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天空在哪里结束?太空又从哪里开始?答案或许让你意想不到

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我们都知道二者的区别。天空就是那个位于我们头顶上的、包覆着一切的巨大空间,有时呈蓝色,有时很昏暗,有时则二者兼备。太空就是那个包围住地球的、深不可测的巨大黑色空间,广袤无垠,无法丈量。众所周知,当你一飞冲天,只要飞得足够高,你最终会进入太空。然而二者的边界在哪里?那条标志着你已离开地球的轮廓、进入外层空间的界线在哪里?好吧,我们无法肯定这条界线的位置,因为并没有这样一个地方,当你越过那里之后就可以正式宣布“我已离开地球”了。

在天上找不到这条边界。你爬升地越高,大气就越稀薄,不信的话可以去问问登山队员。然而即便处在更高的高度上,随着大气密度的降低,外太空开始缓慢显现,当你尚未意识到发生了什么的时候,从技术上讲你已经处在天空的最外层疆域中了。因此进入外太空的过程更像是渐进上升,而不是像某种开关一样瞬间切换。事实上,联合国与美国国务院都不愿意选定一块区域作为进入太空的正式门槛,这个过程是如此的缓慢,以致不可能找到任何明确的指示。但是我们知道你在想什么,肯定有一个海拔高度数值被认定为“太空”的底限,你想得没错:这个高度就是所谓的“卡门线”,距离海平面一百千米。

该区域以物理学家西奥多·冯·卡门的名字命名,因为他测算出一般的飞机是无法在这个高度飞行的。根据他的研究,在这个高度上,大气变得如此的稀薄,以致于一架飞机如果想在这个高度飞行的话,飞行速度必须超过在地球轨道上运行的航天器,否则无法获得维持该高度飞行所需的足够升力。这一飞行速度跟逃离地球所需的速度是一样的,即逃逸速度,因此飞行器将无法遵循地球曲率,从而进入外太空。

卡门线已被联邦政府,a co-ed Lunatique Internacional还有国际航空运动联盟正式指定为地球天空的边界。根据他们的说法,一旦你到达卡门线(地表上空一百千米),你就已经来到了外太空,称为航天员都不过分。可即便如此,这条界线也是有问题的,并未获得所有人的共识。例如,美国空军把旅行高度仅达到海平面以上80千米的人归类为“航天员”,这个高度意味着开始进入了热电离层,在这一区域,大气由于吸收了X射线和紫外线而导致温度产生戏剧性的变化。

并且,太阳射线根据这个有道理的特别的思路:如果大气层足够薄,薄至可以被外太空的影响“加热”,那么它将是一个属于外太空的区域。另外的人认为,外太空的边界是在卡门线上,卡门线高于海平面约118千米处,在比卡门线高18米的区域大量的太阳射线和离子将地球的大气层取而代之。一份来自卡尔加里大学的2009年的研究报告显示,带电颗粒以一种令人震惊的速度——1000km/h——在这个高度运行。但是,即使是这个位置也依然未真正标志着地球大气层的结束。许多人可能认为国际空间站位于外太空,毕竟它因此著名。

但它仍然会受到地球大气的影响,即使它在330至435千米处工作。那里有足够的颗粒和分子环绕它,从而产生拉力。如果给了这些分子足够的时间,它们甚至可以将国际空间站带回至地球。为了避免这种情况的发生,空间站将火箭常规的助推器加速了。凭此,我们可知,我们关于外太空的更传统的了解仍然受到了地球大气层的影响。你也许会争论道,空间站并不是一个真正的行星间的空间,因此它可以感受到最近天体的影响。

热层上是外大气层,在外大气层,大气层与外太空最终融合。多种多样的气体在这里出现,这些气体中包括氦气和二氧化碳。这些气体的微粒会传播的很远,但仍然会受到地球引力的影响。外大气层的起始处被认为是外大气层底或热。间隔在明显高于国际空间站处即距离地球表面500至1000千米间任何地方出现。在这个高度,气压的公式不再适用,温度保持恒定,也就是说,太空的冰冷的温度会维持恒定。

外大气层造成了一个明显的发光的环,如同一道阻隔地球和太空的屏障。这个环叫做the Geo Corona,它可以出现在不同卫星影像中。The Geo Corona在地球表面上方延展了约10000千米。但即使它看起来像是接近边缘时,它并不代表你到了更远的太空。在约一半的到达月亮的距离,太阳射线给氢气微粒施加了很大的压力,这些压力大过了地球的引力。

我们通常认为,地球的引力对大气中的粒子不产生任何影响的地方就是行星际空间。换句话说,就是在地球到月球的这384,000公里不属于大气层的范畴,而且太阳辐射影响氢元素的距离只有这个距离的一半。因此,我们估计外逸层会在海拔190000千米左右结束,而如果你本来就在一个高海拔的地区,这个外逸层的结束点可能出现的更早。这就像一个最后的召唤一样:在你走了很远,到达了地月距离的一半时,你终于走到了天空的尽头,进入了行星际空间。

但是关于这个分界点的问题没有一个肯定的答案,你的答案取决于你对“外太空”这个名词的定义是什么。

根据美国空军的定义,海拔80千米以上被称为外太空,在海拔100千米左右的地方被称为卡门线。在卡门线以上的大气由于温度过高而密度过低,所以无法进行航空飞行(在卡门线以上进行的飞行被称为航天飞行)。再高一些,在海拔118千米处,大气中充斥着高速运动的离子。但是在海拔400公里左右的国际空间站仍能感受到地球大气的影响。由此推断,这可能意味着海拔500-1000千米仍然属于天空的范畴。而在太阳辐射克服了地球的重力的那个高度,才是地球的大气的尽头,你才到达了真正的天际。

相关知识:

大气(atmosphere)来源于希腊语ἀτμός(atmos)水蒸气和σφαῖρα(sphaira)球体。 大气是环绕着行星或者其他物质的一层或者一组气体,这层气体被该行星或者物质的引力固定。通常来讲,一层大气受到的重力越大而它本身的温度越低,这层大气会更稳定。

地球的大气由氮气(约占78%),氧气(约占21%),氩气(约占0.9%)二氧化碳气体(约占0.04%)以及其他微量气体组成。氧被生物用于呼吸;氮被细菌和闪电固定住后产生用来构成核苷酸与氨基酸的氨;二氧化碳被植物,藻类和蓝藻当作光合作用的原料。大气层有助于保护生物免受紫外线辐射,太阳风和来自宇宙的射线所导致的基因损害。目前的地球大气层的组成是几十亿年来生物对古大气层进行的生化改造的结果。

恒星大气(stellar atmosphere)是恒星的外部区域,通常包含不透明的光球层以上的部分。另外,如果这个恒星的温度足够低,它的外层大气就可能具有含有化合分子。

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