외기권는 외부 공간의 상한 또는 테두리를 구성하는 행성이나 위성의 분위기의 최 외층이다. 행성 지구에서이 층은 지구 표면 위 500km에서 열권 (또는 전리층) 위로 확장됩니다.
지구 외계 권의 두께는 약 10,000km이며 지구 표면에서 우리가 호흡하는 공기를 구성하는 것과는 매우 다른 가스로 구성되어 있습니다.
그림 1. 지구의 대기층. 출처 : Esteban1216, from Wikimedia Commons 외기권에서 기체 분자의 밀도와 압력은 모두 최소이며 온도는 높고 일정하게 유지됩니다. 이 층에서 가스는 분산되어 우주 공간으로 빠져 나갑니다.
형질
외구는 지구 대기와 행성 간 공간 사이의 전이 층을 구성합니다. 그것은 매우 흥미로운 물리적, 화학적 특성을 가지고 있으며 지구 보호의 중요한 기능을 수행합니다.
행동
외계 권의 주요 특징은 대기의 내부 층과 같은 기체 유체처럼 행동하지 않는다는 것입니다. 그것을 구성하는 입자들은 끊임없이 우주 공간으로 빠져 나가고 있습니다.
외권의 행동은 지구의 중력장에서 자신의 궤적을 따르는 일련의 개별 분자 또는 원자의 결과입니다.
대기의 특성
대기를 정의하는 특성은 압력 (P), 구성 가스의 밀도 또는 농도 (분자 수 / V, 여기서 V는 부피), 조성 및 온도 (T)입니다. 대기의 각 층에서이 네 가지 속성은 다양합니다.
이러한 변수는 독립적으로 작동하지 않지만 가스 법칙에 의해 관련됩니다.
P = dRT, 여기서 d = 분자 수 / V 및 R은 기체 상수입니다.
이 법칙은 가스를 구성하는 분자 사이에 충분한 충돌이있을 때만 충족됩니다.
대기의 낮은 층 (대류권, 성층권, 중간권 및 열권)에서이를 구성하는 가스 혼합물은 압축 될 수있는 가스 또는 유체로 취급 될 수 있으며, 온도, 압력 및 밀도는 가스.
지구 표면에서 높이 또는 거리를 늘리면 가스 분자 간의 충돌 압력과 빈도가 상당히 감소합니다.
고도 600km 이상에서 대기는 더 이상 가스 나 균질 한 유체처럼 행동하지 않기 때문에 다른 방식으로 고려해야합니다.
외구의 물리적 상태 : 플라즈마
외구의 물리적 상태는 플라즈마의 상태이며, 이는 물질의 네 번째 상태 또는 물리적 상태로 정의됩니다.
플라즈마는 사실상 모든 원자가 이온 형태로 존재하는 유체 상태입니다. 즉, 모든 입자는 전하를 띠고 분자 나 원자에 결합되지 않은 자유 전자가 존재합니다. 그것은 전기적으로 중성 인 양전하와 음전하를 가진 입자의 유체 매질로 정의 될 수 있습니다.
플라즈마는 자기장에 대한 반응, 광선, 필라멘트 및 이중층과 같은 구조를 형성하는 것과 같은 중요한 집단 분자 효과를 나타냅니다. 이온과 전자의 현탁액 형태의 혼합물 인 플라즈마의 물리적 상태는 좋은 전기 전도체라는 특성을 가지고 있습니다.
그것은 우주에서 가장 흔한 물리적 상태로 행성 간, 성간 및 은하 간 플라즈마를 형성합니다.
그림 2. 달을 배경으로하는 지구의 대기. 출처 : NASA, Wikimedia Commons를 통해
화학적 구성 요소
대기의 구성은 고도 또는 지구 표면으로부터의 거리에 따라 다릅니다. 조성, 혼합 상태 및 이온화 정도는 대기층의 수직 구조를 구별하는 결정 요인입니다.
난류로 인한 가스 혼합물은 거의 없으며, 가스 성분은 확산에 의해 빠르게 분리됩니다.
외구에서 가스 혼합물은 온도 구배에 의해 제한됩니다. 난류로 인한 가스 혼합물은 거의 없으며, 가스 성분은 확산에 의해 빠르게 분리됩니다. 고도 600km 이상에서는 개별 원자가 지구의 중력에서 벗어날 수 있습니다.
외구에는 수소 및 헬륨과 같은 저농도의 가벼운 가스가 포함되어 있습니다. 이러한 가스는이 층에 널리 분산되어 있으며 그 사이에 매우 큰 공극이 있습니다.
외구는 또한 질소 (N 2 ), 산소 (O 2 ) 및 이산화탄소 (CO 2 ) 와 같이 그 조성에 다른 덜 가벼운 기체를 가지고 있지만, 이들은 외기 또는 기압 근처에 위치합니다. 열권 또는 전리층과 함께).
외구로부터의 분자 탈출 속도
외구에서 분자 밀도는 매우 낮습니다. 즉, 단위 부피당 분자가 매우 적고이 부피의 대부분은 빈 공간입니다.
거대한 빈 공간이 있기 때문에 원자와 분자는 서로 충돌하지 않고 먼 거리를 이동할 수 있습니다. 분자 사이의 충돌 확률은 매우 작으며 사실상 거의 없습니다.
충돌이 없을 때, 더 가볍고 빠른 수소 (H)와 헬륨 (He) 원자는 행성의 중력장을 빠져 나와 외 구권에서 행성 간 공간으로 빠져 나갈 수있는 속도에 도달 할 수 있습니다. .
외기권에서 수소 원자의 공간으로의 탈출 (연간 약 25,000 톤으로 추정)은 지질 학적 진화 전반에 걸쳐 대기의 화학적 조성에 큰 변화를 일으켰습니다.
수소와 헬륨을 제외하고 외구의 나머지 분자는 평균 속도가 낮으며 탈출 속도에 도달하지 않습니다. 이러한 분자의 경우 우주 공간으로의 탈출 속도가 낮고 탈출이 매우 느리게 발생합니다.
온도
외구에서는 분자가 매우 적고 빈 공간이 많기 때문에 시스템의 내부 에너지, 즉 분자 운동 에너지의 척도로서의 온도 개념은 의미를 잃습니다.
과학적 연구에 따르면 평균 1500K (1773 ° C)의 극도로 높은 외권 온도는 높이에 따라 일정하게 유지됩니다.
풍모
외부 권은 자기권의 일부입니다. 자기권은 지구 표면에서 500km에서 600,000km 사이에 확장되기 때문입니다.
자기권은 행성의 자기장이 태양풍을 편향시키는 영역으로, 알려진 모든 생명체에 해로운 매우 고 에너지 입자로 가득 차 있습니다.
이것이 외구가 태양에서 방출되는 고 에너지 입자에 대한 보호 층을 구성하는 방법입니다.
참고 문헌
- Brasseur, G. 및 Jacob, D. (2017). 대기 화학 모델링. 캠브리지 : Cambridge University Press.
- Hargreaves, JK (2003). 태양-지상 환경. 캠브리지 : Cambridge University Press.
- Kameda, S., Tavrov, A., Osada, N., Murakami, G., Keigo, K. et al. (2018). 지상 외계 행성 외권에 대한 VUV 분광법. 유럽 행성 과학 회의 2018. EPSC 초록. 12 권, EPSC2018-621.
- Ritchie, G. (2017). 대기 화학. 옥스포드 : 세계 과학.
- Tinsley, BA, Hodges, RR 및 Rohrbaugh, RP (1986). 몬테카를로 태양주기 동안의 지상 외기권 모델. 지구 물리학 저널 : 우주 물리학 배너. 91 (A12) : 13631-13647. 도이 : 10.1029 / JA091iA12p13631.