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分享 網管 - 科學新知 | 2018-08-14 | 點閱數: 1498

  2018 年 08 月 13 日

關於太空起始於何處的爭論,早在第一顆人造衛星發射之前就出現了,其中最被廣泛接受的觀點是,太空與地球大氣層的分界線位於海拔 100 公里( 62 英里)處,即所謂的卡門線( Karman Line )。新的研究發現,當航空器下降到低於 80 公里( 50 英里)後,基本就無法逃逸了。(Creative Commons)

哈佛史密森尼天體物理中心的科學家麥克道爾( Jonathan McDowell ),近期在網絡上披露了自己的新研究,他說,關於地球大氣層在何處終止,亦即外層空間(太空)從何處開始,人類過去持有的觀點需要改變了。

麥克道爾通過研究證實,大氣層太空的分界處與地球之間的距離,比我們以前估算的要近 12 英里。

這位天體物理學家的相關論文將刊登在 10 月的《宇宙學報》( Acta Astronautica )上。他表示,關於太空起始於何處的爭論,早在第一顆人造衛星發射之前就出現了,其中最被廣泛接受的觀點是,太空與地球大氣層的分界線位於海拔 100 公里( 62 英里)處,即所謂的卡門線( Karman Line )。

但他指出,眾多科學家所認可的卡門線,其實是基於數十年來被誤解的信息,並沒有真正將軌道數據考慮在內。幸運的是,數據卻是麥克道爾的專長和興趣所在,他認真記錄了地球上的每一次火箭發射,因此更能夠以事實為基礎來回答這個問題:究竟哪個高度以上才算是太空?

衛星墜落的地方

麥克道爾分析了從北美防空司令部( NORAD )蒐集到的 43,000 顆衛星的軌道數據,但其中絕大多數最終都被忽略不計,因為它們已經在遠遠高於卡門線的軌道空間中運行了。

不過,大約有 50 顆衛星引起了麥克道爾的注意。當結束任務、重新進入大氣層後,這些衛星都分別成功地在低於 100 公里( 62 英里)的高度環繞地球飛行了至少兩圈。比如在 1997 年,一顆名為 Soviet Elektron-4 的衛星在 85 公里( 52 英里)的高度繞地飛行了 10 圈,然後才落入大氣層焚燬。

從這些事例中可以明顯看出,太空物理規則在卡門線以下仍行之有效。藉助於一種數學模型,麥克道爾找到了不同衛星最終脫離軌道、墜入大氣層的準確高度範圍:介於 66 至 88 公里( 41 至 55 英里)之間。不過通常情況下,當航空器下降到低於 80 公里( 50 英里)後,基本就無法逃逸了。

太空人之翼

基於以上數據,麥克道爾選擇將 50 英里的高度作為太空的底部邊緣。這一數字也巧妙地與其它幾個文化和大氣因素相吻合。例如,論文中寫到,在上世紀 50 年代,美國空軍飛行員曾因飛到 50 英里高度以上而榮獲了特殊的「太空人之翼」勛章( astronaut wings )。

從大氣層角度來看亦如此。中間層是大氣垂直結構內最低溫的部分,大概位於距離地表 52 至 62 英里之間。在這裡,大氣的化學成分開始發生急劇變化,帶電粒子愈加充足。

文章中寫道:「值得注意的是,流星(運動速度快很多)通常在 70 至 100 公里( 43 至 62 英里)的高度範圍內解體,這也進一步證明,在該區域中大氣變得重要了。」

那麼,如果地球與太空的交界處比我們以前認為的要低 12 英里,會給人類帶來什麼影響呢?麥克道爾表示,這並不會改變火箭的發射方式或人類與太空的任何互動,但卻會帶來與國家領空有關的重要政治問題。人們普遍認為,一個國家的領空屬於該國的一部分,而大氣層上面的太空卻屬於全世界。

正是因為這個原因,美國通常反對設置統一的太空邊界。或許,麥克道爾關於 50 英里高度的太空邊界線的提議,很難在近期成為被廣泛接受的法定大氣層邊界。

新聞出處: http://www.epochtimes.com/b5/18/8/13/n10634038.htm