Domanda:
Quanto devi essere dalla Terra per essere "nello spazio"?
James Jenkins
2013-09-22 17:10:23 UTC
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Secondo un recente articolo di notizie, un gruppo di studenti della USC sta tentando di lanciare un razzo "nello spazio" con un'altezza pianificata di 62 miglia. Rendendoli "il primo gruppo di studenti a lanciare con successo un razzo nello spazio",

Essendo la ISS a circa 250 miglia di altezza e i palloni meteorologici che raggiungono altezze di 25 miglia o più, lo spazio sembrerebbe iniziare da qualche parte tra quelle due altezze. Dove inizia lo "spazio"?

Si potrebbe dire che la Terra è nello spazio. Il gruppo rock Foreigner dice "Ho rubato un passaggio su una stella che passa" (in orbita attorno al Sole).
Cinque risposte:
#1
+24
TildalWave
2013-09-22 18:13:59 UTC
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Siamo "nello spazio" , infatti tutto ciò che esiste e ha una presenza fisica lo è. Ma ciò che di solito intendiamo con questo è descrivere le condizioni dello "spazio esterno" di vuoto vicino (o duro), dove la pressione atmosferica è già abbastanza bassa da influenzare la materia in modo diverso rispetto alle vere condizioni atmosferiche, ad esempio a pressione atmosferica inferiore al punto triplo dell'acqua. Ma dove inizia "spazio esterno" , come ci si potrebbe aspettare ormai, è una questione di opinione e non c'è una linea chiara da tracciare. Ad esempio, Wikipedia sullo spazio esterno ha questo da dire:

Non esiste un confine preciso dove inizia lo spazio. Tuttavia, la linea di Kármán, a un'altitudine di 100 km (62 mi) sul livello del mare, è convenzionalmente utilizzata come inizio dello spazio esterno nei trattati spaziali e per la tenuta dei registri aerospaziali.

La linea di Kármán, dal nome dell'ingegnere e fisico ungherese-americano Theodore von Kármán, è l'altitudine teorica alla quale l'atmosfera terrestre diventa troppo sottile per scopi aeronautici. Ma questo è semplicemente un confine impostato arbitrariamente, e dove inizia "spazio esterno" potrebbe anche essere definito in modo diverso, ad esempio dalla pressione atmosferica citata da cui l'acqua può sublimare direttamente da ghiaccio alla fase gassosa senza prima il passaggio a un liquido. Sempre citando Wikipedia, questa volta sui Tripli punti dell'acqua:

Il punto triplo gas-liquido-solido dell'acqua corrisponde alla pressione minima alla quale l'acqua liquida può esistere. A pressioni inferiori al punto triplo (come nello spazio esterno), il ghiaccio solido quando riscaldato a pressione costante viene convertito direttamente in vapore acqueo in un processo noto come sublimazione.

Quindi eccolo di nuovo, menzionato come dove inizia lo "spazio esterno" . E potrebbe, ovviamente, essere definito anche con altri mezzi. Ad esempio, in base a quali limiti atmosferici arbitrari impostiamo, ai margini di qualsiasi altitudine che chiamiamo strati atmosferici con un termine diverso, designando condizioni atmosferiche diverse, forse ai margini di Stratosfera e Mesosfera a 50 km? Ancora una volta citando Wikipedia sulle incertezze della mesosfera:

La mesosfera si trova al di sopra dell'altitudine massima per gli aerei e al di sotto dell'altitudine minima per i veicoli spaziali orbitali. Vi si è acceduto solo attraverso l'uso di razzi sonori. Di conseguenza, è la parte meno conosciuta dell'atmosfera. La presenza di sprite rossi e getti blu (scariche elettriche o fulmini nella mesosfera inferiore), nuvole nottilucenti e cesoie di densità all'interno dello strato poco compreso sono di interesse scientifico corrente.

Quindi menziona di nuovo la linea di Kármán, ma ci fornisce un ulteriore indizio che lo "spazio esterno" potrebbe anche essere definito dal punto in cui si fermano i fenomeni meteorologici atmosferici. Questo potrebbe andare avanti per sempre, quindi mi fermo con questi tre esempi.

Possiamo però trarre alcune conclusioni:

  • Innanzitutto, sembra che il metodo accettato a livello internazionale lo standard per definire dove inizia lo "spazio esterno" è la linea di Kármán, a un'altitudine di 100 km (62 mi) sul livello del mare, e che abbiamo concordato alcuni trattati, vale a dire il Trattato sullo spazio esterno, basato su questa definizione.
  • In secondo luogo, qualsiasi confine in cui inizia lo "spazio esterno" è esclusivamente arbitrario e potrebbe variare a seconda delle definizioni e del caso d'uso.
  • E infine, che non abbiamo ancora concordato nessuna di queste nozioni arbitrarie di dove inizia lo "spazio esterno" , che sarebbe ugualmente applicabile alle condizioni atmosferiche di altri celesti. Cioè a quale altitudine è considerata "spazio esterno" al di sopra della Terra non si applicherà allo stesso modo a quello che potrebbe essere questo confine, ad esempio, per l ' atmosfera di Marte che ha una superficie atmosferica pressione in media solo leggermente superiore al punto triplo dell'acqua, o solo circa lo 0,6% della pressione media a livello del mare della Terra.
Vorrei proporre una definizione come al di fuori di qualsiasi resistenza atmosferica terrestre, il che significherebbe che la ISS non è in quello "spazio" (forse la transizione termosfera / esosfera a 700 km di altitudine?) Ma non sembra essere sufficientemente stabilita per hanno anche un nome. Un altro confine per uno "spazio interno" come nello spazio non interplanetario, sarebbe lo spazio cislunare o geocentrico e si estenderebbe al punto due Terra-Luna-Lagrange. Questo ha un significato pratico per i viaggi spaziali ed è in qualche modo stabilito.
Quel confine tra la termosfera e l'esosfera è chiamato _ [termopausa] (https://en.wikipedia.org/wiki/Termopausa) _ (o _exobase_). Ma sì, hai ragione, dove inizia lo spazio esterno potrebbe anche essere definito lì.
Allora quale altitudine è l'equivalente del punto triplo dell'acqua?
"pressioni al di sotto del punto triplo (come nello spazio esterno)" non implica che lo spazio esterno inizi nel punto in cui la pressione è inferiore al punto triplo.
#2
+7
Everyone
2013-09-22 19:03:42 UTC
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In concomitanza con la risposta di TildalWave, anch'io dico "linea di Karman" ( 100 chilometri (62 mi) sopra il livello del mare della Terra ). A parte il fatto che la linea K è legalmente riconosciuta, una definizione alternativa di "nello spazio" è trattata nello stesso articolo di Wikipedia

... qualsiasi veicolo a questa altitudine dovrebbe viaggiare più velocemente della velocità orbitale per derivare una portanza aerodinamica dall'atmosfera sufficiente a sostenersi, trascurando la forza centrifuga). ...

#3
+7
LoveForChrist
2020-06-05 13:14:31 UTC
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L'inizio dello spazio esterno e del volo spaziale è qualcosa di difficile da classificare perché il confine tra un'atmosfera e il vuoto dello spazio è molto fluido. Un confine spaziale deve essere definito in base a ciò che si considera aria e spazio / ciò che si considera importante in queste materie. Il confine spaziale può essere un confine di pressione atmosferica piuttosto che un confine di altitudine e dovrebbe applicarsi a tutti i corpi celesti.

Una delle seguenti altitudini e pressioni potrebbe essere impostata come confine tra un'atmosfera e lo spazio esterno / tra volo aereo e spaziale (alcuni si basano sulla mia personale esperienza di volo spaziale in Orbiter2016):

18,3 km (60.000 piedi) Il Limite Armstrong al di sopra del quale la pressione dell'aria esterna è così bassa che è necessaria una tuta pressurizzata (come una tuta spaziale). L'acqua bollirebbe alla temperatura del tuo corpo. Quindi il tuo corpo considera lo spazio sopra la linea Armstrong come vuoto e non puoi più sopravvivere senza una tuta o una cabina pressurizzata. Il 90% della massa dell'atmosfera terrestre è sotto di te. La legislazione FAA sullo spazio aereo termina al limite di Armstrong. Il cielo diventa molto scuro già sopra i 60.000 piedi e vedresti le stelle e i pianeti più luminosi a mezzogiorno. Il limite Armstrong segna l'inizio di nearspace , un'area di transizione tra lo spazio aereo e lo spazio esterno. Se lo consideri già il confine spaziale, i seguenti corpi celesti conterebbero come corpi con atmosfere: Venere, Terra, Titano e i quattro giganti gassosi.

35 km (115.000 piedi) Il punto triplo dell'acqua. Al di sopra di quella quota l'acqua non può più esistere allo stato liquido all'esterno. Il ghiaccio d'acqua sublimerebbe (evaporerebbe), non si scioglierebbe. Il punto triplo dell'acqua si trova a una pressione di circa 611,7 pa (0,088 psi). A questa altitudine c'è anche il limite superiore dello strato di ozono al di sopra del quale c'è un piccolo blocco di radiazioni UV. Al di sopra di quella quota il cielo è completamente nero e non diventerà più nero. Vedresti tutte le stelle e i pianeti abbastanza luminosi a mezzogiorno (come l'Orione in estate). Gli aerei a reazione non possono più volare livellati e il record di altitudine per un aereo a reazione è un MiG-25M a circa 8.000 piedi (2,5 km) sopra quella quota. Se consideri la pressione del punto triplo dell'acqua come il confine dello spazio, devi aggiungere Marte all'elenco dei corpi con atmosfere considerevoli.

51,5 km La stratopausa (confine stratosfera-mesosfera). La temperatura smette di aumentare e inizia a diminuire con l'altitudine. Oltre i 32 mi, la pressione dell'aria scende al di sotto di 0,01 psi. Se consideri questo o un'altitudine inferiore il confine spaziale, nota che Yuri Gagarin non è stato il primo uomo nello spazio per te. Il primo uomo nello spazio sarebbe stato il pilota americano Joseph Walker che raggiunse poco più di 32 miglia a bordo dell'X-15 il 30 marzo 1961, pochi giorni prima del volo spaziale di Gagarin.

61 km (200.000 piedi) Come deduco dal volo su Orbiter2016, al di sopra di quell'altitudine, la pressione scende sotto 0,003 psi. Lì è così basso che non puoi più sentire, non c'è suono e uno è essenzialmente sordo sopra quell'altitudine. Solo all'esterno, dal momento che il suono continuerebbe a viaggiare attraverso la tua astronave ovviamente. Anche al di sopra di circa 200.000 piedi inizia la ionosfera. Il volo in mongolfiera non è più possibile. Il pallone senza pilota più alto ha raggiunto un'altitudine di 173.900 piedi (53 km) e quello con equipaggio più alto (pilotato da Alan Eustace) ha raggiunto circa 136.000 piedi (41,5 km). Oltre i 200.000 piedi potresti diventare senza peso nel tuo spazioplano senza dover premere il giogo. Vedi questa risposta per chiarimenti.

71 km (230.000 piedi) Questo è circa il perigeo più basso che ho raggiunto in Orbiter2016 e ho continuato in orbita attorno alla Terra. L'orbita non è cambiata molto, è rimasta piuttosto stabile.

50 mi (80,47 km) Questo è il confine spaziale come definito dalla NASA, dall'USAF e dalla FAA. È la mesopausa (confine mesosfera-termosfera): la temperatura smette di diminuire e ricomincia ad aumentare. La pressione scende al di sotto di 1 Pa / 0,00015 psi al di sopra di tale altitudine. È definito come dove devi impegnarti di più nel volo a razzo piuttosto che nella galleggiabilità aerea. L'astrodinamica prende il sopravvento sull'aerodinamica intorno a quell'altitudine. Se consideri il confine spaziale qui, devi aggiungere Plutone, Eris e Tritone ai corpi celesti che hanno un'atmosfera considerevole.

83,6 km (51,9 mi) Theodore von Kármán ha calcolato che a quell'altitudine l'atmosfera diventa troppo sottile per supportare il volo aeronautico.

85,3 km (53 mi) Questo è all'incirca dove in Orbiter2016 la mia astronave inizia a brillare quando rientra dall'orbita . Suppongo che anche lo Space Shuttle abbia iniziato a brillare intorno a quell'altitudine. Riprendo il controllo del timone intorno a quell'altitudine.

91,5 km (57 mi) La linea di Kármán originale: la velocità di un veicolo per generare la portanza deve essere la velocità orbitale. La portanza aerodinamica è del 2% mentre il 98% del peso del veicolo è trasportato dalla forza centrifuga. Sebbene le orbite circolari siano impossibili a quell'altitudine, un veicolo spaziale in un'orbita ellittica può raggiungere un perigeo a 230.000 piedi e rimanere abbastanza stabile.

100 km (62,14 mi) Che cos'è attualmente indicata come la linea Kármán e impostata dalla FAI come confine spaziale. È solo il valore doppio 0 successivo in unità metriche per rendere la "linea di Kárman" "più memorabile", priva di qualsiasi base nelle proprietà fisiche.

105 km (65 mi) In Orbiter2016, il gravimetro della mia navicella inizia a leggere una forza g più considerevole intorno a quell'altitudine quando rientra dall'orbita (o quando si ha un'orbita ellittica con un perigeo che raggiunge così basso).

118 km (73 mi) Citazione da Wikipedia 1: "Nel 2009, gli scienziati hanno riportato misurazioni dettagliate con un Supra-Thermal Ion Imager (uno strumento che misura la direzione e la velocità di ioni), che ha permesso loro di stabilire un confine a 118 km (73 mi) sopra la Terra. Il confine rappresenta il punto medio di una transizione graduale su decine di chilometri dai venti relativamente delicati dell'atmosfera terrestre ai flussi più violenti di particelle cariche nello spazio, che può raggiungere velocità ben superiori a 268 m / s (600 mph). "

120 km (75 mi) Questo è il punto in cui Orbiter Nel 2016 la mia navicella spaziale inizia a subire una significativa resistenza atmosferica quando rientra dall'orbita. Se imposti il ​​confine spaziale a questa altitudine o superiore, devi includere Io nell'elenco dei corpi con atmosfere considerevoli.

400.000 piedi (122 km) altitudine di rientro della NASA per lo Space Shuttle, definito come l'inizio di una resistenza atmosferica più significativa.

150 km (93 mi) Al di sopra di tale altitudine, è possibile un'orbita circolare stabile.

700 km (450 mi) termopausa / esobase (fine dell'atmosfera di collisione). Al di sopra di tale quota l'atmosfera diventa un ' esosfera che non si comporta più come un gas. Le molecole non entrano in collisione tra loro e vengono disperse dalla Terra dal vento solare, raggiungendo la velocità di fuga. Se consideri questo il confine spaziale, devi includere Callisto nel gruppo di corpi dalle atmosfere considerevoli. Dovresti anche classificare solo i seguenti voli come voli spaziali: Gemini 10, Gemini 11, Apollo 8 e Apollo 10-17. Tutti gli altri voli spaziali non conterebbero come nessuno.

10.000 km (6.214 mi) Fine dell ' esosfera. Al di sopra di quell'altitudine c'è un vuoto assoluto. Se consideri questo il confine spaziale, solo l'Apollo 8 e l'Apollo 10-17 dovrebbero essere considerati come voli spaziali.

35.786 chilometri (22.236 miglia) Orbita geostazionaria. Sebbene ciò non abbia nulla a che fare con la pressione / densità dell'aria e il vuoto, alcuni paesi equatoriali hanno rivendicato il diritto legale sul territorio fino all'altitudine dell'orbita geostazionaria.

Per quanto mi riguarda, considero 200.000 piedi (61 km) il bordo dello spazio. I meno plausibili per me sono quello a 100 km e quello in orbita geostazionaria, per i motivi scritti sopra.

Sebbene le informazioni siano interessanti, non credo che questo risponda alla domanda se non "è arbitrario", mentre la risposta di @Tildal's fornisce l'altitudine concordata a livello internazionale. Inoltre, riferimenti per favore
@RoryAlsop Non direi che il confine FAI è concordato a livello internazionale. Come scritto, gli Stati Uniti usano il confine di 50 miglia e la NASA ha usato anche un'altitudine di rientro a 400.000 piedi. Non esiste un confine internazionale ufficiale e il confine FAI non è buono per le ragioni scritte. Posso collegare il limite Armstrong ma alcune delle altitudini le ho scoperte da solo mentre altre (come la termopausa) non sono necessarie per essere collegate. Il collegamento a Wikipedia relativo al confine di 118 km menziona altri possibili confini spaziali.
Utile riepilogo dei vari limiti, +1
@OrganicMarble Grazie. Se qualcuno scopre un altro limite di altitudine / pressione che potrebbe essere considerato come un confine spaziale, sentiti libero di aggiungerlo alla mia risposta.
Non puoi sopravvivere appena sotto il limite Armstrong a 18,3 km senza una tuta che respira ossigeno puro. L'altezza massima per respirare ossigeno puro senza una tuta è inferiore, da circa 11.900 m (39.000 piedi) a 15.000 m (49.000 piedi). Appena sotto il limite Armstrong i polmoni sono riempiti con il 99% di vapore acqueo e solo l'1% di ossigeno.
@Uwe Avresti bisogno di una maschera per l'ossigeno ma non di una tuta pressurizzata. Oltre i 60.000 piedi non puoi sopravvivere solo con una maschera per l'ossigeno.
@LoveForChrist Ti sbagli. Respirare ossigeno puro con una pressione inferiore a circa 0,1 bar non supporta la vita.
@Uwe Hai ragione nel dire che avresti bisogno di una maschera per l'ossigeno anche con ossigeno puro inferiore a 0,1 bar, ma questa è una storia diversa rispetto alla linea Armstrong. Non avrai ancora bisogno di una tuta pressurizzata.
#4
+6
Mark
2014-05-31 09:41:04 UTC
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Per contraddire tutti gli altri, l'aeronautica militare statunitense ha utilizzato un'altitudine di 50 miglia per assegnare il badge astronauta ai piloti dell'X-15.

Eh, non lo stai davvero contraddicendo, ma piuttosto confermando il punto di confine definito in modo arbitrario. Anche lo stesso badge astronauta viene ora assegnato ai piloti militari che hanno superato la linea Kármán, e il requisito di 50 miglia era degli anni '60, definito dal Comitato consultivo nazionale per l'aeronautica (NACA). Spiegato anche nella risposta a [Qual è stato il primo oggetto creato dall'uomo ad entrare nello spazio?] (Http://space.stackexchange.com/a/3066/49)
L'aviazione americana lo ha fatto per contrattare tutti gli altri? Mamma mia! ;-)
#5
+4
adch99
2014-05-29 19:33:41 UTC
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Lo spazio esterno inizia dalla riga di Kármán (indicato correttamente da @TildalWave). Questo è stato accettato dalla Fédération Aéronautique Internationale (FIA). Citando Wikipedia:

La linea di Kármán, o linea di Karman, si trova a un'altitudine di 100 chilometri (62 mi) sopra il livello del mare terrestre e comunemente rappresenta il confine tra l'atmosfera terrestre e lo spazio esterno. Questa definizione è accettata dalla Fédération Aéronautique Internationale (FAI), che è un organismo internazionale di definizione e tenuta dei registri per l'aeronautica e l'astronautica.

Ma non dove cessano i fenomeni meteorologici atmosferici. I fenomeni meteorologici tipicamente cessano nella termosfera che raggiunge 8-15 km sopra la Terra (18 km sopra l'equatore), ma esistono fenomeni meteorologici stratosferici, ad es. madreperlacee o nubi stratosferiche polari che possono formarsi fino a 25 km sopra il livello medio del mare. Tuttavia, è molto al di sotto della linea di Kármán a 100 km sopra la superficie terrestre.

Questa risposta potrebbe essere migliorata espandendo la sezione sul tempo e fornendo riferimenti affidabili per i dati.
Penso che tu intenda la troposfera, non la termosfera. La stessa linea di Karman si trova all'interno della termosfera, così come molte orbite terrestri basse (inclusa, ad esempio, l'ISS). La troposfera va dal suolo alla tropopausa ed è dove si verificano la maggior parte dei fenomeni meteorologici.
Le nuvole luminescenti notturne si trovano nella mesosfera a circa 50 miglia di altezza dove si trova il confine spaziale degli Stati Uniti. https://en.wikipedia.org/wiki/Noctilucent_cloud


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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