Exosphäre - Wikipedia

Die äußerste Schicht einer Atmosphäre

Die Exosphäre (Altgriechisch: ἔξω éxō "Außerhalb, jenseits", Altgriechisch: σφαῖρα sphaĩra "Kugel") ist ein dünnes, atmosphärisches Volumen, das einen Planeten oder einen natürlichen Satelliten umgibt, in dem Moleküle durch Schwerkraft an diesen Körper gebunden sind, deren Dichte jedoch zu gering ist, als dass sie sich bei einem Zusammenstoß wie ein Gas verhalten könnten untereinander. ^[1] Bei Körpern mit erheblichen Atmosphären, wie der Erdatmosphäre, ist die Exosphäre die oberste Schicht, in der sich die Atmosphäre ausdünnt und mit dem interplanetaren Raum verschmilzt. Es befindet sich direkt über der Thermosphäre. Es ist sehr wenig darüber bekannt, da es an Forschung fehlt. Quecksilber, der Mond und die galiläischen Satelliten des Jupiter haben oberflächliche Ausscheidungen, die keine dichtere Atmosphäre darunter sind. Oberflächenbeschränkung Exosphäre [ edit

Quecksilber und mehrere große Monde, wie der Mond und die Galiläer-Satelliten des Jupiter, haben Exospheres ohne dichtere Atmosphäre. ^[2] bis als Oberflächengrenz-Exosphäre . ^[3] Hier werden Moleküle auf elliptischen Trajektorien ausgestoßen, bis sie mit der Oberfläche kollidieren. Kleinere Körper wie Asteroiden, bei denen die von der Oberfläche emittierten Moleküle in den Weltraum entweichen, werden nicht als Exosphären betrachtet.

Exosphäre der Erde [ edit ]

Die häufigsten Moleküle in der Exosphäre der Erde sind die der leichtesten atmosphärischen Gase. Wasserstoff ist in der gesamten Exosphäre vorhanden, mit etwas Helium, Kohlendioxid und atomarem Sauerstoff in der Nähe seiner Basis. Da es schwierig sein kann, die Grenze zwischen Exosphäre und Weltraum zu definieren (siehe "obere Grenze" am Ende dieses Abschnitts), kann die Exosphäre als Teil des interplanetaren oder Weltraums betrachtet werden.

Untere Grenze [ edit ]

Die untere Grenze der Exosphäre wird als -Exobase bezeichnet. Es wird auch als Exopause und als kritische Höhe bezeichnet, da dies die Höhe ist, in der barometrische Bedingungen nicht mehr gelten. Oberhalb dieser Höhe wird die Atmosphärentemperatur nahezu konstant. ^[4] Auf der Erde reicht die Höhe der Exobase von etwa 500 bis 1.000 Kilometern (310 bis 620 Meilen), abhängig von der Sonnenaktivität. ^[5]

Die Exobase kann in einer von definiert werden zwei Wege:

Wenn wir die Exobase als die Höhe definieren, bei der aufwärts gerichtete Moleküle durchschnittlich eine Kollision erfahren, dann entspricht der mittlere freie Weg eines Moleküls an dieser Position einer Druckskalenhöhe. Dies wird im Folgenden gezeigt. Betrachten Sie ein Luftvolumen mit horizontaler Fläche ${\displaystyle A}$ und einer Höhe, die dem mittleren freien Pfad entspricht ${ displaystyle l }$bei Druck ${ displaystyle p}$ und Temperatur ${ displaystyle T}$. Für ein ideales Gas beträgt die Anzahl der darin enthaltenen Moleküle:

${\displaystyle n=\frac{pAL}{RT}}$

wobei $[1945Display] R$ Gaskonstante. Aus dem Erfordernis, dass jedes Molekül, das sich aufwärts bewegt, im Durchschnitt eine Kollision durchläuft, ist der Druck:

${ displaystyle p = { frac {m_ {A} ng} {A}} }$

wobei ${[display65] {A}}$ ist die mittlere Molekülmasse des Gases. Das Lösen dieser beiden Gleichungen ergibt:

${\displaystyle L=\frac{RT}{m_{A}g}}$

. Dies ist die Gleichung für die Höhe der Druckwaage. Da die Druckskalenhöhe fast gleich der Dichtskalahöhe des Hauptbestandteils ist und die Knudsenzahl das Verhältnis von mittlerer freier Bahn und typischer Dichteschwankungsskala ist, bedeutet dies, dass die Exobase in der Region liegt, in der [19659075] K n ( h E B ) 19 1 1 {{displaystyle mathrm {Kn} (h_ {EBb) }) simeq 1} .

Die Fluktuation in der Höhe der Exobase ist wichtig, da dies Satelliten atmosphärischen Widerstand verleiht, was dazu führt, dass sie aus der Umlaufbahn fallen, wenn keine Maßnahmen zur Aufrechterhaltung der Umlaufbahn getroffen werden.

Obergrenze der Erde [ edit ]

Grundsätzlich deckt die Exosphäre Entfernungen ab, in denen Partikel noch schwerkraftbedingt an die Erde gebunden sind, dh Partikel haben immer noch ballistische Bahnen, die sie zurück in die Richtung bringen Erde. Die obere Grenze der Exosphäre kann als der Abstand definiert werden, in dem der Einfluss des Sonnenstrahlungsdrucks auf atomarem Wasserstoff den Einfluss der Erdanziehung übersteigt. Dies geschieht bei der Hälfte der Entfernung zum Mond (die durchschnittliche Entfernung zwischen Erde und Mond beträgt 384.400 Kilometer). Die aus dem Weltraum als Geocorona zu beobachtende Exosphäre erstreckt sich mindestens 10.000 Kilometer von der Erdoberfläche entfernt.

Die Exosphäre des Mondes [ edit ]

Am 17. August 2015 berichteten NASA-Wissenschaftler auf der Grundlage von Studien mit der Raumsonde Lunar Atmosphere und Dust Environment Explorer (LADEE) über die Entdeckung von Neon Exosphäre des Mondes. ^[1]

Verweise [ edit ]

Externe Links [ edit

• Gerd W. Prolss: Physics der Weltraumumgebung der Erde: Eine Einführung . ISBN 3-540-21426-7