อะไรทำให้เทอร์โมสเฟียร์ร้อนมาก?

เทอร์โมสเฟียร์เป็นส่วนที่สูงที่สุดของชั้นบรรยากาศของโลก โดยเริ่มต้นจากระดับน้ำทะเลประมาณ 53 ไมล์ และขยายไปถึงระหว่าง 311 ถึง 621 ไมล์ ขอบเขตที่แน่นอนของเทอร์โมสเฟียร์แตกต่างกันไป เนื่องจากจะขยายตัวและหดตัวตามระดับกิจกรรมสุริยะในปัจจุบัน เทอร์โมสเฟียร์มีความหนาแน่นต่ำมาก และช่วงอุณหภูมิเทอร์โมสเฟียร์นั้นร้อนอย่างน่าประหลาดใจ ระหว่าง 932-3,632 องศาฟาเรนไฮต์ อะไรทำให้เกิดอุณหภูมิสุดขั้วเหล่านี้?

ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)

ลักษณะทางเทอร์โมสเฟียร์หลายประการมีส่วนทำให้เกิดอุณหภูมิที่ร้อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งการแผ่รังสีดวงอาทิตย์โดยตรงโดยไม่มีชั้นบรรยากาศอื่นอยู่เหนือชั้นบรรยากาศนี้ และความกดอากาศต่ำของชั้นนี้

แหล่งที่มาของความร้อนของเทอร์โมสเฟียร์คือรังสีที่ปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์ เทอร์โมสเฟียร์ดูดซับรังสีส่วนใหญ่ที่โลกได้รับจากดวงอาทิตย์ เหลือเพียงเศษเสี้ยวเดียวเท่านั้นที่จะไปถึงพื้นผิวจริง รังสีอุลตร้าไวโอเลต แสงที่มองเห็น และรังสีแกมมาพลังงานสูงทั้งหมดถูกดูดกลืนโดยเทอร์โมสเฟียร์ ซึ่งทำให้อนุภาคสองสามตัวเกิดความร้อนขึ้นอย่างมาก อุณหภูมิของเทอร์โมสเฟียร์จะผันผวนหลายร้อยองศาในตอนกลางคืนและกลางวัน และยิ่งระหว่างจุดสูงสุดและต่ำสุดของวัฏจักรสุริยะก็ยิ่งกว้างขึ้น

ความดันที่ต่ำมากของเทอร์โมสเฟียร์ก็มีส่วนทำให้อุณหภูมิสูงขึ้นเช่นกัน ความร้อนถูกกำหนดโดยปริมาณพลังงานที่มีอยู่ในแต่ละโมเลกุลของวัสดุ ในก๊าซอุ่น อนุภาคจะเคลื่อนที่เร็วกว่าในก๊าซเย็นมาก ที่ระดับน้ำทะเล อนุภาคที่มีพลังจะเริ่มชนกับอนุภาคอื่นๆ อย่างรวดเร็ว ทำให้สูญเสียพลังงานไปกับการชนแต่ละครั้ง การสูญเสียพลังงานนี้จะทำให้ก๊าซเย็นลง เว้นแต่จะมีความร้อนเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ความกดอากาศต่ำหมายความว่ามีอนุภาคไม่มากนักที่จะชนกัน ซึ่งทำให้สูญเสียพลังงานช้าลง ดังนั้น ก๊าซแรงดันต่ำจึงใช้พลังงานความร้อนน้อยกว่าก๊าซแรงดันสูงมาก

แม้ว่าเทอร์โมสเฟียร์จะร้อนมาก แต่ความหนาแน่นต่ำหมายความว่าไม่สามารถส่งพลังงานนั้นไปยังวัตถุที่เคลื่อนที่ผ่านได้อย่างมีประสิทธิภาพ มีความร้อนสูงแต่ปริมาณน้อย เทอร์โมมิเตอร์แบบปรอทที่แขวนอยู่ภายในเทอร์โมสเฟียร์จะอ่านค่าอุณหภูมิที่ต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง เช่น การสูญเสียความร้อนจะเกินพลังงานใด ๆ ที่อนุภาคกระจัดกระจายของเทอร์โมสเฟียร์สามารถส่งไปยัง ปรอท. แนวคิดนี้คล้ายคลึงกันกับความร้อนที่เกิดจากเปลวเทียน ซึ่งร้อนจัดในบางจุดภายในเปลวไฟ แต่ไม่สามารถให้ความร้อนแก่วัตถุที่อยู่ห่างออกไปสองสามนิ้วได้ มันผลิตอุณหภูมิสูง แต่มีปริมาณความร้อนต่ำ

ปริมาณของตัวกลางที่รับความร้อนของเทอร์โมสเฟียร์ในปริมาณที่น้อยทำให้วัตถุที่เคลื่อนที่ผ่านนั้นหลุดจากอุณหภูมิที่สูงส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญ ดาวเทียม นักบินอวกาศ และยานอวกาศได้สัมผัสกับเทอร์โมสเฟียร์ในฐานะที่เย็นจัด เนื่องจากความร้อนมหาศาลของเทอร์โมสเฟียร์ไม่สามารถถ่ายโอนไปยังวัตถุที่เป็นของแข็งได้อย่างมีประสิทธิภาพ ความร้อนที่เกี่ยวข้องกับการกลับเข้าสู่บรรยากาศอีกครั้งนั้นเกิดจากเทอร์โมสเฟียร์ แต่นี่เป็นผลมาจากการเสียดสีมากกว่าอุณหภูมิของบรรยากาศเอง