Астронет > Экзосфера

Астронет: В. Г. Курт, "Физика Космоса", 1986 Экзосфера
http://variable-stars.ru/db/msg/1188346

Экзосфера

- самая внешняя часть верхней атмосферы Земли и планет с низкой концентрацией нейтральных атомов. Для атомов Э. достаточно высока вероятность покинуть атмосферу без столкновений с др. атомами. Концентрация нейтральных атомов n₀ на нижнем уровне Э. h₀ может быть найдена из условия равенства длины свободного пробега атомов $\lambda=1/n_0 \sigma$ высоте однородной атмосферы H=kT/mg; $n_0=mg/kt \sigma$ , где m - масса атома, g - ускорение силы тяжести на уровне h₀, T - абсолютная темп-ра на этом уровне, $\sigma$ - сечение столкновений атомов (газокинетическое). Для Э. Земли h₀=550 км. На уровне h₀ часть наиболее легких атомов (водорода и в меньшем количестве гелия) имеет, согласно Максвелла распределению, тепловую скорость $v_T=\sqrt{2kT/m}$ , сравнимую с параболической $v_П=\sqrt{2G{\mathfrak M}/r}$ ( ${\mathfrak M}$ - масса планеты, r - расстояние от ее центра), что приводит к постоянной потере атмосферой атомов водорода (диссипации атмосферой). Потеря водорода с уровня h₀ и выше в Э. компенсируется диффузией водорода из нижних слоев атмосферы. Уравнение баланса (стационарности) позволяет вычислить распределение атомов водорода ниже уровня диссипации h₀. В нижние слои атмосферы Земли водород поступает в результате диссоциации водяного пара. Внеш. часть Э., состоящая из несоударяющихся водородных атомов, иногда наз. водородной короной, а для Земли часто используется термин "геокорона". Геокорона и водородные короны др. планет исследуются гл. обр. путем наблюдения интенсивности резонансно рассеянного солнечного излучения в линии $L_\alpha$ ( $$\lambda=1215,7$ \AA$ ). Такие наблюдения позволяют определить темп-ру и распределение по высоте диссипирующих атомов. Геокорона населена атомами водорода с тремя типами траекторий: параболическими, эллиптическими и гиперболическими. Часть атомов с гиперболическими траекториями навсегда теряются атмосферой. Для земной Э. поток диссипирующих атомов составляет 10⁸ атомов/(см² с) или ~ 10³ г/с для всей Земли. Ионизация атомов водорода не сказывается заметно на диссипации атмосферы, т.к. ср. время, необходимое для ионизации атома водорода на орбите Земли, равно $2,5\cdot 10^6$ с, а время убегания примерно в 100 раз меньше. После ионизации атомов образовавшиеся ионы начинают взаимодействовать с магнитным полем Земли, которое и определяет их дальнейшее движение в магнитосфере. С космич. аппаратов Э. Земли прослеживается вплоть до 100 тыс. км. Э. наблюдается также у Венеры и Марса. По-видимому, для Луны и Меркурия Э. начинается непосредственно у самой поверхности этих тел.

(В.Г. Курт)

В. Г. Курт, "Физика Космоса", 1986
Глоссарий Astronet.ru