sciencetalk

Hoe meet men de temperatuur van de thermosfeer? Als ik het goed begrijp kan de temperatuur daar oplopen tot duizenden graden. Dat zou dan gebeuren doordat röntgenstraling bepaalde atomen/moleculen(?) verhit. Maar die lucht is daar tevens zo ijl dat ik me afvroeg hoe ze zoiets meten?

Een goeie is emissiespectra van zuurstof:
 
http://www.sdl.usu.edu/downloads/space-weather-from-cubesat.pdf

Goede vraag!

 

Inderdaad is de lucht daar zo ijl, dat afzonderlijke moleculen kilometers kunnen reizen voor ze tegen een ander aanbotsen. Een thermometer zou tussen de schaarse atomen vrijwel alleen de invallende straling van de Zon meten, en 's nachts veel meer warmtestraling uitzenden dan ze ontvangt van die paar atomen en dus zwaar onder nul Celsius aanwijzen. De atomen zijn wel heet, maar door de ijlheid bevat de thermosfeer weinig warmte, per volume eenheid veel minder warmte dan aan het oppervlak van de Aarde.

 

Een van de manieren waarop men op indirecte manier de temperatuur meet is d.m.v. het Doppler effect. De straling afkomstig van de atomen vertoont bij spectraalanalyse een blauw- danwel roodverschuiving, die een maat geeft voor de snelheid van de atomen en dus van de wind en de temperatuur. Ook andere vormen van spectraalanalyse van gassen worden gebruikt.

ISS draait haar baantjes door de thermosfeer, en wordt daardoor afgeremd (er worden dan ook op gezette tijden raketjes gestart om ISS weer omhoog te helpen). Door het verlies aan hoogte te meten ontstaat er een maat voor de wrijving met de thermosfeer, en daarmee een maat voor de dichtheid daarvan. Ook bij satellieten in een lage baan zijn veel metingen verricht om de dichtheid van de atmosfeer ter plekke te bepalen. Aan de hand van die dichtheid kan men volgens een model de temperatuur afleiden; de variatie in de atmosferische druk op die hoogte is namelijk vrijwel alleen afhankelijk van de temperatuur.

 

Een directere manier is door complexe meetinstrumenten met een raket door de bovenste lagen te sturen en zo'n vliegend lab de temperatuur uit verschillende parameters waaronder de snelheid van de moleculen af te laten leiden.

 

Al met al is het erg ingewikkeld om die temperatuur met precisie vast te kunnen stellen, en hoe ze het precies doen weet ik niet voldoende, dat vereist denk ik heel wat leeswerk.