熱圏と外圏、地球大気の最も外側の殻|BIRA-IASB

熱圏と外圏は、人工衛星や国際宇宙ステーション(ISS)などの宇宙船が軌道をたどる地球大気の最も外側の殻です。

大気のこの部分は、宇宙飛行士や宇宙飛行士が宇宙ステーションを建設または修復し、衛星を取得または修復するために宇宙遊泳を行うときの,

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人工衛星の軌道の変化の分析は、偶然にもこの大気層の物理的構造の研究に最初の重要な貢献をしました。大気の最も外側、すなわち熱圏と外圏についての深い知識は、それ自体が基礎研究として重要であり、地球環境のグローバルな研究の一部です。,

科学者は、例えば、高解像度で地球の長期観測を行いたいとき、彼らはかなり変化する可能性のあるすべての外乱になりやすい円軌道を選択します。軌道は、衛星があまりにも早く戻ってくる原因となります。,

大気の密度は、特定のレベルから原子間の衝突が非常にまれになるように、高さとともに連続的に減少する。平均自由経路は、二つの衝突の間に大気粒子によって横断される平均距離として定義され、地上レベルで一ミクロンの第十の値と比較して、およそ100キロメートルの高さで500キロメートルである。

外気圏は、粒子間の衝突回数が無視できる大気領域として定義される。,

原子はさまざまな種類の自由空間軌道に従い、そのうちのいくつかは地上の大気から脱出することができます。速度論的温度はその通常の意味を失い、静水圧の法則はもはや有効ではない。外気圏の基底に対応する臨界準位は”エクソベース”と呼ばれ、熱圏界面の温度に応じて350-800kmの間に位置しています。

ヘリウムと水素は主要な外圏成分です。水素原子は、50.000kmの高さまで広がる大気のコロナを構成しています。,

ヘテロ圏は、組成が均質でない大気領域です。ホモスフェアとの遷移は、乱流混合が空気を均質に維持するのに十分ではない約100kmの高度で平均して位置しています。分子拡散が主な現象となる。,

各大気成分の数密度は、その質量に正比例する速度で高さとともに減少する：重い成分（O2およびN2）の濃度は、軽い成分（O、HeおよびH）の濃度よりも速く減少し、後者の相対存在量が高さとともに連続的に増加するようにする。

上向きに進むと、分子窒素、原子酸素、ヘリウム、水素が連続して主成分となるいくつかのベルトに出会う。, これらのベルトの境界は、太陽活動のレベルに関連する温度によって変化する。

100と150キロの高度の間で、分子酸素は100と200nmの間の波長で太陽極端紫外放射の強い吸収物である：結果として得られる熱効果は、熱圏の高さとともに温度の大きな増加であり、中間圏のすぐ上に位置する。

同時に、多くの酸素分子（O2）は二つの酸素原子（O）に解離する。原子酸素が主成分となる。, 伝導による熱輸送を考慮して、温度の垂直プロファイルは、日周および太陽活動条件にも依存して計算することができる。

“熱界面”は、温度が上昇しなくなるレベルの名前です。その高さは太陽活動に依存し、250と500キロの間に位置しています。熱界面の上で、大気は等温であり、温度は300°Cと1600°C.間の価値で取ることができます。,

この温度変化の振幅の大きさは、これらの高度での大気の極端な希釈に関連しています。等温領域には特定の名前はありません。それは通常、少なくとも外気圏が始まる臨界レベルまで、熱圏に同化されます。