Последний слой до перед космосом. Какое расстояние от Земли до космоса: км от открытой поверхности. Официальное расстояние от поверхности земли до космоса

Вконтакте

Одноклассники

Известно, что за пределами земной атмосферы нет указателя, на котором написано «Добро пожаловать в космос». не заканчивается внезапно. Ее плотность уменьшается постепенно. Максимальная высота, при которой космический аппарат или другое любое тело считается вышедшим в космическое пространство установлена в 100 километрах от поверхности Земли.

Где начинается космос?

Можно ли снизить эту планку? Кто решает, где начинается космос? Компания Virgin Galactic и ее конкуренты в сфере космического туризма хотели бы уменьшить эту высоту. По современной классификации их суборбитальные полеты не считаются космическими. Снижение космической планки позволит им утверждать, что их клиенты побывали в космическом пространстве. Хотя такое изменение не повлияет на Илона Маска, если он выполнит свой обещанный полет вокруг Луны.

Граница космоса не должна быть произвольной. и историк космоса Джонатан Макдауэлл утверждает, что край пространства должен быть определен физикой. В середине 20-го века ученые пытались установить этот предел. Они считали что космос начинается на той высоте, на которой объект сможет поддерживать устойчивую орбиту. Эта высота известна как линия Кармана. Она получила название в честь аэрокосмического инженера Теодора фон Кармана. Ниже линии Кармана атмосферное сопротивление становится слишком большим фактором, чтобы поддерживать даже очень эллиптическую орбиту. Находясь на ней объект приближается к Земле в определенные моменты, а затем уходит намного дальше.

Космос ближе

В течение многих лет официальная линия Кармана была установлена ​​в 100 км. Но это было не то значение, которое установил для него Карман. В статье, опубликованной ранее в этом году в журнале Acta Astronautica , Макдауэлл пересчитал линию Кармана и обнаружил, что она значительно ближе — достаточно близко, чтобы сделать частные туристические полеты путешествием в космос .

Ученый заявил, что правительство США долгое время сопротивлялось определению официальной правовой границы между воздухом и космосом. Хотя в этом есть острая необходимость. На воздушные суда распространяются правила, касающиеся воздушного пространства, а объекты в космосе — нет. Хотя на них распространяются международные договоры о мирном использовании космоса.

По словам Макдауэлла, когда Северная Корея запустила ракету в прошлом году, по сообщениям, над японским воздушным пространством, она фактически была выше, чем .

«Конечно, она находилась в космосе. И не имеет смысла говорить, что он находится в воздушном пространстве Японии», — сказал он. Без международного соглашения о границе между воздухом и космосом такая путаница неизбежна.

80 или 100?

Он сказал, что ученые ранее пытались вычислить линию Кармана еще в 1950-х и начале 1960-х годов. И получили значения, довольно близкие к его значению, которое составило 80 км. Но в конце 1960-х годов оно было установлено на уровне 100 км. Вероятно, как утверждает ученый, это было сделано для того, чтобы было проще использовать в вычислениях красивое круглое число. Это значение выше, чем максимальная высота полета самолетов — около 50 км. По его словам, существует разрыв между высотами, где воздух позволяет летать самолетом, и космосом, где объект может поддерживать стабильную орбиту.

Ограничение для космических объектов не является одинаковым для всех. Потому что более плотные объекты могут проходить через более плотную атмосферу и оставаться на орбите. Перо имеет более высокий предел Кармана, чем шар для боулинга. И есть сезонные и региональные различия в плотности атмосферы. Но 80 км выглядит намного лучше, для американцев, чем 100 км. Однако подобное изменение возрождает с новой силой старый вопрос: кто же первым попал в космос?

Кто был первым?

Немецкие ракеты V-2 были бы первыми, которые достигли космоса. Это произошло в 1940-х годах. А кто первые люди, которые попали в космос ? Это пилоты космического самолета X-15, сказал Макдауэлл. Этот совместный проект Департамента обороны НАСА выглядел как ракета с небольшими крыльями. С 1959 по 1968 год он совершил 200 полетов.

Несмотря на установление предела Кармана в 100 км, США решили предоставлять звания астронавтов всем пилотам Х-15, которые преодолели высоту более 80 км.

Но, даже несмотря на попытки американских ученых пересмотреть высоту, на которой начинается космос, весь мир знает кто такой . Этот человек, несомненно совершил то, что американцам не удавалось сделать до февраля 1962 года — совершить первый в мире орбитальный космический полет.

Наличие официального, юридического, научно обоснованного определения пространства избавит лишь от любой двусмысленности, связанной с предоставлением званий американским астронавтам. А так же будет способствовать наращиванию прибыли частных компаний за счет изменения статуса полетов. Их деятельность уже привела к тому, что международные организации рассматривают возможность сделать 80 км официальной границей космоса.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

Вконтакте

Андрей Кисляков, для РИА Новости.

Казалось бы, не так уж и существенно, где заканчивается «Земля» и начинается космос. Между тем споры вокруг значения высоты, дальше которой уже простирается безграничное космическое пространство, не затихают уже почти столетие. Последние данные, полученные путем досконального изучения и обобщения в течение почти двух лет большого объема информации, позволили канадским ученым в первой половине апреля заявить о том, что космос начинается на высоте 118 км. С точки зрения влияния на Землю космической энергии это число весьма важно для климатологов и геофизиков.

С другой стороны, окончательно завершить этот спор, установив всем миром единую, устраивающую всех границу, вряд ли скоро удастся. Дело в том, что существует несколько параметров, которые считаются принципиальными для соответствующей оценки.

Немного истории. То, что за пределами земной атмосферы действует жесткое космическое излучение, было известно давно. Однако четко определить границы атмосферы, измерить силу электромагнитных потоков и получить их характеристики не удавалось до начала запусков искусственных спутников Земли. Между тем, основной космической задачей, как СССР, так и Соединенных Штатов в середине 50-х годов была подготовка пилотируемого полета. Это, в свою очередь, требовало ясных знаний относительно условий сразу за пределами земной атмосферы.

Уже на втором советском спутнике, запущенном в ноябре 1957 г., находились датчики для измерения солнечного ультрафиолетового, рентгеновского и других видов космического излучения. Принципиально важным для успешного осуществления пилотируемых полетов стало открытие в 1958 г. двух радиационных поясов вокруг Земли.

Но вернемся к установленным канадскими учеными из Университета Калгари 118 км. А почему, собственно, такая высота? Ведь, так называемая «линия Кармана», неофициально признанная границей между атмосферой и космосом, «проходит» по 100-километровой отметке. Именно там плотность воздуха уже столь мала, что летательный аппарат должен двигаться с первой космической скоростью (примерно 7,9 км/с) для предотвращения падения на Землю. Но в таком случае ему уже не требуются и аэродинамические поверхности (крыло, стабилизаторы). На основании этого Всемирная ассоциация аэронавтики приняла высоту 100 км в качестве водораздела между аэронавтикой и астронавтикой.

Но степень разреженности атмосферы - далеко не единственный параметр, определяющий границу космоса. Тем более что «земной воздух» на высоте 100 км не заканчивается. А как, скажем, меняется состояние того или иного вещества с увеличением высоты? Может это и есть главное, что определяет начало космоса? Американцы, в свою очередь, считают любого, кто побывал на высоте 80 км, истинным астронавтом.

В Канаде решили выявить значение параметра, который, как представляется, имеет значение для всей нашей планеты. Они решили выяснить, на какой высоте заканчивается влияние атмосферных ветров и начинается воздействие потоков космических частиц.

Для этой цели в Канаде разработали специальный прибор STII (Super - Thermal Ion Imager), который вывели на орбиту с космодрома на Аляске два года назад. С его помощью и было установлено, что граница между атмосферой и космосом расположена на высоте 118 километров над уровнем моря.

При этом сбор данных длился всего лишь пять минут, пока несущий его спутник поднимался на установленную для него высоту в 200 км. Таков единственный способ собрать информацию, поскольку эта отметка находится слишком высоко для стратосферных зондов и слишком низко для исследования со спутников. Впервые при исследовании были учтены все составляющие, в том числе движение воздуха в самых верхних слоях атмосферы.

Приборы, подобные STII, появятся для продолжения исследований приграничных областей космоса и атмосферы в качестве полезного груза на спутниках Европейского космического агентства, срок активного существования которых составит четыре года. Это важно, т.к. продолжение исследований пограничных регионов позволит узнать много новых фактов о воздействии космического излучения на климат Земли, о том, какое воздействие энергия ионов имеет на окружающую нас среду.

Изменение интенсивности солнечной радиации, напрямую связанное с появлением пятен на нашем светиле, каким-то образом влияет на температуру атмосферы, и последователи аппарата STII могут быть использованы для обнаружения этого влияния. Уже сегодня в Калгари разработали 12 различных анализирующих устройств, предназначенных для изучения различных параметров ближнего космоса.

Но говорить о том, что начало космоса ограничили 118 км не приходится. Ведь со своей стороны правы и те, кто считает настоящим космосом высоту в 21 миллион километров! Именно там практически исчезает воздействие гравитационного поля Земли. Что ждет исследователей на такой космической глубине? Ведь дальше Луны (384 000 км) мы не забирались.

Граница между атмосферой Земли и космосом проходит по линии Кармана, на высоте 100 км над уровнем моря.

Космос совсем рядом, осознаете?

Итак, атмосфера. Воздушный океан, который плещется у нас над головой, а мы живем на самом его дне. Иначе говоря, газовая оболочка, вращающаяся вместе с Землей, наша колыбель и защита от разрушительного ультрафиолетового излучения. Вот как это выглядит схематично:

Тропосфера. Простирается до высоты 6-10 км в полярных широтах, и 16-20 км в тропиках. Зимой граница ниже, чем летом. Температура с высотой падает на 0.65°C каждые 100 метров. В тропосфере находится 80% общей массы атмосферного воздуха. Здесь, на высоте 9-12 км, летают пассажирские самолеты . Тропосфера отделена от стратосферы озоновым слоем, который служит щитом, защищающим Землю от разрушительного ультрафиолетового излучения (поглощает 98% УФ-лучей). За озоновым слоем жизни нет.

Стратосфера. От озонового слоя до высоты 50 км. Температура продолжает падать, и, на высоте 40 км, достигает 0°C. Следующие 15 км температура не меняется (стратопауза). Здесь могут летать метеозонды и *.

Мезосфера. Простирается до высоты 80-90 км. Температура падает до -70°C. В мезосфере сгорают метеоры , на несколько секунд оставляя светящийся след на ночном небе. Мезосфера слишком разрежена для самолетов, но, в то же время, слишком плотна для полетов искусственных спутников. Из всех слоев атмосферы она самая недоступная и малоизученная, поэтому ее называют “мертвой зоной”. На высоте 100 км проходит линия Кармана, за которой начинается открытый космос. На этом официально заканчивается авиация и начинается космонавтика. Кстати, линия Кармана юридически считается верхней границей расположенных внизу стран.

Термосфера. Оставив позади условно проведенную линию Кармана выходим в космос. Воздух становится еще более разреженным, поэтому полеты тут возможны только по баллистическим траекториям. Температура колеблется от -70 до 1500°C, солнечная радиация и космическое излучение ионизируют воздух. На северном и южном полюсах планеты частицы солнечного ветра, попадая в этот слой, вызывают , видимые в низких широтах Земли. Здесь же, на высоте 150-500 км летают наши спутники и космические корабли , а чуть выше (550 км над Землей) – прекрасный и неподражаемый (кстати, люди поднимались к нему пять раз, т.к. телескоп периодически требовал ремонта и технического обслуживания).

Термосфера простирается до высоты 690 км, дальше начинается экзосфера.

Экзосфера. Это внешняя, рассеянная часть термосферы. Состоит из ионов газа, улетающих в космическое пространство, т.к. сила притяжения Земли больше на них не действует. Экзосферу планеты также называют “короной”. “Корона” Земли имеет высоту до 200 000 км, это примерно половина расстояния от Земли до Луны. В экзосфере могут летать только беспилотные спутники .

*Стратостат – аэростат для полетов в стратосферу. Рекордная высота подъема стратостата с экипажем на борту на сегодня составляет 19 км. Полет стратостата “СССР” с экипажем из 3-х человек состоялся 30 сентября 1933 года.

**Перигей – ближайшая к Земле точка орбиты небесного тела (естественного или искусственного спутника)
***Апогей – наиболее отдаленная от Земли точка орбиты небесного тела

Границы

Чёткой границы не существует, потому что атмосфера разрежается постепенно по мере удаления от земной поверхности, и до сих пор нет единого мнения, что считать фактором начала космоса. Если бы температура была постоянной, то давление бы изменялось по экспоненциальному закону от 100 кПа на уровне моря до нуля. Международная авиационная федерация в качестве рабочей границы между атмосферой и космосом установила высоту в 100 км (линия Кармана), потому что на этой высоте для создания подъёмной аэродинамической силы необходимо, чтобы летательный аппарат двигался с первой космической скоростью , из-за чего теряется смысл авиаполёта .

Солнечная система

В НАСА описывают случай, когда человек случайно оказался в пространстве, близком к вакууму (давление ниже 1 Па) из-за утечки воздуха из скафандра. Человек оставался в сознании приблизительно 14 секунд - примерно такое время требуется для того, чтобы обеднённая кислородом кровь попала из лёгких в мозг. Внутри скафандра не возник полный вакуум, и рекомпрессия испытательной камеры началась приблизительно через 15 секунд. Сознание вернулось к человеку, когда давление поднялось до эквивалентного высоте примерно 4,6 км. Позже попавший в вакуум человек рассказывал, что он чувствовал и слышал, как из него выходит воздух, и его последнее осознанное воспоминание состояло в том, что он чувствовал, как вода на его языке закипает.

Журнал «Aviation Week and Space Technology» 13 февраля 1995 г. опубликовал письмо, в котором рассказывалось об инциденте, произошедшем 16 августа 1960 года во время подъёма стратостата с открытой гондолой на высоту 19,5 миль для совершения рекордного прыжка с парашютом (Проект «Эксельсиор»). Правая рука пилота оказалась разгерметизирована, однако он решил продолжить подъём. Рука, как и можно было ожидать, испытывала крайне болезненные ощущения, и ею нельзя было пользоваться. Однако при возвращении пилота в более плотные слои атмосферы состояние руки вернулось в норму.

Границы на пути к космосу

• Уровень моря - 101,3 кПа (1 атм .; 760 мм рт. ст;) атмосферного давления .
• 4,7 км - МФА требует дополнительного снабжения кислородом для пилотов и пассажиров.
• 5,0 км - 50% от атмосферного давления на уровне моря.
• 5,3 км - половина всей массы атмосферы лежит ниже этой высоты.
• 6 км - граница постоянного обитания человека.
• 7 км - граница приспособляемости к длительному пребыванию.
• 8,2 км - граница смерти.
• 8,848 км - высочайшая точка Земли гора Эверест - предел доступности пешком.
• 9 км - предел приспособляемости к кратковременному дыханию атмосферным воздухом.
• 12 км - дыхание воздухом эквивалентно пребыванию в космосе (одинаковое время потери сознания ~10-20 с); предел кратковременного дыхания чистым кислородом; потолок дозвуковых пассажирских лайнеров.
• 15 км - дыхание чистым кислородом эквивалентно пребыванию в космосе.
• 16 км - при нахождении в высотном костюме в кабине нужно дополнительное давление. Над головой осталось 10 % атмосферы.
• 10-18 км - граница между тропосферой и стратосферой на разных широтах (тропопауза).
• 19 км - яркость тёмно-фиолетового неба в зените 5% от яркости чистого синего неба на уровне моря (74,3-75 против 1500 свечей на м² ), днём могут быть видны самые яркие звёзды и планеты.
• 19,3 км - начало космоса для организма человека - закипание воды при температуре человеческого тела. Внутренние телесные жидкости на этой высоте ещё не кипят, поскольку тело генерирует достаточно внутреннего давления, чтобы предотвратить этот эффект, но могут начать кипеть слюна и слёзы с образованием пены, набухать глаза.
• 20 км - верхняя граница биосферы : предел подъёма в атмосферу спор и бактерий воздушными потоками.
• 20 км - интенсивность первичной космической радиации начинает преобладать над вторичной (рождённой в атмосфере).
• 20 км - потолок тепловых аэростатов (монгольфьеров) (19 811 м) .
• 25 км - днём можно ориентироваться по ярким звёздам.
• 25-26 км - максимальная высота установившегося полёта существующих реактивных самолётов (практический потолок).
• 15-30 км - озоновый слой на разных широтах.
• 34,668 км - рекорд высоты для воздушного шара (стратостата), управляемого двумя стратонавтами.
• 35 км - начало космоса для воды или тройная точка воды : на этой высоте вода кипит при 0 °C, а выше не может находиться в жидком виде.
• 37,65 км - рекорд высоты существующих турбореактивных самолётов (динамический потолок).
• 38,48 км (52 000 шагов) - верхняя граница атмосферы в 11 веке : первое научное определение высоты атмосферы по продолжительности сумерек (араб. учёный Альгазен , 965-1039 гг.) .
• 39 км - рекорд высоты стратостата, управляемого человеком (Red Bull Stratos).
• 45 км - теоретический предел для прямоточного воздушно-реактивного самолёта.
• 48 км - атмосфера не ослабляет ультрафиолетовые лучи Солнца.
• 50 км - граница между стратосферой и мезосферой (стратопауза).
• 51,82 км - рекорд высоты для газового беспилотного аэростата .
• 55 км - атмосфера не воздействует на космическую радиацию.
• 70 км - верхняя граница атмосферы в 1714 г. по расчёту Эдмунда Холли (Галлея) на основе данных альпинистов, законе Бойля и наблюдений за метеорами .
• 80 км - граница между мезосферой и термосферой (мезопауза).
• 80,45 км (50 миль) - официальная высота границы космоса в США .
• 100 км - официальная международная граница между атмосферой и космосом - линия Кармана , определяющая границу между аэронавтикой и космонавтикой . Аэродинамические поверхности (крылья) начиная с этой высоты не имеют смысла, так как скорость полёта для создания подъёмной силы становится выше первой космической скорости и атмосферный летательный аппарат становится космическим спутником .
• 100 км - зарегистрированная граница атмосферы в 1902 г. : открытие отражающего радиоволны ионизированного слоя Кеннелли - Хевисайда 90-120 км.
• 118 км - переход от атмосферного ветра к потокам заряжённых частиц.
• 122 км (400 000 футов) - первые заметные проявления атмосферы во время возвращения на Землю с орбиты: набегающий воздух начинает разворачивать Спейс Шаттл носом по ходу движения.
• 120-130 км - спутник на круговой орбите с такой высотой сможет сделать не более одного оборота.
• 200 км - наиболее низкая возможная орбита с краткосрочной стабильностью (до нескольких дней).
• 320 км - зарегистрированная граница атмосферы в 1927 г. : открытие отражающего радиоволны слоя Эплтона .
• 350 км - наиболее низкая возможная орбита с долгосрочной стабильностью (до нескольких лет).
• 690 км - граница между термосферой и экзосферой .
• 1000-1100 км - максимальная высота полярных сияний , последнее видимое с поверхности Земли проявление атмосферы (но обычно хорошо заметные сияния происходят на высотах 90-400 км).
• 2000 км - атмосфера не оказывает воздействия на спутники и они могут существовать на орбите многие тысячелетия.
• 36 000 км - считавшийся в первой половине 20-го века теоретический предел существования атмосферы. Если бы вся атмосфера равномерно вращалась вместе с Землёй, то с этой высоты на экваторе центробежная сила вращения будет превосходить над притяжением и частички воздуха, вышедшие за эту границу, будут разлетаться в разные стороны.
• 930 000 км - радиус гравитационной сферы Земли и максимальная высота существования её спутников. Выше 930 000 км притяжение Солнца начинает преобладать и оно будет перетягивать поднявшиеся выше тела.
• 21 миллион км - на таком расстоянии практически исчезает гравитационное воздействие Земли .
• Несколько десятков миллиардов км - пределы дальнобойности солнечного ветра .
• 15-20 триллионов км - гравитационные границы Солнечной системы, максимальная дальность существования планет.

Условия для выхода на орбиту Земли

Для того, чтобы выйти на орбиту, тело должно достичь определённой скорости. Космические скорости для Земли:

• Первая космическая скорость - 7.910 км/с
• Вторая космическая скорость - 11.168 км/с
• Третья космическая скорость - 16.67 км/с
• Четвёртая космическая скорость - около 550 км/с

Если же какая-либо из скоростей будет меньше указаной, то тело не сможет выйти на орбиту. Первым, кто понял, что для достижения таких скоростей при использовании любого химического топлива нужна многоступенчатая ракета на жидком топливе, был Константин Эдуардович Циолковский .

См. также

Ссылки

• Галерея фотографий, полученных при помощи телескопа Хаббл (англ.)

Примечания

Несколько лет назад в США случилась очередная катастрофа во время запуска космического шатла. Космический корабль взорвался через считанные секунды после старта. Особенностью данного случая является тот факт, что погибших сотрудников американского космического агентства не причислили к списку погибших астронавтов.

Все дело в том, что, несмотря на приличную высоту, на которой случилась трагедия, «граница космоса» еще не была пересечена. Из всего этого вытекает вполне логичный вопрос – «а где же начинается космос?». Именно об этом и пойдет речь далее.

Ни конца, ни края

Разговоры о том, где именно начинается космос, начиная с какой высоты можно считать, что начинается космическое пространство, продолжаются уже очень давно. Все дело в том, что сама трактовка понятия космос весьма размыта. Из-за расхождений в определениях ученые не могут прийти к согласию в ответе на вопрос о начале космоса.

Многие ученые, опираясь на различные науки, отмечают разные цифры, пытаясь установить точку «начала космоса». Например, с точки зрения климатологии специалисты утверждают, что космос начинается с высоты в 118 км . Все дело в том, что на таком расстоянии от нашей земли, ученые изучают процессы климатообразования. Однако многие отмечают и другие показатели по отношению к космическому пространству. Многие при этом, также опираются на нашу атмосферу, как на определенный рубеж. Казалось бы, все просто, закончилась наша атмосфера и начинается космос. Однако тут также есть свои нюансы. Воздух, пусть даже очень разряженный уже неоднократно фиксировался различными приборами на очень большом расстоянии от земли. Это же расстояние выходит далеко за пределы нашей атмосферы.

Ученые, изучающие вопросы радиации, оперирую тем, что космос являет собой радиационное пространство, утверждают, что космос начинается там, где начинается и радиация. В свою очередь ученые изучающие гравитацию, говорят, что космос начинается там, где полностью «заканчивается» гравитационная сила земли, а именно, на расстоянии больше двадцати миллионов километров.

Если опираться на цифры предложенные специалистами изучающими гравитацию, то можно сказать, что львиная доля всех космических экспедиций и вовсе нельзя считать таковыми. К тому же, при такой «границе» космоса само понятие космонавта является недействительным. Ведь расстояние в двадцать миллионов километров это очень серьезный показатель. Для сравнения, если учитывать эти цифры, то получается, что космос начинается, только лишь за пределами орбиты луны.

Специалисты из американского космического агентства в одно время предлагали отметку в 122 км, как точку отсчета. Все дело в том, что при спуске космического аппарата на поверхность земли, именно на этой высоте астронавты отключают бортовые двигатели и начинают аэродинамический вход. Однако, у отечественных космонавтов этот показатель отличается. Сегодня же американцы стали считать за «барьер» 80 км. Эту цифру они взяли исходя из того, что именно на таком расстоянии от земли, метеорит, входящий в атмосферу начинает «светиться».

В качестве резюме можно отметить, что, не смотря на то, что ученые все еще не пришли к компромиссу по части вопроса о начале космоса, международным сообществом была взята на вооружение цифра в 100 км, как условно отмечающая начало космоса. За такой условный ориентир была взята именно эта цифра, так как на такой высоте полет самолета уже невозможен в силу низкой плотности воздуха.