Hvad får termosfæren til at være så varm?

Termosfæren er den højeste del af jordens atmosfære. Det starter cirka 53 miles over havets overflade og strækker sig til mellem 311 til 621 miles. Den nøjagtige udstrækning af termosfæren varierer, da den svulmer op og trækker sig sammen baseret på det aktuelle niveau af solaktivitet. Termosfæren har en ekstremt lav densitet, og temperaturområdet for temperaturen er overraskende varmt - mellem 932-3,632 ° F. Hvad forårsager disse ekstreme temperaturer?

TL; DR (for lang; Har ikke læst)

Flere termosfæreegenskaber bidrager til dens varme temperatur, især direkte solstråling uden andre lag af atmosfæren over den og det lave tryk i dette lag.

Kilden til termosfærens varme er stråling, der udsendes af solen. Termosfæren absorberer meget af den stråling, som Jorden modtager fra solen, og efterlader kun en brøkdel, der rent faktisk når overfladen. Ultraviolet stråling, synligt lys og gammarenergi-stråling absorberes alle af termosfæren, hvilket får de få tilstedeværende partikler til at varme op betydeligt. Temperaturen på termosfæren svinger med hundreder af grader mellem nat og dag og endnu mere bredt mellem solcyklusens maksimale og minimale punkter.

Termosfærens ekstremt lave tryk bidrager også til dens høje temperatur. Varme defineres ved den mængde energi, som de enkelte molekyler i et materiale besidder. I en varm gas bevæger partiklerne sig meget hurtigere end i en kølig gas. Ved havoverfladen begynder energiske partikler meget hurtigt at kollidere med andre partikler og mister energi ved hver kollision. Dette energitab køler gassen, medmindre der konstant tilføjes mere varme. Lavt tryk betyder, at ikke mange partikler er i nærheden at kollidere med, hvilket fører til langsommere energitab. Således tager en lavtryksgas meget mindre energi til opvarmning end en højtryksgas.

Selvom termosfæren er ekstremt varm, betyder dens lave densitet, at den ikke effektivt kan overføre den energi til objekter, der bevæger sig igennem den. Det har høj varme, men lav mængde. Et kviksølvtermometer ophængt inden i termosfæren ville aflæse en temperatur under frysepunktet, som varmetab ville overstige enhver energi, som de spredte partikler i termosfæren kunne overføre til kviksølv. Det ligner i konceptet varmen, der genereres af en stearinlysflamme, som er ekstremt varm nogle steder i flammen, men som ikke er i stand til at opvarme genstande mere end et par centimeter væk. Det producerer en høj temperatur, men en lav mængde varme.

Den lave mængde af det varmebærende medium i termosfæren frigør genstande, der bevæger sig igennem den, fra at blive væsentligt påvirket af de høje temperaturer. Satellitter, astronauter og rumfartøjer oplever termosfæren som et meget koldt sted, da termosfærens enorme varme ikke effektivt kan overføres til faste genstande. Varmen forbundet med atmosfærisk genindførsel bidrager til termosfæren, men dette er en effekt af friktion snarere end temperaturen i selve atmosfæren.