la thermosphère et l’exosphère sont les coquilles les plus extérieures de l’atmosphère terrestre, dans lesquelles des satellites artificiels et d’autres engins spatiaux comme la Station spatiale internationale (ISS) suivent des orbites.
cette partie de l’atmosphère est l’environnement naturel des astronautes et des cosmonautes, lorsqu’ils effectuent une sortie dans l’espace pour construire ou réparer des stations spatiales et pour aller chercher ou réparer des satellites.,
aérodynamique et durée de vie des engins spatiaux
l’analyse des variations des orbites des satellites artificiels a d’ailleurs apporté une première contribution importante à l’étude de la structure physique de cette couche atmosphérique. Une connaissance approfondie de l’atmosphère externe, c’est-à-dire de la thermosphère et l’exosphère, est en soi important que la recherche fondamentale et fait partie d’une étude globale de l’environnement terrestre.,e domaine de la géodésie, de la navigation, de la télédétection et de la météorologie dont les connaissances sont également indispensables pour:
- déterminer les caractéristiques aérodynamiques des vaisseaux spatiaux
- évaluer la durée pendant laquelle les vaisseaux spatiaux peuvent être actifs sur une orbite autour de la Terre
- sélectionner les orbites de satellites les plus appropriées
lorsque les scientifiques, par exemple, veulent faire des observations à long terme de la Terre avec une haute résolution, ils choisissent une orbite circulaire qui n’est pas sujette à toutes les perturbations possibles.modifier considérablement l’orbite, provoquant le retour des satellites trop tôt.,
l’exosphère: la partie la plus haute de l’atmosphère
la densité de l’atmosphère diminue continuellement avec la hauteur de telle sorte que, à partir d’un niveau particulier, les collisions entre atomes deviennent très rares. La trajectoire libre moyenne, définie comme la distance moyenne parcourue par une particule atmosphérique entre deux collisions, est d’environ 100 km à 500 km d’altitude par rapport à une valeur d’un dixième de micron au niveau du sol!
l’exosphère est définie comme la région atmosphérique où le nombre de collisions entre particules est négligeable.,
Les atomes de suivre différents types d’espace libre trajectoires et certains d’entre eux peuvent s’échapper de l’atmosphère terrestre. La température cinétique perd son sens ordinaire et la loi hydrostatique n’est plus valide. Le niveau critique correspondant à la base de l’exosphère est appelé « exobase » et se situe entre 350 et 800 km en fonction de la température à la thermopause.
L’hélium et l’hydrogène sont les principaux constituants de l’exosphère. Les atomes d’hydrogène constitue la couronne de l’atmosphère qui s’étend à une hauteur de 50.000 km.,
la thermosphère: une partie de l’hétérosphère
100 km d’altitude
l’hétérosphère est la région atmosphérique où la composition n’est pas homogène. La transition avec l’homosphère est située en moyenne à environ 100 km d’altitude où le mélange turbulent n’est plus suffisant pour maintenir l’air homogène. La diffusion moléculaire devient le phénomène principal.,
la densité numérique de chaque constituant atmosphérique diminue avec la hauteur à une vitesse directement proportionnelle à sa masse: la concentration des constituants lourds (O2 et N2) diminue plus rapidement que celle des constituants légers (O, He et H) de telle sorte que les abondances relatives de ces derniers augmentent continuellement avec la hauteur.
entre des altitudes de 100 et 150 km
en remontant, on rencontre plusieurs ceintures où l’azote moléculaire, l’oxygène atomique, l’hélium et l’hydrogène deviennent successivement les constituants principaux., Les limites de ces ceintures varient avec la température elle-même liée au niveau d’activité solaire.
entre les altitudes de 100 et 150 km, l’oxygène moléculaire est un puissant absorbeur du rayonnement ultraviolet extrême solaire à des longueurs d’onde comprises entre 100 et 200 nm: l’effet thermique résultant est une forte augmentation de la température avec la hauteur dans la thermosphère et situé immédiatement au-dessus de la mésosphère.
Dans le même temps, de nombreuses molécules d’oxygène (O2) se dissocient en deux atomes d’oxygène (O). L’oxygène atomique devient un constituant principal., En tenant compte du transport de chaleur par conduction, des profils verticaux de la température peuvent être calculés, en fonction également des conditions d’activité diurne et solaire.
entre 250 et 500 km
« Thermopause » est le nom du niveau auquel la température cesse de monter. Sa hauteur dépend de l’activité solaire et est située entre 250 et 500 km. Au-dessus de la thermopause, l’atmosphère est isotherme et la température peut prendre des valeurs comprises entre 300°C et 1600°C.,
La grande taille de cette amplitude des variations de température est liée à la dilution extrême de l’atmosphère à ces altitudes. La région isotherme n’a pas de nom spécifique. Il est généralement assimilé dans la thermosphère, au moins jusqu’au niveau critique où l’exosphère commence.