Αφροδίτη (Ανώτερη ατμόσφαιρα και ιονόσφαιρα)

Η μεσόσφαιρα της Αφροδίτης εκτείνεται στα υψόμετρα 65 -120 χλμ., και η θερμόσφαιρα αρχίζει στα 120 χλμ και καταλήγει στο ανώτατο όριο της ατμόσφαιρας (εξώσφαιρας) στα 220 - 350 χλμ.^[17] Η εξώσφαιρα είναι το υψόμετρο στο οποίο η ατμόσφαιρα είναι ελεύθερη συγκρούσεων.

Η μεσόσφαιρα της Αφροδίτης διακρίνεται σε δύο στρώματα: το κάτω στα 62-73 χλμ^[26] και το άνω στα 73-95 χλμ.^[17] Στην κάτω μεσόσφαιρα η θερμοκρασία είναι σχεδόν σταθερή στους 230 K (-43 °C). Αυτό το στρώμα συμπίπτει με το ανώτερο υπόστρωμα της νέφωσης. Στην άνω μεσόσφαιρα η θερμοκρασία αρχίζει να μειώνεται και πέφτει στους 165 K (-108 °C) σε υψόμετρο 95 χλμ., όπου αρχίζει η μεσόπαυση.^[17] Είναι η πιο κρύα περιοχή της ατμόσφαιρας στην φωτισμένη από τον ήλιο (ημερινή) πλευρά της Αφροδίτης.^[2] Στην ημερινή μεσόπαυση, που χωρίζει τη μεσόσφαιρα από τη θερμόσφαιρα και βρίσκεται στα 95-120 χλμ., η θερμοκρασία αυξάνεται προς σταθερή—περίπου 300-400 K (27-127 °C)—τιμή που επικρατεί στην θερμόσφαιρα.^[2] Αντίθετα, στη σκοτεινή πλευρά της Αφροδίτης (νυχτερινή) η θερμόσφαιρα είναι η ψυχρότερη περιοχή του πλανήτη με θερμοκρασία που πέφτει στους 100 K (-173 °C). Ονομάζεται και κρυόσφαιρα.^[2]

Τα μοτίβα κυκλοφορίας στην άνω μεσόσφαιρα και τη θερμόσφαιρα της Αφροδίτης διαφέρουν εντελώς από αυτά της κάτω ατμόσφαιρας.^[2] Στα υψόμετρα 90-150 χλμ. ο αέρας κινείται από την ημερινή προς τη νυχτερινή πλευρά του πλανήτη, με ανάκαμψη πάνω από το ηλιόλουστο ημισφαίριο και κατωφέρεια πάνω από το σκοτεινό ημισφαίριο. Η κατωφέρεια πάνω από τη νυχτερινή πλευρά προκαλεί αδιαβατική θέρμανση του αέρα, που σχηματίζει ένα ζεστό στρώμα στη νυχτερινή μεσόσφαιρα στα υψόμετρα 90-120 χλμ.^[3][2] Η θερμοκρασία αυτού του στρώματος—230 K (-43 °C) είναι πολύ υψηλότερη από την συνήθη θερμοκρασία στη νυχτερινή θερμόσφαιρα—100 K (-173 °C).^[2] Ο αέρας που κυκλοφορείται από την ημερινή πλευρά μεταφέρει οξυγονοάτομα, τα οποία κατόπιν ανασυνδυασμού σχηματίζουν διεγερμένα μόρια οξυγόνου σε μακρόβια μονήρη κατάσταση (¹Δ_g), τα οποία στη συνέχεια αποδieγείρονται με εκπομπή υπέρυθρης ακτινοβολίας σε μήκος κύματος 1,27 µm. Αυτή η ακτινοβολία από τα υψόμετρα 90-100 χλμ. παρατηρείται συχνά από διαστημόπλοια και επίγεια.^[27] Η νυχτερινή άνω μεσόσφαιρα και η θερμόσφαιρα της Αφροδίτης είναι, επίσης, οι πηγές των εκπομπών από τη μη-τοπική θερμοδυναμική ισορροπία των μορίων CO₂ και νιτρικού οξειδίου, που ευθύνονται για τη χαμηλή θερμοκρασία στη νυχτερινή θερμόσφαιρα.^[27]

Το όχημα Αφροδίτη Eξπρές έχει δείξει μέσα από την αστρική επιπρόσθηση ότι η ατμοσφαιρική ομίχλη εκτείνεται πολύ μακρύτερα στη νυχτερινή πλευρά από ότι στην ημερινή. Στην ημερινή πλευρά το υπόστρωμα του σύννεφου έχει πάχος 20 χλμ. και εκτείνεται έως τα 65 χλμ., ενώ στη νυχτερινή πλευρά βρίσκεται στη μορφή παχιάς ομίχλης και φτάνει ως τα 90 χλμ—ψηλά στη μεσόσφαιρα, συνεχίζοντας ακόμη ψηλότερα στα 105 χλμ. ως πιο διάφανη ομίχλη.^[28] Το 2011, το διαστημικό όχημα ανακάλυψε ότι η Αφροδίτη έχει ένα λεπτό στρώμα όζοντος σε υψόμετρο 100χλμ.^[29]

Η Aφροδίτη έχει μια εκτεταμένη ιονόσφαιρα στα υψόμετρα 120-300 χλμ.^[17] Η ιονόσφαιρα σχεδόν συμπίπτει με την θερμόσφαιρα. Τα υψηλά επίπεδα ιονισμού διατηρούνται μόνο στην ημερινή πλευρά του πλανήτη. Πάνω από τη νυχτερινή πλευρά η συγκέντρωση των ηλεκτρονίων είναι σχεδόν μηδενική.^[17] Η ιονόσφαιρα της Αφροδίτης διακρίνεται σε τρία στρώματα: α1 στα 120 - 130 χλμ., α2 στα 140 - 160 χλμ. και α3 στα 200 - 250 χλμ.^[17] Μπορεί να υπάρχει ένα επιπλέον στρώμα κοντά στα 180 χλμ. Η μέγιστη πυκνότητα ηλεκτρονίων (αριθμός των ηλεκτρονίων σε μια μονάδα όγκου) ίση με 3 × 10¹¹ m^-3 βρίσκεται στο στρώμα α2 κοντά στο υποηλιακό σημείο.^[17] Το ανώτατο όριο της ιονόσφαιρας—η ιονόπαυση βρίσκεται στα υψόμετρο 220-375 χλμ. και χωρίζει το πλάσμα πλανητικής προέλευσης από την προκληθείσα μαγνητόσφαιρα.^[30][31] Τα κύρια είδη ιόντων στα στρώματα α1 και α2 είναι O₂⁺ ιόντα, ενώ το στρώμα α3 αποτελείται κύρια από O⁺ ιόντα.^[17] Το ιονοσφαιρικό πλάσμα φαίνεται πως βρίσκεται σε κίνηση· ο ιονισμός από την ηλιακή ακτινοβολία στην ημερινή πλευρά, και ο επανασυνδυασμός των ιόντων στη νυχτερινή πλευρά, είναι οι κύριες διαδικασίες που ευθύνονται για την επιτάχυνση του πλάσματος στις παρατηρούμενες ταχύτητες. Η ροή του πλάσματος φαίνεται πως επαρκεί για τη διατήρηση της νυχτερινής ιονόσφαιρας στο παρατηρούμενο μέσο επίπεδο πυκνότητας ιόντων.^[32]