2018-03-03
Температура воздуха в верхних слоях атмосферы, связанная с кинетикой движения его молекул, порядка $1000^{ \circ} К$. Вместе с тем наверху очень холодно. Чем может быть оправдан этот парадокс?
Решение:
Применение в тексте вопроса термина «температура в $1000^{ \circ} К$» неправомерно. Термин этот означает здесь только, что средняя квадратичная скорость молекул, которые могут проникнуть в верхние слои атмосферы, должна быть весьма велика. Она равна $u = \sqrt{ \frac{3RT}{ \mu}}$ или для отдельной молекулы массы $m$ $\bar{u} = \sqrt{ \frac{3kT}{m} }$.
Однако, согласно распределению Максвелла, абсолютное количество таких быстрых молекул в верхних слоях атмосферы весьма мало и потому совокупное действие их общей кинетической энергии, приходящейся на единицу площади термометра и изменяющей внутреннюю энергию термометрического тела, также весьма мало. Отсюда и низкое показание термометра, реагирующего на суммарное тепловое воздействие среды, непосредственно окружающей поверхность термометра.