 1.3 Keadaan fizikal exosphere: plasma
  • 2 Komposisi kimia
    • 2.1 Halaju molekul melarikan diri dari exosphere
  • 3 Suhu
  • 4 Fungsi
  • 5 Rujukan

Ciri-ciri

Exosfer adalah lapisan peralihan antara atmosfera Bumi dan ruang antara planet. Ia mempunyai ciri-ciri fizikal dan kimia yang sangat menarik, dan ia memenuhi fungsi perlindungan penting planet Bumi.

Kelakuan

Ciri utama yang mendefinisikan exosphere adalah bahawa ia tidak berkelakuan seperti cecair gas, seperti lapisan dalaman atmosfera. Zarah-zarah yang membentuknya melarikan diri ke luar angkasa sentiasa.

Tingkah laku eksosfer adalah hasil dari satu set molekul atau atom individu, yang mengikuti trajektori mereka sendiri dalam medan graviti darat.

Sifat-sifat atmosfera

Sifat yang menentukan atmosfera adalah: tekanan (P), ketumpatan atau kepekatan gas konstituen (bilangan molekul / V, di mana V adalah isipadu), komposisi, dan suhu (T). Dalam setiap lapisan atmosfera, empat sifat ini berbeza-beza.

Pemboleh ubah ini tidak bertindak secara bebas, tetapi berkaitan dengan undang-undang gas:

P = d.R.T, di mana d = bilangan molekul / V dan R ialah pemalar gas.

Undang-undang ini hanya dipenuhi jika ada kejutan cukup antara molekul yang membentuk gas.

Dalam lapisan bawah atmosfera (troposphere, stratosfera, mesosfera dan termosfera), campuran gas yang terdiri daripadanya boleh dianggap sebagai gas atau bendalir yang boleh dimampatkan, yang suhu, tekanan dan kepadatannya berkaitan dengan undang-undang gasnya.

Dengan meningkatkan ketinggian atau jarak ke permukaan bumi, tekanan dan kekerapan perlanggaran antara molekul gas menurun dengan ketara.

Pada ketinggian 600 km dan di atas paras ini, kita mesti mempertimbangkan suasana dengan cara yang berbeza, kerana ia tidak lagi berkelakuan seperti gas atau cecair homogen.

Keadaan fizikal eksosfera: plasma

Keadaan fizikal eksosfer adalah plasma, yang didefinisikan sebagai keadaan pengagregasi keempat atau keadaan fizikal bahan.

Plasma adalah keadaan cecair, di mana hampir semua atom berada dalam bentuk ionik, iaitu, semua zarah mempunyai caj elektrik dan ada kehadiran elektron bebas, tidak dikaitkan dengan mana-mana molekul atau atom. Ia boleh ditakrifkan sebagai medium zarah cecair dengan caj elektrik positif dan negatif, elektrik neutral.

Plasma mempunyai kesan molekul kolektif yang penting, seperti tindak balasnya terhadap medan magnet, membentuk struktur seperti sinar, filamen dan lapisan berganda. Keadaan fizikal plasma, sebagai campuran dalam bentuk penggantungan ion dan elektron, mempunyai sifat menjadi pengalir elektrik yang baik.

Ia adalah keadaan fizikal yang paling umum di alam semesta, membentuk planas antarplanet, interstellar dan intergalactic.

Komposisi kimia

Komposisi atmosfera berbeza dengan ketinggian atau jarak ke permukaan bumi. Komposisi, keadaan pencampuran dan tahap pengionan, menentukan faktor-faktor untuk membezakan struktur menegak di lapisan atmosfera.

Campuran gas yang disebabkan oleh pergolakan adalah praktikal batal, dan komponen gasnya dipisahkan dengan cepat oleh penyebaran.

Dalam exosphere, campuran gas dibatasi oleh kecerunan suhu. Campuran gas yang disebabkan oleh pergolakan adalah praktikal nih, dan komponen gasnya dipisahkan dengan cepat oleh penyebaran. Di atas ketinggian 600 km, atom individu boleh melepaskan diri dari daya tarikan graviti bumi.

Exosphere mengandungi kepekatan rendah gas ringan seperti hidrogen dan helium. Gas-gas ini sangat tersebar di lapisan ini, dengan lompang yang sangat besar di antara mereka.

Exosphere juga mempunyai gas ringan yang kurang, seperti nitrogen (N2), oksigen (O2) dan karbon dioksida (CO2), tetapi ini terletak berhampiran exobase atau baropause (zon exosphere yang bersempadan dengan termosfera atau ionosfera).

Halaju molekul melarikan diri dari exosphere

Dalam exosphere, ketumpatan molekul sangat rendah, iaitu jumlah molekul per unit yang sangat kecil, dan kebanyakannya adalah ruang kosong.

Disebabkan fakta bahawa terdapat ruang kosong yang besar, atom dan molekul dapat beralih ke jarak yang jauh tanpa bertabrakan antara satu sama lain. Kebarangkalian perlanggaran di antara molekul adalah sangat kecil, praktikalnya tidak sah.

Dalam ketiadaan perlanggaran, atom hidrogen (H) dan helium (He), lebih ringan dan lebih cepat, boleh mencapai kelajuan yang membolehkan mereka melepaskan diri dari medan tarikan graviti planet ini dan meninggalkan exosphere ke arah ruang antara planet.

Melarikan diri ke ruang atom hidrogen dari exosphere (dianggarkan 25,000 tan setahun), pastinya menyumbang kepada perubahan besar dalam komposisi kimia atmosfera semasa keseluruhan evolusi geologi.

Selebihnya molekul-molekul di exosphere, selain dari hidrogen dan helium, mempunyai kelajuan purata yang rendah dan tidak mencapai halangan melarikan diri mereka. Untuk molekul-molekul ini, kadar pelarian ke ruang angkasa adalah rendah, dan pelarian berlaku dengan perlahan.

Suhu

Dalam exosphere konsep suhu sebagai ukuran tenaga dalaman suatu sistem, iaitu tenaga pergerakan molekul, kehilangan makna, kerana terdapat sangat sedikit molekul dan banyak ruang kosong.

Kajian saintifik melaporkan suhu yang sangat tinggi di dalam exosphere, dari urutan 1500 K (1773 ° C) secara purata, yang tetap berterusan dengan ketinggian.

Fungsi

Exosphere adalah sebahagian daripada magnetosfera, kerana magnetosfera memanjang antara 500 km dan 600,000 km dari permukaan bumi.

Magnetosfera adalah kawasan di mana medan magnet dari planet menafikan angin suria, yang penuh dengan zarah-zarah tenaga yang sangat tinggi, berbahaya kepada semua bentuk kehidupan yang diketahui.

Inilah bagaimana exosphere membentuk lapisan perlindungan terhadap zarah tenaga tinggi yang dipancarkan oleh Matahari..

Rujukan

  1. Brasseur, G. dan Jacob, D. (2017). Pemodelan Kimia Atmosfera. Cambridge: Cambridge University Press.
  2. Hargreaves, J.K. (2003). Persekitaran suria-daratan. Cambridge: Cambridge University Press.
  3. Kameda, S., Tavrov, A., Osada, N., Murakami, G., Keigo, K. et al. (2018). Spektroskopi VUV untuk eksosfer eksoplaner terestrial. Kongres Sains Planetary Eropah 2018. Abstrak EPSC. Vol. 12, EPSC2018-621.
  4. Ritchie, G. (2017). Kimia atmosfera Oxford: World Scientific.
  5. Tinsley, B.A., Hodges, R.R. dan Rohrbaugh, R.P. (1986). Model Monte Carlo untuk exosphere terestrial dalam kitaran solar. Jurnal Penyelidikan Geofizik: Banner Fizik Angkasa. 91 (A12): 13631-13647. doi: 10.1029 / JA091iA12p13631.