EKSOSFERA: CIRI, KOMPOSISI, FUNGSI DAN SUHU - PERSEKITARAN - 2026

The Eksosfera adalah lapisan paling luar suasana planet atau satelit, membentuk had atau sempadan atas dengan angkasa lepas. Di planet Bumi, lapisan ini memanjang di atas termosfera (atau ionosfera), dari 500 km di atas permukaan bumi.

Eksosfera daratan setebal 10.000 km dan terdiri daripada gas yang sangat berbeza dengan gas yang membentuk udara yang kita hirup di permukaan Bumi.

Gambar 1. Lapisan atmosfera Bumi. Sumber: Esteban1216, dari Wikimedia Commons Di eksosfera ketumpatan molekul gas dan tekanannya minimum, sementara suhu tinggi dan tetap berterusan. Dalam lapisan ini gas tersebar, melarikan diri ke angkasa lepas.

ciri

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

Kelakuan

Ciri utama eksosfera adalah bahawa ia tidak berkelakuan seperti cecair gas, seperti lapisan dalam atmosfera. Zarah-zarah yang membentuknya terus melarikan diri ke angkasa lepas.

Tingkah laku eksosfera adalah hasil dari sekumpulan molekul atau atom individu, yang mengikuti lintasan mereka sendiri di medan graviti Bumi.

Sifat atmosfera

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

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

P = dRT, di mana d = bilangan molekul / V dan R adalah pemalar gas.

Undang-undang ini dipenuhi hanya jika terdapat cukup banyak perlanggaran antara molekul-molekul yang membentuk gas.

Di lapisan bawah atmosfer (troposfer, stratosfer, mesosfer dan termosfera), campuran gas yang membentuknya dapat dianggap sebagai gas atau cairan yang dapat dimampatkan, yang suhu, tekanan dan ketumpatannya dihubungkan melalui hukum gas.

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

Pada ketinggian 600 km dan di atas tingkat ini, atmosfera harus dipertimbangkan dengan cara yang berbeza, kerana tidak lagi berperilaku seperti gas atau cecair homogen.

Keadaan fizikal eksosfera: plasma

Keadaan fizikal eksosfera adalah plasma, yang ditakrifkan sebagai keadaan agregat keempat atau keadaan jirim fizikal.

Plasma adalah keadaan bendalir, di mana hampir semua atom dalam bentuk ionik, iaitu, semua zarah mempunyai muatan elektrik dan ada elektron bebas yang ada, tidak terikat pada molekul atau atom apa pun. Ia boleh didefinisikan sebagai medium zarah cecair dengan cas elektrik positif dan negatif, elektrik elektrik.

Plasma menunjukkan 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 suspensi ion dan elektron, mempunyai sifat sebagai pengalir elektrik yang baik.

Ia adalah keadaan fizikal yang paling biasa di alam semesta, yang membentuk plasma antara planet, antarbintang dan intergalaksi.

Gambar 2. Atmosfera bumi, di latar belakang bulan. Sumber: NASA, melalui Wikimedia Commons

Komposisi kimia

Komposisi atmosfera berbeza dengan ketinggian atau jarak dari permukaan Bumi. Komposisi, keadaan pencampuran dan tahap pengionan adalah faktor penentu untuk membezakan struktur menegak di lapisan atmosfera.

Campuran gas kerana pergolakan hampir tidak ada, dan komponen gasnya cepat dipisahkan oleh penyebaran.

Di eksosfera, campuran gas dihalang oleh kecerunan suhu. Campuran gas kerana pergolakan hampir tidak ada, dan komponen gasnya cepat dipisahkan oleh penyebaran. Di atas ketinggian 600 km, atom individu dapat melepaskan diri dari tarikan graviti Bumi.

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

Eksosfera juga mempunyai gas ringan yang kurang dalam komposisinya, seperti nitrogen (N ₂ ), oksigen (O ₂ ) dan karbon dioksida (CO ₂ ), tetapi ini terletak berhampiran dengan exobase atau baropause (kawasan eksosfera yang menghadkan dengan termosfera atau ionosfera).

Halaju pelepasan molekul dari eksosfera

Di eksosfera kepadatan molekul sangat rendah, iaitu, terdapat sangat sedikit molekul per unit isipadu, dan sebahagian besar isipadu ini adalah ruang kosong.

Hanya kerana terdapat ruang kosong yang besar, atom dan molekul dapat menempuh jarak yang jauh tanpa bertembung antara satu sama lain. Kebarangkalian perlanggaran antara molekul sangat kecil, hampir tidak ada.

Sekiranya tidak bertabrakan, atom hidrogen (H) dan helium (He) yang lebih ringan dan lebih pantas dapat mencapai kelajuan seperti untuk membolehkan mereka melarikan diri dari tarikan tarikan graviti planet dan keluar dari eksosfera ke ruang antarplanet. .

Melarikan diri ke angkasa atom hidrogen dari eksosfera (dianggarkan sekitar 25.000 tan per tahun), telah pasti menyumbang kepada perubahan besar dalam komposisi kimia atmosfera sepanjang evolusi geologi.

Selebihnya molekul di eksosfera, selain hidrogen dan helium, mempunyai halaju rata-rata yang rendah dan tidak mencapai halaju pelariannya. Untuk molekul-molekul ini, kadar pelarian ke angkasa lepas rendah, dan pelarian berlaku dengan sangat perlahan.

Suhu

Dalam eksosfera, konsep suhu sebagai ukuran tenaga dalaman sistem, iaitu tenaga gerakan molekul, kehilangan makna, kerana terdapat sedikit molekul dan banyak ruang kosong.

Kajian ilmiah melaporkan suhu eksosfera yang sangat tinggi, rata-rata 1500 K (1773 ° C), yang tetap tetap dengan ketinggian.

ciri-ciri

Eksosfera adalah sebahagian dari magnetosfera, kerana magnetosfera membentang antara 500 km dan 600.000 km dari permukaan Bumi.

Magnetosfera adalah kawasan di mana medan magnet planet memesongkan angin suria, yang dimuatkan dengan zarah-zarah bertenaga tinggi, berbahaya bagi semua bentuk kehidupan yang diketahui.

Ini adalah bagaimana eksosfera membentuk lapisan perlindungan terhadap zarah bertenaga tinggi yang dipancarkan oleh Matahari.

Rujukan

1. Brasseur, G. dan Jacob, D. (2017). Pemodelan Kimia Atmosfera. Cambridge: Cambridge University Press.
2. Hargreaves, JK (2003). Persekitaran darat suria. Cambridge: Cambridge University Press.
3. Kameda, S., Tavrov, A., Osada, N., Murakami, G., Keigo, K. et al. (2018). Spektroskopi VUV untuk eksosfera luaran terestrial. Kongres Sains Planet Eropah 2018. Abstrak EPSC. Jilid 12, EPSC2018-621.
4. Ritchie, G. (2017). Kimia Atmosfera. Oxford: Dunia Ilmiah.
5. Tinsley, BA, Hodges, RR dan Rohrbaugh, RP (1986). Model Monte Carlo untuk eksosfera daratan melalui kitaran solar. Jurnal Penyelidikan Geofizik: Sepanduk Fizik Angkasa. 91 (A12): 13631-13647. doi: 10.1029 / JA091iA12p13631.