上空の気温の定義

質問

成層圏よりさらに高い熱圏では高度があがるにつれ気温が上昇すると聞きますが
そもそも気温の定義は気体分子の運動を統計力学的に扱い
運動エネルギーをボルツマン定数を用いて近似しているんですよね？

気体密度が小さくなり、気体分子同士が十分に衝突を繰り返さないような上空では同じように扱うことが出来ないんではないでしょうか？
つまりボルツマン分布しないんじゃないでしょうか？

そんな上空、ひいては宇宙での気温(3ケルビンと言われてますが)
の定義ってなんですか？
定義が変更される高度ってどのくらいですか？

回答No.1

First_Noel

おっしゃる通り，通常我々の日常的に使う「温度」の根本は，
粒子群が十分な頻度で衝突を起こし，熱平衡状態にあるとした上での
マクスウェル・ボルツマン分布の幅に従っています．
粒子数が少なくなれば，衝突の頻度が不十分で分布がずれ，
それに対しては他にも幾つか，なんとか分布，と言うモデルがありますが，

最も一般的に温度を求めるならば，
プランクの式で表される「黒体輻射」のモデルによる電磁波の波長分布です．
宇宙の背景放射もこれに従っています．

即ち，
電磁波がある→電子が揺さぶられる→原子が揺さぶられる→衝突が十分に起こって熱平衡へ
と言う順番だと考えれば良いでしょう．