De thermosfeer is het hoogste deel van de atmosfeer van de aarde. Het begint ongeveer 53 mijl boven de zeespiegel en strekt zich uit tussen 311 tot 621 mijl. De exacte omvang van de thermosfeer varieert, omdat deze opzwelt en samentrekt op basis van het huidige niveau van zonneactiviteit. De thermosfeer heeft een extreem lage dichtheid en verrassend hoge temperaturen - tussen 932-3.632 ° F. Wat veroorzaakt deze extreme temperaturen?

Zonne-straling

De bron van de hitte van de thermosfeer is straling die wordt uitgestraald door de zon. De thermosfeer absorbeert veel van de straling die de aarde van de zon ontvangt, waardoor er slechts een fractie overblijft om daadwerkelijk de oppervlakte te bereiken. Ultraviolette straling, zichtbaar licht en hoogenergetische gammastraling worden allemaal geabsorbeerd door de thermosfeer, waardoor de weinige aanwezige deeltjes aanzienlijk opwarmen. De temperatuur van de thermosfeer schommelt met honderden graden tussen dag en nacht en nog meer tussen de maximale en minimale punten van de zonnecyclus.

Warmte en druk

De extreem lage druk van de thermosfeer draagt ​​ook bij aan de hoge temperatuur. Warmte wordt gedefinieerd door de hoeveelheid energie die de afzonderlijke moleculen van een materiaal bezitten. In een warm gas zullen de deeltjes veel sneller bewegen dan in een koel gas. Op zeeniveau zullen energetische deeltjes heel snel botsen met andere deeltjes, waarbij ze bij elke botsing energie verliezen. Dit verlies aan energie koelt het gas af, tenzij er constant meer warmte wordt toegevoegd. Lage druk betekent dat er niet veel deeltjes rond zijn die botsen, wat leidt tot een trager energieverlies. Een lagedrukgas neemt dus veel minder energie aan warmte dan een hogedrukgas.

Warmte en Hoeveelheid

Hoewel de thermosfeer extreem heet is, betekent de lage dichtheid dat het niet kan breng die energie efficiënt over op objecten die er doorheen bewegen. Het heeft een hoge warmte, maar een lage hoeveelheid. Een kwikthermometer die in de thermosfeer is opgehangen, leest een temperatuur onder het vriespunt, omdat het warmteverlies elke energie zou overschrijden die de verspreide deeltjes van de thermosfeer naar het kwik zouden kunnen overbrengen. Het is vergelijkbaar in concept met de hitte die wordt gegenereerd door een kaarsvlam, die op sommige punten in de vlam extreem heet is, maar niet in staat is om objecten op meer dan een paar centimeters afstand te verwarmen. Het produceert een hoge temperatuur, maar een lage hoeveelheid warmte.

Effecten van de Thermosfeer op Ruimtereizen

De lage hoeveelheid van het warmtedragende medium van de thermosfeer maakt objecten die er doorheen reizen vrij van aanzienlijk worden beïnvloed door de hoge temperaturen. Satellieten, astronauten en ruimtevaartuigen ervaren de thermosfeer als een zeer koude plaats, omdat de enorme hitte van de thermosfeer niet efficiënt kan worden overgedragen op vaste objecten. De warmte die wordt geassocieerd met atmosferische re-entry wordt door de thermosfeer bijgedragen, maar dit is eerder een gevolg van wrijving dan van de temperatuur van de atmosfeer zelf.