Linia Kármán – granița dintre atmosferă și spațiul cosmic

Ce este atmosfera

Termenul de „atmosferă” își are rădăcinile în greaca veche și provine din cuvântul „ἀτμός” (atmos), care se traduce prin „abur” sau „ceață”, și „σφαῖρα” (sphaira), care înseamnă „sferă”. În limbajul cotidian, atmosfera mai este denumită simplu „aer”.

Atmosfera este una dintre componentele principale ale sistemelor fizice interdependente ale Pământului și este compusă din aproximativ 78% azot, 21% oxigen și circa un procent din straturi de gaze (n.n. – acele particule microscopice de praf, funingine, fum și alte substanțe chimice în suspensie) care înconjoară o planetă sau un corp ceresc. Mai exact, atmosfera conține 0,93% argon, iar restul până la un procent sunt dioxid de carbon, hidrogen, neon, cripton, metan, heliu și vapori de apă.

Aceste gaze se găsesc în straturile atmosferice (troposferă, stratosferă, mezosferă, termosferă și exosferă). Pe lângă gaze, atmosfera cuprinde și mici cantități de particule solide și lichide, aflăm de pe enciclopedia online Britannica.

De ce este importantă atmosfera

În cazul Pământului, atmosfera se întinde de la nivelul mărilor și oceanelor, a uscatului și a calotelor glaciare, până la altitudini de aproximativ 10.000 de kilometri, în spațiu. Densitatea atmosferei scade odată cu altitudinea, deoarece atracția gravitațională a planetei noastre, care reține gazele aproape de sol, devine mai slabă pe măsură ce ne îndepărtăm de suprafață. Atmosfera protejează viața pe Pământ, ferind-o de radiațiile ultraviolete și menținând căldura pe planetă prin izolare și prevenind temperaturile extreme între zi și noapte. Soarele încălzește cele cinci straturi ale atmosferei, provocând convecția acesteia, determinând mișcarea aerului și modelele meteorologice din întreaga lume.

Recomandări

Ce taxe vor crește după alegeri. Primele luate în vizor: TVA de 21% și impozit pe venit de 12%. Analist: „E mai rău ca în 2010”

Atmosfera pe alte planete

Potrivit NASA, atmosfera Pământului mai are un strat în afară de cele cinci, care se numește ionosferă. Acesta este un strat atmosferic foarte activ, care se întinde pe mezosferă, termosferă și exosferă, și care crește și se micșorează în funcție de cantitatea de energie pe care o absoarbe de la Soare. Trebuie spus că există planete, precum Mercur, unde atmosferele sunt aproape inexistente, din cauza faptului că atmosfera primordială a scăpat de atracția gravitațională relativ scăzută a planetei și a fost eliberată în spațiu. În schimb, în cazul altor planete, ca Venus și Marte, giganții gazoși ai sistemului solar și, desigur, Pământul, și-au menținut atmosferele de-a lungul timpului. În plus, atmosfera terestră este specială prin faptul că apa se găsește în toate cele trei stări de agregare – solidă, lichidă și gazoasă – un detaliu esențial pentru susținerea și dezvoltarea vieții.

Până unde se întinde atmosfera terestră

O întrebare des întâlnită este legată de limitele atmosferei terestre. Conform informațiilor furnizate de NASA, stratul cel mai îndepărtat al atmosferei – exosfera – poate ajunge până la aproximativ 10.000 de kilometri altitudine, iar dincolo de aceasta aerul și spațiul cosmic încep să se contopească. În pofida faptului că există divergențe în ceea ce privește locul exact în care începe spațiul cosmic propriu-zis, majoritatea oamenilor de știință consideră că linia Kármán reprezintă granița convențională dintre atmosferă și spațiu.

Recomandări

Pictorii uitați ai României. Curatorul expoziției-eveniment: „Cunoașterea trecutului este astăzi ca o superputere” | Interviu

Potrivit experților de la Space.com, această delimitare este justificată prin faptul că 99,99997% din masa atmosferei terestre se regăsește sub această altitudine, ceea ce face ca linia Kármán să fie un reper rezonabil pentru a trasa granița dintre Pământ și spațiu. Dar, cum au ajuns oamenii să accepte acest loc relativ apropiat ca linie definitorie între Terra și spațiu?

Unde începe spațiul cosmic

Nu există o „graniță” clară între atmosferă și spațiu. Atmosfera terestră devine treptat mai rarefiată pe măsură ce altitudinea crește și chiar și la altitudini de 500-600 de kilometri există urme de particule atmosferice. Din acest motiv, putem vorbi mai degrabă despre o tranziție graduală decât despre o separare bruscă, relatează EarthSky.org.

Spre exemplu, Stația Spațială Internațională (ISS) orbitează Pământul la aproximativ 400 de kilometri altitudine, în condiții de microgravitație, însă se confruntă cu o frecare reziduală din partea particulelor de aer din termosferă. De asemenea, potrivit Agenției Spațiale Europene (ESA), date vechi de 20 de ani culese de observatorul spațial SOHO au dezvăluit un fapt uimitor despre Pământ, și anume că partea exterioară a atmosferei Pământului, denumită geocorona, se întinde dincolo de orbita Lunii. Se știa de existența geocoronei, dar nimeni nu știa că ajunge atât de departe în spațiu.

Recomandări

Alexandru Cumpănașu, „reîntors” în instanța de judecată. Acuză „fantasmagorii” în dosarul întocmit de DNA pentru fraudă cu fonduri UE

Această limită „reală” a atmosferei ar ajunge chiar până la 630.000 de kilometri distanță de suprafața Pământului, adică de aproape de două ori mai departe decât orbita Lunii sau de 50 de ori diametrul Pământului. Asta ar însemna că Luna s-ar afla în atmosfera noastră exterioară.

Ce este linia Kármán

Experții au sugerat de-a lungul timpului că granița reală dintre Pământ și spațiul cosmic se află oriunde, de la doar 30 de kilometri deasupra suprafeței terestre și până la 1,6 milioane de kilometri distanță. Cu toate acestea, timp de mai bine de jumătate de secol, majoritatea experților, inclusiv organismele de reglementare, au acceptat ceva apropiat de definiția actuală a liniei Kármán. Aceasta se bazează pe realitatea fizică, în sensul că marchează aproximativ altitudinea la care aeronavele tradiționale nu mai pot zbura eficient.

Orice avion care se deplasează deasupra liniei Kármán are nevoie de un sistem de propulsie care să nu se bazeze pe portanța generată de atmosfera Pământului – aerul este pur și simplu prea rarefiat la o asemenea altitudine. Cu alte cuvinte, linia Kármán este locul unde legile fizice care guvernează capacitatea unei aeronave de a zbura se schimbă, relatează Astronomy.com. Linia Kármán este utilizată în principal în scopuri legale și de reglementare în ceea ce privește diferențierea între aeronave și nave spațiale, care sunt supuse diferitelor jurisdicții și legislații.

La ce altitudine se află linia Kármán

Linia Kármán este, totodată, și punctul de divergență al legilor umane care guvernează avioanele și navele spațiale. Nu există granițe naționale care să se extindă în spațiul cosmic, care este guvernat la fel ca apele internaționale. Așadar, stabilirea unei limite pentru spațiu este mai mult decât o chestiune de semantică în ceea ce privește cine poate fi numit astronaut. Din punct de vedere istoric, Organizația Națiunilor Unite a acceptat linia Kármán ca graniță imaginară între atmosferă și spațiu. În timp ce guvernul SUA a fost reticent în a accepta o înălțime specifică pentru această linie, este acceptat la scară largă faptul că linia Kármán este situată la 100 de kilometri deasupra nivelului mării. Spre exemplu, pentru NASA și pentru armata SUA, spațiul se consideră că începe la o altitudine de aproximativ 80 de kilometri.

Teoria din spatele liniei Kármán

Pe măsură ce un avion urcă la o altitudine din ce în ce mai mare, densitatea aerului înconjurător devine din ce în ce mai mică. Acest lucru înseamnă că aerul din cabină trebuie să fie presurizat pentru a le permite pasagerilor să respire normal, însă acest lucru are un efect și asupra modului în care zboară aeronava. Aceasta este menținută în aer de o forță aerodinamică denumită portanță, care trebuie să contrabalanseze atracția gravitațională.

Cu cât densitatea aerului este mai mică, cu atât aeronava trebuie să se deplaseze cu o viteză mai mare pentru ca aripile sale să genereze portanța necesară menținerii în aer. Există, însă, și un al doilea mod în care zborul la o viteză mare poate contracara gravitația. Aceasta a fost descoperită de Isaac Newton în secolul al XVII-lea, cu mult înainte de apariția științei aerodinamicii. De fapt, Newton a ignorat complet efectele atmosferice și s-a întrebat pur și simplu ce s-ar întâmpla dacă o ghiulea ar fi trasă în plan orizontal cu o viteză din ce în ce mai mare, se mai menționează pe Space.com.

Cine a stabilit linia Kármán

Această linie imaginară ce desemnează granița convențională dintre atmosfera terestră și spațiul cosmic a fost denumită după Theodore von Kármán, un inginer aeronautic și fizician de origine maghiară, care s-a stabilit în 1930 în Statele Unite ale Americii. În preajma celui de-al Doilea Război Mondial, el a devenit expert în rachete și zboruri supersonice, iar în 1944 a înființat „Jet Propulsion Laboratory”, care astăzi este un renumit centru federal de cercetare și de dezvoltare al NASA. La începutul anilor 1950, von Kármán a calculat că limita cea mai rezonabilă a spațiului ar fi aproape de locul unde forțele orbitale le depășesc pe cele aerodinamice și a stabilit că altitudinea de 100 de kilometri este cea mai potrivită. El a explicat că atmosfera devine în acest punct atât de rarefiată încât, un avion convențional care își generează portanța prin deplasare aerodinamică, nu mai poate genera suficientă portanță pentru a putea zbura fără a atinge viteze orbitale. În acest fel, aeronava ar trebui să se deplaseze cu o viteză mai mare decât cea orbitală pentru a se putea menține în aer.

Totodată, la această altitudine, există și o creștere bruscă a temperaturii atmosferice și o interacțiune cu radiația solară. Altfel spus, dincolo de această graniță imaginară, zborul convențional devine imposibil și este necesară o mișcare orbitală. Deși numele său este legat de granița spațiului, von Kármán nu a publicat niciodată vreo lucrare având ca temă această ipoteză, se mai precizează pe Astronomy.com.

Foto: Shutterstock.com

Urmărește-ne pe Google News