Lättare än luft

Helium är lättare än luft och om man släpper ut det stiger det, men hur långt stiger det? Är det sant att helium blir uppfångat av solpartiklar och slängs ut i universum för att lämna oss för gott? Och om det är sant, betyder det att helium inte påverkas av jordens gravitation?

Joner av väte, helium och syre, som accelererats av jordens magnetfält till hastigheter som överstiger flykthastigheten, kan läcka ut i rymden från polerna via magnetfältslinjer som försvagats av solvinden. Bild: Nasa/Esa

Joner av väte, helium och syre, som accelererats av jordens magnetfält till hastigheter som överstiger flykthastigheten, kan läcka ut i rymden från polerna via magnetfältslinjer som försvagats av solvinden. Bild: Nasa/Esa

Helium lyder under samma naturlagar som all annan materia i universum och påverkas därför precis som alla andra ämnen av jordens gravitation. Som du påpekar är helium emellertid lättare än luft och det stiger därför tills det når atmosfärens yttersta delar. Därifrån läcker heliummolekyler sedan långsamt ut i rymden och försvinner från jorden för alltid. Detta sker idag i en takt av ungefär 50 gram per sekund. Resultatet är att helium, trots att det är ett av de vanligaste ämnena i universum, är väldigt ovanligt på jorden.

För att heliummolekyler ska kunna lämna jorden måste de precis som allt annat ha en hastighet som överstiger flykthastigheten, vilket är den hastighet på runt 11 000 meter per sekund som krävs för att göra sig fri från jordens gravitation. Detta är emellertid inget problem eftersom heliummolekyler på grund av att de är så pass lätta kan accelereras till denna hastighet på flera olika sätt. Till exempel­ kan det ske på termisk väg genom att värmen från solen ger molekylerna tillräckligt mycket energi för att en del av dem ska komma upp i flykthastigheten.

På jorden är det endast väte- och heliummolekyler som är tillräckligt lätta för att kunna uppnå flykthastigheten på detta vis. På planeter med lägre­ massa är emellertid flykthastigheten lägre och även tyngre molekyler kan därför lämna planeten på det här sättet. Omvänt kan planeter med högre massa, så som gasjättar, behålla större delen av sitt helium och väte eftersom flykthastigheten är högre.

Helium och andra molekyler i den yttre atmosfären kan också ges tillräckligt med energi för att lämna jorden genom kollisioner med högenergetiska, laddade partiklar från solvinden. Jordens magnetfält stöter emellertid bort solvinden och detta sker därför i större utsträckning på planeter utan ett skyddande magnetfält, som till exempel Mars.

Större delen av det helium som lämnar jorden är joniserat helium som accelererats till höga hastigheter av jordens magnetfält. Normalt sett hålls dessa laddade partiklar trots sin höga hastighet kvar av magnetfält, men genom att till exempel fånga in elektroner och bli neutrala eller smita ut längs magnetfältslinjer som försvagats av solvinden kan de komma undan.

Material från
Allt om Vetenskap nr 8 - 2013

Mest lästa

Fler nyheter

Fler nyheter