EKZOSFER: ÖZELLIKLER, KOMPOZISYON, IŞLEVLER VE SICAKLIK - ÇEVRE - 2025

Exosphere dış alanı ile üst sınır ya da sınır teşkil eden bir gezegen ya da bir uydu atmosferi en dış tabaka vardır. Dünya gezegeninde bu katman, dünya yüzeyinin 500 km yukarısından termosferin (veya iyonosferin) üzerinde uzanır.

Karasal ekzosfer yaklaşık 10.000 km kalınlığındadır ve Dünya yüzeyinde soluduğumuz havayı oluşturanlardan çok farklı gazlardan oluşur.

Şekil 1. Dünya atmosferinin katmanları. Kaynak: Esteban1216, Wikimedia Commons Ekzosferde hem gaz moleküllerinin yoğunluğu hem de basınç minimumdur, sıcaklık yüksektir ve sabit kalır. Bu katmanda gazlar dağılır ve uzaya kaçar.

karakteristikleri

Ekzosfer, Dünya'nın atmosferi ile gezegenler arası uzay arasındaki geçiş katmanını oluşturur. Çok ilginç fiziksel ve kimyasal özelliklere sahiptir ve Dünya gezegeninin korunmasına yönelik önemli işlevleri yerine getirir.

davranış

Ekzosferin ana tanımlayıcı özelliği, atmosferin iç katmanları gibi gaz halindeki bir sıvı gibi davranmamasıdır. Onu oluşturan parçacıklar sürekli olarak uzaya kaçıyor.

Ekzosferin davranışı, Dünya'nın yerçekimi alanında kendi yörüngesini izleyen bir dizi bireysel molekül veya atomun sonucudur.

Atmosferin özellikleri

Atmosferi tanımlayan özellikler şunlardır: basınç (P), bileşen gazların yoğunluğu veya konsantrasyonu (molekül sayısı / V, burada V hacimdir), bileşim ve sıcaklık (T). Atmosferin her katmanında bu dört özellik değişir.

Bu değişkenler bağımsız hareket etmez, ancak gaz yasası ile ilişkilidir:

P = dRT, burada d = molekül sayısı / V ve R, gaz sabitidir.

Bu yasa, ancak gazı oluşturan moleküller arasında yeterince çarpışma varsa yerine getirilir.

Atmosferin alt katmanlarında (troposfer, stratosfer, mezosfer ve termosfer), onu oluşturan gazların karışımı, sıcaklığı, basıncı ve yoğunluğu, gazlar.

Dünya yüzeyinden yükseklik veya mesafeyi artırarak, gaz molekülleri arasındaki çarpışmaların basıncı ve sıklığı önemli ölçüde azalır.

600 km rakımda ve bu seviyenin üzerinde, atmosfer artık bir gaz veya homojen bir akışkan gibi davranmadığı için farklı bir şekilde ele alınmalıdır.

Ekzosferin fiziksel durumu: plazma

Ekzosferin fiziksel durumu, dördüncü kümelenme durumu veya maddenin fiziksel durumu olarak tanımlanan plazmanın durumudur.

Plazma, hemen hemen tüm atomların iyonik formda olduğu, yani tüm parçacıkların elektrik yüküne sahip olduğu ve herhangi bir moleküle veya atoma bağlı olmayan serbest elektronların bulunduğu sıvı halidir. Pozitif ve negatif elektrik yüklü, elektriksel olarak nötr partiküllerin akışkan ortamı olarak tanımlanabilir.

Plazma, manyetik alana tepkisi, ışınlar, filamentler ve çift katmanlar gibi yapılar oluşturması gibi önemli kolektif moleküler etkiler sergiler. İyonların ve elektronların süspansiyonu şeklindeki bir karışım olarak plazmanın fiziksel hali, iyi bir elektrik iletkeni olma özelliğine sahiptir.

Gezegenler arası, yıldızlararası ve galaksiler arası plazmaları oluşturan evrendeki en yaygın fiziksel durumdur.

Şekil 2. Dünya atmosferi, arka planda ay. Kaynak: NASA, Wikimedia Commons aracılığıyla

Kimyasal bileşim

Atmosferin bileşimi, Dünya yüzeyinden yüksekliğe veya mesafeye göre değişir. Atmosfer tabakalarındaki dikey yapıyı ayırt etmek için bileşim, karışım durumu ve iyonlaşma derecesi belirleyici faktörlerdir.

Türbülanstan kaynaklanan gaz karışımı pratikte sıfırdır ve gaz halindeki bileşenleri difüzyonla hızla ayrılır.

Ekzosferde, gazların karışımı sıcaklık gradyanı ile sınırlıdır. Türbülanstan kaynaklanan gaz karışımı pratikte sıfırdır ve gaz halindeki bileşenleri difüzyonla hızla ayrılır. 600 km rakımın üzerinde, tek tek atomlar Dünya'nın çekim kuvvetinden kaçabilir.

Ekzosfer, hidrojen ve helyum gibi düşük konsantrasyonlarda hafif gazlar içerir. Bu gazlar, aralarında çok büyük boşluklar bulunan bu katmanda geniş bir şekilde dağılmıştır.

Ekzosfer ayrıca bileşiminde nitrojen (N ₂ ), oksijen (O ₂ ) ve karbon dioksit (CO ₂ ) gibi daha az hafif gazlara da sahiptir , ancak bunlar ekzobaz veya baropozun (ekzosferin sınırlayan alanı) termosfer veya iyonosfer ile).

Ekzosferden moleküler kaçış hızı

Ekzosferde moleküler yoğunluklar çok düşüktür, yani birim hacim başına çok az molekül vardır ve bu hacmin çoğu boş uzaydır.

Sırf devasa boşluklar olduğu için, atomlar ve moleküller birbirleriyle çarpışmadan büyük mesafeler kat edebilirler. Moleküller arasındaki çarpışma olasılıkları çok küçüktür, pratik olarak sıfırdır.

Çarpışmaların olmadığı durumlarda, daha hafif ve daha hızlı olan hidrojen (H) ve helyum (He) atomları, gezegenin çekimsel çekim alanından kaçıp ekzosferden gezegenler arası uzaya çıkabilecek hızlara ulaşabilirler. .

Ekzosferden (yılda yaklaşık 25.000 ton olarak tahmin edilen) hidrojen atomlarının uzaya kaçışı, jeolojik evrim boyunca atmosferin kimyasal bileşimindeki büyük değişikliklere kesinlikle katkıda bulunmuştur.

Hidrojen ve helyum dışında ekzosferdeki diğer moleküllerin ortalama hızları düşüktür ve kaçış hızlarına ulaşmazlar. Bu moleküller için dış uzaya kaçma oranı düşüktür ve kaçış çok yavaş gerçekleşir.

Sıcaklık

Ekzosferde, bir sistemin iç enerjisinin, yani moleküler hareket enerjisinin bir ölçüsü olarak sıcaklık kavramı, çok az molekül ve çok fazla boş alan olduğu için anlamını yitirir.

Bilimsel çalışmalar, ortalama 1500 K (1773 ° C) düzeyinde, yükseklikle sabit kalan son derece yüksek ekzosfer sıcaklıklarını rapor etmektedir.

Özellikleri

Ekzosfer manyetosferin bir parçasıdır, çünkü manyetosfer Dünya yüzeyinden 500 km ila 600.000 km arasında uzanır.

Manyetosfer, bir gezegenin manyetik alanının, bilinen tüm yaşam formlarına zararlı çok yüksek enerjili parçacıklarla yüklü olan güneş rüzgârını saptırdığı alandır.

Bu, güneşin yaydığı yüksek enerjili parçacıklara karşı ekzosferin bir koruma katmanı oluşturmasıdır.

Referanslar

1. Brasseur, G. ve Jacob, D. (2017). Atmosfer Kimyasının Modellenmesi. Cambridge: Cambridge University Press.
2. Hargreaves, JK (2003). Güneş-karasal ortam. Cambridge: Cambridge University Press.
3. Kameda, S., Tavrov, A., Osada, N., Murakami, G., Keigo, K. ve diğerleri. (2018). Karasal gezegen dışı ekzosfer için VUV Spektroskopisi. Avrupa Gezegen Bilimi Kongresi 2018. EPSC Özetleri. Cilt 12, EPSC2018-621.
4. Ritchie, G. (2017). Atmosfer Kimyası. Oxford: World Scientific.
5. Tinsley, BA, Hodges, RR ve Rohrbaugh, RP (1986). Güneş döngüsü üzerindeki karasal ekzosfer için Monte Carlo modelleri. Jeofizik Araştırma Dergisi: Uzay Fiziği Banner. 91 (A12): 13631-13647. doi: 10.1029 / JA091iA12p13631.