博科園-科學科普你感覺到了嗎？你會不會突然覺得這裡有點悶？我不知道，我不知道，外太空離得近12英裡(20公裡)？當然，沒有什麼東西真正移動過(除非你把宇宙的常數和膨脹數計算在內)。但是根據一項新研究，可能是地球人的高時間改變了我們的思想和數學觀念，確切地說，地球的大氣層和外層空間是如何開始的。如果天體物理學家喬納森·麥克道爾的計算是正確的，那麼空間定律突然被軌道空間定律所取代的宇宙邊界可能比我們想像的要近得多——比先前估計的要近12英裡。
地球大氣層的盡頭和空間是從哪裡開始？根據一項新的研究，它可能就在離地球50英裡的地方——就在這張照片中藍色變成黑色的地方。圖片：NASA
麥克道爾是哈佛-史密森天體物理中心的天體物理學家，其新論文將刊登在《宇航學報》上：關於大氣的邊緣和太空的起源爭論早於第一個人造衛星的發射。最被廣泛接受的邊界是所謂的卡門線，現在通常定義為離地球100公裡(62英裡)的高度。這裡有個問題：許多科學家今天接受的卡曼線是基於幾十年的誤讀信息，實際上並沒有考慮到真正的軌道數據。幸運的是，數據是麥克道爾的工作(也是他的樂趣——在他空閒的時間裡，他對地球上的每一次火箭發射都保持著一絲不苟的記錄)，他知道如何尋找一個基於證據的答案來回答這個問題：太空從哪裡開始？
衛星墜落的地方
在新研究中，麥克道爾仔細研究了約43000顆衛星的軌道路徑數據，這些數據是他從北美航空航天防禦司令部(NORAD)收集的，該司令部負責監控美國和加拿大的航空航天。這些衛星中的大多數都微不足道——它們的軌道軌道遠高於所提議的卡曼線，而且完全處於軌道空間的掌控之中。然而，其中大約50顆衛星脫穎而出。當他們在任務結束時重新進入大氣層時，每一顆衛星都成功地在62英裡(100公裡)以下的高度完成了至少兩次繞地球飛行的完整旋轉。例如蘇聯的Elektron-4衛星繞地球飛行了10次，大約52英裡(85公裡)，然後在1997年墜入大氣層並燒毀。從這些例子中，似乎可以清楚地看出，在卡曼線之下，空間的物理學仍然佔據著主導地位。
國際空間站上的一張照片捕捉到了地球大氣層的劃分，中間層是藍色的上帶，在這個波段的頂部(離地球約50英裡)軌道是可能的。圖片：NASA
當麥克道爾利用數學模型找到各種衛星最終脫離軌道並返回大氣層的確切位置時，他發現這可能發生在41至55英裡(66至88公裡)之間的任何地方。然而通常情況下，當一艘飛船下降到50英裡(80公裡)以下時，就沒有逃跑的希望了。因此，麥克道爾選擇了50英裡作為真正的下邊緣。這個數字與其他一些文化和大氣因素相吻合。例如在20世紀50年代，美國空軍飛行員被授予一套特殊的「太空人翅膀」，用於在50英裡以上飛行，這被認為是大氣的最外層邊緣。就大氣而言，這個選擇也很合適：中上層——地球大氣中最冷的地帶——大約在地球表面上方52到62英裡之間。
在這裡大氣的化學成分開始急劇變化，帶電粒子變得更加豐富，換句話說，事情看起來更寬敞了。很明顯，在中頂層的下方，地球的阿特莫皮斯變得更強大了，可以讓那些出生在空氣中的物體去思考。值得注意的是流星(旅行更快)通常瓦解-70~100公裡(43英裡62英裡)的高度範圍，增加的證據表明，這是該地區大氣變得重要。那麼，如果地球和太空之間的界限比人們普遍認為的要低20%，這意味著什麼呢？它不會改變火箭發射的方式，也不會改變與太空的任何其他物理互動，但它可能會引發一些重要的政治和領土問題。
太空：它比你想像的要近，圖片NASA
某一國家上空的空域通常被視為該國的一部分，另一方面，外層空間適合所有人。例如如果太空被定義為從62英裡開始，而美國在中國上空52英裡處發射一顆未經授權的衛星，這可能(合理地)被解釋為軍事侵略行為。出於這個原因，美國經常反對設定任何宇宙空間界限。這意味著麥克道爾提議的50英裡線可能不會很快成為合法的、普遍接受的邊界。不過如果地球上的日常生活開始讓你感到沮喪，抬起頭來，鼓起勇氣，因為你可能比上周更接近天堂。
博科園-科學科普｜文：Brandon Specktor/Live Science
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