Le molecole più comuni all’interno dell’esosfera terrestre sono quelle dei gas atmosferici più leggeri. L’idrogeno è presente in tutta l’esosfera, con un po ‘ di elio, anidride carbonica e ossigeno atomico vicino alla sua base. Poiché può essere difficile definire il confine tra l’esosfera e lo spazio esterno (vedi “Limite superiore” alla fine di questa sezione), l’esosfera può essere considerata una parte dello spazio interplanetario o esterno.
Limite inferioremodifica
Il limite inferiore dell’esosfera è chiamato esobase., È anche chiamata “altitudine critica” in quanto questa è l’altitudine in cui le condizioni barometriche non si applicano più. La temperatura atmosferica diventa quasi una costante al di sopra di questa altitudine. Sulla Terra, l’altitudine dell’esobase varia da circa 500 a 1.000 chilometri (da 310 a 620 miglia) a seconda dell’attività solare.
L’esobasi può essere definita in due modi:
Se definiamo l’esobasi come l’altezza alla quale le molecole che viaggiano verso l’alto sperimentano una collisione in media, allora in questa posizione il percorso libero medio di una molecola è uguale a un’altezza della scala di pressione., Questo è mostrato nel seguito. Si consideri un volume d’aria, con area orizzontale A {\displaystyle A} e altezza uguale al percorso libero medio l {\displaystyle l} , alla pressione p {\displaystyle p} e alla temperatura T {\displaystyle T} . Per un gas ideale, il numero di molecole in esso contenute è:
n = p A l R T {\displaystyle n={\frac {pAl}{RT}}}
dove R {\displaystyle R} è la costante universale del gas., Dal requisito che ogni molecola che viaggia verso l’alto subisce in media una collisione, la pressione è:
p = m A n g A {\displaystyle p={\frac {m_{A}ng}{A}}}
dove m A {\displaystyle m_{A}} è la massa molecolare media del gas. Risolvendo queste due equazioni si ottiene:
l = R T m A g {\displaystyle l = {\frac {RT} {m_ {A} g}}}
che è l’equazione per l’altezza della scala di pressione., Poiché l’altezza della scala di pressione è quasi uguale all’altezza della scala di densità del costituente primario e poiché il numero di Knudsen è il rapporto tra il percorso libero medio e la tipica scala di fluttuazione della densità, ciò significa che l’esobase si trova nella regione in cui K n ( h E B ) ≃ 1 {\displaystyle \mathrm {Kn} (h_{EB})\simeq 1} .
La fluttuazione nell’altezza dell’esobase è importante perché questo fornisce resistenza atmosferica sui satelliti, causando alla fine la loro caduta dall’orbita se non viene intrapresa alcuna azione per mantenere l’orbita.,
Limite superiore della terramodifica
In linea di principio, l’esosfera copre le distanze in cui le particelle sono ancora legate gravitazionalmente alla Terra, cioè le particelle hanno ancora orbite balistiche che le riporteranno verso la Terra. Il limite superiore dell’esosfera può essere definito come la distanza alla quale l’influenza della pressione della radiazione solare sull’idrogeno atomico supera quella dell’attrazione gravitazionale terrestre. Questo accade a metà della distanza dalla Luna . L’esosfera, osservabile dallo spazio come geocorona, si estende ad almeno 10.000 chilometri (6.200 miglia) dalla superficie terrestre.,