L'exosphère est la couche la plus externe de l'atmosphère terrestre, située au-dessus de la thermosphère. Il s'étend sur environ 600 km jusqu'à ce qu'il s'amincisse pour fusionner avec l'espace interplanétaire. Cela fait de l'exosphère environ 10 000 km ou 6 200 milles d'épaisseur ou à peu près aussi large que la Terre. La limite supérieure de l'exosphère terrestre s'étend à mi-chemin de la Lune.
Pour d'autres planètes avec des atmosphères substantielles, l'exosphère est la couche au-dessus des couches atmosphériques plus denses, mais pour les planètes ou les satellites sans atmosphères denses, l'exosphère est la région entre la surface et l'espace interplanétaire. C'est ce qu'on appelle le exosphère de surface. Il a été observé pour la Lune de la Terre, Mercure et les lunes galiléennes de Jupiter.
Le mot "exosphère" vient des mots grecs antiques exo, ce qui signifie à l'extérieur ou au-delà, et sphaira, ce qui signifie sphère.
Les particules de l'exosphère sont extrêmement éloignées. Ils ne correspondent pas tout à fait à la définition d'un "gaz" car la densité est trop faible pour que des collisions et des interactions se produisent. Ils ne sont pas non plus nécessairement du plasma, car les atomes et les molécules ne sont pas tous chargés électriquement. Les particules de l'exosphère peuvent parcourir des centaines de kilomètres le long d'une trajectoire balistique avant de tomber sur d'autres particules.
La limite inférieure de l'exosphère, où elle rencontre la thermosphère, est appelée thermopause. Sa hauteur au-dessus du niveau de la mer varie de 250 à 500 km jusqu'à 1000 km (310 à 620 miles), en fonction de l'activité solaire. La thermopause est appelée exobase, exopause ou altitude critique. Au-dessus de ce point, les conditions barométriques ne s'appliquent pas. La température de l'exosphère est presque constante et très froide. À la limite supérieure de l'exosphère, la pression du rayonnement solaire sur l'hydrogène dépasse l'attraction gravitationnelle vers la Terre. La fluctuation de l'exobase due au temps solaire est importante car elle affecte la traînée atmosphérique sur les stations spatiales et les satellites. Les particules qui atteignent la frontière sont perdues de l'atmosphère terrestre vers l'espace.
La composition de l'exosphère est différente de celle des couches sous-jacentes. Seuls les gaz les plus légers se produisent, à peine maintenus sur la planète par gravité. L'exosphère de la Terre se compose principalement d'hydrogène, d'hélium, de dioxyde de carbone et d'oxygène atomique. L'exosphère est visible depuis l'espace comme une région floue appelée géocorona.
Sur Terre, il y a environ 1019 molécules par centimètre cube d'air au niveau de la mer. En revanche, il y en a moins d'un million (106) molécules dans le même volume dans l'exosphère. La Lune n'a pas de véritable atmosphère car ses particules ne circulent pas, n'absorbent pas beaucoup de rayonnement et doivent être reconstituées. Pourtant, ce n'est pas tout à fait un vide non plus. La couche limite de la surface lunaire a une pression d'environ 3 x 10-15 atm (0,3 nano Pascals). La pression varie selon que ce soit le jour ou la nuit, mais la masse entière pèse moins de 10 tonnes métriques. L'exosphère est produite par le dégazage du radon et de l'hélium provenant de la désintégration radioactive. Le vent solaire, le bombardement de micrométéores et le vent solaire contribuent également aux particules. Les gaz inhabituels trouvés dans l'exosphère de la Lune, mais pas dans l'atmosphère de la Terre, de Vénus ou de Mars, comprennent le sodium et le potassium. D'autres éléments et composés trouvés dans l'exosphère de la Lune comprennent l'argon-40, le néon, l'hélium-4, l'oxygène, le méthane, l'azote, le monoxyde de carbone et le dioxyde de carbone. Une trace d'hydrogène est présente. De très petites quantités de vapeur d'eau peuvent également exister.
En plus de son exosphère, la Lune peut avoir une "atmosphère" de poussière qui plane au-dessus de la surface en raison de la lévitation électrostatique.
Alors que l'exosphère de la Lune est presque un vide, elle est plus grande que l'exosphère de Mercure. Une explication à cela est que Mercure est beaucoup plus proche du Soleil, donc le vent solaire peut balayer les particules plus facilement.
Les références