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从外洋空间站拍摄到的这幅日落时事中,可见解球大气层的分层结构
在无际的天下中,地球的大气层仿佛一层薄薄的纱衣,为地表的人命提供了要津的保护。然而,当咱们昂首仰望星空时,不禁会有趣:大气层究竟在那儿狂妄,外天际又从何处启动?这个看似粗浅的问题,其实蕴含着复杂的科学常识。
地球的大气层从海平面隔邻的对流层启动,一直蔓延到最外部的自在层。每一层大气齐有其特有的温度变化、化学因素、密度和里面气体通顺特征。这些特征共同决定了大气层的分层结构。
然而,当咱们试图笃定大气层在那儿狂妄,外天际又在何处启动时,问题就变得复杂了。
卡门线:外天际的起初
跟着距离地球名义越来越远,大气的密度迟缓减小,空气密度迟缓减小,所能提供的升力也随之减轻。为了保管翱游景况,飞机必须不停升迁速率。在某个高度,保管翱游所需的速率将达到该高度的轨谈速率。杰出这一高度,空气能源学效应将不再有用,转而由天际环境主导,也即在这一高度传统飞机无法产生满盈的升力来保管翱游。
正因如斯,这个区域被科学家端正为大气层的特地,外天际的启动。这条界线被称为卡门线,以匈牙利裔好意思国工程师和物理学家西奥多·冯·卡门定名。卡门在1957年景为第一个试图界说地球和外天际鸿沟的东谈主。
冯·卡门,匈牙利裔好意思国物理学家,加州理工学院西宾,好意思国NASA下属的喷射推动履行室(JPL)独创东谈主
卡门线是一个大要的区域,时常被界说为距地球名义约100公里的高度,看成大气层与天际的界线。骨子上,卡门线的骨子缱绻后果并非精确无误地就是100公里,但卡门仍建议将海拔100公里处看成外天际与地球大气层的分界。值得防备的是,大气层的景况工夫在变化,各项参数因时候和处所而异,因此缱绻后果并非固定不变。是以,尽管100公里这一数值被聘任,但卡门线并非一个实足精确的界定。直到外洋航空蚁集会接管后,卡门线才成为联系领域大宗接纳的界限圭臬。
然而,这个界说并不被扫数组织接纳。举例,好意思国空军和好意思国国度航空航天局就将大气层与天际的界线界说为80公里。此外,外洋法上也没计划于该界线的明确范例。
尽管存在这些互异,但卡门线在航空航天领域仍然具有弥防范想。它记号着航空翱游的高度极限,并关于航天器和卫星得胜围绕地球运行至关弥留。在卡门线以上,卫星将能够绕地球运行至少一次,而不会因空气阻力而甩掉或脱离轨谈。
大气层又不错延申多远
据欧洲空间局先容,近地轨谈卫星的高度时常在1000公里以下,巧合会低至160公里。然而,这并不虞味着地球大气层在1000公里除外就无法被探伤到。
事实上,在东谈主造卫星运行的区域,大气仍然存在,仅仅跟着距离的增多,大气的密度和因素迟缓发生变化。地球大气层的最外层,即地冕(自在层中发光的部分),其氢原子能够蔓延至月球轨谈之外。若咱们将自在层也视为大气层的一部分而非外层空间的鸿沟,那么大气层的高度可达约10000公里的空中。
地冕掩饰范围暗意图
要是咱们能够进程卡门线,会不雅察到什么呢?谜底可能会让你感到失望。因为卡门线并不是一条物理上的界线,而是一个相对突兀的、基于航空航天领域的一些因素而界说的界线。因此,咱们不会不雅察到任何相等的变化。不外,跟着海拔的升高,大气越来越恬澹,蓝色光晕也会迟缓散失,仅留住看成布景的玄色天际。
要而论之,地球大气层与外天际的界限是一个复杂而机密的话题。尽管卡门线看成大气层与天际的界线被鄙俚接纳,但它并不是一个实足精确的严格界说。跟着科技的不停跳跃和东谈主类对天下的探索不停长远,咱们大概能够更准确地界定这个界限。(编译:文星)
参考信息
https://www.livescience.com/where-earth-atmosphere-ends
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审核:刘勇 中国科学院国度空间科学中心商讨员、中国航天科普大使
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