La termosfera è la sezione più alta dell'atmosfera terrestre. Inizia a circa 53 miglia sul livello del mare e si estende tra 311 e 621 miglia. L'esatta estensione della termosfera varia, poiché si gonfia e si contrae in base all'attuale livello di attività solare. La termosfera ha una densità estremamente bassa e l'intervallo di temperatura della termosfera è sorprendentemente caldo - tra 932-3.632 ° F. Cosa causa queste temperature estreme?
TL; DR (troppo lungo; non ho letto)
Diverse caratteristiche della termosfera contribuiscono alla sua temperatura calda, in particolare la radiazione solare diretta senza altri strati dell'atmosfera sopra di essa e la bassa pressione di questo strato.
Radiazione solare
La fonte del calore della termosfera è la radiazione emessa dal sole. La termosfera assorbe gran parte della radiazione che la Terra riceve dal sole, lasciandone solo una frazione per raggiungere effettivamente la superficie. La radiazione ultravioletta, la luce visibile e la radiazione gamma ad alta energia sono tutte assorbite dalla termosfera, il che provoca un notevole riscaldamento delle poche particelle presenti. La temperatura della termosfera oscilla di centinaia di gradi tra la notte e il giorno, e ancor più ampiamente tra i punti di massimo e minimo del ciclo solare.
Termosfera pressione dell'aria e calore
Anche la pressione estremamente bassa della termosfera contribuisce alla sua alta temperatura. Il calore è definito dalla quantità di energia posseduta dalle singole molecole di un materiale. In un gas caldo, le particelle si muoveranno molto più rapidamente che in un gas freddo. A livello del mare, le particelle energetiche inizieranno molto rapidamente a scontrarsi con altre particelle, perdendo energia ad ogni collisione. Questa perdita di energia raffredda il gas a meno che non venga costantemente aggiunto più calore. Bassa pressione significa che non ci sono molte particelle in giro con cui scontrarsi, il che porta a una perdita di energia più lenta. Pertanto, un gas a bassa pressione richiede molta meno energia per riscaldarsi rispetto a un gas ad alta pressione.
Calore e quantità
Anche se la termosfera è estremamente calda, la sua bassa densità significa che non può trasmettere in modo efficiente quell'energia agli oggetti che si muovono attraverso di essa. Ha un calore elevato, ma una quantità ridotta. Un termometro a mercurio sospeso all'interno della termosfera leggerebbe una temperatura sotto lo zero, come la perdita di calore supererebbe l'energia che le particelle disperse della termosfera potrebbero trasmettere al mercurio. È simile nel concetto al calore generato dalla fiamma di una candela, che è estremamente calda in alcuni punti all'interno della fiamma ma non è in grado di riscaldare oggetti a più di pochi centimetri di distanza. Produce una temperatura elevata, ma una bassa quantità di calore.
Effetti della termosfera sui viaggi nello spazio
La bassa quantità del mezzo termovettore della termosfera libera gli oggetti che la attraversano dall'essere significativamente influenzati dalle alte temperature. Satelliti, astronauti e veicoli spaziali sperimentano la termosfera come un luogo molto freddo, poiché il tremendo calore della termosfera non può essere trasferito in modo efficiente agli oggetti solidi. Il calore associato al rientro atmosferico è fornito dalla termosfera, ma questo è un effetto dell'attrito piuttosto che della temperatura dell'atmosfera stessa.