Линия Кармана: где начинается космос?

Линия Кармана
Атмосфера Земли представляет собой тонкую воздушную полосу, состоящую из пяти основных слоёв, границей которых является линия Кармана. Авторы и права: NASA.

Линия Кармана – это условная линия, проходящая на высоте 100 километров над уровнем моря, которая является границей между земной атмосферой и космосом. Однако определить, где именно начинается космос, может оказаться довольно сложной задачей, которая зависит от того, кого вы спросите. Это связано с тем, что атмосфера Земли не заканчивается резко, а вместо этого она становится всё тоньше и тоньше на больших высотах, а это означает, что окончательной верхней границы нет.

Согласно NOAA “космическое пространство должно быть свободным для исследования и использования всеми”. Но из-за множества определений того, где на самом деле начинается космос, и отсутствия определённого закона, подтверждающего истинную границу, дверь “там, где начинается космос”, остаётся широко открытой, предлагая множество различных интерпретаций.

Например, для НАСА и вооружённых сил США космос начинается на высоте 80 километров. Однако для международного сообщества, в том числе Международной авиационной федерации, космос начинается немного выше, на высоте 100 километров, на линии Кармана.

Теория и линия Кармана

По мере того, как самолёт поднимается на всё большую и большую высоту, плотность окружающего воздуха становится всё ниже и ниже. Это означает, что воздух в салоне должен находиться под давлением, чтобы люди могли дышать, но это также влияет на то, как летает самолет.

Самолёт удерживается в воздухе за счёт аэродинамической силы, называемой подъёмной силой, которая должна уравновешивать силу тяжести. Чем ниже плотность воздуха, тем быстрее должен лететь самолет, чтобы его крылья создавали необходимую подъёмную силу.

Но есть и второй способ, которым путешествие на высокой скорости может противодействовать гравитации. Он был открыт Исааком Ньютоном в 17 веке, задолго до того, как родилась наука об аэродинамике. На самом деле Ньютон вообще игнорировал атмосферные эффекты и просто задавался вопросом, что произойдёт, если пушечное ядро ​​будет выпущено горизонтально со всё более высокой скоростью.

Земля
Земля и Млечный Путь. Авторы и права: Guillaume Preat / EyeEm via Getty Images.

Ответ заключается в том, что оно будет улетать всё дальше и дальше, прежде чем упадёт обратно на Землю. В конце концов, когда пушечное ядро достигнет “орбитальной скорости”, оно ​​будет летать вокруг планеты.

Перенесёмся в середину 20-го века, когда венгерско-американский аэрокосмический инженер по имени Теодор фон Карман задал простой вопрос. На какой высоте скорость, необходимая для удержания самолёта в воздухе за счёт аэродинамической подъёмной силы, становится настолько высокой, что превышает орбитальную скорость?

Карман произвёл необходимые расчёты, а затем округлил результат до памятной цифры в 100 километров. Эта высота теперь известна как “линия Кармана”.

Альтернативное определение?

Принимая во внимание разногласия по поводу того, что начинается на высоте около 80 километров или 100 километров, некоторые люди спрашивают, не проще ли было бы просто определить начало космоса как абсолютную точку, в которой заканчивается атмосфера Земли. Но это определение ещё больше усложнило бы ситуацию.

Чтобы преодолеть пределы атмосферы Земли, вам потребуется пролететь около 10 000 километров и пересечь самый выокий слой земной атмосферы – экзосферу. Экзосфера отмечает самый край нашей атмосферы, так почему бы ей также не отметить начало космоса?

Международная космическая станция (МКС) вращается вокруг Земли на средней высоте 400 километров, а спутники на низкой околоземной орбите остаются на высоте менее 1000 километров. С космической границей на этой новой высоте в 10 000 километров большинство наших космических станций, вращающихся вокруг Земли, больше не будут считаться “космическими станциями”, и, например, любые посетители МКС больше не будут называться астронавтами.

Это новое определение запутало бы определение космического пространства ещё больше, чем два определения, которые у нас есть в настоящее время: 80 километров и 100 километров. Так что на данный момент это наши лучшие варианты.

Оставьте комментарий