电离层形成的条件是什么?

Question

我已经问这个天文学SE不过到目前为止,没有收到任何回答

电离层形成的先决条件是什么?
例如,行星没有任何大气电离层吗?
什么行星与太阳很远,有地方太阳风创建一个电离层太弱?

一句话,一个电离层的条件形成一个给定的星球上?

Answer 1

宇宙中大部分的可见物质组成电离的物质(我称这场从公开讲座r·菲茨帕特里克的专著J.A. Bittencourt -等离子体物理概论)。这是真正独立的你是否测量质量或数量的原子和分子。

为什么这个很重要?
在我看来电离层是大气的部分连接在高压和低压电中性大气电离区域的宇宙。
因此,任何行星都将首先ionisphere其次也许一个电中性的区域,我们称之为“大气”。这里有一个警告,电离层不一定是完全电离,只是有足够的电子和离子作为等离子体漂浮。

为什么气体电离在低压力?
的离子飞在一定体积不仅是释放电子的数量的函数,而且电子重组的数量。
电离的力量正在考虑将一个函数的过程。然而重组将独立的和受\ sim n ^ 2依赖美元的密度n美元。
这通常会导致不均衡地弱复合压力/密度减少大气中的高。在低压力,或以其他的术语来说:你可以电离热,紫外线,[…),但你不找个伴侣了重组。

结论我提出一个案例为什么每个星球上必须有一个电离层。细节像太阳风,距离恒星,它的类和大气变量控制必然会导致磁气圈的形状和电离的确切height-profiles物种。

Answer 2

在一个句子:

对于行星的电离层,我们期望它的压力至少1条(“足够厚”)和恒星产生足够的高能光子。

背景

电离层的代

电离层等离子体平衡生产和等离子体损失。的主要来源电离(光子被原子或分子吸收,电子),通常是高能光子。的主要来源复合(电离原子或分子拿起一个电子,导致粒子是电中性的),通常是粒子间的相互撞击。大气的化学成分肯定影响这种平衡,。当有更多的电离,电离层的增长。当有更多的复合,电离层收缩。它可以减少在一个位置和不断增长的另一个(参见下面的行星旋转,为例)。

电离层的位置

在电离层,气体密度是足够低,大多数行星的恒星的光线穿过大气层不与大气(即电离)交互。随着光向下穿过大气,大气密度增加,导致更多的高能辐射——特别是极端紫外线(EUV)——被大气吸收,引起电离(等离子体生成)。更深层次地旅行,密度成指数增加,但在这个深度,大部分的高能光子已经吸收,所以小发生电离。此外,在这个深度,任何短期存在离子由于频繁的碰撞导致的中性大气复合(等离子体损耗)。

因此电离层是一种“金发”地区在行星大气层:足够低的大气中有大量的分子吸收高能光子,但仍然足够高,还有大量的恒星的高能辐射和足够的复合不占主导地位。

作为一个非常普遍的经验法则,大概1美元/ e美元1条以上入射光线被吸收大气压力水平。(当然,这随波长、化学、更....)这是一个相对高的分数的光被吸收,但它足够深,复合粒子之间的碰撞足够频繁比电离更频繁。任何粒子被电离很快成为中和。独自在此基础上(但也证实了地球和其他行星)的研究,我们可以得出结论,电离层是介于1条压力水平,但是这可能有所不同。

标准

一种氛围

没有大气,没有任何分子电离。因此,人需要一个大气电离层。

由于电离层往往高于1条压力水平(至少在我们的太阳系),我们可以猜测一个星球需要至少1条的压力为了电离层。

一致的辐射来源

没有高能辐射,大气中自然不会电离。通常,这是一个恒星。(你也可以想象牵强的科幻场景无中生有地炮制出来电离层....)恒星必须产生足够的大量的高能光子照射的气氛。

我添加了“一致”这个词。原因是如果明星“关闭”(或经历的阶段,生产不足EUV光子),然后重组会慢慢消散电离层。

其他因素

接近恒星/星形

较冷的恒星或行星从恒星将进一步导致接收所需的高能电离。反过来也是如此。

接受更少的辐射意味着分数的分子被电离的电离层较小,导致“弱电离层”(即一个弱电离)。

地球接收更多的辐射,电离层会越来越厚的原因有两个。首先,较高的辐照意味着少数分子电离在高海拔地区有更多的机会,这意味着可以比它原本是高电离层。第二,因为有更多的辐射,即使1美元/ e美元被吸收1栏上方的压力水平,仍然有大量的辐射,没有吸收。正因为如此,电离层可以比它否则会更深。

化学成分

不同的化学成分可以允许一个电离层比我上面所描述的是不同的。例如,如果一个行星大气层的气体主要是由吸收EUV并不好,那么多的EUV将穿透更深到大气中,会引起电离层弱和/或更深的大气中。或者,一颗行星的大气层吸收EUV非常好,大气中电离层可能更高。

简而言之,改变了大气的化学成分可使电离层位于大气中或高或低,或使它更强烈——或者弱电离。

行星旋转

地球的电离层变化从一天到晚上。在当地中午,面临的电离层恒星接收的最大入射辐射,导致更多的电离和厚/强的电离层。晚上,大气中接收基本上没有电离光子,所以重组使得电离层弱和稀释剂。(出于同样的原因,一个星球可以有季节性变化。)

Answer 3

电离层-地球物理简而言之。

电离层是一个电子和带电的原子和分子的壳围绕地球,从高度约50公里(31英里)超过1000公里(620英里)。欠它的存在主要是来自太阳的紫外线辐射。

因此必须有一种气体,可以形成等离子体和太阳活动足以导致大气电离(因此得名)等离子体。如果没有源气体电离或不够导致电离辐射,不会有电离层。