Au moment où la plupart d’entre nous considèrent « l’espace » comme un vaste vide froid, nous observons en fait une région de l’atmosphère qui peut être plus chaude qu’un four et plus froide que l’espace. Des expériences récentes en laboratoire ont même poussé les températures en dessous de la région la plus froide jamais observée dans l'univers.
La Fédération astronautique internationale et l’armée de l’air américaine utilisent depuis longtemps la ligne Kármán, située à 100 km (62 mi) au-dessus du niveau de la mer, comme démarcation pratique entre l’atmosphère terrestre et l’espace. À cette altitude, l'air est trop ténu pour supporter la portance aérodynamique, donc seuls les vaisseaux spatiaux peuvent orbiter.
La thermosphère, la couche la plus externe de l’atmosphère terrestre, se situe juste en dessous de la ligne Kármán. Contrairement à la troposphère, les températures augmentent avec l’altitude car les photons solaires à haute énergie sont absorbés par les gaz atmosphériques clairsemés. En fonction de l'activité solaire et des conditions géomagnétiques, la thermosphère peut aller d'une température glaciale de -184 °F (−118 °C) à une température extrême de 3 600 °F (2 000 °C) ou plus.
La production solaire n’est pas stable; les éruptions cutanées et les éjections de masse coronale peuvent augmenter le flux de rayons ultraviolets et X de plusieurs ordres de grandeur. Pendant le maximum solaire, la thermosphère supérieure peut chauffer jusqu'à 1 000 °F (≈560 °C). Pendant ce temps, le côté jour de la planète connaît des températures bien plus élevées que le côté nuit, contribuant à une différence de 360°F (≈200°C) sur un cycle de 24 heures.
À environ 400 km d'altitude, la densité de l'air est d'environ 2 g km⁻³, soit environ 0,3 once par mile cube. Le gaz clairsemé ne peut pas transférer la chaleur au corps humain, vous auriez donc extrêmement froid. Pourtant, le vide ferait bouillir les fluides corporels à température corporelle normale, et le rayonnement à haute énergie enflammerait la peau exposée. Ces conditions hostiles illustrent pourquoi les combinaisons spatiales sont essentielles pour les astronautes.
Pour en savoir plus, consultez l'étude sur la variabilité de la température thermosphérique et l'article sur la nébuleuse Boomerang .