Мобилизация веществ в экзосфера

Атомы натрия, толкаемые солнечным ветром, вытягиваются в огромный хвост, который отстает от Меркурия и вытягивается наподобие хвоста кометы. По нему можно судить о влиянии солнечной радиации на экзосферу. После расчетов также выяснилось, что 15% наблюдаемых выбросов натрия связаны с ударами микрометеоритов.

Моделирование магнитосферы Наибольшая концентрация натрия наблюдается на Северном и Южном полюсах Меркурия, но во время первого пролета MESSENGER-а обнаружилось, что в Северном полушарии выброс натрия на 30% больше. Моделирование магнитосферы Меркурия показывает, что причина в том, что вблизи Северного полюса протонная бомбардировка поверхности в четыре раза интенсивнее. Это происходит из-за того, что солнечный ветер давит на магнитное поле планеты под углом и искривляет его.

Удары заряженных частиц вблизи Северного полюса активно работают с фотостимулированной десорбцией, и это быстро истощает запасы натрия на поверхности. На извлечение натрия из более глубоких слоев почвы требуется больше времени, что занимает определенное время, но заряженные частицы существенно ускоряют этот процесс.

Интенсивный солнечный свет может превращать освободившиеся из почвы материалы в положительные ионы (процесс фотоионизации). Некоторые из этих ионов могут путешествовать по "конвейеру" вокруг планеты - совершать половину или несколько оборотов. Не исключено, что этот гипотетический конвейер также может создавать магнитные аномалии вроде "провалов" в магнитном поле Меркурия, которые обнаружил MESSENGER на обеих сторонах планеты. Пока доподлинно неизвестно, что именно является их причиной и достаточно ли ионов в "конвейере" для создания таких мощных искривлений поля.

Космический аппарат Messenger первым нашел магний в экзосфере Меркурия. Астрономы ожидали, что наибольшая концентрация магния - на поверхности планет и постепенно сокращается по мере набора высоты. Вместо этого Messenger обнаружил значительную концентрацию магния над Северным полюсом, где он некоторое время сохранял свою плотность, а затем неожиданно концентрация резко упала. Больше такое явление не наблюдалось, и ученые не могут его объяснить.

Исследователи также отмечают, что температура этого магния может достигать десятков тысяч градусов, что значительно выше температуры поверхности (около 400 градусов Цельсия). Процессы, происходящие на поверхности планеты, вероятно, не могут быть причиной появления этого раскаленного магния, но истинная природа этого явления пока неизвестна.

Группе американских исследователей, анализировавших данные пролета автоматической станции MESSENGER над поверхностью Меркурия, удалось обнаружить магний в экзосфере планеты.

Сам факт регистрации магния не стал неожиданностью, — говорит один из авторов работы Уильям Макклинток (William McClintock) из Колорадского университета в Боулдере. — А вот высокие значения его концентрации в атмосфере нас удивили». Далее ученый замечает, что данные пролета, осуществленного станцией 6 октября 2008 года, разрешили также провести измерения процентного содержания кальция и натрия в экзосфере планеты. «Поскольку кальций и магний близки по своим химическим свойствам, мы рассчитывали получить схожие параметры распределения этих элементов.

6 октября 2007 г. года аппарат MESSENGER приблизился к Меркурию на расстояние около 200 км и передал снимки 30 процентов неизученной площади поверхности планеты; данные о составе атмосферы исследователи получили с помощью прибора MASCS (Mercury Atmospheric and Surface Composition Spectrometer, спектрометр для определения состава атмосферы и поверхности Меркурия), который позволяет вести наблюдения в видимом, ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах.

По словам Уильяма Макклинтока, вещество, уносимое с поверхности планеты, ускоряет свое движение под воздействием солнечного излучения и образует гигантский «хвост» атомов, направленный в сторону от Солнца. Регистрируя изменения содержания различных элементов в атмосфере Меркурия, можно получить некоторую информацию о магнитном поле планеты и о его взаимодействии с солнечным ветром; извлечением этой информации из данных MASCS занимается в настоящее время коллега г-на Макклинтока Дэниел Бейкер (Daniel Baker).

Ученые также предполагают, что в ближайшее время им удастся зафиксировать в экзосфере следы других металлических элементов (алюминия, железа и кремния), поднятых с поверхности: они находились в околосолнечной туманности в период ее образования.

Возможно, многочисленные тайны Меркурия стали разгаданы после того, как 18 марта 2011 г. Messenger вышел на орбиту ближайшей соседки Солнца.

Заключение

Экзосфера — зона рассеяния, внешняя часть термосферы, расположенная выше 700 км. Газ в экзосфере сильно разрежен, и отсюда идёт утечка его частиц в межпланетное пространство (диссипация). До высоты 100 км атмосфера представляет собой гомогенную хорошо перемешанную смесь газов. В более высоких слоях распределение газов по высоте зависит от их молекулярных масс, концентрация более тяжёлых газов убывает быстрее по мере удаления от поверхности Земли.

Самым верхним слоем атмосферы является экзосфера. Плотность воздуха в ней настолько мала, что понятие температуры теряет здесь свой физический смысл. Вследствие уменьшения плотности газов температура понижается от 0 °C в стратосфере до −110 °C в мезосфере. Однако кинетическая энергия отдельных частиц на высотах 200—250 км соответствует температуре ~150 °C.

На высоте около 2000—3500 км экзосфера постепенно переходит в так называемый ближнекосмический вакуум, который заполнен сильно разреженными частицами межпланетного газа, главным образом атомами водорода. Этот газ представляет собой лишь часть межпланетного вещества. Другую часть составляют пылевидные частицы кометного и метеорного происхождения. Кроме чрезвычайно разреженных пылевидных частиц, в это пространство проникает электромагнитная и корпускулярная радиация солнечного и галактического происхождения.

Верхнюю границу экзосферы, а следовательно и всей атмосферы, практически определить нельзя, так как экзосфера постепенно переходит в межпланетное пространство. Но даже на высоте нескольких тысяч километров все еще имеются отдельные молекулы воздуха.

Во введении настоящей курсовой работы были поставлены следующие задачи:   
 1. Рассмотреть теоретические основы экзосферы и ее основные характеристики.   
 2. Обозначить экзосферу как составляющую атмосферы.    
 3. Показать понятие и общую характеристику экзосферы.   
 4. Представить мобилизацию веществ в экзосфера.

5. Изучить общую характеристику  веществ в экзосфере.

6. Определить потери планетами веществ из экзосферы.

7. Исследовать вещества в экзосфере  Меркурия.

Таким образом, можно говорить, что указанные во введении курсовой работы следующие задачи были решены.