Đặc điểm ngoài vũ trụ, thành phần hóa học, chức năng và nhiệt độ



các ngoài vũ trụ là lớp ngoài cùng của bầu khí quyển của một hành tinh hoặc vệ tinh, tạo thành giới hạn trên hoặc đường viền với không gian bên ngoài. Trên hành tinh Trái đất, lớp này kéo dài trên tầng đối lưu (hay tầng điện ly), từ 500 km so với bề mặt trái đất.

Không gian của Trái đất dày khoảng 10.000 km và được tạo thành từ các loại khí rất khác với các khí tạo thành không khí chúng ta hít thở trên bề mặt Trái đất.

Trong exosphere cả mật độ của các phân tử khí và áp suất là tối thiểu, trong khi nhiệt độ cao và không đổi. Trong lớp này các khí được phân tán thoát ra ngoài không gian.

Chỉ số

  • 1 Đặc điểm
    • 1.1 Hành vi
    • 1.2 Tính chất của khí quyển
    • 1.3 Trạng thái vật lý của exosphere: plasma
  • 2 Thành phần hóa học
    • 2.1 Vận tốc phân tử thoát ra khỏi không gian
  • 3 Nhiệt độ
  • 4 chức năng
  • 5 tài liệu tham khảo

Tính năng

Exosphere là lớp chuyển tiếp giữa bầu khí quyển của Trái đất và không gian liên hành tinh. Nó có các đặc tính vật lý và hóa học rất thú vị, và nó đáp ứng các chức năng bảo vệ quan trọng của hành tinh Trái đất.

Hành vi

Đặc điểm chính xác định exosphere là nó không hoạt động như một chất lỏng khí, giống như các lớp bên trong của khí quyển. Các hạt cấu thành nó thoát ra ngoài vũ trụ liên tục.

Hành vi của ngoài vũ trụ là kết quả của một tập hợp các phân tử hoặc nguyên tử riêng lẻ, đi theo quỹ đạo riêng của chúng trong trường hấp dẫn trên mặt đất.

Tính chất của khí quyển

Các tính chất xác định bầu khí quyển là: áp suất (P), mật độ hoặc nồng độ của các khí cấu thành (số phân tử / V, trong đó V là thể tích), thành phần và nhiệt độ (T). Trong mỗi lớp của khí quyển, bốn tính chất khác nhau.

Các biến này không hoạt động độc lập, nhưng có liên quan theo quy luật của khí:

P = d.R.T, trong đó d = số phân tử / V và R là hằng số khí.

Định luật này chỉ được đáp ứng nếu có đủ các cú sốc giữa các phân tử tạo nên khí.

Ở các tầng thấp hơn của khí quyển (tầng đối lưu, tầng bình lưu, tầng trung lưu và tầng nhiệt), hỗn hợp khí bao gồm nó có thể được coi là một chất khí hoặc chất lỏng có thể được nén, nhiệt độ, áp suất và mật độ có liên quan thông qua định luật các khí.

Bằng cách tăng chiều cao hoặc khoảng cách đến bề mặt trái đất, áp suất và tần số va chạm giữa các phân tử khí giảm đáng kể.

Ở độ cao 600 km và trên mức này, chúng ta phải xem xét bầu khí quyển theo một cách khác, vì nó không còn hoạt động như một chất khí hoặc chất lỏng đồng nhất.

Trạng thái vật lý của exosphere: plasma

Trạng thái vật lý của exosphere là trạng thái của plasma, được định nghĩa là trạng thái kết tập thứ tư hoặc trạng thái vật lý của vật chất.

Plasma là trạng thái của chất lỏng, trong đó hầu như tất cả các nguyên tử đều ở dạng ion, nghĩa là tất cả các hạt đều có điện tích và có sự hiện diện của các electron tự do, không liên kết với bất kỳ phân tử hoặc nguyên tử nào. Nó có thể được định nghĩa là môi trường chất lỏng của các hạt có điện tích dương và âm, trung hòa về điện.

Plasma có các hiệu ứng phân tử tập thể quan trọng, chẳng hạn như phản ứng của nó với từ trường, hình thành các cấu trúc như tia, sợi và lớp kép. Trạng thái vật lý của plasma, như một hỗn hợp ở dạng huyền phù của các ion và electron, có đặc tính là một chất dẫn điện tốt.

Đây là trạng thái vật lý phổ biến nhất trong vũ trụ, hình thành các plasma liên hành tinh, liên sao và liên thiên hà.

Thành phần hóa học

Thành phần của khí quyển thay đổi theo độ cao hoặc khoảng cách đến bề mặt Trái đất. Thành phần, trạng thái trộn và mức độ ion hóa, đang xác định các yếu tố để phân biệt cấu trúc thẳng đứng trong các lớp của khí quyển.

Hỗn hợp khí do nhiễu loạn trên thực tế là không có, và các thành phần khí của nó nhanh chóng được tách ra bằng cách khuếch tán.

Trong exosphere, hỗn hợp khí được giới hạn bởi độ dốc nhiệt độ. Hỗn hợp khí do nhiễu loạn trên thực tế là không, và các thành phần khí của nó nhanh chóng được tách ra bằng cách khuếch tán. Trên độ cao 600 km, các nguyên tử riêng lẻ có thể thoát khỏi lực hấp dẫn của trái đất.

Các exosphere chứa nồng độ thấp của các loại khí nhẹ như hydro và helium. Các khí này rất phân tán trong lớp này, với các khoảng trống rất lớn giữa chúng.

Ngoài vũ trụ cũng có các loại khí nhẹ khác, chẳng hạn như nitơ (N2), oxy (O2) và carbon dioxide (CO2), nhưng những vị trí này nằm gần exobase hoặc baropse (khu vực của exosphere giáp tầng nhiệt điện hoặc tầng điện ly).

Vận tốc phân tử thoát ra khỏi không gian

Trong không gian vũ trụ, mật độ phân tử rất thấp, nghĩa là có rất ít phân tử trên một đơn vị thể tích và phần lớn khối lượng này là không gian trống.

Do thực tế là có những khoảng trống rất lớn, các nguyên tử và phân tử có thể di chuyển trên một khoảng cách lớn mà không va chạm với nhau. Xác suất va chạm giữa các phân tử là rất nhỏ, thực tế là không.

Trong trường hợp không có va chạm, các nguyên tử hydro (H) và heli (He), nhẹ hơn và nhanh hơn, có thể đạt tới tốc độ cho phép chúng thoát khỏi trường hấp dẫn của hành tinh và rời khỏi vũ trụ tới không gian liên hành tinh.

Việc thoát ra không gian của các nguyên tử hydro từ ngoài vũ trụ (ước tính khoảng 25.000 tấn mỗi năm), chắc chắn đã góp phần vào những thay đổi lớn trong thành phần hóa học của khí quyển trong toàn bộ quá trình tiến hóa địa chất.

Phần còn lại của các phân tử trong ngoài vũ trụ, ngoài hydro và heli, có tốc độ trung bình thấp và không đạt được tốc độ thoát của chúng. Đối với các phân tử này, tốc độ thoát ra ngoài không gian thấp và quá trình thoát xảy ra rất chậm.

Nhiệt độ

Trong không gian, khái niệm nhiệt độ là thước đo năng lượng bên trong của một hệ thống, nghĩa là năng lượng của chuyển động phân tử, mất đi ý nghĩa, vì có rất ít phân tử và rất nhiều khoảng trống.

Các nghiên cứu khoa học báo cáo nhiệt độ cực cao ở ngoài vũ trụ, trung bình khoảng 1500 K (1773 ° C), không đổi theo chiều cao.

Chức năng

Exosphere là một phần của từ quyển, vì từ quyển kéo dài từ 500 km đến 600.000 km từ bề mặt Trái đất.

Từ quyển là khu vực mà từ trường của một hành tinh làm chệch hướng gió mặt trời, chứa đầy các hạt năng lượng rất cao, có hại cho tất cả các dạng sống đã biết.

Đây là cách mà không gian vũ trụ tạo thành một lớp bảo vệ chống lại các hạt năng lượng cao phát ra từ Mặt trời..

Tài liệu tham khảo

  1. Brasseur, G. và Jacob, D. (2017). Mô hình hóa học khí quyển. Cambridge: Nhà xuất bản Đại học Cambridge.
  2. Hargreaves, J.K. (2003). Môi trường mặt trời-mặt đất. Cambridge: Nhà xuất bản Đại học Cambridge.
  3. Kameda, S., Tavrov, A., Osada, N., Murakami, G., Keigo, K. et al. (2018). Quang phổ VUV cho ngoại bào ngoài hành tinh trên mặt đất. Đại hội khoa học hành tinh châu Âu 2018. Tóm tắt EPSC. Tập 12, EPSC2018-621.
  4. Ritchie, G. (2017). Hóa học khí quyển Oxford: Khoa học thế giới.
  5. Tinsley, B.A., Hodges, R.R. và Rohrbaugh, R.P. (1986). Các mô hình Monte Carlo cho ngoài vũ trụ trên mặt đất trong một chu kỳ mặt trời. Tạp chí Nghiên cứu Địa vật lý: Biểu ngữ Vật lý Không gian. 91 (A12): 13631-13647. doi: 10.1029 / JA091iA12p13631.