ТЕРМОСФEРА

ТЕРМОСФEРА

- 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/см ³ на z80км до 1,8^.10^-15 г/см ³ на z500 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 по лярные 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 CO₂ и 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 темп-ры, плотности и др. характеристик T.

Лит.: Хргиан A. X., Физика атмосферы, 2 изд., т. 1, Л., 1978; Крейг P. А., Метеорология и физика верхней атмосферы, пер. с англ., Л., 1970; Атмосфера. Справочник, Л., 1991.

С. M. Шметер.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.