- ลักษณะเฉพาะ
- พฤติกรรม
- คุณสมบัติของบรรยากาศ
- สถานะทางกายภาพของนอกโลก: พลาสมา
- องค์ประกอบทางเคมี
- ความเร็วในการหลบหนีของโมเลกุลจากนอกโลก
- อุณหภูมิ
- คุณสมบัติ
- อ้างอิง
เอ็กโซสเฟียร์เป็นชั้นบรรยากาศชั้นนอกสุดของดาวเคราะห์หรือดาวเทียมซึ่งประกอบด้วยขีด จำกัด บนหรือขอบกับอวกาศ บนดาวเคราะห์โลกชั้นนี้ขยายออกไปเหนือเทอร์โมสเฟียร์ (หรือไอโอโนสเฟียร์) จาก 500 กม. เหนือพื้นผิวโลก
เอ็กโซสเฟียร์บนบกมีความหนาประมาณ 10,000 กม. และประกอบด้วยก๊าซต่างจากที่ประกอบเป็นอากาศที่เราหายใจบนพื้นผิวโลกมาก
รูปที่ 1. ชั้นบรรยากาศของโลก ที่มา: Esteban1216 จาก Wikimedia Commons ในนอกโลกทั้งความหนาแน่นของโมเลกุลของก๊าซและความดันมีน้อยในขณะที่อุณหภูมิสูงและคงที่ ในชั้นนี้ก๊าซจะกระจายตัวหนีออกสู่อวกาศ
ลักษณะเฉพาะ
นอกโลกถือเป็นชั้นการเปลี่ยนแปลงระหว่างชั้นบรรยากาศของโลกและอวกาศระหว่างดาวเคราะห์ มีลักษณะทางกายภาพและทางเคมีที่น่าสนใจมากและตอบสนองหน้าที่สำคัญในการปกป้องดาวเคราะห์โลก
พฤติกรรม
ลักษณะเฉพาะที่กำหนดหลักของนอกโลกคือมันไม่ได้ทำงานเหมือนของเหลวที่เป็นก๊าซเช่นเดียวกับชั้นในของบรรยากาศ อนุภาคที่ประกอบขึ้นจะหนีออกสู่อวกาศตลอดเวลา
พฤติกรรมของนอกโลกเป็นผลมาจากชุดของโมเลกุลหรืออะตอมแต่ละตัวซึ่งเป็นไปตามวิถีของมันเองในสนามโน้มถ่วงของโลก
คุณสมบัติของบรรยากาศ
คุณสมบัติที่กำหนดบรรยากาศ ได้แก่ ความดัน (P) ความหนาแน่นหรือความเข้มข้นของก๊าซที่เป็นส่วนประกอบ (จำนวนโมเลกุล / V โดยที่ V คือปริมาตร) องค์ประกอบและอุณหภูมิ (T) ในแต่ละชั้นของบรรยากาศคุณสมบัติทั้งสี่นี้แตกต่างกันไป
ตัวแปรเหล่านี้ไม่ได้ทำงานอย่างอิสระ แต่เกี่ยวข้องกับกฎหมายก๊าซ:
P = dRT โดยที่ d = จำนวนโมเลกุล / V และ R คือค่าคงที่ของก๊าซ
กฎนี้จะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อมีการชนกันระหว่างโมเลกุลที่ประกอบกันเป็นก๊าซมากพอ
ในชั้นล่างของบรรยากาศ (โทรโพสเฟียร์, สตราโตสเฟียร์, มีโซสเฟียร์และเทอร์โมสเฟียร์) ส่วนผสมของก๊าซที่ประกอบขึ้นสามารถถือว่าเป็นก๊าซหรือของไหลที่สามารถบีบอัดได้ซึ่งอุณหภูมิความดันและความหนาแน่นสัมพันธ์กันตามกฎของ ก๊าซ
การเพิ่มความสูงหรือระยะห่างจากพื้นผิวโลกทำให้ความดันและความถี่ของการชนกันระหว่างโมเลกุลของก๊าซลดลงอย่างมาก
ที่ระดับความสูง 600 กม. ขึ้นไปชั้นบรรยากาศจะต้องได้รับการพิจารณาในลักษณะที่แตกต่างออกไปเนื่องจากไม่ได้มีพฤติกรรมเหมือนก๊าซหรือของไหลที่เป็นเนื้อเดียวกันอีกต่อไป
สถานะทางกายภาพของนอกโลก: พลาสมา
สถานะทางกายภาพของเอกโซสเฟียร์คือพลาสมาซึ่งถูกกำหนดให้เป็นสถานะที่สี่ของการรวมตัวหรือสถานะทางกายภาพของสสาร
พลาสม่าเป็นสถานะของเหลวโดยที่อะตอมทั้งหมดอยู่ในรูปไอออนิกกล่าวคืออนุภาคทั้งหมดมีประจุไฟฟ้าและมีอิเล็กตรอนอิสระอยู่โดยไม่ผูกมัดกับโมเลกุลหรืออะตอมใด ๆ สามารถกำหนดให้เป็นตัวกลางของของเหลวที่มีประจุไฟฟ้าบวกและลบเป็นกลางทางไฟฟ้า
พลาสม่าแสดงผลกระทบระดับโมเลกุลโดยรวมที่สำคัญเช่นการตอบสนองต่อสนามแม่เหล็กการสร้างโครงสร้างเช่นรังสีเส้นใยและสองชั้น สถานะทางกายภาพของพลาสมาซึ่งเป็นส่วนผสมในรูปของสารแขวนลอยของไอออนและอิเล็กตรอนมีคุณสมบัติในการเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดี
เป็นสถานะทางกายภาพที่พบบ่อยที่สุดในจักรวาลซึ่งก่อตัวเป็นพลาสมาระหว่างดาวเคราะห์ดวงดาวและระหว่างกาแลกติก
รูปที่ 2. ชั้นบรรยากาศของโลกในพื้นหลังดวงจันทร์ ที่มา: NASA ผ่าน Wikimedia Commons
องค์ประกอบทางเคมี
องค์ประกอบของบรรยากาศแตกต่างกันไปตามระดับความสูงหรือระยะห่างจากพื้นผิวโลก องค์ประกอบสถานะของการผสมและระดับของไอออไนเซชันเป็นตัวกำหนดปัจจัยในการแยกแยะโครงสร้างแนวตั้งในชั้นของบรรยากาศ
ส่วนผสมของก๊าซที่เกิดจากความปั่นป่วนนั้นแทบไม่มีและส่วนประกอบของก๊าซจะแยกออกจากกันอย่างรวดเร็วโดยการแพร่กระจาย
ในนอกโลกส่วนผสมของก๊าซถูก จำกัด โดยการไล่ระดับอุณหภูมิ ส่วนผสมของก๊าซที่เกิดจากความปั่นป่วนนั้นแทบไม่มีและส่วนประกอบของก๊าซจะแยกออกจากกันอย่างรวดเร็วโดยการแพร่กระจาย เหนือระดับความสูง 600 กม. อะตอมแต่ละตัวสามารถหลบหนีจากแรงดึงดูดของโลกได้
นอกโลกประกอบด้วยก๊าซเบาที่มีความเข้มข้นต่ำเช่นไฮโดรเจนและฮีเลียม ก๊าซเหล่านี้กระจายอยู่ทั่วไปในชั้นนี้โดยมีช่องว่างขนาดใหญ่มาก
นอกโลกยังมีก๊าซอื่น ๆ ที่มีแสงน้อยกว่าในองค์ประกอบเช่นไนโตรเจน (N 2 ) ออกซิเจน (O 2 ) และคาร์บอนไดออกไซด์ (CO 2 ) แต่สิ่งเหล่านี้ตั้งอยู่ใกล้กับ exobase หรือ baropause (พื้นที่ของ exosphere ที่ จำกัด กับเทอร์โมสเฟียร์หรือไอโอโนสเฟียร์)
ความเร็วในการหลบหนีของโมเลกุลจากนอกโลก
ในนอกโลกความหนาแน่นของโมเลกุลต่ำมากนั่นคือมีโมเลกุลน้อยมากต่อหนึ่งหน่วยปริมาตรและปริมาตรส่วนใหญ่เป็นพื้นที่ว่าง
เพียงเพราะมีพื้นที่ว่างขนาดใหญ่อะตอมและโมเลกุลสามารถเดินทางได้ไกลโดยไม่ชนกัน ความน่าจะเป็นของการชนกันระหว่างโมเลกุลนั้นน้อยมากแทบไม่มีเลย
ในกรณีที่ไม่มีการชนกันอะตอมของไฮโดรเจน (H) และฮีเลียม (He) ที่เบาและเร็วกว่าสามารถเข้าถึงความเร็วจนสามารถหลบหนีสนามแรงดึงดูดของดาวเคราะห์และออกจากนอกโลกไปสู่อวกาศระหว่างดาวเคราะห์ได้ .
การหลบหนีเข้าสู่อวกาศของอะตอมไฮโดรเจนจากนอกโลก (ประมาณ 25,000 ตันต่อปี) มีส่วนทำให้องค์ประกอบทางเคมีของบรรยากาศเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ตลอดวิวัฒนาการทางธรณีวิทยา
ส่วนที่เหลือของโมเลกุลในนอกโลกนอกเหนือจากไฮโดรเจนและฮีเลียมมีความเร็วเฉลี่ยต่ำและไม่ถึงความเร็วหลบหนี สำหรับโมเลกุลเหล่านี้อัตราการหลบหนีไปยังอวกาศจะต่ำและการหลบหนีเกิดขึ้นช้ามาก
อุณหภูมิ
ในนอกโลกแนวคิดเรื่องอุณหภูมิเป็นตัววัดพลังงานภายในของระบบนั่นคือพลังงานของการเคลื่อนที่ของโมเลกุลสูญเสียความหมายเนื่องจากมีโมเลกุลน้อยมากและมีพื้นที่ว่างจำนวนมาก
การศึกษาทางวิทยาศาสตร์รายงานว่าอุณหภูมิภายนอกสูงมากโดยเฉลี่ยอยู่ที่ 1,500 K (1773 ° C) ซึ่งจะคงที่ตามความสูง
คุณสมบัติ
เอ็กโซสเฟียร์เป็นส่วนหนึ่งของแมกนีโตสเฟียร์เนื่องจากแมกนีโทสเฟียร์ขยายออกไประหว่าง 500 กม. ถึง 600,000 กม. จากพื้นผิวโลก
สนามแม่เหล็กเป็นพื้นที่ที่สนามแม่เหล็กของดาวเคราะห์เบี่ยงเบนลมสุริยะซึ่งเต็มไปด้วยอนุภาคพลังงานสูงมากซึ่งเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตที่รู้จักกันทั้งหมด
นี่คือวิธีที่เอกโซสเฟียร์ประกอบเป็นชั้นป้องกันอนุภาคพลังงานสูงที่ปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์
อ้างอิง
- Brasseur, G. และ Jacob, D. (2017). การสร้างแบบจำลองของเคมีในบรรยากาศ Cambridge: สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์
- ฮาร์กรีฟส์ เจ.เค. (2546). สภาพแวดล้อมแสงอาทิตย์บนบก Cambridge: สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์
- Kameda, S. , Tavrov, A. , Osada, N. , Murakami, G. , Keigo, K. et al. (2018) VUV Spectroscopy สำหรับดาวเคราะห์นอกระบบนอกโลกบนบก European Planetary Science Congress 2018 บทคัดย่อ EPSC ฉบับที่ 12, EPSC2018-621.
- Ritchie, G. (2017). เคมีบรรยากาศ. Oxford: วิทยาศาสตร์โลก
- Tinsley, BA, Hodges, RR และ Rohrbaugh, RP (1986) มอนติคาร์โลเป็นแบบจำลองสำหรับนอกโลกภายนอกในวงจรสุริยะ วารสารการวิจัยธรณีฟิสิกส์: แบนเนอร์ฟิสิกส์อวกาศ. 91 (A12): 13631-13647 ดอย: 10.1029 / JA091iA12p13631.