La termosfera e l’esosfera sono i gusci più esterni dell’atmosfera terrestre, in cui satelliti artificiali e altri veicoli spaziali come la Stazione Spaziale Internazionale (ISS) seguono orbite.
Questa parte dell’atmosfera è l’ambiente naturale per astronauti e cosmonauti, quando conducono una passeggiata spaziale per costruire o riparare stazioni spaziali e per recuperare o riparare satelliti.,
Aerodinamica e durata dei veicoli spaziali
L’analisi delle variazioni nelle orbite dei satelliti artificiali ha incidentalmente dato un primo importante contributo allo studio della struttura fisica di questo strato atmosferico. Una conoscenza approfondita della parte più esterna dell’atmosfera, vale a dire della termosfera e dell’esosfera, è di per sé importante come ricerca fondamentale e fa parte di uno studio globale dell’ambiente terrestre.,e campo di geodesia, di navigazione, di telerilevamento, e la meteorologia che la conoscenza ha portato anche indispensabile per:
- determinare le caratteristiche aerodinamiche di navicelle spaziali
- valutare la durata di navicelle spaziali può essere attivo in un orbita intorno alla Terra
- selezionare la più appropriata orbite satellitari
Quando gli scienziati, per esempio, vuoi fare a lungo termine, l’osservazione della Terra ad alta risoluzione, scegliere un orbita circolare, che non è soggetta a tutti i possibili disturbi che alterare notevolmente l’orbita, causando i satelliti per tornare troppo presto.,
L’esosfera: la parte più alta dell’atmosfera
La densità dell’atmosfera diminuisce continuamente con l’altezza in modo tale che, da un particolare livello, le collisioni tra atomi diventano molto rare. Il percorso libero medio, definito come la distanza media percorsa da una particella atmosferica tra due collisioni, è di circa 100 km a 500 km di altezza rispetto a un valore di un decimo di micron a livello del suolo!
L’esosfera è definita come la regione atmosferica in cui il numero di collisioni tra particelle è trascurabile.,
Gli atomi seguono diversi tipi di traiettorie nello spazio libero e alcuni di essi possono fuggire dall’atmosfera terrestre. La temperatura cinetica perde il suo significato ordinario e la legge idrostatica non è più valida. Il livello critico corrispondente alla base dell’esosfera è chiamato “exobase” e si trova tra 350 e 800 km a seconda della temperatura alla termopausa.
Elio e idrogeno sono i principali costituenti esosferici. Gli atomi di idrogeno costituiscono la corona dell’atmosfera che si estende fino ad un’altezza di 50.000 km.,
La termosfera: una parte dell’eterosfera
100 km di altitudine
L’eterosfera è la regione atmosferica in cui la composizione non è omogenea. La transizione con l’omosfera si trova in media a circa 100 km di altitudine dove la miscelazione turbolenta non è più sufficiente per mantenere l’aria omogenea. La diffusione molecolare diventa il fenomeno principale.,
La densità numerica di ciascun costituente atmosferico diminuisce con l’altezza ad una velocità direttamente proporzionale alla sua massa: la concentrazione dei costituenti pesanti (O2 e N2) diminuisce più velocemente di quella dei costituenti leggeri (O, He e H) in modo tale che le abbondanze relative di questi ultimi aumentano continuamente con l’altezza.
Tra altitudini di 100 e 150 km
Andando verso l’alto, si incontrano diverse cinghie dove azoto molecolare, ossigeno atomico, elio e idrogeno diventano successivamente il costituente principale., I confini di queste cinture variano con la temperatura legata al livello di attività solare.
Tra le altitudini di 100 e 150 km, l’ossigeno molecolare è un forte assorbitore della radiazione ultravioletta estrema solare a lunghezze d’onda comprese tra 100 e 200 nm: l’effetto termico risultante è un grande aumento della temperatura con altezza nella termosfera e situato immediatamente sopra la mesosfera.
Nello stesso tempo, molte molecole di ossigeno (O2) si dissociano in due atomi di ossigeno (O). L’ossigeno atomico diventa un costituente principale., Tenendo conto del trasporto di calore per conduzione, è possibile calcolare i profili verticali della temperatura, a seconda anche delle condizioni di attività diurna e solare.
Tra 250 e 500 km
“Thermopause” è il nome del livello al quale la temperatura smette di salire. La sua altezza dipende dall’attività solare e si trova tra 250 e 500 km. Al di sopra della termopausa, l’atmosfera è isotermica e la temperatura può assumere valori compresi tra 300°C e 1600°C.,
La grande dimensione di questa ampiezza di variazioni di temperatura è legata all’estrema diluizione dell’atmosfera a queste altitudini. La regione isotermica non ha un nome specifico. Di solito è assimilato nella termosfera, almeno fino al livello critico in cui inizia l’esosfera.