太空的边缘离地球只有12英里?我感觉都能“摸”到了

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  你感觉到了吗?你会不会突然觉得这里有点闷?我不知道,我不知道,外太空离得近12英里(20公里)?当然,没有什么东西真正移动过(除非你把宇宙的常数和膨胀数计算在内)。但是根据一项新研究,可能是地球人的高时间改变了我们的思想和数学观念,确切地说,地球的大气层和外层空间是如何开始的。如果天体物理学家乔纳森·麦克道尔的计算是正确的,那么空间定律突然被轨道空间定律所取代的宇宙边界可能比我们想象的要近得多——比先前估计的要近12英里。

  

  地球大气层的尽头和空间是从哪里开始?根据一项新的研究,它可能就在离地球50英里的地方——就在这张照片中蓝色变成黑色的地方。图片:NASA

  麦克道尔是哈佛-史密森天体物理中心的天体物理学家,其新论文将刊登在《宇航学报》上:关于大气的边缘和太空的起源争论早于第一个人造卫星的发射。最被广泛接受的边界是所谓的卡门线,现在通常定义为离地球100公里(62英里)的高度。这里有个问题:许多科学家今天接受的卡曼线是基于几十年的误读信息,实际上并没有考虑到真正的轨道数据。幸运的是,数据是麦克道尔的工作(也是他的乐趣——在他空闲的时间里,他对地球上的每一次火箭发射都保持着一丝不苟的记录),他知道如何寻找一个基于证据的答案来回答这个问题:太空从哪里开始?

  卫星坠落的地方

  在新研究中,麦克道尔仔细研究了约颗卫星的轨道路径数据,这些数据是他从北美航空航天防御司令部(NORAD)收集的,该司令部负责监控美国和加拿大的航空航天。这些卫星中的大多数都微不足道——它们的轨道轨道远高于所提议的卡曼线,而且完全处于轨道空间的掌控之中。然而,其中大约50颗卫星脱颖而出。当他们在任务结束时重新进入大气层时,每一颗卫星都成功地在62英里(100公里)以下的高度完成了至少两次绕地球飞行的完整旋转。例如苏联的Elektron-4卫星绕地球飞行了10次,大约52英里(85公里),然后在1997年坠入大气层并烧毁。从这些例子中,似乎可以清楚地看出,在卡曼线之下,空间的物理学仍然占据着主导地位。

  

  国际空间站上的一张照片捕捉到了地球大气层的划分,中间层是蓝色的上带,在这个波段的顶部(离地球约50英里)轨道是可能的。图片:NASA

  当麦克道尔利用数学模型找到各种卫星最终脱离轨道并返回大气层的确切位置时,他发现这可能发生在41至55英里(66至88公里)之间的任何地方。然而通常情况下,当一艘飞船下降到50英里(80公里)以下时,就没有逃跑的希望了。因此,麦克道尔选择了50英里作为真正的下边缘。这个数字与其他一些文化和大气因素相吻合。例如在20世纪50年代,美国空军飞行员被授予一套特殊的“宇航员翅膀”,用于在50英里以上飞行,这被认为是大气的最外层边缘。就大气而言,这个选择也很合适:中上层——地球大气中最冷的地带——大约在地球表面上方52到62英里之间。

  在这里大气的化学成分开始急剧变化,带电粒子变得更加丰富,换句话说,事情看起来更宽敞了。很明显,在中顶层的下方,地球的阿特莫皮斯变得更强大了,可以让那些出生在空气中的物体去思考。值得注意的是流星(旅行更快)通常瓦解-70~100公里(43英里62英里)的高度范围,增加的证据表明,这是该地区大气变得重要。那么,如果地球和太空之间的界限比人们普遍认为的要低20%,这意味着什么呢?它不会改变火箭发射的方式,也不会改变与太空的任何其他物理互动,但它可能会引发一些重要的政治和领土问题。

  

  太空:它比你想象的要近,图片NASA

  某一国家上空的空域通常被视为该国的一部分,另一方面,外层空间适合所有人。例如如果太空被定义为从62英里开始,而美国在中国上空52英里处发射一颗未经授权的卫星,这可能(合理地)被解释为军事侵略行为。出于这个原因,美国经常反对设定任何宇宙空间界限。这意味着麦克道尔提议的50英里线可能不会很快成为合法的、普遍接受的边界。不过如果地球上的日常生活开始让你感到沮丧,抬起头来,鼓起勇气,因为你可能比上周更接近天堂。

  博科园-科学科普|文:Brandon Specktor/Live Science

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  你感觉到了吗?你会不会突然觉得这里有点闷?我不知道,我不知道,外太空离得近12英里(20公里)?当然,没有什么东西真正移动过(除非你把宇宙的常数和膨胀数计算在内)。但是根据一项新研究,可能是地球人的高时间改变了我们的思想和数学观念,确切地说,地球的大气层和外层空间是如何开始的。如果天体物理学家乔纳森·麦克道尔的计算是正确的,那么空间定律突然被轨道空间定律所取代的宇宙边界可能比我们想象的要近得多——比先前估计的要近12英里。

  

  地球大气层的尽头和空间是从哪里开始?根据一项新的研究,它可能就在离地球50英里的地方——就在这张照片中蓝色变成黑色的地方。图片:NASA

  麦克道尔是哈佛-史密森天体物理中心的天体物理学家,其新论文将刊登在《宇航学报》上:关于大气的边缘和太空的起源争论早于第一个人造卫星的发射。最被广泛接受的边界是所谓的卡门线,现在通常定义为离地球100公里(62英里)的高度。这里有个问题:许多科学家今天接受的卡曼线是基于几十年的误读信息,实际上并没有考虑到真正的轨道数据。幸运的是,数据是麦克道尔的工作(也是他的乐趣——在他空闲的时间里,他对地球上的每一次火箭发射都保持着一丝不苟的记录),他知道如何寻找一个基于证据的答案来回答这个问题:太空从哪里开始?

  卫星坠落的地方

  在新研究中,麦克道尔仔细研究了约颗卫星的轨道路径数据,这些数据是他从北美航空航天防御司令部(NORAD)收集的,该司令部负责监控美国和加拿大的航空航天。这些卫星中的大多数都微不足道——它们的轨道轨道远高于所提议的卡曼线,而且完全处于轨道空间的掌控之中。然而,其中大约50颗卫星脱颖而出。当他们在任务结束时重新进入大气层时,每一颗卫星都成功地在62英里(100公里)以下的高度完成了至少两次绕地球飞行的完整旋转。例如苏联的Elektron-4卫星绕地球飞行了10次,大约52英里(85公里),然后在1997年坠入大气层并烧毁。从这些例子中,似乎可以清楚地看出,在卡曼线之下,空间的物理学仍然占据着主导地位。

  

  国际空间站上的一张照片捕捉到了地球大气层的划分,中间层是蓝色的上带,在这个波段的顶部(离地球约50英里)轨道是可能的。图片:NASA

  当麦克道尔利用数学模型找到各种卫星最终脱离轨道并返回大气层的确切位置时,他发现这可能发生在41至55英里(66至88公里)之间的任何地方。然而通常情况下,当一艘飞船下降到50英里(80公里)以下时,就没有逃跑的希望了。因此,麦克道尔选择了50英里作为真正的下边缘。这个数字与其他一些文化和大气因素相吻合。例如在20世纪50年代,美国空军飞行员被授予一套特殊的“宇航员翅膀”,用于在50英里以上飞行,这被认为是大气的最外层边缘。就大气而言,这个选择也很合适:中上层——地球大气中最冷的地带——大约在地球表面上方52到62英里之间。

  在这里大气的化学成分开始急剧变化,带电粒子变得更加丰富,换句话说,事情看起来更宽敞了。很明显,在中顶层的下方,地球的阿特莫皮斯变得更强大了,可以让那些出生在空气中的物体去思考。值得注意的是流星(旅行更快)通常瓦解-70~100公里(43英里62英里)的高度范围,增加的证据表明,这是该地区大气变得重要。那么,如果地球和太空之间的界限比人们普遍认为的要低20%,这意味着什么呢?它不会改变火箭发射的方式,也不会改变与太空的任何其他物理互动,但它可能会引发一些重要的政治和领土问题。

  

  太空:它比你想象的要近,图片NASA

  某一国家上空的空域通常被视为该国的一部分,另一方面,外层空间适合所有人。例如如果太空被定义为从62英里开始,而美国在中国上空52英里处发射一颗未经授权的卫星,这可能(合理地)被解释为军事侵略行为。出于这个原因,美国经常反对设定任何宇宙空间界限。这意味着麦克道尔提议的50英里线可能不会很快成为合法的、普遍接受的边界。不过如果地球上的日常生活开始让你感到沮丧,抬起头来,鼓起勇气,因为你可能比上周更接近天堂。

  博科园-科学科普|文:Brandon Specktor/Live Science

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