Hva får termosfæren til å bli så varm?

Termosfæren er den høyeste delen av jordens atmosfære. Den starter omtrent 53 miles over havet og strekker seg til mellom 311 til 621 miles. Den eksakte omfanget av termosfæren varierer, ettersom den svulmer og trekker seg sammen basert på dagens nivå av solaktivitet. Termosfæren har ekstremt lav tetthet, og temperaturområdet for temperaturen er overraskende varmt - mellom 932-3,632 ° F. Hva forårsaker disse ekstreme temperaturene?

TL; DR (for lang; Leste ikke)

Flere termosfæreegenskaper bidrar til den varme temperaturen, spesielt direkte solstråling uten andre lag av atmosfæren over seg og lavtrykket til dette laget.

Kilden til termosfærens varme er stråling som sendes ut av solen. Termosfæren absorberer mye av strålingen som Jorden mottar fra solen, og etterlater bare en brøkdel som faktisk når overflaten. Ultrafiolett stråling, synlig lys og gammastråling med høy energi absorberes av termosfæren, noe som får de få tilstedeværende partiklene til å varme seg opp betydelig. Temperaturen på termosfæren svinger med hundrevis av grader mellom natt og dag, og enda mer mellom maksimums- og minimumspunktene i solsyklusen.

Det ekstremt lave trykket fra termosfæren bidrar også til den høye temperaturen. Varme defineres av mengden energi de enkelte molekylene i et materiale har. I en varm gass vil partiklene bevege seg mye raskere enn i en kald gass. Ved havnivå vil energiske partikler veldig raskt begynne å kollidere med andre partikler, og miste energi ved hver kollisjon. Dette tapet av energi kjøler gassen med mindre mer varme tilsettes konstant. Lavtrykk betyr at ikke mange partikler er i nærheten å kollidere med, noe som fører til langsommere energitap. Dermed tar en lavtrykksgass mye mindre energi å varme opp enn en høytrykksgass.

Selv om termosfæren er ekstremt varm, betyr dens lave tetthet at den ikke effektivt kan formidle den energien til gjenstander som beveger seg gjennom den. Den har høy varme, men liten mengde. Et kvikksølvtermometer suspendert i termosfæren vil lese en temperatur under frysepunktet, som varmetap ville overstige all energi de spredte partiklene i termosfæren kunne overføre til kvikksølv. Det ligner i konseptet varmen som genereres av en lysflamme, som er ekstremt varm noen steder i flammen, men som ikke er i stand til å varme opp gjenstander mer enn noen få inches unna. Den produserer en høy temperatur, men en liten mengde varme.

Den lave mengden av det varmebærende mediet i termosfæren frigjør gjenstander som går gjennom den, fra å bli betydelig påvirket av de høye temperaturene. Satellitter, astronauter og romfartøy opplever termosfæren som et veldig kaldt sted, ettersom den enorme varmen fra termosfæren ikke effektivt kan overføres til faste gjenstander. Varmen assosiert med atmosfærisk gjeninnføring er bidratt til av termosfæren, men dette er en effekt av friksjon snarere enn temperaturen i selve atmosfæren.