Меню

Экзосфера высота в км от земли

Метеоролог и я

Научно-популярный метеорологический проект

Экзосфера и её особенности

Термосфера – не последний слой нашей планеты. Всё, что находится выше 800км, принято относить к экзосфере.

Экзосфера – это слой атмосферы, нижняя граница которого 800км, а верхняя – 3000км. Это внешний слой атмосферы Земли. «Экзо» с греческого переводится как «снаружи».

До определённого времени верхней границей считалась именно высоте примерно 3000км. Однако спутниковые наблюдения показали, что признаки экзосферы прослеживаются и на 20 000км. Всё, что выше 3000км носит название магнитосфера. Но на самом деле это почти та же экзосфера. Некоторые учёные даже считают, что верхняя граница слоя находится на высоте примерно 190 000км. Как и все предыдущие слои, она тоже имеет свои свойства, описанные ниже.

Особенности экзосферы:

1. Чрезвычайно высокая разрежённость воздуха;

2. Скорость движения некоторых частиц равна второй космической скорости (11 000 м/с);

3. Высокая температура частиц (1500-3000°С);

4. Очень слабое повышение температуры с высотой.

Содержание частиц в экзосфере очень мало, всего около 1000 на см 3 . Особо лёгкие частицы способы разгоняться до второй космической скорости. Преодолевая гравитацию планеты с этой скоростью, частицы покидают свой дом (нашу планету) и улетают в космическое пространство.

Атмосфера нашей планеты постепенно теряет свою массу, так как количество покинувших планету частиц значительно превышает количество вошедших в неё (атмосферу). Экзосферу ещё называют сферой ускользания газов.

Температура воздуха, как и в термосфере, здесь высока и прослеживается слабый рост температуры с высотой. Теплообмена с окружающими частицами в экзосфере нет, это вытекает из первой особенности. Весь нагрев происходит за счёт поглощения солнечной радиации.

Если говорить об упомянутой магнитосфере, то она отличается от экзосферы только тем, что через неё проходит магнитное поле Земли, которое оказывает влияние на движение частиц.

Вкратце мы разобрали все слои атмосферы, каждый из которых имеет свою «изюминку». На этом тема «Слои атмосферы» подошла к концу, но мы не раз ещё к ней вернёмся в других параграфах.

Теперь вы немного знаете о термосфере и её особенностях. Остаётся нам изучить последний слой — экзосферу.

Источник

Характеристики экзосферы, химический состав, функции и температура

экзосфера является самым внешним слоем атмосферы планеты или спутника, составляющим верхний предел или границу с космическим пространством. На планете Земля этот слой простирается над термосферой (или ионосферой), на 500 км над поверхностью земли.

Экзосфера Земли имеет толщину около 10 000 км и состоит из газов, сильно отличающихся от тех, которые составляют воздух, которым мы дышим на поверхности Земли..

В экзосфере как плотность газовых молекул, так и давление минимальны, а температура высока и остается постоянной. В этом слое газы рассеиваются, уходя в космос.

  • 1 Характеристики
    • 1.1 Поведение
    • 1.2 Свойства атмосферы
    • 1.3 Физическое состояние экзосферы: плазма
  • 2 Химический состав
    • 2.1 Молекулярная скорость выхода из экзосферы
  • 3 Температура
  • 4 функции
  • 5 ссылок

черты

Экзосфера — это переходный слой между атмосферой Земли и межпланетным пространством. Он имеет очень интересные физические и химические характеристики и выполняет важные защитные функции планеты Земля..

поведение

Основная характеристика, которая определяет экзосферу, состоит в том, что она не ведет себя как газообразная жидкость, как внутренние слои атмосферы. Частицы, из которых он состоит, постоянно уходят в космос.

Поведение экзосферы является результатом набора отдельных молекул или атомов, которые следуют своей собственной траектории в земном гравитационном поле.

Свойства атмосферы

Свойства, которые определяют атмосферу: давление (P), плотность или концентрация составляющих газов (количество молекул / V, где V — объем), состав и температура (T). В каждом слое атмосферы эти четыре свойства варьируются.

Эти переменные не действуют независимо, но связаны законом газов:

P = d.R.T, где d = число молекул / V, а R — газовая постоянная.

Этот закон соблюдается, только если между молекулами, из которых состоит газ, достаточно ударов.

В нижних слоях атмосферы (тропосфере, стратосфере, мезосфере и термосфере) смесь газов, составляющих ее, может рассматриваться как газ или жидкость, которая может быть сжата, чья температура, давление и плотность связаны через закон газы.

Увеличивая высоту или расстояние до поверхности земли, давление и частота столкновений между молекулами газов значительно уменьшаются..

На высоте 600 км и выше этого уровня мы должны рассматривать атмосферу по-другому, поскольку она больше не ведет себя как газ или однородная жидкость.

Физическое состояние экзосферы: плазма

Физическое состояние экзосферы — это состояние плазмы, которое определяется как четвертое состояние агрегации или физическое состояние вещества..

Плазма — это состояние жидкости, где практически все атомы находятся в ионной форме, то есть все частицы имеют электрические заряды и присутствуют свободные электроны, не связанные с какой-либо молекулой или атомом. Его можно определить как жидкую среду частиц с положительными и отрицательными электрическими зарядами, электрически нейтральную.

Плазма имеет важные коллективные молекулярные эффекты, такие как ее реакция на магнитное поле, образуя структуры, такие как лучи, нити и двойные слои. Физическое состояние плазмы, как смеси в виде суспензии ионов и электронов, имеет свойство быть хорошим проводником электричества.

Читайте также:  Литосфера земная оболочка земли 5 класс

Это наиболее распространенное физическое состояние во вселенной, образующее межпланетную, межзвездную и межгалактическую плазму..

Химический состав

Состав атмосферы меняется в зависимости от высоты или расстояния до поверхности Земли. Состав, состояние перемешивания и степень ионизации являются определяющими факторами для различения вертикальной структуры в слоях атмосферы..

Смесь газов из-за турбулентности практически равна нулю, а ее газообразные компоненты быстро разделяются диффузией.

В экзосфере смесь газов ограничена градиентом температуры. Смесь газов из-за турбулентности практически равна нулю, а ее газообразные компоненты быстро разделяются диффузией. Выше 600 км над уровнем моря отдельные атомы могут вырваться из силы притяжения Земли.

Экзосфера содержит низкие концентрации легких газов, таких как водород и гелий. Эти газы очень рассеяны в этом слое с очень большими пустотами между ними.

В экзосфере также есть другие менее легкие газы, такие как азот (N2), кислород (O2) и углекислый газ (CO2), но они расположены вблизи экзобазы или баропаузы (зоны экзосферы, которая граничит с термосферой или ионосферой).

Молекулярная скорость выхода из экзосферы

В экзосфере молекулярные плотности очень низки, то есть очень мало молекул на единицу объема, и большая часть этого объема является пустым пространством.

Из-за того, что есть огромные пустые пространства, атомы и молекулы могут перемещаться на большие расстояния, не сталкиваясь друг с другом. Вероятность столкновения между молекулами очень мала, практически равна нулю.

При таком отсутствии столкновений атомы водорода (H) и гелия (He), легче и быстрее, могут достигать скоростей, которые позволяют им вырваться из поля притяжения планеты и покинуть экзосферу в направлении межпланетного пространства..

Вылет в космос атомов водорода из экзосферы (оценивается в 25 000 тонн в год), безусловно, способствовал серьезным изменениям химического состава атмосферы в течение всей геологической эволюции..

Остальные молекулы в экзосфере, кроме водорода и гелия, имеют низкие средние скорости и не достигают своей скорости убегания. Для этих молекул скорость выхода в космическое пространство низкая, и выход происходит очень медленно.

температура

В экзосфере понятие температуры как меры внутренней энергии системы, то есть энергии молекулярного движения, теряет смысл, так как молекул очень мало и много пустого пространства..

Научные исследования сообщают о чрезвычайно высоких температурах в экзосфере, порядка 1500 К (1773 ° C) в среднем, которые остаются постоянными с высотой.

функции

Экзосфера является частью магнитосферы, поскольку магнитосфера простирается от 500 до 600 000 км от поверхности Земли..

Магнитосфера — это область, где магнитное поле планеты отклоняет солнечный ветер, заряженный частицами очень высокой энергии, вредными для всех известных форм жизни..

Вот как экзосфера представляет собой слой защиты от высокоэнергетических частиц, испускаемых Солнцем..

Источник

Экология СПРАВОЧНИК

Информация

экзосфера

Экзосфера (до 1500—2000 (3000) км). Здесь происходит рассеивание (диссипация) атмосферных газов в космическое пространство.[ . ]

Экзосфера находится на высоте от 800 до 2000-3000 км и имеет температуру свыше 2000°С. Скорость движения газов в ней приближается к критической (11,2 км/с). Они представлены в основном водородом и гелием, образующими вокруг Земли корону, простирающуюся до высоты 20 тыс. км.[ . ]

Экзосфера — располагается выше 800 км и простирается до 2000-3000 км. Здесь температура превышает 2000°С. Скорость движения газов приближается к критической величине 11,2 км/с. Господствуют атомы водорода и гелия, которые образуют вокруг Земли корону, простирающуюся до высот 20 тыс. км.[ . ]

Слои атмосферы, начиная от 450 км (по другим определениям от 700 км), из которых происходит утечка (ускользание) наиболее легких частиц (атомов водорода) в мировое пространство. Плотность воздуха в Э. так мала, а температура так высока, что длина среднего свободного пути частиц очень велика, и частицы, особенно движущиеся вертикально вверх, могут без столкновения с другими частицами вылетать из атмосферы со второй космической скоростью (см. еще конус ускользания). Нижняя граница экзосферы называется критическим уровнем ускользания. Некоторые авторы считают, что верхняя граница экзосферы совпадает с верхней границей атмосферы; другие называют верхнюю часть Э. земной короной. Э. совпадает с магнитосферой; поэтому часть ускользающих заряженных частиц задерживается магнитным полем Земли в земном радиационном поясе.[ . ]

В экзосфере отдельные частицы могут иметь скорости достаточные чтобы преодолеть притяжение земли и вылететь из атмосферы в мировое пространство. Поэтому экзосферу называют еще сферой рассеяния.[ . ]

Из области экзосферы, находящейся выше области термосферы, происходит рассеяние атомов атмосферы в мировое пространство за счет процессов диссоциации.[ . ]

В термосфере и экзосфере максимально влияние космических излучений, рентгеновской и коротковолновой ультрафиолетовой радиации Солнца. Здесь происходят интенсивные разнообразные реакции возбуждения, диссоциации, ионизации газовой среды и обратные им процессы рекомбинации. Это ведет к образованию молекулярных и атомарных ионов кислорода, азота и других газов, а также свободных электронов.[ . ]

Читайте также:  Категория земель садоводств ленинградской области

Нижняя часть экзосферы, где преобладают положительные ионы гелия.[ . ]

Наиболее удалена от Земли экзосфера (от 800 до 1600 км), в ней еще обнаруживаются газы атмосферы, находящиеся в атомарном состоянии. Силы притяжения Земли здесь уже недостаточны для удержания материальных частиц, которые рассеиваются в космическом пространстве.[ . ]

Конус в экзосфере с осью, направленной от вершины по вертикали вверх, внутри которого для попавшей туда молекулы (или атома) вероятность встречи с другими частицами бесконечно мала. Длина свободного пробега частицы при этом становится бесконечной, и частица может выйти за пределы атмосферы.[ . ]

На высоте порядка 2000—3000 км экзосфера переходит в земную корону, прослеживающуюся до высоты более 20 000 км и образованную «ускользнувшими» из экзосферы частицами водорода.[ . ]

Верхняя часть экзосферы и земная корона, где преобладают протоны и электроны.[ . ]

За пределами этого уровня начинается экзосфера, или сфера рассеяния атмосферных газов. Верхнюю часть экзосферы называют земной короной. Вследствие влияния магнитосферы часть ускользающих из атмосферы заряженных частиц задерживается магнитным полем Земли в земном радиационном поясе.[ . ]

Выше ионосферы (до 10 тыс. км) располагается экзосфера, где плотность воздуха1 убывает, приближаясь к разреженности в межзвездном пространстве. Уже в ионосфере ионы кислорода отделены километрами пути. Скорость звука здесь практически равна нулю. Воздействие радиации в ионосфере на высоте более 1000 км и в экзосфере достаточно велико. Считается, что однократное прохождение этих слоев космонавтами без защиты от радиации может привести к потере 0,1% нейронов головного мозга.[ . ]

Ее высота — более 800 км от Земли.[ . ]

Выше 500 км располагается внешняя атмосфера, называемая экзосферой. В экзосфере происходит диссипация атмосферных газов. Экзосфера простирается до высот 2000-3000 км. На этих высотах еще обнаруживаются следы атмосферных газов.[ . ]

Скорость молекул или атомов атмосферных газов, вылетающих из экзосферы, рассчитывается по той же формуле с заменой Я на расстояние данной частицы от центра Земли. Траекторией движения со В. К- С. является парабола; отсюда синоним: параболическая скорость.[ . ]

ЗЕМНАЯ КОРОНА. Внешняя область земной атмосферы, расположенная над экзосферой или рассматриваемая как ее верхняя часть; простирается от 1—2 тыс. км более чем до 20 тыс. км. Она состоит преимущественно из ускользающего из экзосферы ионизированного водорода плотностью в среднем около 1000 ионов на 1 см2, а также из небольшого количества нейтрального водорода. Ниже 2000 км она, кроме водорода, содержит также ионизированный кислород и азот. В межпланетном пространстве средняя концентрация ионов не больше, а возможно, существенно меньше 100 ионов на 1 см2.[ . ]

ВЫСШИЕ СЛОИ АТМОСФЕРЫ. Обычно имеются в виду термосфера, ионосфера и экзосфера, в отличие от верхних слоев атмосферы и высоких слоев атмосферы.[ . ]

Почти вся приведенная терминология: мезосфера (средняя), термосфера, экзосфера (внешняя), магнитосфера и т.д. имеет греческое происхождение, кроме стратосферы. Strato по латыни обозначает слоистость.[ . ]

Потеря молекулами атомов атмосферных газов из верхней части атмосферы (из экзосферы) в космическое пространство. Таким образом рассеиваются (ускользают) отдельные наиболее быстро движущиеся частицы, скорость движения которых превышает вторую космическую скорость. Ускользание частиц начинается с высоты (уровня диссипации) у где вследствие уменьшения плотности воздуха создается возможность такого свободного пробега частиц, при котором они могут покинуть атмосферу без столкновения с другими частицами. В среднем это около 600 км над земной поверхностью, откуда и следует считать начало экзосферы. Вторая космическая скорость равна здесь 10,68 км/с. Рассеиваются в особенности нейтральные атомы водорода. Возможна также диссипация ионов и электронов при разогреве в полярных сияниях и под действием электрических полей; возможность такой диссипации ионов определяется отношением их заряда к массе.[ . ]

С помощью ракет и спутников удалось установить, что водород, ускользающий из экзосферы образует вокруг Земли земную корону, простирающуюся более чем до 20000 км. Плотность газа однако в ней ничтожно мала.[ . ]

Атмосфера подразделяется на несколько зон: тропосферу, стратосферу, мезосферу, ионосферу и экзосферу.[ . ]

Состав и свойства атмосферы на разных высотах неодинаковы, поэтому ее подразделяют на тропо-, страто-, мезо-, тер-мо- и экзосферу. Последние три слоя иногда рассматривают как ионосферу.[ . ]

В зависимости от изменения температуры с высотой атмосферу разделяют на тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу, экзосферу. Гравитационное поле Земли удерживает атмосферу. Электростатические силы, определяемые кулоновским взаимодействием между двумя неподвижными зарядами, во много раз больше гравитационного взаимодействия. Например, два заряда, каждый из которых равен одному кулону, действуют друг на друга при расстоянии в один метр с силой в несколько миллионов тонн. С другой стороны, две массы, каждая величиной в один килограмм, по закону тяготения Ньютона взаимодействует при расстоянии между ними в один метр с силой, примерно равной 6,7 10″14 т. Отсюда видно, насколько могущественнее силы кулоновского взаимодействия по сравнению с силами гравитационного взаимодействия. Закон взаимодействия двух электрических зарядов, открытый французским инженером Кулоном (1785) и названный его именем, удивительно гармонирует с законом всемирного тяготения И. Ньютона (1642 — 1727). Закон кулоновского взаимодействия находит чрезвычайно широкое применение в электростатике, теории плазмы, атомной и ядерной физике. При появлении в атмосфере одного рода электричества всегда появляется равное количество электричества другого рода. Нет ни одного явления, при котором создавался или исчезал заряд одного рода. Всегда происходит перераспределение заряда между телами. При ионизации атомов возникают свободные электроны, но при этом возникают и положительно заряженные ионы. Алгебраическая сумма зарядов остается неизменной. Существует и действует закон сохранения заряда, как и существует, и действует закон сохранения вещества.[ . ]

Читайте также:  Планета земля как гигантский выработанные карьеры

ВЕРХНИЕ СЛОИ АТМОСФЕРЫ. Слои атмосферы на больших высотах над земной поверхностью: стратосфера, мезосфера, термосфера, ионосфера, экзосфера.[ . ]

Ежегодно в атмосферу попадает несколько десятков миллионов м3 гелия как побочный продукт при радиоактивном распаде в земной коре. Из экзосферы Г. рассеивается в мировое пространство.[ . ]

ВНЕШНЯЯ АТМОСФЕРА. Наиболее высокие слои атмосферы, выше 1000 км над земной поверхностью, где еще содержится очень разреженный воздух. Это экзосфера и земная корона.[ . ]

Структура атмосферы складывается из двух частей: внутренней— тропосферы, стратосферы, мезосферы и термосферы, или ионосферы, и внешней — магнитосферы (экзосферы).[ . ]

Содержание молекулярного водорода в нижних слоях атмосферы 5-10—5 % по объему. В высоких слоях атмосферы обнаруживается атомарный водород, преобладающий в экзосфере, откуда он рассеивается в межпланетное пространство.[ . ]

АТМОСФЕРА — 1. Газообразная оболочка Земли и других небесных тел: планет, Солнца и звезд. В зависимости от распределения температуры А. подразделяют на тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу, экзосферу; в биосферу входит надземная и подземная тропосфера. 2. Как экологический компонент А. — слой воздуха в подпочве, в почве и над ее поверхностью, в пределах которого наблюдается взаимное влияние всех экологических компонентов (включая сам воздух). 3. Внесистемная единица давления воздуха (атм), равная давлению, которое производит столб ртути высотой 760 мм при температуре 0°С. По международной системе единиц (СИ) 1 атм = 101 325 Па.[ . ]

Атмосферой называют газовую, воздушную оболочку, окружающую земной шар и связанную с ним силой тяжести. Она подразделяется на нижний слой — тропосферу (до высоты 8-18 км) и вышележащие слои — стратосферу (до 40-55 км), мезосферу (до 80-85 км), ионосферу (до 500-800 км) и экзосферу (800-2000 км). Наиболее освоенными человеком являются тропосфера и стратосфера (последняя в значительно меньшей степени). Общая масса атмосферы составляет 1,15 1015т. Ее основные компоненты — азот (78,08%), кислород (20,95%), аргон (0,93%), углекислый газ (0,03%), остальные элементы (водород, озон и др.) находятся в чрезвычайно малых количествах. Кроме газов в атмосфере присутствуют также различные аэрозоли и водяной пар.[ . ]

Атмосфера — это газовая (воздушная) оболочка Земли. Она является вторым по силе и возрасту компонентом ландшафта, влияющим на развитие и формирование ПТК. Атмосфера имеет слоистое строение. От поверхности земли до высоты 7-18 км простирается тропосфера, стратосфера простирается до высоты 50 км, мезосфера — до 85 км, термосфера — до 300 км и экзосфера — до 1000 км. В пределах 50-80 км прослеживается озоновый слой, защищающий живые организмы Земли от ультрафиолетового облучения.[ . ]

Рассмотрим распределение по высоте основных газов атмосферы. В области гомосферы общая концентрация меняется с высотой, но состав остается практически постоянным, т. е. все газы синхронно меняются по единой барометрической формуле, что иллюстрирует рис. 12.2, а. В гетеросфере начинает происходить физически очевидное изменение состава. На рис. 12.2, б сплошной кривой изображена в логарифмическом масштабе зависимость концентрации воздуха от высоты, а различными штриховыми кривыми изображены концентрации азота, кислорода, атомарного кислорода, аргона и гелия. Поскольку кислород тяжелее, его концентрация убывает несколько быстрее концентрации азота. На высоте около 120 км концентрация атомарного кислорода начинает превышать концентрацию молекулярного кислорода, а на высоте около 200 км и концентрацию азота. Иными словами, каждый газ меняется по своей отдельной формуле. Интересно, что атомарный кислород имеет даже локальный максимум концентрации, что связано с процессами ионизации, диссоциации, рекомбинации и соответствующего дрейфа. Таким образом, выше 80-100 км тяжелые газы «заканчиваются» быстрее, и относительная концентрация более легких газов возрастает. На больших высотах (рис. 12.2, в) преобладают атомарный кислород (200-600 км), гелий (600-1300 км), водород (выше 1300-1500 км). Приведенные кривые с рис. 12.2 представляют собой так называемые модели атмосферы: рис. 12.2, б— модель CIRA (COSPAR International Reference Atmosphere, 1972), рис. 12.2, в — та же модель распределения концентрации основных газов в термосфере на больших высотах при температуре экзосферы 800 К. Подобные модели неплохо описывают «усредненную» высотную структуру атмосферы, при этом концентрации газов зависят от температуры, особенно в термосфере, где температура определяется уровнем солнечной активности [8].[ . ]

Источник