Содержание
GISMETEO: Внешний космос приблизился к Земле на 20 километров — События
Внешний космос приблизился к Земле на 20 км, сообщает портал Space. Но, скорее всего, вы этого не ощутили. Ничего не сдвинулось (если не считать постоянного и ускоряющегося расширения Вселенной). Но, согласно новому исследованию, пришло время, когда землянам надо изменить свои представления о том, где именно заканчивается атмосфера Земли и начинается внешний космос.
© IM_photo | Shutterstock
Если подсчеты астрофизика Джонатана Мак-Дауэлла верны, космическая граница, где законы воздушного пространства уступают место законам орбитального космоса, может быть на 20 км ближе, чем предполагали предыдущие оценки. «Споры о том, где заканчивается атмосфера и начинается космос, начались еще до запуска первого спутника, говорит Мак-Дауэлл. Общепринятая граница так называемая линия Кармана находится на высоте 100 км».
Согласно Мак-Даэуллу, линия Кармана результат десятилетий неверно интерпретированной информации, так как во внимание не принимались реальные орбитальные данные.
В своем новом исследовании Мак-Дауэлл изучил данные, описывающие орбитальные пути 43 000 спутников. Большая часть спутников не интересовали ученого они вращались намного выше линии Кармана и явно находились во внешнем космосе.
Около 50 из спутников, однако, выделялись из общей массы. Во время возвращения каждый из этих спутников успешно совершил по меньшей мере два полных оборота вокруг Земли на высоте ниже 100 км. Советский спутник «Электрон-4», например, обогнул планету 10 раз на высоте примерно 85 км, а после упал в атмосферу и сгорел в 1997 году.
Эти примеры явно показывали, что физика космоса действовала ниже линии Кармана. Когда Мак-Дауэлл применил математическую модель, чтобы найти точную точку, на которой различные спутники вырывались со своих орбит и возвращались в атмосферу, он обнаружил, что это могло происходить на отрезке между 66 и 88 км. Но если аппарат опускался ниже 80 км, надежды на побег не было.
Таким образом, Мак-Дауэлл выбрал отметку 80 км как настоящий нижний край космоса.
Эта цифра подтверждается другими факторами. Например, Мак-Дауэлл написал, что в 1950-х годах пилоты ВВС США награждались специальными «крыльями астронавта», если поднимались выше 80 км.
С атмосферной точки зрения, выбор Мак-Дауэлла тоже подходит. Мезосфера самая холодная полоса земной атмосфера протянулась на высоте 83100 км. Там химический состав атмосферы начинает значительно меняться и заряженных частиц становится все больше. Ясно, что ниже нижнего края мезосферы земная атмосфера начинает оказывать более сильное влияние на объекты. Метеоры обычно распадаются на высоте 70100 км, что тоже говорит о том, что в этом регионе атмосфера становится важной.
Итак, что означает снижение границы между Землей и космосом на 20 %? Для запуска ракет и других физических видов взаимодействия с космосом ничего не изменится, но может потребоваться решение некоторых важных политических и территориальных вопросов.
FAI предложила снизить высоту линии Кармана
Космические технологии Новости астрономии, астрофизики и космологии
Международная авиационная федерация (FAI) опубликовала заявление, в котором сообщила о намерении провести летом следующего года специальную встречу, посвященную вопросу уточнения высоты условной границы между космосом и атмосферой. Помимо представителей FAI, в ней примут участие специалисты Международной астронавтической федерации (IAF), а также независимые эксперты.
Шаттл Endeavour на фоне земной атмосферы. Источник: Expedition 22 Crew, NASA
Согласно нынешнему определению FAI, граница между земной атмосферой и космическим пространством проходит на высоте 100 км над уровнем моря. Ее часто называют линией Кармана — в честь американского ученого Теодора фон Кармана, вычислившего, что выше этой отметки воздух становится слишком разреженным для того, чтобы там могла функционировать аэродинамическая авиация, поскольку скорость летательного аппарата, необходимая для создания достаточной подъемной силы, там оказывается больше первой космической.
Однако за последние годы появилось несколько исследований, показывающих, что границей космического пространство рациональнее считать отметку 80 км. Они и побудили FAI рассмотреть вопрос об изменении высоты линии Кармана. Наиболее известная из этих работ была написана астрофизиком Джонатаном Макдауэллом (Jonathan McDowell) из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики в американском Кембридже. Он широко известен среди любителей космонавтики своими трудами по статистике космических запусков и отслеживанию спутников.
Макдауэлл проанализировал архив данных об орбитах 43 тыс. каталогизированных искусственных объектов на околоземных орбитах. Он насчитал свыше 50 спутников, которые перед тем, как сгореть в земной атмосфере, имели орбиты с перигеем ниже 100 км и сумели совершить минимум два витка вокруг Земли. В качестве примера ученый приводит старый советский аппарат «Электрон-4». Прежде чем окончательно войти в атмосферу, он совершил целых 10 витков с перигеем всего 85 км.
Строение земной атмосферы.
Источник: NOAA Луна на фоне земной атмосферы. Источник: Expedition 24 Crew, NASA Восход Солнца на фоне земной атмосферы. Источник: NASA’s Marshall Space Flight Center
Использовав эти данные, Макдауэлл создал математическую модель, чтобы рассчитать точку, ниже которой объект гарантированно сойдет с орбиты. Согласно его вычислениям, она находится на высоте около 80 км (50 миль), что примерно соответствует мезопаузе — границе между мезосферой и термосферой.
Что интересно, эта же отметка принята ВВС США в качестве границы космического пространства. В 1960-х годах несколько американских летчиков превысили ее во время полетов на ракетоплане X-15. В США все они официально считаются астронавтами, совершившими суборбитальные космические полеты, в то время как FAI признала лишь полеты, в которых была достигнута высота не менее 100 км.
Уменьшение высоты линии Кармана может сыграть на руку компаниям вроде Virgin Galactic, собирающимся организовать туристические суборбитальные полеты.
Недавно представители Virgin заявили, что рассматривают в качестве границы космического пространства именно отметку в 50 миль.
Земная атмосфера, подсвечиваемая заходящим Солнцем. Источник: ISS Expedition 23 crew — NASA Earth Observatory
Помимо статистики и космического туризма, изменение линии Кармана также может иметь определенные правовые последствия. Дело в том, что, согласно нормам международного права, космос не принадлежит никакой стране. Таким образом, его граница с атмосферой формально также является верхней границей государств. Действующие международные договора не дают четкого определения, где же заканчивается воздушное и начинается космическое пространство. Но в случае возникновения в будущем необходимости законодательно урегулировать этот момент в качестве границы космоса, скорее всего, будет принято действующее определение FAI.
Космический туризм Пилотируемая космонавтика
Где край Вселенной?
Первоначально эта история появилась в декабрьском номере журнала Discover под названием «Бесконечна ли Вселенная?» Поддержите нашу научную журналистику, оформив подписку.
Когда Галилео Галилей направил свой первый телескоп на небо в 1610 году, он обнаружил «скопления бесчисленных звезд», спрятанные в полосе света, называемой Млечный Путь. В тот день наш космос вырос в геометрической прогрессии. Примерно три века спустя космические границы снова расширились, когда астрономы построили телескопы, достаточно большие, чтобы показать, что Млечный Путь — всего лишь одна из многих «островных вселенных». Вскоре они узнали, что Вселенная тоже расширяется, а галактики удаляются друг от друга со все возрастающей скоростью.
С тех пор все более крупные телескопы показали, что наблюдаемая Вселенная простирается на непостижимые 92 миллиарда световых лет в поперечнике и содержит около 2 триллионов галактик. И все же астрономы все еще задаются вопросом, насколько еще существует вселенная, помимо того, что они наблюдают.
«Вселенная всегда была немного больше, чем мы можем видеть», — говорит Вирджиния Тримбл из Калифорнийского университета в Ирвине, астроном и эксперт в области истории.
Строительство больших телескопов больше не поможет расширить космос. «Телескопы наблюдают только наблюдаемое. Вы не можете заглянуть в прошлое дальше, чем возраст Вселенной», — объясняет лауреат Нобелевской премии космолог Джон Мазер из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА, который также является главным научным сотрудником космического телескопа Джеймса Уэбба. «Поэтому мы полностью ограничены. Мы уже видели настолько далеко, насколько вы можете себе представить. На краю мы видим оставшееся от Большого взрыва свечение — так называемое космическое микроволновое фоновое излучение (CMB). Но это не какой-то волшебный край вселенной. Наш космос продолжает жить. Мы просто никогда не узнаем, как далеко.
В последние десятилетия космологи пытались разгадать эту загадку, сначала определив форму Вселенной, как древнегреческий математик Эратосфен вычислил размер Земли с помощью простой тригонометрии. Теоретически наша Вселенная может иметь одну из трех возможных форм, каждая из которых зависит от кривизны самого пространства: седловидная (отрицательная кривизна), сферическая (положительная кривизна) или плоская (отсутствие кривизны).
Немногие отстаивали седлообразную вселенную, но сферический космос имеет смысл для нас, землян. Земля круглая, как солнце и планеты. Сферическая вселенная позволит вам плыть в космос в любом направлении и вернуться туда, где вы начали, как команда Фердинанда Магеллана, совершившая кругосветное путешествие. Эйнштейн назвал эту модель «конечной, но неограниченной вселенной».
Но начиная с конца 1980-х годов ряд орбитальных обсерваторий, построенных для изучения реликтового излучения, проводил все более точные измерения, показывающие, что пространство вообще не имеет кривизны. Она плоская до пределов того, что могут измерить астрономы — если это сфера, то сфера настолько огромная, что даже вся наша наблюдаемая Вселенная не регистрирует никакой кривизны.
«Вселенная плоская, как [бесконечный] лист бумаги», — говорит Мазер. «Согласно этому, вы могли бы двигаться бесконечно далеко в любом направлении, и вселенная была бы точно такой же, более или менее». Вы никогда не подошли бы к краю этой плоской вселенной; вы бы только находили все больше и больше галактик.
С этим у большинства астрономов все в порядке. Плоская Вселенная согласуется как с наблюдениями, так и с теорией, поэтому эта идея теперь лежит в основе современной космологии.
Проблема в том, что, в отличие от сферической вселенной, плоская может быть бесконечной — или нет. И нет никакого реального способа сказать разницу. «Что бы вы искали, чтобы увидеть, существует ли бесконечная вселенная?» — говорит Тримбл. «Никто точно не знает».
Вместо этого астрономы надеются, что ответ может прийти из теории — модели, которая так или иначе может предложить косвенное доказательство. Например, Стандартная модель физики предсказывала существование множества частиц, таких как бозон Хиггса, за годы до того, как они были фактически открыты. Однако физики по-прежнему считали эти частицы реальными.
«Если у вас есть хорошее описание всего, что вы наблюдали до сих пор, и оно предсказывает, что что-то верно, то вы ожидаете, что это правда», — говорит Тримбл. «Вот как большинство ученых думают о том, как работает наука».
Может ли космос закончиться, откуда взялись часовые пояса и другие вопросы от наших читателей | В Смитсоновском институте
Иллюстрация Анны Брон
Верят ли астрофизики, что есть конец космоса? Если да, то что, по их мнению, может быть на другой стороне?
Джессика Л. Липер
Фриско, Техас
Нет, они не верят, что у космоса есть конец. Однако мы можем видеть только определенный объем всего, что там есть. Поскольку Вселенной 13,8 миллиарда лет, свет из галактики, удаленной от нас более чем на 13,8 миллиарда световых лет, еще не успел дойти до нас, поэтому у нас нет возможности узнать, что такая галактика существует.
Марк Рид
астрофизик, Гарвард-Смитсоновский центр астрофизики
Почему Гровер Кливленд единственный американский президент, которого считают дважды? Я знаю, что он отсидел два срока подряд, но все же он был всего лишь одним человеком.
Томас Хансен
Rolling Meadows, Illinois
Никто не ожидал непоследовательных сроков полномочий, поэтому долгое время существовал обычай считать президентов личностями, а не сроками их пребывания в должности. Кливленд считается 22-м и 24-м президентами, потому что Бенджамин Харрисон был 23-м. Не было никакого смысла возвращаться к 22, когда Кливленд вернул себе Белый дом в 1893 году. Более логично, что президенты будут считаться по срокам — например, Джордж Вашингтон будет считаться первым и вторым президентами. Теперь Барак Обама, 44-й человек, занимающий этот пост, находится на 57-м президентском сроке.
Дэвид К. Уорд
старший историк портретной галереи
Откуда взялись часовые пояса?
Romualdo P. Baranuelo
Naga City, Филиппины
Часовые пояса, которые мы используем сегодня, основаны на тех часовых поясах, которые были приняты североамериканскими железными дорогами 18 ноября 1883 года.
Эти пояса признавали меридиан, проходящий через Гринвич, Англия, равным нулю градусов. долготы, как и международная конференция 1884 года. Часовые пояса США были признаны в федеральном законе Законом о стандартном времени от 1918.
Карлин Стивенс
хранитель коллекций времени, Американский исторический музей
Как удар молнии, длящийся секунду или меньше, вызывает удар грома, длящийся десять секунд или больше?
Ричард Пирс
Брэттлборо, Вермонт
Молния нагревает воздух так, что он расширяется с огромной скоростью — достаточно быстро, чтобы создать ударную волну, распространяющуюся наружу со скоростью звука. Эта ударная волна и есть то, что мы слышим как раскат грома. Когда ударная волна ударяется о неровную поверхность земли, часть энергии отражается, создавая другие волны; их мы слышим как низкий рокот после хлопка.
Эндрю Джонстон
географ, Музей авиации и космонавтики
Как медузы ориентируются, охотятся и проявляют другие двигательные навыки, если у них нет мозга?
Martin J.