Πού τελειώνει η Γη και πού αρχίζει το διάστημα;

Το πού τελειώνει και ξεκινά κάθε στρώμα ορίζεται από τέσσερα βασικά χαρακτηριστικά.
Roberto Machado Noa via Getty Images

Όταν οι ορειβάτες σκαρφαλώνουν στο Έβερεστ, μεταφέρουν συνήθως φιάλες οξυγόνου, συσκευές που τους επιτρέπουν να αναπνέουν ελεύθερα σε μεγάλα υψόμετρα. Αυτό είναι απαραίτητο γιατί όσο πιο κοντά πλησιάζετε στην άκρη της ατμόσφαιρας της Γης, τόσο λιγότερο οξυγόνο υπάρχει σε σύγκριση με τις άφθονες ποσότητες που βρίσκονται στο επίπεδο της θάλασσας.

Αυτό είναι μόνο ένα παράδειγμα του πόσο μεταβλητή είναι η ατμόσφαιρα της Γης και δείχνει τη στοιχειακή σύνθεση των στρωμάτων της, από την τροπόσφαιρα, κοντά στο επίπεδο της θάλασσας, έως την εξώσφαιρα, στις εξόχως απόκεντρες περιοχές της. Το πού τελειώνει και ξεκινά κάθε στρώμα ορίζεται από τέσσερα βασικά χαρακτηριστικά, σύμφωνα με την Εθνική Μετεωρολογική Υπηρεσία: αλλαγή θερμοκρασίας, χημική σύνθεση, πυκνότητα και κίνηση των αερίων μέσα σε αυτό.

Λοιπόν, έχοντας αυτό κατά νου, πού καταλήγει στην πραγματικότητα η ατμόσφαιρα της Γης; Και από πού αρχίζει το διάστημα;

Καθένα από τα στρώματα της ατμόσφαιρας παίζει ρόλο στο να διασφαλίσει ότι ο πλανήτης μας μπορεί να φιλοξενήσει κάθε είδους ζωή, κάνοντας τα πάντα, από τον αποκλεισμό της κοσμικής ακτινοβολίας που προκαλεί καρκίνο έως τη δημιουργία της πίεσης που απαιτείται για την παραγωγή νερού, σύμφωνα με τη NASA.

«Καθώς απομακρύνεστε από τη Γη, η ατμόσφαιρα γίνεται λιγότερο πυκνή», είπε η Κατρίνα Μοσσέρτ, διαστημικός φυσικός στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Αριζόνα, στο Live Science σε ένα email. «Η σύνθεση αλλάζει επίσης και τα ελαφρύτερα άτομα και τα μόρια αρχίζουν να κυριαρχούν, ενώ τα βαριά μόρια παραμένουν πιο κοντά στην επιφάνεια της Γης».

Καθώς ανεβαίνετε στην ατμόσφαιρα, η πίεση ή το βάρος της ατμόσφαιρας από πάνω σας εξασθενεί γρήγορα. Παρόλο που τα εμπορικά αεροπλάνα έχουν καμπίνες υπό πίεση, οι γρήγορες αλλαγές στο υψόμετρο μπορεί να επηρεάσουν τις λεπτές ευσταχιανές σάλπιγγες που συνδέουν το αυτί με τη μύτη και το λαιμό. «Αυτός είναι ο λόγος που τα αυτιά σας μπορεί να σκάσουν κατά την απογείωση σε ένα αεροπλάνο», είπε ο Μάθιου Ίγκελ, επίκουρος καθηγητής ατμοσφαιρικής επιστήμης στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Ντέιβις.

Τελικά, ο αέρας γίνεται πολύ λεπτός για τα συμβατικά αεροσκάφη να πετάξουν καθόλου, με τέτοια σκάφη να μην μπορούν να παράγουν επαρκή ανύψωση. Αυτή είναι η περιοχή που οι επιστήμονες έχουν αποφασίσει ότι σηματοδοτεί το τέλος της ατμόσφαιράς μας και την αρχή του διαστήματος.

Είναι γνωστή ως η γραμμή Κάρμαν*, που πήρε το όνομά της από τον Θέοντορ βον Κάρμαν, έναν Ούγγρο Αμερικανό φυσικό που, το 1957, έγινε ο πρώτος άνθρωπος που προσπάθησε να καθορίσει το όριο μεταξύ της Γης και του διαστήματος, σύμφωνα με το EarthSky.

Αυτή η γραμμή, δεδομένου ότι σηματοδοτεί το όριο μεταξύ Γης και Διαστήματος, όχι μόνο υποδηλώνει πού βρίσκονται τα όρια ενός αεροσκάφους, αλλά είναι επίσης κρίσιμη για τους επιστήμονες και τους μηχανικούς όταν ανακαλύπτουν πώς να διατηρήσουν με επιτυχία τα διαστημόπλοια και τους δορυφόρους σε τροχιά γύρω από τη Γη.

«Η γραμμή Κάρμαν είναι μια κατά προσέγγιση περιοχή που υποδηλώνει το υψόμετρο πάνω από το οποίο οι δορυφόροι θα μπορούν να περιφέρονται γύρω από τη Γη χωρίς να καούν ή να πέσουν εκτός τροχιάς πριν κάνουν τον κύκλο της Γης τουλάχιστον μία φορά», είπε η Μοσσέρτ.

«Τυπικά ορίζεται ως 100 χιλιόμετρα πάνω από τη Γη», πρόσθεσε ο Ίγκελ. «Είναι πιθανό κάτι να περιφέρεται γύρω από τη Γη σε υψόμετρα κάτω από τη γραμμή Κάρμαν, αλλά θα απαιτούσε εξαιρετικά υψηλή τροχιακή ταχύτητα, η οποία θα ήταν δύσκολο να διατηρηθεί λόγω της τριβής. Αλλά τίποτα δεν το απαγορεύει.

«Εκεί βρίσκεται η αίσθηση που πρέπει να έχει κανείς για τη γραμμή Κάρμαν: Είναι ένα φανταστικό αλλά πρακτικό κατώφλι μεταξύ αεροπορικών ταξιδιών και διαστημικών ταξιδιών», είπε.

Διάφοροι παράγοντες, όπως το μέγεθος και το σχήμα του δορυφόρου, παίζουν ρόλο στον καθορισμό της αντίστασης του αέρα και, κατά συνέπεια, στην ικανότητά του να περιφέρεται με επιτυχία στη Γη, σύμφωνα με την Μοσσέρτ. Συνήθως, δορυφόροι που βρίσκονται σε χαμηλή τροχιά της Γης - μια ταξινόμηση που τείνει να δίνεται σε δορυφόρους σε υψόμετρο μικρότερο από 1.000 χιλιόμετρα αλλά μερικές φορές έως και 160 χιλιόμετρα πάνω από τη Γη, σύμφωνα με το Ευρωπαϊκό Διάστημα Οργανισμός -θα πέσει από την τροχιά μετά από μερικά χρόνια, είπε η Μοσσέρτ, λόγω της «έλξης από την ανώτερη ατμόσφαιρα της Γης που επιβραδύνει σταδιακά την τροχιακή ταχύτητα».

Ωστόσο, αυτό δεν σημαίνει ότι η ατμόσφαιρα της Γης είναι μη ανιχνεύσιμη πέρα ​​από 1.000 χιλιόμετρα.

«Η ατμόσφαιρα δεν εξαφανίζεται μόνο όταν φτάσετε στην περιοχή όπου βρίσκονται σε τροχιά οι δορυφόροι», είπε η Μοσσέρτ. «Είναι χιλιάδες και χιλιάδες χιλιόμετρα μακριά πριν εξαφανιστούν τα στοιχεία της ατμόσφαιρας της Γης. Τα ίδια τα εξωτερικά άτομα από την ατμόσφαιρα της Γης, τα άτομα υδρογόνου που αποτελούν το γεωστεφάνι της [την πιο εξωτερική περιοχή της ατμόσφαιρας], μπορούν ακόμη και να επεκταθούν πέρα ​​από τη σελήνη.»

Λοιπόν, αν κάποιος έφτανε στη γραμμή Κάρμαν, θα παρατηρούσε κάτι; Θα γνώριζαν ότι, ουσιαστικά, διασχίζουν τα όρια μεταξύ Γης και Διαστήματος; Όχι πραγματικά. «Τίποτα δεν αλλάζει πραγματικά», είπε η Μοσσέρτ.

Ο Ίγκελ συμφώνησε. «Η γραμμή δεν είναι φυσική, αυτή καθαυτή, και έτσι δεν θα παρατηρούσε κανείς τη διέλευση της, ούτε έχει κάποιο πάχος», είπε.

Τι γίνεται με το να μπορέσεις να επιβιώσεις, έστω και για σύντομο χρονικό διάστημα, στη γραμμή Κάρμαν; Τι θα γινόταν αν σας έπεφταν εκεί χωρίς ειδική διαστημική στολή ή δεξαμενή οξυγόνου ορειβατικού στυλ; Αν μπορούσατε να το φτάσετε, θα μπορούσατε να αναπνεύσετε σε τόσο μεγάλο υψόμετρο; Και θα μπορούσαν ποτέ τα πουλιά να φτάσουν σε τέτοια ύψη;

――

*Η «γραμμή» πήρε το όνομά της προς τιμή του Τέοντορ φον Κάρμαν (1881–1963), ενός ουγγρικής καταγωγής Αμερικανού μηχανικού και φυσικού, που καταπιάστηκε κυρίως με θέματα αεροναυτικής και αστροναυτικής. Υπήρξε ο πρώτος που υπολόγισε ότι από αυτό το ύψος και πάνω η γήινη ατμόσφαιρα είναι υπερβολικά αραιή, ώστε να μη μπορεί πλέον να υποστηρίξει αεροναυτική πτήση, καθώς ένα σκάφος σε αυτό το υψόμετρο θα έπρεπε να κινείται ταχύτερα από την τροχιακή ταχύτητα ώστε να βρίσκει αρκετή αεροδυναμική άντωση που να το κρατά στο ίδιο ύψος (μη λαβαίνοντας υπόψη τη φυγόκεντρο δύναμη). Η γραμμή Κάρμαν βρίσκεται στο όριο πάνω από το οποίο τα αέρια της ατμόσφαιρας δεν είναι καλώς αναμεμιγμένα, ανάμεσα στη μεσόπαυση (80 - 85 χιλιόμετρα) και στη θερμόσφαιρα.

Πηγή: Livescience

Popular in the Community