Термосфера. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Термосфера - слой атмосферы, расположенный над мезосферой. Ниж. граница T.-мезопауза (см. Мезосфе-ра)-находится на высоте z = 80-90 км, а верхняя-на z>=500 км, т. е. там, где начинается ускользание наиб. лёгких частиц (атомов водорода и гелия) в космос (см. Экзосфера ).Темп-pa в T. быстро растёт с высотой и достигает на z = 200-300 км 500-2500 К. Выше темп-pa мало изменяется с высотой. С ростом солнечной активности темп-pa и её вертикальные градиенты увеличиваются. Плотность воздуха в T. уменьшается от 1,8 · 10^-8 г/см³ на z

80км до 1,8^.10^-15 г/см³ на z

500 км.

Выше 100-110 км под действием УФ-излучения Солнца с длинами волн l<242 нм (hv>5,11 эВ) диссоциирует молекулярный кислород (O₂). При z>150-200 км атомарный кислород (О) преобладает. Для разбиения на атомы молекул азота (N₂) нужна энергия >9,76 эВ. Поэтому образование атомарного азота (N) идёт гораздо медленнее, чем О. Заметное кол-во N наблюдается лишь выше 300 км. При этом и в верх. T. сохраняется высокая концентрация N₂. Диссоциация O₂, N₂ и др. молекул сопровождается уменьшением ср. молекулярной массы воздуха под действием гравитац. разделения газов. Вследствие увеличения с высотой относит. кол-ва лёгких газов (О, Не, H) она уменьшается от прибл. 29 на уровне мезо-паузы до 14-15 вблизи верх. границы T. Под действием УФ-излучения в T. возникают ионы O⁺, O₂, NO⁺, N₂⁺, а также свободные электроны. Поглощение в T. энергии космич. лучей и солнечных частиц-протонов и электронов- также приводит к ионизации и диссоциации частиц воздуха. Благодаря сильной ионизации T. составляет б. ч. ионосферы. На движение воздуха в ней влияют магнито-гидродинамич. силы. Вблизи геомагн. полюсов в верх. части T. под действием бомбардировки воздуха высокоэнергичными протонами и электронами возникают полярные сияния. В ниж. части T. зажигаются и сгорают метеоры.

Осн. источником тепла в T. служит переход энергии УФ-излучения, потраченной на диссоциацию и ионизацию, в тепло при двойных и тройных столкновениях, а также при тушении возбуждённых атомов кислорода при столкновениях с др. частицами. Тепло выделяется также при диссипации в T. акустич. и гравитац. волн, а также энергии проникающих внутрь неё солнечных и космич. частиц. Молекулы и атомы кислорода не могут излучать больших количеств ИК-радиации, а сильноизлучающих газов CO₂и H₂O в б. ч. T. нет. Лишь в самой ниж. части T. нек-рую роль играет охлаждение воздуха, порождаемое ИК-излуче-нием трёхатомных газов: O₃, H₂O и CO₂. В целом охлаждение T. происходит в осн. за счёт теплопроводности, создающей поток тепла в более холодную мезосферу. Темп-pa, плотность, циркуляция воздуха и др. параметры T. подвержены заметным суточным и сезонным колебаниям. Они зависят от колебаний интенсивности приходящей солнечной радиации, корпускулярного излучения, а также от развития гравитац. и акустич. волн, возникающих как в нижележащих атм. слоях, так и в самой T. Дневное нагревание сопровождается расширением Т., подчас превосходящим 100 км, а ночное охлаждение - её оседанием. Чем больше активность Солнца, тем больше и временная и пространственная изменчивость температуры, плотности и др. характеристик T.

Литература по термосфере

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.