Найти в Дзене
AstroGeorge

Атмосфера Земли. Где начинается космос?

Рассмотрим разные определения границы космоса, поскольку коммерческие космические полёты становятся реальностью.

Луна заходит за нечёткий сине-голубой край земной атмосферы, вид с Международной космической станции. (фото - Рид Уайзман / НАСА)
Луна заходит за нечёткий сине-голубой край земной атмосферы, вид с Международной космической станции. (фото - Рид Уайзман / НАСА)

После успешного полёта Virgin Galactic Ричарда Брэнсона 11 июля 2021 г. возобновились разговоры о том, где именно начинается космос. В отношении орбитальных полётов существует общепринятая линия Кармана - условная граница, расположенная на высоте 100 км. Кроме того, применяется и граница 80 км, обозначающая верхнюю часть мезосферы, где сгорает большинство метеоров. Для сравнения, пассажирские самолёты обычно летают на высоте 10-11 км вблизи верхней границы тропосферы, самого нижнего слоя атмосферы.

Линия Кармана названа в честь венгерско-американского инженера Теодора фон Кармана, который определил, что на высоте 101-го километра атмосфера слишком разрежена, чтобы обеспечить подъёмную силу, необходимую для полёта обычного самолёта. Для этого скорость летательного аппарата уже должна быть равна первой космической. НАСА также использовало определение 80 км в течение нескольких десятилетий, начиная с конца 1950-х годов.

Строение атмосферы Земли. Упрощённый рисунок (Яндекс Картинки).
Строение атмосферы Земли. Упрощённый рисунок (Яндекс Картинки).

Атмосфера Земли состоит из нескольких слоёв. Над тропосферой, в которой содержится 4/5 всей массы атмосферы и в которой которой формируется погода, начинается стратосфера. Она располагается на высотах от 11 до 50 км, затем - мезосфера - самый холодный слой. Он располагается на высотах от 40—50 до 80—90 км.

Строение атмосферы Земли и её дневное и ночное состояние. (Википедия)
Строение атмосферы Земли и её дневное и ночное состояние. (Википедия)

Для полётов мезосфера представляет собой своего рода «мёртвую зону» — воздух здесь слишком разрежён, чтобы поддерживать самолёты или аэростаты (на высоте 50 км плотность воздуха в 1000 раз меньше, чем на уровне моря), и в то же время слишком плотен для полётов искусственных спутников на такой низкой орбите. Прямые исследования мезосферы проводятся в основном с помощью суборбитальных метеорологических ракет. Линия Кармана располагается на высоте 100 км, в нижней части термосферы, примерно на высоте нижней границы северных сияний.

Полярное сияние, вид с МКС. Образуется в термосфере примерно от линии Кармана до высоты 1000 км. (НАСА)
Полярное сияние, вид с МКС. Образуется в термосфере примерно от линии Кармана до высоты 1000 км. (НАСА)

Это также наименьшая высота, на которой спутник может вращаться вокруг Земли непродолжительное время. Ниже 100 км трение о воздух быстро приведёт к тому, что аппарат будет резко терять высоту и сгорит в атмосфере.

МКС движется по орбите на высоте около 420 км в термосфере, которая начинается на высоте 80—90 км и простирается примерно до 800 км. Над этим слоем находится экзосфера, которая уступает место межпланетному пространству.

Полёт Ричарда Брэнсона 11 июля 2021 г. на Virgin Galactic. Он достиг высоты 86 км.

А Джефф Безос, основатель компании Amazon, целью своего состоявшегося 20 июля 2021 года полёта на корабле Blue Origin выбрал линию Кармана. Это международный стандарт, который используется как всемирной организацией, фиксирующей рекорды в области аэронавтики и космонавтики, Международной федерацией аэронавтики (FAI), так и Организацией Объединённых Наций. Сомневаюсь, что вид из окна у него сильно отличался от того, что видел Брэнсон. Счастливчики-пассажиры могли любоваться искривлённой Землёй под чёрным небом и, возможно, видели несколько ярких звёзд.

Если же говорить о НАСТОЯЩЕМ космосе, где атмосфера Земли уже уступает солнечному ветру, то это гораздо дальше. Внешний слой атмосферы, экзосфера, фактически заканчивается на расстоянии 10 000 км от Земли - в 100 раз дальше линии Кармана. Немногочисленные атомы и молекулы земной атмосферы могут пролететь на такой высоте сотни километров, не сталкиваясь друг с другом. И всё же это лишь малая часть среднего расстояния (384 400 км) до Луны.

Спасибо за прочтение! Подписывайтесь, ставьте лайки!

Наука
7 млн интересуются