Термосфера, свойства, строение и структура.
Термосфера — слой атмосферы, следующий за мезосферой. Начинается на высоте 80-90 км и простирается до 800 км.
Термосфера, свойства, строение и структура
Термосфера, свойства, строение и структура:
Термосфера (от греч. θερμός – «тёплый» и σφαῖρα — «шар», «сфера») — слой атмосферы, следующий за мезосферой. Начинается на высоте 80-90 км и простирается до 800 км.
Здесь же – в термосфере (на высоте 100 км) проходит условная граница между поверхностью планеты и космическим пространством – линия Кармана, за которой газы, свойственные атмосфере, практически отсутствуют.
Температура воздуха в термосфере колеблется на разных уровнях, быстро и разрывно возрастает и может варьировать от -80 оС до 1727 оС, в зависимости от степени солнечной активности. Причиной является поглощение ультрафиолетового излучения Солнца на высотах 150-300 км, обусловленное ионизацией атмосферного кислорода.
В нижней части термосферы рост температуры в большей степени обусловлен энергией, выделяющейся при объединении (рекомбинации) атомов кислорода в молекулы (при этом в энергию теплового движения частиц превращается энергия солнечного УФ-излучения, поглощённая ранее при диссоциации молекул кислорода на атомы). На высоких широтах важный источник теплоты в термосфере – джоулево тепло, выделяемое электрическими токами магнитосферного происхождения. Этот источник вызывает значительный, но неравномерный разогрев верхней части термосферы в приполярных широтах, особенно во время магнитных бурь.
Термосфера имеет чрезвычайно низкое содержание газов и соответственно низкое давление, которое в миллион раз меньше, чем на поверхности Земли.
Под действием солнечной радиации и космического излучения в термосфере происходит ионизация воздуха и образуются т.н. «полярные сияния».
За термосферой следует термопауза, а за последней – экзосфера. Ниже термосферы расположена мезопауза, а еще ниже – мезосфера.
Полеты в термосфере:
Из-за крайней разрежённости воздуха полёты в термосфере выше линии Кармана возможны только по баллистическим траекториям. Все пилотируемые орбитальные полёты (кроме полётов к Луне) проходят в термосфере, преимущественно на высотах от 200 до 500 км. Ниже 200 км сильно сказывается тормозящее действие воздуха, а выше 500 км простираются радиационные пояса, оказывающие вредное действие на людей.
Беспилотные спутники тоже по большей части летают в термосфере, т.к. вывод спутника на более высокую орбиту требует больших затрат энергии, кроме того, для многих целей (например, для дистанционного зондирования Земли) малая высота предпочтительнее.
Высокая температура воздуха в термосфере не страшна летательным аппаратам, поскольку из-за сильной разрежённости воздуха (очень низкого давления, которое в миллион раз меньше, чем на поверхности Земли) он практически не взаимодействует с обшивкой летательного аппарата и не нагревает его, то есть плотности воздуха недостаточно для того, чтобы нагреть физическое тело, так как количество молекул очень мало, расстояние между молекулами огромно и частота их столкновений с обшивкой судна (соответственно и передачи тепловой энергии) невелика. Любые космические объекты, летающие в термосфере, практически оказываются в вакууме. Именно поэтому термосфера выбрана для размещения спутников и орбитальных станций.
В термосфере на околоземной орбите металл космического летательного аппарата под прямыми лучами солнца прогревается до 160 °C. В то же время в тени предметы остывают до -100 °C.
Космические летательные аппараты, созданные из металла, который начинает плавиться при температуре 1560 градусов Цельсия, улетая в открытое космическое пространство и возвращаясь на Землю, легко преодолевают термосферу по вышеуказанным причинам.
Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com