EKSOSFER: KARAKTERISTIK, KOMPOSISI, FUNGSI DAN SUHU - LINGKUNGAN HIDUP - 2025

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

Eksosfer terestrial tebalnya sekitar 10.000 km dan terdiri dari gas yang sangat berbeda dari gas yang menyusun udara yang kita hirup di permukaan bumi.

Gambar 1. Lapisan atmosfer bumi. Sumber: Esteban1216, dari Wikimedia Commons Di eksosfer kepadatan molekul gas dan tekanannya minimal, sedangkan suhunya tinggi dan tetap konstan. Dalam lapisan ini gas-gas tersebut tersebar, keluar ke luar angkasa.

karakteristik

Eksosfer merupakan lapisan transisi antara atmosfer bumi dan ruang antarplanet. Ia memiliki karakteristik fisik dan kimia yang sangat menarik, dan memenuhi fungsi penting untuk melindungi planet Bumi.

Tingkah laku

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

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

Sifat atmosfer

Sifat-sifat yang menentukan atmosfer adalah: tekanan (P), densitas atau konsentrasi gas penyusun (jumlah molekul / V, dengan V adalah volume), komposisi, dan suhu (T). Dalam setiap lapisan atmosfer, keempat sifat ini berbeda-beda.

Variabel-variabel ini tidak bekerja secara independen, tetapi terkait dengan hukum gas:

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

Hukum ini terpenuhi hanya jika terdapat cukup tumbukan antara molekul-molekul penyusun gas.

Pada lapisan bawah atmosfer (troposfer, stratosfer, mesosfer, dan termosfer), campuran gas yang membentuknya dapat diperlakukan sebagai gas atau fluida yang dapat dikompresi, yang suhu, tekanan dan kepadatannya terkait melalui hukum gas.

Dengan meningkatkan ketinggian atau jarak dari permukaan bumi, tekanan dan frekuensi tumbukan antar molekul gas berkurang drastis.

Pada ketinggian 600 km dan di atasnya, atmosfer harus dipertimbangkan dengan cara yang berbeda, karena ia tidak lagi berperilaku seperti gas atau fluida homogen.

Keadaan fisik eksosfer: plasma

Keadaan fisik eksosfer adalah plasma, yang didefinisikan sebagai keadaan keempat agregasi 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 terikat pada molekul atau atom mana pun. Ini dapat didefinisikan sebagai media fluida partikel dengan muatan listrik positif dan negatif, netral secara elektrik.

Plasma menunjukkan efek molekuler kolektif yang penting, seperti responsnya terhadap medan magnet, membentuk struktur seperti sinar, filamen, dan lapisan ganda. Keadaan fisik plasma, sebagai campuran berupa suspensi ion dan elektron, bersifat sebagai konduktor listrik yang baik.

Ini adalah keadaan fisik paling umum di alam semesta, membentuk plasma antarplanet, antarbintang, dan antar galaksi.

Gambar 2. Atmosfer bumi, di background bulan. Sumber: NASA, melalui Wikimedia Commons

Komposisi kimia

Komposisi atmosfer bervariasi dengan ketinggian atau jarak dari permukaan bumi. Komposisi, keadaan pencampuran dan derajat ionisasi merupakan faktor penentu untuk membedakan struktur vertikal pada lapisan atmosfer.

Campuran gas akibat turbulensi praktis nihil, dan komponen gasnya cepat terpisah melalui difusi.

Di eksosfer, campuran gas dibatasi oleh gradien suhu. Campuran gas akibat turbulensi praktis nihil, dan komponen gasnya cepat terpisah melalui difusi. Di atas ketinggian 600 km, atom-atom individu dapat lepas dari tarikan gravitasi bumi.

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

Eksosfer juga memiliki gas-gas lain yang lebih sedikit dalam komposisinya, seperti nitrogen (N ₂ ), oksigen (O ₂ ) dan karbon dioksida (CO ₂ ), tetapi gas-gas ini terletak di dekat eksobase atau baropause (area eksosfer yang membatasi). dengan termosfer atau ionosfer).

Kecepatan lepas molekul dari eksosfer

Di eksosfer, kerapatan molekul sangat rendah, yaitu hanya ada sangat sedikit molekul per satuan volume, dan sebagian besar volume ini adalah ruang kosong.

Hanya karena ada ruang kosong yang sangat besar, atom dan molekul dapat melakukan perjalanan jarak jauh tanpa bertabrakan satu sama lain. Probabilitas tumbukan antar molekul sangat kecil, praktis nihil.

Dengan tidak adanya tabrakan, atom hidrogen (H) dan helium (He) yang lebih ringan dan cepat dapat mencapai kecepatan sedemikian rupa sehingga mereka dapat melarikan diri dari medan tarik gravitasi planet dan keluar dari eksosfer ke ruang antarplanet. .

Pelepasan atom hidrogen dari eksosfer ke ruang angkasa (diperkirakan sekitar 25.000 ton per tahun), pasti telah berkontribusi pada perubahan besar dalam komposisi kimiawi atmosfer selama evolusi geologi.

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

Suhu

Di eksosfer, konsep suhu sebagai ukuran energi internal suatu sistem, yaitu energi gerak molekul, kehilangan makna, karena hanya ada sedikit molekul dan banyak ruang kosong.

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

fitur

Eksosfer adalah bagian dari magnetosfer, karena magnetosfer membentang 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.

Begitulah cara eksosfer membentuk lapisan pelindung terhadap partikel berenergi tinggi yang dipancarkan oleh Matahari.

Referensi

1. Brasseur, G. dan Jacob, D. (2017). Pemodelan Kimia Atmosfer. Cambridge: Cambridge University Press.
2. Hargreaves, JK (2003). Lingkungan terestrial matahari. Cambridge: Cambridge University Press.
3. Kameda, S., Tavrov, A., Osada, N., Murakami, G., Keigo, K. et al. (2018). Spektroskopi VUV untuk eksosfer planet ekstrasurya terestrial. Kongres Ilmu Planet Eropa 2018. Abstrak EPSC. Vol.12, EPSC2018-621.
4. Ritchie, G. (2017). Kimia Atmosfer. Oxford: Ilmiah Dunia.
5. Tinsley, BA, Hodges, RR dan Rohrbaugh, RP (1986). Model Monte Carlo untuk eksosfer terestrial melalui siklus matahari. Jurnal Penelitian Geofisika: Spanduk Fisika Antariksa. 91 (A12): 13631-13647. doi: 10.1029 / JA091iA12p13631.