Eksosfæren: egenskaper, kjemisk sammensetning, funksjoner og temperatur
Eksosfæren er det ytre laget av atmosfæren til en planet eller en satellitt som utgjør den øvre grensen eller grensen til det ytre rommet. På planeten Jorden strekker dette laget over termosfæren (eller ionosfæren), fra 500 km over jordens overflate.
Jordens eksosfære er ca. 10.000 km tykk og består av gasser som er svært forskjellige fra de som utgjør luften vi puster på jordens overflate.
funksjoner
Exosfæren er overgangslaget mellom jordens atmosfære og interplanetariske rom. Det har svært interessante fysiske og kjemiske egenskaper, og det oppfyller viktige beskyttelsesfunksjoner på planeten Jorden.
oppførsel
Hovedkarakteristikken som definerer eksosfæren er at den ikke oppfører sig som en gassformig væske, som de indre lagene i atmosfæren. Partiklene som utgjør det, flyr til verdensrommet hele tiden.
Oppførsel av eksosfæren er resultatet av et sett av individuelle molekyler eller atomer, som følger sin egen bane i det terrestriske gravitasjonsfeltet.
Egenskapene til atmosfæren
Egenskapene som definerer atmosfæren er: trykket (P), tettheten eller konsentrasjonen av de aktuelle gasser (antall molekyler / V, hvor V er volumet), sammensetning og temperatur (T). I hvert lag av atmosfæren varierer disse fire egenskapene.
Disse variablene virker ikke selvstendig, men er relatert til gassloven:
P = dRT, hvor d = antall molekyler / V og R er gaskonstanten.
Denne loven er oppfylt bare hvis det er nok sjokk mellom molekylene som utgjør gassen.
I de nedre lagene i atmosfæren (troposfæren, stratosfæren, mesosfæren og termosfæren) kan blandingen av gasser som omfatter den, behandles som en gass eller et fluidum som kan komprimeres, hvis temperatur, trykk og densitet er relatert gjennom loven om gassene.
Ved å øke høyden eller avstanden til jordoverflaten, reduseres trykket og frekvensen av kollisjonene mellom gassens molekyler betydelig.
På 600 km høyde og over dette nivået må vi vurdere atmosfæren på en annen måte, siden den ikke lenger oppfører seg som en gass eller en homogen væske.
Fysisk tilstand av eksosfæren: plasmaet
Eksosfærens fysiske tilstand er plasma, som er definert som den fjerde tilstanden for aggregering eller fysisk tilstand av materie.
Plasma er en tilstand av væske, hvor nesten alle atomer er i ionisk form, det vil si at alle partikler har elektriske ladninger, og det er tilstede av fri elektroner, ikke knyttet til noen molekyl eller atom. Det kan defineres som et fluidmedium av partikler med positive og negative elektriske ladninger, elektrisk nøytral.
Plasma har viktige kollektive molekylære effekter, for eksempel dens respons på et magnetfelt, som danner strukturer som stråler, filamenter og dobbeltlag. Den fysiske tilstanden til plasmaet, som en blanding i form av suspensjon av ioner og elektroner, har egenskapen til å være en god leder av elektrisitet.
Det er den vanligste fysiske tilstanden i universet, som danner interplanetære, interstellære og intergalaktiske plasmaer.
Kjemisk sammensetning
Sammensetningen av atmosfæren varierer med høyden eller avstanden til jordens overflate. Sammensetningen, blandingsstaten og graden av ionisering er bestemmende faktorer for å skille den vertikale strukturen i atmosfærens lag.
Blandingen av gasser som skyldes turbulensen er praktisk talt null, og dens gassformige komponenter separeres raskt ved diffusjon.
I eksosfæren er blandingen av gasser begrenset av temperaturgradienten. Blandingen av gasser som skyldes turbulensen er praktisk talt null, og dens gassformige komponenter separeres raskt ved diffusjon. Over 600 km høyde, kan enkelte atomer unnslippe fra jordens tyngdekraftskraft.
Eksosfæren inneholder lave konsentrasjoner av lette gasser som hydrogen og helium. Disse gassene er veldig spredt i dette laget, med svært store hulrom mellom dem.
Eksosfæren har også andre mindre lysgasser, som nitrogen (N 2 ), oksygen (O 2 ) og karbondioksid (CO 2 ), men disse befinner seg nær eksobasen eller baropausen (eksosfærens område som grenser med termosfæren eller ionosfæren).
Molekylær hastighet av flukt fra eksosfæren
I eksosfæren er molekylære tettheter svært lave, det vil si at det er svært få molekyler per volum, og det meste av dette volumet er tomt rom.
På grunn av det faktum at det er store tomme mellomrom, kan atomer og molekyler bevege seg over store avstander uten å kollidere med hverandre. Sannsynligheten for kollisjoner mellom molekyler er svært liten, praktisk talt null.
I et slikt fravær av kollisjoner kan hydrogenatomer (H) og helium (He), lettere og raskere, nå hastigheter som tillater dem å flykte fra planetens gravitasjonsattraksjon felt og forlate eksosfæren mot interplanetarisk plass .
Utslippet til rom av hydrogenatomer fra eksosfæren (beregnet til ca. 25 000 tonn per år) har sikkert bidratt til viktige endringer i atmosfærens kjemiske sammensetning gjennom hele den geologiske utviklingen.
Resten av molekylene i eksosfæren, bortsett fra hydrogen og helium, har lave gjennomsnittshastigheter og når ikke flyktehastigheten. For disse molekylene er rømningsraten til ytre rom lav, og rømningen skjer svært sakte.
temperaturen
I eksosfæren mister begrepet temperatur som et mål på den indre energien til et system, det vil si energien i molekylær bevegelse, betydningen, siden det er svært få molekyler og mye tomt rom.
Vitenskapelige studier rapporterer ekstremt høye temperaturer i eksosfæren, i størrelsesorden 1500 K (1773 ° C), som forblir konstant med høyde.
funksjoner
Eksosfæren er en del av magnetosfæren, siden magnetosfæren strekker seg mellom 500 km og 600 000 km fra jordens overflate.
Magnetosfæren er området der et planetens magnetfelt avbøyer solvinden, som er lastet med partikler med meget høy energi, skadelig for alle kjente former for liv.
Dette er hvordan eksosfæren danner et beskyttelseslag mot høyenergipartiklene utsendt av solen.
