Как далеко нужно находиться от Земли, чтобы оказаться «в космосе»?

Мы находимся «в космосе» , фактически все, что существует и имеет физическое присутствие, находится. Но то, что мы обычно подразумеваем под этим, - это описание условий «космического пространства» близкого (или жесткого) вакуума, где атмосферное давление уже достаточно низкое, чтобы воздействовать на материю иначе, чем в истинных атмосферных условиях, например, при атмосферном давлении ниже тройной точки воды. . Но где начинается «космическое пространство» , как вы уже могли ожидать, это вопрос личного мнения, и здесь нет четкой границы. Например, в Википедии о космическом пространстве говорится следующее:

Там, где начинается пространство, нет твердой границы. Однако линия Кармана на высоте 100 км (62 мили) над уровнем моря обычно используется в качестве начала космического пространства в космических договорах и для ведения аэрокосмических записей.

Линия Кармана, названная в честь венгерско-американского инженера и физика Теодора фон Кармана , представляет собой теоретическую высоту, на которой атмосфера Земли становится слишком тонкой для целей авиации. Но это всего лишь одна произвольно поставленная граница, а где начинается «космос» , можно было бы определить и иначе, например упомянутым атмосферным давлением, при котором вода может сублимировать непосредственно из льда в газовую фазу, не переходя предварительно в жидкость. Снова цитируем Википедию, на этот раз о Тройных точках воды :

Тройная точка воды газ–жидкость–твердое тело соответствует минимальному давлению, при котором может существовать жидкая вода. При давлении ниже тройной точки (как в космосе) твердый лед при нагревании при постоянном давлении превращается непосредственно в водяной пар в процессе, известном как сублимация.

Итак, здесь снова упоминается место, где начинается «космическое пространство» . И это, конечно, можно было бы определить и другими способами. Например, какими произвольными атмосферными границами мы устанавливаем, на краю какой-либо высоты, что мы называем атмосферные слои другим термином, обозначая разные атмосферные условия, может быть, на границе стратосферы и мезосферы на 50 км? Еще раз цитируя Википедию о неопределенности мезосферы :

Мезосфера находится выше максимальной высоты для самолетов и ниже минимальной высоты для орбитальных космических аппаратов. Доступ к нему был получен только с помощью зондирующих ракет. В результате это самая малоизученная часть атмосферы. Наличие красных спрайтов и синих струй (электрические разряды или молнии в нижней мезосфере), серебристых облаков и сдвигов плотности в малоизученном слое представляют актуальный научный интерес.

Таким образом, он снова упоминает линию Кармана , но дает нам дополнительный ключ к тому, что «космическое пространство» может также определяться тем, где останавливаются атмосферные погодные явления. На самом деле это может продолжаться вечно, поэтому я остановлюсь на этих трех примерах.

Однако мы можем сделать несколько выводов:

• Во-первых, кажется, что международно признанным стандартом для определения того, где на самом деле начинается «космическое пространство» , является линия Кармана на высоте 100 км (62 мили) над уровнем моря, и что мы согласовали некоторые договоры, а именно о космическом пространстве . Договор , основанный на этом определении.
• Во-вторых, любая граница, где начинается «космическое пространство» , является исключительно произвольной и может варьироваться в зависимости от ваших собственных определений и варианта использования.
• И, наконец, что мы еще не пришли к соглашению ни по одному из этих произвольных представлений о том, где начинается «космическое пространство» , которые были бы в равной степени применимы к атмосферным условиям других небожителей. Т.е. какая высота над Землей считается «космическим пространством» , не будет в равной мере относиться к тому, что могло бы быть этой границей, скажем, для Атмосферы Марса , имеющей поверхностное атмосферное давление в среднем лишь немногим превышающее тройную точку воды, или всего около 0,6% от среднего давления на уровне моря Земли.

Одновременно с ответом TildalWave я тоже говорю «линия Кармана» ( 100 километров (62 мили) над уровнем моря Земли ). Помимо того факта, что К-линия юридически признана, альтернативное определение «в космосе» содержится в той же статье Википедии .

... любое транспортное средство на этой высоте должно было бы двигаться быстрее, чем орбитальная скорость, чтобы получить достаточную аэродинамическую подъемную силу от атмосферы, чтобы поддерживать себя, пренебрегая центробежной силой). ...

Начало космического пространства и космических полетов трудно классифицировать, потому что граница между атмосферой и космическим вакуумом очень подвижна. Космическая граница должна быть определена в зависимости от того, что человек считает воздухом и пространством / что он считает важным в этих вопросах. Космическая граница может быть границей давления воздуха, а не границей высоты, и должна применяться ко всем небесным телам.

В качестве границы между атмосферой и космическим пространством / между воздушным и космическим полетом можно установить одну из следующих высот и давлений (некоторые из них основаны на моем личном опыте космических полетов в Orbiter 2016 ):

60 000 футов (18,3 км) Предел Армстронга, выше которого давление наружного воздуха настолько низкое, что вам нужен скафандр (например, скафандр). Вода закипит при температуре вашего тела. Таким образом, ваше тело считает пространство над линией Армстронга вакуумом, и вы уже не можете выжить без скафандра или кабины. 90% массы атмосферы Земли находится под вами. Законодательство FAA о воздушном пространстве заканчивается на пределе Армстронга. Небо становится очень темным уже выше 60 000 футов, и вы увидите самые яркие звезды и планеты в полдень. Предел Армстронга отмечает начало ближнего космоса, переходная зона между воздушным пространством и космическим пространством. Если считать его уже космической границей, то следующие небесные тела будут считаться телами с атмосферой: Венера, Земля, Титан и четыре газовых гиганта.

115 000 футов (35 км) Тройная точкаводы. Выше этой высоты вода уже не может существовать в жидком состоянии снаружи. Водяной лед будет сублимировать (испаряться), а не таять. Тройная точка воды находится под давлением около 611,7 Па (0,088 фунта на кв. дюйм). На этой высоте находится и верхняя граница озонового слоя, над которой находится небольшой блок УФ-излучения. Выше этой высоты небо абсолютно черное и чернее уже не будет. В полдень вы увидите все достаточно яркие звезды и планеты (например, Орион летом). Реактивный самолет больше не может летать горизонтально, а рекорд высоты для реактивного самолета - МиГ-25М на высоте около 8000 футов (2,5 км) над этой высотой. Если вы считаете давлением тройной точки воды границу пространства, то вы должны добавить Марс в список тел со значительной атмосферой.

32 мили (51,5 км) Стратопауза ( граница стратосферы и мезосферы). Температура перестает расти и начинает снижаться с высотой. На высоте более 32 миль давление воздуха падает ниже 0,01 фунта на кв. дюйм. Если вы считаете эту или более низкую высоту космической границей, то учтите, что Юрий Гагарин не был для вас первым человеком в космосе. Первым человеком в космосе будет американский пилот Джозеф Уокер, который 30 марта 1961 года, за несколько дней до космического полета Гагарина, преодолел на Х-15 немногим более 32 миль.

200 000 футов (61 км) . Как я понял из полета на Orbiter 2016, примерно на этой высоте давление падает ниже 0,003 фунта на квадратный дюйм. Там так низко, что уже не слышно, нет звука и на такой высоте практически глухой. Только снаружи, поскольку звук, конечно же, все равно будет проходить через ваш космический корабль. Также выше примерно 200 000 футов начинается ионосфера . Полет на воздушном шаре больше невозможен. Самый высокий беспилотный воздушный шар достиг высоты 173 900 футов (53 км), а самый высокий пилотируемый (пилотируемый Аланом Юстасом) - около 136 000 футов (41,5 км). На высоте более 200 000 футов вы можете стать невесомыми в своем космоплане без необходимости толкать штурвал. См. этот ответ для уточнения.

71 км (230 000 футов) Это примерно самый низкий перигей, которого я достиг в Orbiter 2016 и продолжал вращаться вокруг Земли. Орбита не сильно изменилась, она оставалась довольно стабильной.

50 миль (80,47 км) Это космическая граница, определенная НАСА, ВВС США и FAA. Это мезопауза (граница между мезосферой и термосферой): температура перестает снижаться и снова начинает расти. Давление падает ниже 1 Па / 0,00015 фунтов на квадратный дюйм выше этой высоты. Это определяется как то, что вам нужно приложить больше усилий для полета на ракете, чем для плавучести в воздухе. На этой высоте астродинамика заменяет аэродинамику. Если рассматривать здесь космическую границу, то к небесным телам, обладающим значительной атмосферой, необходимо добавить Плутон, Эриду и Тритон.

83,6 км (51,9 мили) Теодор фон Карман подсчитал, что на такой высоте атмосфера становится слишком тонкой, чтобы поддерживать воздушный полет.

53 мили (85,3 км) Это примерно то место, где в Orbiter 2016 мой космический корабль начинает светиться при выходе с орбиты. Я полагаю, что космический шаттл тоже начал светиться на этой высоте. Я восстанавливаю контроль над рулем примерно на этой высоте.

57 миль (91,5 км) Исходная линия Кармана : скорость транспортного средства для создания подъемной силы должна быть орбитальной скоростью. Аэродинамическая подъемная сила составляет 2%, а 98% веса автомобиля приходится на центробежную силу. В то время как круговые орбиты на такой высоте невозможны, космический корабль на эллиптической орбите может достичь перигея на высоте 230 000 футов и оставаться на нем достаточно стабильно.

100 км (62,14 мили) То, что в настоящее время называется линией Кармана и установлено FAI в качестве космической границы. Это просто следующее по величине значение с двойным 0 в метрических единицах, чтобы сделать «линию Кармана» «более запоминающейся», не имея какой-либо физической основы.

65 миль (105 км) В Orbiter2016 гравиметр моего космического корабля начинает показывать более значительную перегрузку на этой высоте при повторном выходе с орбиты (или при эллиптической орбите с перигеем, достигающим такого низкого уровня).

118 км (73 мили) Цитата из Википедии 1 : «В 2009 году ученые сообщили о подробных измерениях с помощью сверхтеплового ионного тепловизора (прибора, который измеряет направление и скорость ионов), что позволило им установить границу на расстоянии 118 км ( 73 мили) над Землей Граница представляет собой середину постепенного перехода на протяжении десятков километров от относительно мягких ветров земной атмосферы к более сильным потокам заряженных частиц в космосе, которые могут достигать скоростей значительно более 268 м/с ( 600 миль в час)».

120 км (75 миль) Именно здесь в Orbiter2016 мой космический корабль начинает испытывать значительное атмосферное сопротивление при возвращении с орбиты. Если установить границу пространства на этой высоте или выше, то необходимо включить Ио в список тел со значительной атмосферой.

400 000 футов (122 км) высота входа в атмосферу космического корабля НАСА, определенная как начало более значительного атмосферного сопротивления.

93 мили (150 км) Выше этой высоты возможна стабильная круговая орбита.

450 миль (700 км) Термопауза / экзобаза (конец столкновительной атмосферы). Выше примерно этой высоты атмосфера становится экзосферой , которая больше не ведет себя как газ. Молекулы не сталкиваются друг с другом и рассеиваются солнечным ветром, достигая космической скорости. Если считать это космической границей, то Каллисто необходимо отнести к группе тел со значительными атмосферами. Вы также должны были бы классифицировать как космические полеты только следующие полеты: Близнецы-10, Близнецы-11, Аполлон-8 и Аполлон-10-17. Все остальные космические полеты не будут считаться таковыми.

10 000 км (6 214 миль) Конец экзосферы . Выше этой высоты царит абсолютный вакуум. Если считать это космической границей, только Аполлон-8 и Аполлон-10-17 можно было бы считать космическими полетами.

35 786 километров (22 236 миль) на геостационарной орбите . Хотя это не имеет никакого отношения к атмосферному давлению/плотности и вакууму, некоторые экваториальные страны претендовали на законные права на территорию до высоты геостационарной орбиты.

Что касается меня, то космической границей я считаю 200 000 футов (61 км). Наименее вероятными для меня являются один на 100 км и один на геостационарной орбите по причинам, изложенным выше.

Чтобы противоречить всем остальным, ВВС США использовали высоту 50 миль при награждении значком астронавта пилотов X-15.

Космическое пространство начинается на линии Кармана (правильно указано @TildalWave). Это было принято Международной авиационной федерацией (FIA). Цитирую Википедию :

Линия Кармана, или линия Кармана, проходит на высоте 100 километров (62 мили) над уровнем моря Земли и обычно представляет собой границу между атмосферой Земли и космическим пространством. Это определение принято Международной авиационной федерацией (FAI), которая является международным органом по стандартизации и учету в области аэронавтики и космонавтики.

Но на этом атмосферные погодные явления не прекращаются. Погодные явления обычно прекращаются в термосфере, которая достигает 8-15 км над Землей (18 км над экватором), но стратосферные погодные явления все же существуют, например, перламутровые или полярные стратосферные облака , которые могут образовываться на высоте до 25 км над средним уровнем моря. . Тем не менее, это намного ниже линии Кармана на высоте 100 км над поверхностью Земли.

Следуя неправильным замечаниям о «этой» линии Кармана и красивом круглом числе в метрических единицах, я решил добавить к этому свои пять копеек или что-то в этом роде.

Во-первых, что касается линии Кармана , позвольте мне сказать вам, что на Земле нет линии Кармана. У рассматриваемого самолета есть собственная линия Кармана, здесь его скорость сваливания достигает орбитальной скорости. Следовательно, линия Кармана различна для каждого самолета, но чаще всего она примерно на 10 км ниже предполагаемого 100-километрового значения (отсюда около 90 км (56 миль)). Не то чтобы какой-либо самолет пытался лететь горизонтально в верхней мезосфере или выше, используя только двигательную установку и аэродинамическую подъемную силу.

Итак, вернемся к вашему вопросу, как далеко от Земли находится космос, или, лучше сказать: на какой высоте/расстоянии заканчивается атмосфера?

• Как известно, атмосфера Земли состоит из 78 % азота, 21 % кислорода и 1 % аргона.
• И мы знаем, что космическое пространство (которое не является идеальной пустотой) состоит из атомов водорода и гелия.

Теперь взгляните на следующую схему:

В качестве альтернативы:

Состав атмосферы на высоте 1

В качестве альтернативы:

Состав атмосферы на высоте 2

Как мы можем сделать вывод из диаграмм, изменение состава атмосферы начинается примерно на высоте 90 км (56 миль), что называется турбопаузой или гомопаузой и идентично мезопаузе; и изменение по существу заканчивается примерно на 880 км (550 миль), выше которого преобладают водород и гелий.

Следовательно, если вы строги, вы можете заявить, что определённый конец земной атмосферы находится на расстоянии 550 миль, за которым находится космическое пространство. Однако это означало бы, что в истории было всего десять полетов человека в космос: «Джемини-11», «Аполлон-8» и «Аполлон-10-17». Хотя это честь для Америки, поскольку это единственная нация, которая когда-либо совершила полет человека в космос, учебники и почти все считают Юрия Гагарина первым человеком в космосе, а немецкую ракету Фау-2 первым искусственным объектом в космосе.

Во время испытаний в Пенемюнде максимальная высота, достигнутая V2, составила 189 км (117 миль). Космический корабль Юрия Гагарина «Восток» достиг апогея в 327 км (203 мили). Предыдущий рекорд высоты для человека составлял 51,5 км (32 мили), достигнутый Джозефом Уокером на X-15 за несколько дней до полета Гагарина. Так что, если вы хотите придерживаться мейнстрима, граница между атмосферой и космосом должна быть выше 32 миль и не выше 117 миль. Как следует из диаграмм, изменение состава атмосферы начинается в турбо-/мезопаузе, которая находится на высоте 84–92 км (52–57 миль), что еще больше ограничивает «границу основного течения».

Но если вы не возражаете против основного преподавания, вы можете рассмотреть границу между атмосферой и пространством на любой высоте от 84 км (52 мили) до 880 км (550 миль), или, возможно, вы захотите определить ее по совершенно другим факторам. .