Indhold
- TL; DR (for lang; læste ikke)
- Solstråling
- Termosfærens lufttryk og varme
- Varme og mængde
- Effekter af termosfæren på rumrejser
Termosfæren er den højeste del af jordens atmosfære. Det starter omkring 53 miles over havets overflade og strækker sig til mellem 311 til 621 miles. Den nøjagtige udstrækning af termosfæren varierer, da den svulmer og trækker sig sammen baseret på det aktuelle niveau for solaktivitet. Termosfæren har en ekstrem lav densitet, og området for termosfære temperatur er overraskende varmt - mellem 932-3,632 ° F. Hvad forårsager disse ekstreme temperaturer?
TL; DR (for lang; læste ikke)
Flere termosfæreegenskaber bidrager til dens varme temperatur, især direkte solstråling uden andre lag af atmosfæren over det og dette lags lavt tryk.
Solstråling
Kilden til termosfærernes varme er stråling udsendt af solen. Termosfæren optager meget af den stråling, Jorden modtager fra solen, hvilket kun efterlader en brøkdel til faktisk at nå overfladen. Ultraviolet stråling, synligt lys og gamma-stråling med høj energi absorberes alle af termosfæren, hvilket får de få tilstedeværende partikler til at varme op betydeligt. Temperaturen i termosfæren svinger med hundreder af grader mellem nat og dag og endnu mere vidt mellem maksimal- og minimumspunkterne i solcyklussen.
Termosfærens lufttryk og varme
Termosfærens ekstremt lave tryk bidrager også til dens høje temperatur. Varme defineres af den mængde energi, som de enkelte molekyler i et materiale besidder. I en varm gas bevæger partiklerne sig meget hurtigere end i en kølig gas. Ved havoverfladen vil energiske partikler meget hurtigt begynde at kollidere med andre partikler og miste energi ved hver kollision. Dette tab af energi afkøler gassen, medmindre der konstant tilføjes mere varme. Lavt tryk betyder, at der ikke er mange partikler der skal kollidere med, hvilket fører til langsommere energitab. Således tager en lavtryksgas langt mindre energi til at varme op end en højtryksgas.
Varme og mængde
Selvom termosfæren er ekstremt varm, betyder dens lave densitet, at den ikke effektivt kan overføre denne energi til genstande, der bevæger sig gennem den. Det har høj varme, men lav mængde. Et kviksølvtermometer suspenderet i termosfæren kunne læse en temperatur under frysning, da varmetab ville overstige enhver energi, som de spredte partikler i termosfæren kunne overføre til kviksølvet. Det ligner konceptet den varme, der genereres af en stearinlysflamme, som er ekstremt varm på nogle punkter inden i flammen, men ikke er i stand til at varme genstande mere end et par centimeter væk. Det producerer en høj temperatur, men en lav mængde varme.
Effekter af termosfæren på rumrejser
Den lave mængde af det varmebærende medium i termosfæren frigør genstande, der rejser gennem det, fra at blive væsentligt påvirket af de høje temperaturer. Satellitter, astronauter og rumfartøjer oplever termosfæren som et meget koldt sted, da termosfærens enorme varme ikke effektivt kan overføres til faste genstande. Varmen forbundet med atmosfærisk genindtræden bidrages til af termosfæren, men dette er en effekt af friktion snarere end temperaturen i selve atmosfæren.