Caratteristiche, funzione e aurore della temperatura

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Robert Johnston
Caratteristiche, funzione e aurore della temperatura

Il termosfera È il quarto dei 5 strati in cui è suddivisa l'atmosfera terrestre, così chiamata a causa della sua alta temperatura. Nella termosfera, infatti, la temperatura raggiunge valori estremi fino a 2.482 ° C.

Si trova tra la mesosfera e l'esosfera, tra gli 80 ei 700 km di altitudine, coprendo circa 620 km. Sebbene abbia una composizione di gas simile alla bassa atmosfera, i gas presenti sono in concentrazione molto bassa.

Illustrazione della Stazione Spaziale Internazionale, che si trova nella termosfera

Inoltre, questi gas non sono mescolati ma formano strati in base alla loro massa molecolare, con l'ossigeno più leggero sopra e l'azoto sotto. A causa di questa bassa densità di gas, le molecole sono così distanti da non poter trasmettere calore o suono..

La caratteristica principale della termosfera è la sua condizione di ricevitore di energia solare, perché cattura la maggior parte della radiazione ad alta energia del Sole. Tra queste, i raggi X estremi e i raggi ultravioletti, funziona come un filtro, prevenendo questa radiazione dal riscaldamento eccessivo del pianeta Sole.

Inoltre, i fenomeni elettrici originano le aurore o bande di luci colorate al polo nord (aurora boreale) e al polo sud (aurora australe). Date le sue caratteristiche generali, soprattutto la sua stabilità, la stazione spaziale internazionale e la maggior parte dei satelliti si trovano nella termosfera..

Indice articolo

  • 1 Caratteristiche della termosfera
    • 1.1 Ubicazione ed estensione
    • 1.2 Composizione e densità
    • 1.3 Temperatura
    • 1.4 Suono
    • 1.5 Ionosfera
  • 2 Funzione della termosfera
    • 2.1 Filtro per radiazioni solari
    • 2.2 Onde radio
    • 2.3 Dispositivi spaziali
    • 2.4 Stelle guida
  • 3 Aurora boreale o aurora polare
    • 3.1 La magnetosfera e la ionosfera
    • 3.2 Interazione
  • 4 Riferimenti

Caratteristiche termiche

Situazione della termosfera nell'atmosfera terrestre

Posizione ed estensione

La termosfera è il quarto strato identificato nell'atmosfera terrestre dalla superficie del pianeta. Si trova a circa tra 80 e 700 km di altitudine, con la mesosfera al di sotto e l'esosfera sopra di essa..

Copre tra 513 e 620 km di altezza e il limite tra la mesosfera e la termosfera è chiamato mesopausa, e il limite tra la termosfera e l'esosfera è chiamato termopausa..

Composizione e densità

Come la bassa atmosfera, la termosfera è composta da una serie di gas, prevalentemente azoto (78%) e ossigeno (21%). Oltre all'argon (0,9%) e tracce di molti altri gas.

Tuttavia, la concentrazione di questi gas nella termosfera è molto inferiore a quella nella troposfera o nello strato vicino al suolo. In effetti, la massa delle molecole nella termosfera è solo lo 0,002% della massa totale dei gas atmosferici..

Pertanto, la densità delle particelle di azoto, ossigeno o qualsiasi altro elemento nella termosfera è molto bassa (c'è molto spazio tra una molecola e l'altra). D'altra parte, questi gas sono distribuiti in base alla loro massa molecolare, a differenza degli strati inferiori dell'atmosfera in cui sono mescolati..

Quindi nella termosfera ossigeno, elio e idrogeno sono più alti perché più leggeri. Mentre quelli più pesanti come l'azoto si trovano verso la zona inferiore della termosfera.

Inoltre, la termosfera presenta tra 80 e 100 km uno strato di sodio di circa 10 km di spessore condiviso con la parte superiore della mesosfera..

Temperatura

A causa della sua esposizione alla radiazione solare diretta, la temperatura nella termosfera aumenta con l'altitudine. Pertanto, vengono raggiunte temperature fino a 4.500 gradi Fahrenheit (circa 2.482 ° C)..

Da qui il suo nome, formato dal prefisso thermos = calore, ma a causa della bassa densità di materia presente nella termosfera, il calore non può diffondere. Questo perché il calore è un'energia che viene trasmessa dal contatto di una molecola con un'altra e poiché sono a bassa densità, la loro trasmissione è difficile..

Nella termosfera, infatti, la densità dei gas è così bassa che i meteoriti attraversano questo strato senza bruciare nonostante la sua alta temperatura. I meteoriti bruciano mentre penetrano nella mesosfera dove c'è una maggiore densità dell'aria e attrito..

Suono

Nell'atmosfera il suono viene trasmesso nei suoi strati inferiori, ma non nella termosfera, sempre a causa della bassa densità della materia. Ciò si verifica perché il suono viene trasmesso quando le molecole d'aria vibrano e si scontrano tra loro..

Come nella termosfera le molecole sono ampiamente separate l'una dall'altra, non entrano in collisione quando vibrano e il suono non può muoversi.

Ionosfera

È uno strato molto attivo che si sovrappone alla mesosfera, alla termosfera e all'esosfera, la cui estensione varia a seconda dell'energia solare. La ionosfera si forma quando i gas dei tre strati citati vengono ionizzati o caricati di energia, per effetto della radiazione solare.

Per questo motivo, la ionosfera a volte è più o meno estesa, ma per la maggior parte si estende attraverso la termosfera..

Funzione Thermosphere

La termosfera è lo strato dell'atmosfera in cui la magnetosfera e la ionosfera interagiscono, caricando elettricamente le molecole. Ciò si verifica per fotoionizzazione o fotodissociazione di molecole di ossigeno e azoto, formando ioni.

Gli ioni sono atomi con una carica elettrica, positiva o negativa, e assegnano proprietà speciali alla termosfera. D'altra parte, la termosfera condensa gran parte dell'energia solare che raggiunge il pianeta.

Filtro per radiazioni solari

Nonostante la bassa densità di gas in questo strato, catturano gran parte dell'energia ricevuta dal Sole. Per questo motivo, le alte temperature hanno origine nella termosfera, che riduce il riscaldamento della superficie terrestre, oltre a catturare i raggi X e radiazioni ultraviolette estreme.

Onde radio

La presenza di uno strato caricato elettricamente (ionosfera), consente alle onde radio (onde corte) di rifrangersi, cioè di rimbalzare sulla termosfera. Per questo motivo, le onde radio possono viaggiare ovunque sul pianeta.

Gadget spaziali

La termosfera è dove si trovano la stazione spaziale e molti satelliti in orbita bassa, a causa della relativa stabilità di questo strato. Qui, tra l'altro, non c'è attrito dovuto alla bassa densità dell'aria e le onde radio raggiungono questo strato atmosferico.

Stelle guida

Gli astronomi devono avere punti di riferimento per correggere le loro osservazioni telescopiche a causa della distorsione che l'atmosfera provoca alla luce. Per questo, quando ci sono stelle molto luminose le usano come riferimento, ma questi tipi di stelle non sono molto abbondanti..

Pertanto, li creano artificialmente inviando un raggio laser che quando entra in collisione con lo strato di sodio nella termosfera produce un lampo (stella guida).

Aurora boreale o aurora polare

Aurora boreale. Fonte: utente Flickr: Gunnar Hildonen https://www.flickr.com/people/[email protected] / / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0)

Le aurore sono effetti di luce che si verificano nell'atmosfera superiore, sia nella termosfera che nell'esosfera. Questi spettacoli di luce sono visti nelle regioni polari, essendo l'aurora boreale se si verificano al polo nord e l'aurora meridionale a sud..

Questi effetti di luce sono prodotti da tempeste solari del tipo chiamato espulsione di massa coronale. In questi eventi, il Sole espelle radiazioni elettrificate e gas nello spazio che interagiscono con il campo magnetico terrestre..

La magnetosfera e la ionosfera

Aurora boreale a Canterbury, Nuova Zelanda

La magnetosfera è formata dalla collisione tra il campo magnetico terrestre che va da un polo all'altro e il vento solare, proteggendo la Terra dalla radiazione solare e dalle particelle. Tuttavia, parte dell'energia elettrificata e dei gas possono penetrare nell'atmosfera terrestre attraverso i poli..

La magnetosfera si estende nella termosfera e nell'esosfera, in modo tale da interagire con la ionosfera.

Interazione

Le piccole particelle solari elettrificate raggiungono la termosfera lungo le linee magnetiche, scontrandosi con gli atomi di ossigeno e azoto. In effetti, è ciò che forma la ionosfera, che è uno strato carico di energia che produce ioni (particelle caricate elettricamente).

Questa interazione provoca scariche luminose, i cui colori dipendono dall'elemento interagente e sono osservati come bande di luce ondeggianti nello spazio..

Se lo shock è tra ossigeno e particelle caricate elettricamente, i lampeggi sono rossi e verdi. Mentre se queste particelle entrano in collisione con atomi di azoto, il colore dei lampi sarà viola e blu..

Riferimenti

  1. Barlier F., Berger C., Falin J.L., Kockarts G., Thuillier G. (1978) Un modello termosferico basato su dati di trascinamento satellitare. Annales de Geophysique.
  2. Doombos, E. (2012). Densità termosferica e determinazione del vento dalla dinamica satellitare. Springer, Berlino, Heidelberg.
  3. Kasting, J.F. e Catling, D. (2003). Evoluzione di un pianeta abitabile. Revisione annuale di astronomia e astrofisica.
  4. Quintero-Plaza, D. (2019). Una breve storia dell'atmosfera terrestre. Calendario meteorologico AEMET.
  5. Sagan, C. e Mullen, G. (1972). Terra e Marte: evoluzione delle atmosfere e delle temperature superficiali. Scienza.

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