地球與外太空的界限何在?

新研究顯示比先前估算低12英里

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【大紀元2018年08月13日訊】(大紀元記者晨曦編譯報導)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。◇#

責任編輯:朱涵儒

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