תכונות אקספירה, הרכב כימי, פונקציות וטמפרטורה

ה אקסוספרה היא השכבה החיצונית ביותר של האטמוספרה של כוכב לכת או לוויין, המהווה את הגבול העליון או הגבול עם החלל החיצון. על פני כדור הארץ, שכבה זו משתרעת מעל התרמוספירה (או היונוספירה), מ -500 ק"מ מעל פני כדור הארץ.

האקספירה של כדור הארץ כ -10,000 ק"מ עובי, והיא מורכבת מגזים שונים מאוד מאלה המהווים את האוויר שאנו נושמים על פני כדור הארץ.

ב exosphere הן צפיפות של מולקולות גזי ואת הלחץ הם מינימליים, בעוד הטמפרטורה גבוהה נשארת קבועה. בשכבה זו גזים מפוזרים לברוח לחלל החיצון.

אינדקס

• 1 מאפיינים
  • 1.1 התנהגות
  • 1.2 מאפייני האטמוספרה
  • 1.3 מצב פיזי של האקספירה: פלזמה
• הרכב כימי
  • 2.1 מהירות מולקולרית של בריחה מהאקספירה
• 3 טמפרטורה
• 4 פונקציות
• 5 הפניות

תכונות

האקספוספירה היא שכבת המעבר בין האטמוספירה של כדור הארץ ובין החלל הבין-כוכבי. יש לו מאפיינים פיזיים וכימיים מעניינים מאוד, והוא ממלא פונקציות הגנה חשובות של כדור הארץ.

התנהגות

המאפיין העיקרי שמגדיר את האקספירה הוא שהיא אינה מתנהגת כמו נוזל גזי, כמו השכבות הפנימיות של האטמוספרה. החלקיקים המהווים אותו להימלט אל החלל החיצון ללא הרף.

ההתנהגות של האקסוספרה היא תוצאה של קבוצה של מולקולות בודדות או אטומים, אשר בעקבות המסלול שלהם בשדה הכבידה הארצי.

מאפייני האטמוספירה

המאפיינים המגדירים את האווירה הם: הלחץ (P), הצפיפות או הריכוז של גזי המרכיבים (מספר המולקולות / V, כאשר V הוא נפח), קומפוזיציה, ואת הטמפרטורה (T). בכל שכבה של האטמוספירה ארבע תכונות אלה משתנות.

משתנים אלו אינם פועלים באופן עצמאי, אלא קשורים לחוק הגז:

P = d.R.T, כאשר d = מספר המולקולות / V ו- R הוא קבוע הגז.

חוק זה מתקיים רק אם יש מספיק זעזועים בין המולקולות המרכיבות את הגז.

בשכבות הנמוכות של האטמוספרה (הטרופוספירה, הסטרטוספירה, מזוספירה ו תרמוספירה), תערובת של גזים כי הטופס ניתן כאל גז או נוזל ניתן דחוס, אשר הטמפרטורה, הלחץ וצפיפות קשורות באמצעות החוק את הגזים.

על ידי הגדלת הגובה או המרחק על פני כדור הארץ, הלחץ והתדירות של ההתנגשויות בין המולקולות של הגזים יורדות באופן משמעותי.

בגובה של 600 ק"מ מעל רמה זו, עלינו לשקול את האווירה בצורה אחרת, שכן היא כבר לא מתנהג כמו גז או נוזל הומוגני.

מצב פיזי של האקספירה: הפלסמה

המצב הגופני של האקספירה הוא זה של פלסמה, המוגדר כמצב הרביעי של צבירה או מצב פיזי של החומר.

הפלזמה היא מדינה נוזלת, שבו כמעט כל האטומים נמצאים בצורתם יונית, כלומר, יש כל החלקיקים מטענים חשמליים ואלקטרונים חופשיים ואינם כרוכים בשום מולקולה או אטום. זה יכול להיות מוגדר בינוני נוזל של חלקיקים עם חיובי חשמלי חיובי ושלילי, נייטרלית חשמלית.

לפלזמה יש השפעות מולקולריות קולקטיביות חשובות, כגון תגובתה לשדה מגנטי, יצירת מבנים כגון קרניים, חוטים ושכבות כפולות. המצב הפיזי של פלזמה, כמו תערובת בצורה של השעיה של יונים ואלקטרונים, יש את המאפיין של להיות מנצח טוב של חשמל.

זהו המצב הגופני הנפוץ ביותר ביקום, היוצר פלזמות בין כוכבית, בין כוכבית ובין גלקסיות.

הרכב כימי

הרכב האווירה משתנה עם הגובה או המרחק אל פני השטח של כדור הארץ. הרכב, מצב ערבוב ומידת יינון, הם גורמים קובעים להבחין המבנה האנכי בשכבות של האטמוספירה.

תערובת של גזים עקב המערב הוא כמעט ריק, ואת המרכיבים הגזי שלה מופרדים במהירות על ידי דיפוזיה.

ב exosphere, תערובת של גזים מוגבל על ידי שיפוע הטמפרטורה. תערובת של גזים עקב המערבולת הוא כמעט אפסי, ואת המרכיבים הגזי שלה מופרדים במהירות על ידי דיפוזיה. מעל 600 ק"מ גובה, אטומים בודדים יכולים להימלט כוח המשיכה כוח המשיכה של כדור הארץ.

האקזוספירה מכילה ריכוז נמוך של גזים קלים כגון מימן והליום. גזים אלה מפוזרים מאוד בשכבה זו, עם חללים גדולים מאוד ביניהם.

האקספירה יש גם גזים אחרים פחות אור, כגון חנקן (N₂), חמצן (O₂) ופחמן דו חמצני (CO₂), אבל אלה ממוקמים ליד exobase או baropause (אזור של exosphere כי גבולות תרמוספירה או יונוספירה).

מהירות מולקולרית של בריחה מהאקספירה

באקסוספרה הצפיפות המולקולרית נמוכה מאוד, כלומר, יש מעט מאוד מולקולות ליחידת נפח, ורוב נפח זה הוא חלל ריק.

בשל העובדה כי ישנם חללים ריקים ענקיים, אטומים ומולקולות יכול לנוע על פני מרחקים גדולים מבלי להתנגש אחד עם השני. ההסתברות להתנגשויות בין מולקולות היא קטנה מאוד, כמעט ריק.

בהיעדרו כזה של התנגשויות, אטומי המימן (H) והליום (הוא), קל, מהיר יותר, יכול להגיע למהירות כזו שמאפשרת להם לברוח בתחום המשיכה של כדור הארץ מתוך exosfera לחלל הבינכוכבי.

הבריחה אל אטומי מימן בחלל מן אקסוספירה (מוערך בכ- 25,000 טון בשנה), והיא תרמה להתרחש שינויים משמעותיים בבטחה בהרכב הכימי של האטמוספירה ברחבי האבולוציה הגיאולוגית.

לשאר המולקולות באקסוספירה, מלבד מימן והליום, יש מהירויות ממוצעות נמוכות ואינן מגיעות למהירות הבריחה שלהן. עבור מולקולות אלה, קצב הבריחה לחלל החיצון נמוך, והבריחה מתרחשת לאט מאוד.

טמפרטורה

באקסוספירה מושג הטמפרטורה כמדד לאנרגיה הפנימית של מערכת, כלומר, של האנרגיה של התנועה המולקולרית, מאבד משמעות, שכן יש מעט מאוד מולקולות והרבה שטח ריק.

מחקרים מדעיים מדווחים על טמפרטורות גבוהות מאוד באקסוספירה, בסדר גודל של 1500 K (1773 מעלות צלזיוס) בממוצע, שנותרו קבועים עם הגובה.

פונקציות

האקסוספירה היא חלק מגנטוספרה, שכן המגנטוספירה נמשכת בין 500 ק"מ ל -600,000 ק"מ מפני השטח של כדור הארץ.

המגנטוספירה היא האזור שבו השדה המגנטי של כוכב לכת מסיט את הרוח הסולארית, הטעונה בחלקיקים בעלי אנרגיה גבוהה מאוד, מזיקה לכל צורות החיים המוכרות.

כך האקספירה מהווה שכבת הגנה מפני חלקיקי האנרגיה הגבוהים הנפלטים על ידי השמש..

הפניות

1. Brasseur, G. ו Jacob, D. (2017). מודלים של כימיה אטמוספרי. קיימברידג ': הוצאת אוניברסיטת קיימברידג'.
2. Hargreaves, J.K. (2003). הסביבה הסולארית-קרקעית. קיימברידג ': הוצאת אוניברסיטת קיימברידג'.
3. Kameda, S., Tavrov, A., Osada, N., Murakami, G., Keigo, K. et al. (2018). VUV ספקטרוסקופיה עבור אקסוספרה אקסופנטרית יבשתי. הקונגרס האמריקני למדעים פלנטריים 2018. תקצירי EPSC. כרך 12, EPSC2018-621.
4. Ritchie, G. (2017). כימיה אטמוספרה אוקספורד: מדעי העולם /.
5. Tinsley, B.A, Hodges, R.R. ו Rohrbaugh, R.P. (1986). מונטה קרלו מודלים עבור exosphere יבשתי על מחזור השמש. Journal of Geophysical מחקר: פיזיקה שטח באנר. 91 (A12): 13631-13647. doi: 10.1029 / JA091iA12p13631.