बहिर्मंडल

बहिर्मंडल (ἔξω éxō बाहर, बाहरी, परे, σφαῖρα sphaĩra स्फेयर ) एक ग्रह या प्राकृतिक उपग्रह के चारों ओर एक पतली, वायुमंडल जैसी मात्रा है जहां अणु गुरुत्वाकर्षण से उस पिंड से बंधे होते हैं, लेकिन जहां घनत्व इतना कम होता है कि अणु अनिवार्य रूप से टकराव-रहित होते हैं। पर्याप्त वायुमंडल वाले पिंडों के मामले में, जैसे कि पृथ्वी का वायुमंडल | पृथ्वी का वायुमंडल, एक्सोस्फीयर सबसे ऊपर की परत है, जहां वातावरण पतला हो जाता है और बाहरी अंतरिक्ष में विलीन हो जाता है। यह सीधे थर्मोस्फीयर के ऊपर स्थित है। शोध की कमी के कारण इसके बारे में बहुत कम जानकारी है। बुध (ग्रह), चंद्रमा, सेरेस (बौना ग्रह), यूरोपा (चंद्रमा), और गेनीमेड (चंद्रमा) की सतह सीमा एक्सोस्फीयर हैं, जो बिना सघन वातावरण के एक्सोस्फीयर हैं। पृथ्वी का बहिर्मंडल ज्यादातर हाइड्रोजन और हीलियम है, जिसके आधार के पास कुछ भारी परमाणु और अणु हैं।

सरफेस बाउंड्री एक्सोस्फीयर
बुध (ग्रह), सेरेस (बौना ग्रह) और कई बड़े प्राकृतिक उपग्रह, जैसे कि चंद्रमा, यूरोपा (चंद्रमा), और गेनीमेड (चंद्रमा), के नीचे सघन वातावरण के बिना एक्सोस्फीयर हैं, एक सतह सीमा एक्सोस्फीयर के रूप में जाना जाता है। यहां, अणुओं को सतह से टकराने तक परवलयिक प्रक्षेपवक्र पर बाहर निकाल दिया जाता है। क्षुद्रग्रह जैसे छोटे पिंड, जिनमें सतह से निकलने वाले अणु अंतरिक्ष में भाग जाते हैं, को एक्सोस्फीयर नहीं माना जाता है।

पृथ्वी का बहिर्मंडल
पृथ्वी के बहिर्मंडल के भीतर सबसे आम अणु सबसे हल्के वायुमंडलीय गैसों के हैं। इसके आधार के पास कुछ हीलियम, कार्बन डाईऑक्साइड  और परमाणु ऑक्सीजन के साथ हाइड्रोजन पूरे एक्सोस्फीयर में मौजूद है। क्योंकि एक्सोस्फीयर और बाहरी अंतरिक्ष के बीच की सीमा को परिभाषित करना कठिन हो सकता है, एक्सोस्फीयर को अंतर्ग्रहीय माध्यम या बाहरी अंतरिक्ष का एक हिस्सा माना जा सकता है।

निचली सीमा
एक्सोस्फीयर की निचली सीमा को थर्मोपॉज या एक्सोबेस कहा जाता है। इसे महत्वपूर्ण ऊंचाई भी कहा जाता है, क्योंकि यह वह ऊंचाई है जहां बैरोमेट्रिक सूत्र  अब लागू नहीं होता है। इस ऊंचाई से ऊपर वायुमंडलीय तापमान लगभग स्थिर हो जाता है। पृथ्वी पर, एक्सोबेस की ऊंचाई लगभग से होती है 500 to 1000 km सौर गतिविधि पर निर्भर करता है। एक्सोबेस को दो तरीकों में से एक में परिभाषित किया जा सकता है:

यदि हम एक्सोबेस को उस ऊँचाई के रूप में परिभाषित करते हैं जिस पर ऊपर की ओर जाने वाले अणु औसतन एक टक्कर का अनुभव करते हैं, तो इस स्थिति में एक अणु का औसत मुक्त पथ एक दबाव पैमाने की ऊँचाई के बराबर होता है। यह निम्नलिखित में दिखाया गया है। क्षैतिज क्षेत्र के साथ हवा की मात्रा पर विचार करें $$A$$ और ऊँचाई औसत मुक्त पथ के बराबर है $$l$$, दबाव में $$p$$ और तापमान $$T$$. एक आदर्श गैस के लिए, उसमें निहित अणुओं की संख्या है:
 * $$ n = \frac{pAl} {RT} $$

कहाँ $$R$$ सार्वत्रिक गैस नियतांक है। आवश्यकता से कि ऊपर की ओर यात्रा करने वाला प्रत्येक अणु औसतन एक टक्कर से गुजरता है, दबाव है:


 * $$ p = \frac{m_{A}ng} {A} $$

कहाँ $$m_{A}$$ गैस का औसत आणविक द्रव्यमान है। इन दो समीकरणों को हल करने पर मिलता है:


 * $$ l = \frac{R T} {m_{A}g} $$

जो दबाव पैमाने की ऊंचाई के लिए समीकरण है। जैसा कि दबाव पैमाने की ऊंचाई प्राथमिक घटक की घनत्व पैमाने की ऊंचाई के लगभग बराबर है, और क्योंकि नुडसन संख्या माध्य मुक्त पथ और विशिष्ट घनत्व में उतार-चढ़ाव के पैमाने का अनुपात है, इसका मतलब यह है कि एक्सोबेस उस क्षेत्र में स्थित है जहां $$\mathrm{Kn}(h_{EB}) \simeq 1$$.

एक्सोबेस की ऊंचाई में उतार-चढ़ाव महत्वपूर्ण है क्योंकि यह उपग्रहों पर वायुमंडलीय खिंचाव प्रदान करता है, अंततः उन्हें कक्षा से गिरने का कारण बनता है यदि कक्षा को बनाए रखने के लिए कोई कार्रवाई नहीं की जाती है।

ऊपरी सीमा
सिद्धांत रूप में, एक्सोस्फीयर उन दूरी को कवर करता है जहां कण अभी भी पृथ्वी से गुरुत्वाकर्षण से बंधे हैं, यानी कणों में अभी भी बैलिस्टिक कक्षाएँ हैं जो उन्हें वापस पृथ्वी की ओर ले जाएँगी। एक्सोस्फीयर की ऊपरी सीमा को उस दूरी के रूप में परिभाषित किया जा सकता है जिस पर परमाणु हाइड्रोजन पर सौर विकिरण दबाव का प्रभाव पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण खिंचाव से अधिक हो जाता है। यह चंद्रमा से आधी दूरी पर या उसके आस-पास कहीं होता है 200,000 km. एक्सोस्फीयर, जिसे अंतरिक्ष से geocorona  के रूप में देखा जा सकता है, को कम से कम विस्तार तक देखा जाता है 100,000 km पृथ्वी की सतह से। अन्य वैज्ञानिक एक्सोस्फीयर को लगभग समाप्त मानते हैं 10000 km

अन्य खगोलीय पिंडों का बहिर्मंडल
यदि एक खगोलीय पिंड का वातावरण बहुत कमजोर है, जैसे चंद्रमा का वातावरण या बुध का वातावरण, तो पूरे वातावरण को एक्सोस्फीयर माना जाता है।

यह भी देखें

 * एरोनोमी
 * प्राकृतिक उपग्रहों की सूची

बाहरी संबंध

 * Gerd W. Prolss: Physics of the Earth's Space Environment: An Introduction. ISBN 3-540-21426-7