外気圏は外部空間と上限または境界を構成する、惑星の大気や衛星の最外層です。惑星地球では、この層は地球の表面から500 km上から熱圏（または電離層）の上に広がっています。
地球外気圏は厚さが約10,000 kmで、地球の表面で呼吸する空気を構成するガスとは非常に異なるガスで構成されています。
図1.地球の大気の層。出典：Wikimedia CommonsのEsteban1216、外気圏では、気体分子の密度と圧力の両方が最小である一方で、温度は高く、一定に保たれています。この層では、ガスは分散され、宇宙空間に逃げます。
特徴
外気圏は、地球の大気と惑星間空間の間の遷移層を構成します。それは非常に興味深い物理的および化学的特性を持ち、地球の保護という重要な機能を果たします。
動作
外気圏の主な特徴は、大気の内層のように気体流体のように振る舞わないことです。その構成粒子は常に宇宙空間に逃げ出します。
外気圏の挙動は、地球の重力場における独自の軌道をたどる一連の個々の分子または原子の結果です。
大気の特性
雰囲気を定義するプロパティは、圧力（P）、構成ガスの密度または濃度（分子数/ V、Vは体積）、組成、および温度（T）です。大気の各層では、これらの4つの特性が異なります。
これらの変数は独立して機能するのではなく、ガスの法則によって関連付けられます。
P = dRT、ここでd =分子数/ VおよびRは気体定数です。
この法則は、ガスを構成する分子間に十分な衝突がある場合にのみ満たされます。
大気の下層（対流圏、成層圏、中間圏、熱圏）では、それを構成するガスの混合物は、圧縮可能なガスまたは流体として扱うことができ、その温度、圧力、および密度は、ガス。
地表からの高さまたは距離を増やすことにより、ガス分子間の衝突の圧力と頻度が大幅に減少します。
高度600 km以上でこのレベルを超えると、ガスや均質流体のように動作しなくなるため、大気を別の方法で考慮する必要があります。
外気圏の物理的状態：プラズマ
外気圏の物理的状態は血漿のそれであり、第4の凝集状態または物質の物理的状態として定義されます。
プラズマは流体状態であり、実際にはすべての原子がイオン形態にあります。つまり、すべての粒子に電荷があり、分子や原子に結合していない自由電子が存在します。これは、電気的に中性で、正と負の電荷を持つ粒子の流体媒体として定義できます。
プラズマは、磁場への応答などの重要な集団分子効果を示し、光線、フィラメント、二重層などの構造を形成します。プラズマの物理的状態は、イオンと電子の懸濁液の形の混合物として、良好な電気伝導体であるという特性を持っています。
それは宇宙で最も一般的な物理的状態であり、惑星間、星間、銀河間プラズマを形成します。
図2.地球の大気、背景は月。出典：NASA、Wikimedia Commons経由
化学成分
大気の組成は、高度または地球表面からの距離によって異なります。組成、混合状態、イオン化の程度は、大気の層の垂直構造を区別するための決定要因です。
乱流による混合ガスは実質的にゼロであり、そのガス状成分は拡散により急速に分離します。
外気圏では、ガスの混合は温度勾配によって制限されます。乱流による混合ガスは実質的にゼロであり、そのガス状成分は拡散により急速に分離します。高度600 kmを超えると、個々の原子が地球の引力から逃げることができます。
外気圏には、水素やヘリウムなどの軽質ガスが低濃度で含まれています。これらのガスはこの層に広く分散しており、その間に非常に大きなボイドがあります。
外気圏はまた、窒素（N 2）、酸素（O 2）、二酸化炭素（CO 2）など、その組成に他のより軽いガスがありますが、これらは、外気圏または気圧界面（制限する外気圏の領域）の近くにあります熱圏または電離層で）。
外気圏からの分子脱出速度
外気圏では、分子密度は非常に低く、つまり単位体積あたりの分子は非常に少なく、この体積のほとんどは空の空間です。
巨大な空のスペースがあるからといって、原子と分子は互いに衝突することなく、長い距離を移動できます。分子間の衝突の確率は非常に小さく、実際にはゼロです。
衝突がない場合、より軽くて速い水素（H）とヘリウム（He）の原子は、惑星の引力の重力場から脱出し、外気圏を出て惑星間空間に入るような速度に到達できます。 。
外気圏からの水素原子の空間への脱出（年間約25,000トンと推定）は、地質学的進化を通じて大気の化学組成に大きな変化をもたらしたことは確かです。
水素とヘリウムを除いて、外気圏の残りの分子は平均速度が低く、脱出速度に達しません。これらの分子の場合、宇宙空間への脱出率は低く、脱出は非常にゆっくりと起こります。
温度
外気圏では、システムの内部エネルギー、つまり分子運動のエネルギーの尺度としての温度の概念は、分子がほとんどなく、空のスペースが多いため、意味を失います。
科学的研究では、平均して1500 K（1773°C）のオーダーの非常に高い外気圏温度が報告されており、高さは一定です。
特徴
磁気圏は地表から500 kmから600,000 kmの範囲に広がるため、外気圏は磁気圏の一部です。
磁気圏は、惑星の磁場が太陽風を偏向させる領域であり、非常に高エネルギーの粒子が負荷されており、すべての既知の生命体に有害です。
これは、外気圏が太陽から放出される高エネルギー粒子に対する保護層を構成する方法です。
参考文献
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