Thermosphäre

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Durchschnittliche Temperatur und molare Masse in Abhängkeit von der Höhe.

Die Thermosphäre (von griechisch θερμός, thermós „warm, heiß“ und σφαίρα, sfära „Kugel“) ist die vierte und zweitäußerste der Schichten der Erdatmosphäre.

Sie erstreckt sich von der in etwa 80 bis 85 Kilometer Höhe liegenden Mesopause, der oberen Grenze der Mesosphäre, bis unter die Exosphäre in etwa 500 bis 600 Kilometern über der Erdoberfläche. Die mittlere freie Weglänge einzelner Gasteilchen beträgt hier mehrere Kilometer, so dass ein Energieaustausch zwischen den Teilchen aufgrund seltenen Kontakts kaum stattfindet. Diese Gasmoleküle der extrem dünnen Atmosphärenschicht werden von der eintreffenden energiereichen kosmischen Strahlung ionisiert, also in Ionen und freie Radikale gespalten, daher ist die Thermosphäre auch ein Teil der Ionosphäre. Aufgrund der geringen Dichte der Ionosphäre können diese Teilchen lange existieren, ehe sie wieder rekombinieren.

Die Temperatur beträgt - auch abhängig von der Sonnenaktivität - bis über 1.700 °C und nimmt mit der Höhe zu. Dies spielt aufgrund des geringen Wärmeaustausches zum Beispiel für Astronauten keine Rolle. In der Thermosphäre umkreisen unter anderem das Space Shuttle und die Internationale Raumstation (ISS) die Erde. Obwohl die Atmosphäre hier außerordentlich dünn ist, macht sich der Luftwiderstand über längere Zeit bemerkbar. Die ISS, die in ca. 350 km Höhe die Erde umkreist, würde ohne regelmäßige Anhebung ihrer Umlaufbahn durch Raketentriebwerke innerhalb weniger Jahre so stark abgebremst werden, dass sie auf die Erde stürzen würde.

Meteore werden beim Eintritt in die Erdatmosphäre meist in der unteren Thermosphäre sichtbar. Auch beim Wiedereintritt von Raumfahrzeugen treten hier erste thermische Belastungen auf, die höchsten Temperaturen werden dabei in der Regel aber erst in der Mesosphäre erreicht.

Die International anerkannte Definition der Grenze zwischen Erdatmosphäre und Weltraum ist die der Fédération Aéronautique Internationale und liegt in einer Höhe von 100 km, also auf Höhe der Homopause. Demnach läge der größte Teil der Thermosphäre bereits im Weltraum. Diese Definition ist mehr oder weniger willkürlich und hat kein gesondert hervorstechendes Kriterium.