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Die Exosphere - von griech.: exo (außerhalb) und sphaira (Kugel) - stellt die äußerste Schicht der Erdatmosphäre dar. Sie markiert den Übergang zum interplanetaren Raum.
Sie schließt an die Thermosphäre und nimmt ihren Anfang nach unterschiedlichen Angaben zwischen einer Höhe von etwa 500 bis 1000 km. Ihre äußere Grenze wird mit etwa 10.000 km angegeben. Alle in ihr enthaltenen Teilchen sind weitgehend ionisiert. Die Exosphäre ist die einzige Atmosphärenschicht, aus der Gasmoleküle aufgrund der ihnen eigenen Geschwindigkeit das Gravitationsfeld der Erde verlassen können, da so wenige Teilchen vorhanden sind, dass deren Bremswirkung vernachlässigt werden kann. Die Exosphäre wird deshalb auch als Dissipationssphäre bezeichnet.
Sie ist ein Teil der Heterosphäre, das heißt jenem Bereich der Atmosphäre ab ca 120 km Höhe, in dem sich die Gase entsprechend ihrer Atomgewichte entmischen und schichten. Ab einer Höhe von 1000 km kommt nurmehr Wasserstoff als das leichteste Gas vor.
Auch andere Planeten oder Monde besitzen eine Exosphäre, so z.B. der Planet Merkur, aber auch der Erdmond, der durch LunarSat, eine Monderkundungsmission der ESA diesbezüglich u. A. untersucht werden soll (Start am 1. Januar 2006).
Siehe auch: Troposphäre - Stratosphäre - Mesosphäre