地球の外気圏内の最も一般的な分子は、最も軽い大気ガスの分子です。 水素は外気圏全体に存在し、ヘリウム、二酸化炭素、原子酸素がその基部の近くにあります。 外気圏と宇宙空間の境界を定義するのは難しいため(このセクションの最後の”上部境界”を参照)、外気圏は惑星間または宇宙空間の一部とみなされることがある。

Lower boundaryEdit

Main article:Thermopause

外気圏の下限はエクソベースと呼ばれます。, これは気圧条件がもはや適用されなくなった高度であるため、”臨界高度”とも呼ばれます。 大気温度はこの高度よりもほぼ一定になります。 地球上では、太陽活動に応じて、エクソベースの高度は約500から1,000キロメートル(310から620マイル)の範囲です。

エクソベースは二つの方法のいずれかで定義することができます。

エクソベースを上向きに移動する分子が平均して一つの衝突を経験する高さとして定義すると、この位置で分子の平均自由経路は一つの圧力スケールの高さに等しくなります。, これを以下に示します。 圧力p{\displaystyle p}と温度T{\displaystyle T}において、水平面積A{\displaystyle A}と高さが平均自由経路l{\displaystyle l}に等しい空気の体積を考える。 理想気体に対して、その中に含まれる分子の数は次のようになる。

n=p A l R T{\displaystyle n={\frac{pAl}{RT}}}

ここでR{\displaystyle R}は普遍気体定数である。, 上に移動する各分子が平均一つの衝突を受けるという要件から、圧力は次のようになる:

p=m A n g A{\displaystyle p={\frac{m_{A}ng}{A}}}

ここで、m A{\displaystyle m_{A}}は気体の平均分子量である。 これら二つの方程式を解くと、

l=R T m A g{\displaystyle l={\frac{RT}{m_{A}g}}}

これは圧力スケールの高さの方程式である。, 圧力スケールの高さは一次成分の密度スケールの高さにほぼ等しく、クヌードセン数は平均自由経路と典型的な密度ゆらぎスケールの比であるため、これはエキソベースがK n(h E B)≤1{\displaystyle\mathrm{Kn}(h_{EB})\simeq1}の領域にあることを意味する。

エキソベースの高さの変動は、衛星に大気抵抗を与え、軌道を維持するための行動が取られなければ最終的に軌道から落下させるため、重要です。,

Upper boundary of EarthEdit

原理的には、外気圏は、粒子がまだ地球に重力に束縛されている距離、すなわち粒子がまだ地球に向かってそれらを取り戻す弾道軌道を持っている距離をカバーしている。 外気圏の上部境界は、水素原子に対する太陽放射圧の影響が地球の重力の影響を超える距離として定義することができます。 これは月までの半分の距離で起こります。 ジオコロナとして宇宙から観測できる外気圏は、地球の表面から少なくとも10,000キロメートル(6,200mi)まで広がっていると見られている。,

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