מה גורם לתרמוספירה להיות כל כך חמה?

התרמוספירה היא החלק הגבוה ביותר באטמוספירה של כדור הארץ. זה מתחיל בערך 53 מייל מעל פני הים ומשתרע בין 311 ל 621 מייל. ההיקף המדויק של התרמוספירה משתנה, מכיוון שהוא מתנפח ומתכווץ על בסיס הרמה הנוכחית של פעילות השמש. התרמוספירה היא בעלת צפיפות נמוכה במיוחד וטווח הטמפרטורה התרמוספירה חם באופן מפתיע - בין 932-3,632 מעלות צלזיוס. מה גורם לטמפרטורות הקיצוניות הללו?

TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)

כמה מאפיינים תרמוספריים תורמים לטמפרטורה החמה שלה, במיוחד קרינת שמש ישירה ללא שכבות אחרות של האטמוספרה שמעליה ולחץ הנמוך של שכבה זו.

מקור חום התרמוספירה הוא קרינה הנפלטת על ידי השמש. התרמוספירה סופגת חלק ניכר מהקרינה שמקבלת כדור הארץ מהשמש, ומשאירה רק שבר שיגיע בפועל אל פני השטח. קרינה אולטרה סגולה, אור גלוי וקרינת גמא בעלת אנרגיה גבוהה נספגים על ידי התרמוספירה, מה שגורם לחלקיקים המעטים שנמצאים להתחמם במידה ניכרת. טמפרטורת התרמוספירה נעה במאות מעלות בין לילה ליום, ובאופן נרחב עוד יותר בין נקודות המקסימום למינימום של מחזור השמש.

הלחץ הנמוך ביותר של התרמוספירה תורם גם לטמפרטורה הגבוהה שלו. חום מוגדר על ידי כמות האנרגיה שברשות המולקולות הבודדות של חומר. בגז חם החלקיקים יסתובבו הרבה יותר מהר מאשר בגז קריר. בגובה פני הים, חלקיקים אנרגטיים יתחילו מהר מאוד להתנגש עם חלקיקים אחרים, ויאבדו אנרגיה עם כל התנגשות. אובדן האנרגיה הזה מקרר את הגז אלא אם כן מוסיפים כל הזמן יותר חום. לחץ נמוך פירושו שלא הרבה חלקיקים נמצאים בו להתנגש, מה שמוביל לאובדן אנרגיה איטי יותר. לפיכך, גז בלחץ נמוך לוקח הרבה פחות אנרגיה לחימום מאשר גז בלחץ גבוה.

למרות שהתרמוספירה חמה ביותר, הצפיפות הנמוכה שלה אומרת שהיא אינה יכולה להעביר אנרגיה ביעילות לאובייקטים הנעים דרכה. יש לו חום גבוה, אבל כמות נמוכה. מדחום כספית התלוי בתוך התרמוספירה היה קורא טמפרטורה מתחת לקפיאה, כ אובדן חום יעלה על כל האנרגיה שהחלקיקים המפוזרים של התרמוספירה יכולים להעביר אליהם כַּספִּית. זה דומה במושג לחום שנוצר על ידי להבת נר, שהוא חם מאוד בנקודות מסוימות בתוך הלהבה, אך אינו מסוגל לחמם חפצים במרחק של יותר מכמה סנטימטרים. הוא מייצר טמפרטורה גבוהה, אך כמות חום נמוכה.

הכמות הנמוכה של המדיום הנושא את החום של התרמוספירה משחררת את האובייקטים העוברים דרכה מהשפעה משמעותית על ידי הטמפרטורות הגבוהות. לוויינים, אסטרונאוטים וחלליות חווים את התרמוספירה כמקום קר מאוד, מכיוון שלא ניתן להעביר ביעילות את החום העצום של התרמוספירה לאובייקטים מוצקים. לחום הקשור לכניסה חזרה לאטמוספירה תרם התרמוספירה, אך זו השפעה של חיכוך ולא טמפרטורת האטמוספירה עצמה.