Termosfären är den högsta delen av jordens atmosfär. Det börjar cirka 53 miles över havet och sträcker sig till mellan 311 till 621 miles. Den exakta utsträckningen av termosfären varierar, eftersom den sväller och drar sig samman baserat på den aktuella nivån av solaktivitet. Termosfären har en extremt låg densitet och intervallet för termosfärens temperatur är förvånansvärt varmt - mellan 932-3,632 ° F. Vad orsakar dessa extrema temperaturer?
TL; DR (för lång; Läste inte)
Flera termosfärskarakteristika bidrar till dess varma temperatur, särskilt direkt solstrålning utan några andra lager av atmosfären ovanför det och detta skikt har lågt tryck.
Solstrålning
Källan till termosfärens värme är strålning som emitteras av solen. Termosfären absorberar mycket av strålningen som jorden får från solen och lämnar bara en bråkdel som faktiskt når ytan. Ultraviolett strålning, synligt ljus och gammastrålning med hög energi absorberas alla av termosfären, vilket får de få närvarande partiklarna att värmas upp avsevärt. Termosfärens temperatur fluktuerar hundratals grader mellan natt och dag, och ännu mer mellan solcykelns maximala och minsta punkter.
Termosfärens lufttryck och värme
Termosfärens extremt låga tryck bidrar också till dess höga temperatur. Värme definieras av mängden energi som de enskilda molekylerna i ett material besitter. I en varm gas rör sig partiklarna mycket snabbare än i en sval gas. Vid havsnivå börjar energiska partiklar mycket snabbt att kollidera med andra partiklar och förlorar energi vid varje kollision. Denna energiförlust kyler gasen om inte mer värme tillsätts ständigt. Lågt tryck innebär att det inte finns många partiklar att kollidera med, vilket leder till långsammare energiförlust. Således tar en lågtrycksgas mycket mindre energi att värma än en högtrycksgas.
Värme och kvantitet
Även om termosfären är extremt varm, betyder dess låga densitet att den inte effektivt kan förmedla den energin till föremål som rör sig genom den. Den har hög värme men låg kvantitet. En kvicksilvertermometer upphängd inom termosfären skulle läsa en temperatur under frysning, som värmeförlusten skulle överstiga all energi som de spridda partiklarna i termosfären kan överföra till kvicksilver. Det liknar i konceptet värmen som genereras av en ljusflamma, som är extremt het vid vissa punkter i flamman men inte kan värma föremål mer än några centimeter bort. Det producerar en hög temperatur men en låg mängd värme.
Effekter av termosfären på rymdresor
Den låga mängden värmebärande medium i termosfären frigör föremål som reser genom den från att påverkas avsevärt av de höga temperaturerna. Satelliter, astronauter och rymdfarkoster upplever termosfären som en mycket kall plats, eftersom termosfärens enorma värme inte effektivt kan överföras till fasta föremål. Värmen associerad med återinträde i atmosfären bidrar till termosfären, men detta är en effekt av friktion snarare än temperaturen i själva atmosfären.