Karakteristik eksosfer, komposisi kimia, fungsi dan suhu



itu eksosfer adalah lapisan terluar dari atmosfer sebuah planet atau satelit, yang merupakan batas atas atau perbatasan dengan angkasa luar. Di planet Bumi, lapisan ini memanjang di atas termosfer (atau ionosfer), dari 500 km di atas permukaan bumi.

Eksosfer Bumi setebal 10.000 km dan terdiri dari gas-gas yang sangat berbeda dengan yang membentuk udara yang kita hirup di permukaan bumi..

Di eksosfer, kepadatan molekul gas dan tekanannya minimal, sementara suhunya tinggi dan tetap konstan. Pada lapisan ini gas-gas tersebar keluar ke luar angkasa.

Indeks

  • 1 Karakteristik
    • 1.1 Perilaku
    • 1.2 Properti atmosfer
    • 1.3 Keadaan fisik eksosfer: plasma
  • 2 komposisi kimia
    • 2.1 Kecepatan molekul untuk lepas dari eksosfer
  • 3 Suhu
  • 4 fungsi
  • 5 Referensi

Fitur

Eksosfer adalah lapisan transisi antara atmosfer Bumi dan ruang antarplanet. Ini memiliki karakteristik fisik dan kimia yang sangat menarik, dan memenuhi fungsi perlindungan penting dari planet Bumi.

Perilaku

Karakteristik utama yang mendefinisikan eksosfer adalah bahwa ia tidak berperilaku seperti cairan gas, seperti lapisan dalam atmosfer. Partikel-partikel yang membentuknya melarikan diri ke luar angkasa terus-menerus.

Perilaku eksosfer adalah hasil dari seperangkat molekul atau atom individu, yang mengikuti lintasannya sendiri di medan gravitasi terestrial.

Properti atmosfer

Sifat-sifat yang menentukan atmosfer adalah: tekanan (P), kepadatan atau konsentrasi gas penyusun (jumlah molekul / V, di mana V adalah volume), komposisi, dan suhu (T). Di setiap lapisan atmosfer, keempat sifat ini bervariasi.

Variabel-variabel ini tidak bertindak secara independen, tetapi terkait oleh hukum gas:

P = d.R.T, di mana d = jumlah molekul / V dan R adalah konstanta gas.

Hukum ini dipenuhi hanya jika ada guncangan yang cukup antara molekul-molekul yang membentuk gas.

Di lapisan bawah atmosfer (troposfer, stratosfer, mesosfer, dan termosfer), campuran gas-gas yang menyusunnya dapat diperlakukan sebagai gas atau fluida yang dapat dikompresi, yang temperatur, tekanan, dan kepadatannya terkait melalui hukum gas.

Dengan meningkatkan ketinggian atau jarak ke permukaan bumi, tekanan dan frekuensi tabrakan antara molekul gas berkurang secara signifikan..

Pada ketinggian 600 km dan di atas level ini, kita harus mempertimbangkan atmosfer dengan cara yang berbeda, karena ia tidak lagi berperilaku seperti gas atau cairan homogen.

Keadaan fisik eksosfer: plasma

Keadaan fisik eksosfer adalah plasma, yang didefinisikan sebagai keadaan agregasi keempat atau keadaan fisik materi.

Plasma adalah keadaan fluida, di mana hampir semua atom berada dalam bentuk ionik, yaitu semua partikel memiliki muatan listrik dan terdapat elektron bebas, tidak terkait dengan molekul atau atom apa pun. Ini dapat didefinisikan sebagai media cairan partikel dengan muatan listrik positif dan negatif, netral listrik.

Plasma memiliki efek molekuler kolektif yang penting, seperti responsnya terhadap medan magnet, struktur pembentuk seperti sinar, filamen, dan lapisan ganda. Keadaan fisik plasma, sebagai campuran dalam bentuk suspensi ion dan elektron, memiliki sifat sebagai konduktor listrik yang baik.

Ini adalah kondisi fisik paling umum di alam semesta, yang membentuk plasma antarplanet, antarbintang, dan intergalaksi.

Komposisi kimia

Komposisi atmosfer bervariasi dengan ketinggian atau jarak ke permukaan bumi. Komposisi, keadaan pencampuran dan tingkat ionisasi, adalah faktor penentu untuk membedakan struktur vertikal di lapisan atmosfer.

Campuran gas karena turbulensi praktis nol, dan komponen gasnya dengan cepat dipisahkan oleh difusi.

Di eksosfer, campuran gas dibatasi oleh gradien suhu. Campuran gas karena turbulensi praktis nol, dan komponen gasnya dengan cepat dipisahkan oleh difusi. Di atas ketinggian 600 km, atom individu dapat lepas dari gaya tarik gravitasi bumi.

Eksosfer mengandung gas-gas ringan konsentrasi rendah seperti hidrogen dan helium. Gas-gas ini sangat tersebar di lapisan ini, dengan kekosongan yang sangat besar di antara mereka.

Eksosfer juga memiliki gas yang kurang ringan lainnya, seperti nitrogen (N2), oksigen (O2) dan karbon dioksida (CO2), tetapi ini terletak di dekat exobase atau baropause (zona eksosfer yang berbatasan dengan termosfer atau ionosfer).

Kecepatan molekul untuk lepas dari eksosfer

Dalam eksosfer, kepadatan molekul sangat rendah, yaitu, ada sangat sedikit molekul per satuan volume, dan sebagian besar volume ini adalah ruang kosong.

Karena kenyataan bahwa ada ruang kosong yang besar, atom dan molekul dapat bergerak dari jarak yang jauh tanpa bertabrakan satu sama lain. Probabilitas tabrakan antar molekul sangat kecil, praktis nol.

Dengan tidak adanya tabrakan, atom hidrogen (H) dan helium (He), lebih ringan dan lebih cepat, dapat mencapai kecepatan yang memungkinkan mereka untuk melarikan diri dari medan gaya tarik gravitasi planet dan meninggalkan eksosfer menuju ruang antarplanet..

Pelarian ke ruang atom hidrogen dari eksosfer (diperkirakan 25.000 ton per tahun), telah pasti berkontribusi pada perubahan besar dalam komposisi kimia atmosfer selama seluruh evolusi geologis..

Sisa molekul dalam eksosfer, selain hidrogen dan helium, memiliki kecepatan rata-rata rendah dan tidak mencapai kecepatan lepasnya. Untuk molekul-molekul ini, laju pelarian ke luar angkasa rendah, dan pelarian terjadi sangat lambat.

Suhu

Dalam eksosfer konsep suhu sebagai ukuran energi internal suatu sistem, yaitu energi gerakan molekuler, kehilangan makna, karena ada sangat sedikit molekul dan banyak ruang kosong.

Studi ilmiah melaporkan suhu yang sangat tinggi di eksosfer, dari urutan 1500 K (1773 ° C) rata-rata, yang tetap konstan dengan ketinggian.

Fungsi

Eksosfer adalah bagian dari magnetosfer, karena magnetosfer memanjang antara 500 km dan 600.000 km dari permukaan Bumi.

Magnetosfer adalah area di mana medan magnet planet membelokkan angin matahari, yang sarat dengan partikel berenergi sangat tinggi, berbahaya bagi semua bentuk kehidupan yang diketahui..

Ini adalah bagaimana eksosfer membentuk lapisan perlindungan terhadap partikel energi tinggi yang dipancarkan oleh Matahari..

Referensi

  1. Brasseur, G. dan Jacob, D. (2017). Pemodelan Kimia Atmosfer. Cambridge: Cambridge University Press.
  2. Hargreaves, J.K. (2003). Lingkungan surya-terestrial. Cambridge: Cambridge University Press.
  3. Kameda, S., Tavrov, A., Osada, N., Murakami, G., Keigo, K. et al. (2018). VUV Spectroscopy untuk eksosfer exoplanetary terestrial. Kongres Ilmu Planet Eropa 2018. Abstrak EPSC. Vol. 12, EPSC2018-621.
  4. Ritchie, G. (2017). Kimia Atmosfer Oxford: Ilmiah Dunia.
  5. Tinsley, B.A., Hodges, R.R. dan Rohrbaugh, R.P. (1986). Model Monte Carlo untuk eksosfer terestrial selama siklus matahari. Jurnal Penelitian Geofisika: Space Physics Banner. 91 (A12): 13631-13647. doi: 10.1029 / JA091iA12p13631.