我們都知道二者的區(qū)別。天空就是那個(gè)位于我們頭頂上的、包覆著一切的巨大空間,有時(shí)呈藍(lán)色,有時(shí)很昏暗,有時(shí)則二者兼?zhèn)?。太空就是那個(gè)包圍住地球的、深不可測(cè)的巨大黑色空間,廣袤無(wú)垠,無(wú)法丈量。眾所周知,當(dāng)你一飛沖天,只要飛得足夠高,你最終會(huì)進(jìn)入太空。然而二者的邊界在哪里?那條標(biāo)志著你已離開(kāi)地球的輪廓、進(jìn)入外層空間的界線在哪里?好吧,我們無(wú)法肯定這條界線的位置,因?yàn)椴](méi)有這樣一個(gè)地方,當(dāng)你越過(guò)那里之后就可以正式宣布“我已離開(kāi)地球”了。
在天上找不到這條邊界。你爬升地越高,大氣就越稀薄,不信的話可以去問(wèn)問(wèn)登山隊(duì)員。然而即便處在更高的高度上,隨著大氣密度的降低,外太空開(kāi)始緩慢顯現(xiàn),當(dāng)你尚未意識(shí)到發(fā)生了什么的時(shí)候,從技術(shù)上講你已經(jīng)處在天空的最外層疆域中了。因此進(jìn)入外太空的過(guò)程更像是漸進(jìn)上升,而不是像某種開(kāi)關(guān)一樣瞬間切換。事實(shí)上,聯(lián)合國(guó)與外國(guó)國(guó)務(wù)院都不愿意選定一塊區(qū)域作為進(jìn)入太空的正式門檻,這個(gè)過(guò)程是如此的緩慢,以致不可能找到任何明確的指示。但是我們知道你在想什么,肯定有一個(gè)海拔高度數(shù)值被認(rèn)定為“太空”的底限,你想得沒(méi)錯(cuò)_這個(gè)高度就是所謂的“卡門線”,距離海平面一百千米。
該區(qū)域以物理學(xué)家西奧多·馮·卡門的名字命名,因?yàn)樗麥y(cè)算出一般的飛機(jī)是無(wú)法在這個(gè)高度飛行的。根據(jù)他的研究,在這個(gè)高度上,大氣變得如此的稀薄,以致于一架飛機(jī)如果想在這個(gè)高度飛行的話,飛行速度必須超過(guò)在地球軌道上運(yùn)行的航天器,否則無(wú)法獲得維持該高度飛行所需的足夠升力。這一飛行速度跟逃離地球所需的速度是一樣的,即逃逸速度,因此飛行器將無(wú)法遵循地球曲率,從而進(jìn)入外太空。
卡門線已被聯(lián)邦政府,a co-ed Lunatique Internacional還有國(guó)際航空運(yùn)動(dòng)聯(lián)盟正式指定為地球天空的邊界。根據(jù)他們的說(shuō)法,一旦你到達(dá)卡門線(地表上空一百千米),你就已經(jīng)來(lái)到了外太空,稱為航天員都不過(guò)分??杉幢闳绱耍@條界線也是有問(wèn)題的,并未獲得所有人的共識(shí)。例如,外國(guó)空軍把旅行高度僅達(dá)到海平面以上80千米的人歸類為“航天員”,這個(gè)高度意味著開(kāi)始進(jìn)入了熱電離層,在這一區(qū)域,大氣由于吸收了X射線和紫外線而導(dǎo)致溫度產(chǎn)生戲劇性的變化。
并且,太陽(yáng)射線根據(jù)這個(gè)有道理的特別的思路_如果大氣層足夠薄,薄至可以被外太空的影響“加熱”,那么她將是一個(gè)屬于外太空的區(qū)域。另外的人認(rèn)為,外太空的邊界是在卡門線上,卡門線高于海平面約118千米處,在比卡門線高18米的區(qū)域大量的太陽(yáng)射線和離子將地球的大氣層取而代之。一份來(lái)自卡爾加里大學(xué)的2009年的研究報(bào)告顯示,帶電顆粒以一種令人震驚的速度_1000km/h_在這個(gè)高度運(yùn)行。但是,即使是這個(gè)位置也依然未真正標(biāo)志著地球大氣層的結(jié)束。許多人可能認(rèn)為國(guó)際空間站位于外太空,畢竟她因此著名。
但她仍然會(huì)受到地球大氣的影響,即使她在330至435千米處工作。那里有足夠的顆粒和分子環(huán)繞她,從而產(chǎn)生拉力。如果給了這些分子足夠的時(shí)間,她們甚至可以將國(guó)際空間站帶回至地球。為了避免這種情況的發(fā)生,空間站將火箭常規(guī)的助推器加速了。憑此,我們可知,我們關(guān)于外太空的更傳統(tǒng)的了解仍然受到了地球大氣層的影響。你也許會(huì)爭(zhēng)論道,空間站并不是一個(gè)真正的行星間的空間,因此她可以感受到最近天體的影響。
熱層上是外大氣層,在外大氣層,大氣層與外太空最終融合。多種多樣的氣體在這里出現(xiàn),這些氣體中包括氦氣和二氧化碳。這些氣體的微粒會(huì)傳播的很遠(yuǎn),但仍然會(huì)受到地球引力的影響。外大氣層的起始處被認(rèn)為是外大氣層底或熱。間隔在明顯高于國(guó)際空間站處即距離地球表面500至1000千米間任何地方出現(xiàn)。在這個(gè)高度,氣壓的公式不再適用,溫度保持恒定,也就是說(shuō),太空的冰冷的溫度會(huì)維持恒定。
外大氣層造成了一個(gè)明顯的發(fā)光的環(huán),如同一道阻隔地球和太空的屏障。這個(gè)環(huán)叫做the Geo Corona,她可以出現(xiàn)在不同衛(wèi)星影像中。The Geo Corona在地球表面上方延展了約10000千米。但即使她看起來(lái)像是接近邊緣時(shí),她并不代表你到了更遠(yuǎn)的太空。在約一半的到達(dá)月亮的距離,太陽(yáng)射線給氫氣微粒施加了很大的壓力,這些壓力大過(guò)了地球的引力。
我們通常認(rèn)為,地球的引力對(duì)大氣中的粒子不產(chǎn)生任何影響的地方就是行星際空間。換句話說(shuō),就是在地球到月球的這384,000公里不屬于大氣層的范疇,而且太陽(yáng)輻射影響氫元素的距離只有這個(gè)距離的一半。因此,我們估計(jì)外逸層會(huì)在海拔190000千米左右結(jié)束,而如果你本來(lái)就在一個(gè)高海拔的地區(qū),這個(gè)外逸層的結(jié)束點(diǎn)可能出現(xiàn)的更早。這就像一個(gè)最后的召喚一樣_在你走了很遠(yuǎn),到達(dá)了地月距離的一半時(shí),你終于走到了天空的盡頭,進(jìn)入了行星際空間。
但是關(guān)于這個(gè)分界點(diǎn)的問(wèn)題沒(méi)有一個(gè)肯定的答案,你的答案取決于你對(duì)“外太空”這個(gè)名詞的定義是什么。
根據(jù)外國(guó)空軍的定義,海拔80千米以上被稱為外太空,在海拔100千米左右的地方被稱為卡門線。在卡門線以上的大氣由于溫度過(guò)高而密度過(guò)低,所以無(wú)法進(jìn)行航空飛行(在卡門線以上進(jìn)行的飛行被稱為航天飛行)。再高一些,在海拔118千米處,大氣中充斥著高速運(yùn)動(dòng)的離子。但是在海拔400公里左右的國(guó)際空間站仍能感受到地球大氣的影響。由此推斷,這可能意味著海拔500-1000千米仍然屬于天空的范疇。而在太陽(yáng)輻射克服了地球的重力的那個(gè)高度,才是地球的大氣的盡頭,你才到達(dá)了真正的天際。
相關(guān)知識(shí)_
大氣(atmosphere)來(lái)源于希臘語(yǔ)?τμ??(atmos)水蒸氣和σφα?ρα(sphaira)球體。 大氣是環(huán)繞著行星或者其他物質(zhì)的一層或者一組氣體,這層氣體被該行星或者物質(zhì)的引力固定。通常來(lái)講,一層大氣受到的重力越大而她本身的溫度越低,這層大氣會(huì)更穩(wěn)定。
地球的大氣由氮?dú)猓s占78_),氧氣(約占21_),氬氣(約占0.9_)二氧化碳?xì)怏w(約占0.04_)以及其他微量氣體組成。氧被生物用于呼吸;氮被細(xì)菌和閃電固定住后產(chǎn)生用來(lái)構(gòu)成核苷酸與氨基酸的氨;二氧化碳被植物,藻類和藍(lán)藻當(dāng)作光合作用的原料。大氣層有助于保護(hù)生物免受紫外線輻射,太陽(yáng)風(fēng)和來(lái)自宇宙的射線所導(dǎo)致的基因損害。目前的地球大氣層的組成是幾十億年來(lái)生物對(duì)古大氣層進(jìn)行的生化改造的結(jié)果。
恒星大氣(stellar atmosphere)是恒星的外部區(qū)域,通常包含不透明的光球?qū)右陨系牟糠帧A硗?,如果這個(gè)恒星的溫度足夠低,她的外層大氣就可能具有含有化合分子。