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卡門線
來源:互聯網

卡門線(Kármán line)是一條位于海拔100 km(330,000英尺)處,被大部分認可為外層空間地球大氣層的界線的分界線。以物理學家西奧多·馮·卡門的名字命名,此線是國際航空聯合會(國際的航空航天標準制定、記錄保存機構)所接受的,為現行大氣層和太空的界線的定義。

界線定義

卡門線通常被定義為是一條位于海拔100 km(330,000英尺)處,被大部分認可為外太空與地球大氣層的界線的分界線。以物理學家西奧多·馮·卡門的名字命名,當達到該高度時,大氣層的壓力已經非常低,幾乎可以忽略不計。這個高度大約在100公里左右,雖然具體數值有所爭議。在這個高度以上,航天器需要以更高的速度來克服大氣阻力,以維持自由飛行。因此,超過卡門線的高度被認為是進入太空領域的標志。

卡門線的概念在航天歷史中非常重要,因為它標志著飛行從航天進入了航空的領域。超過卡門線的航天器可以在沒有大氣阻力的太空環境中進行自由飛行,并且可以進行宇航員的活動,如實施科學實驗、進行航天探索等。

值得一提的是,雖然卡門線被用來界定航天和航空的區別,但實際上,航天器在較低的高度(例如低地球軌道)也可以進行飛行。因此,卡門線更多地被認為是一個概念上的分界線,用來描述進入太空的階段。

發現命名

卡門線是指在大氣層中的一條虛擬邊界,位于地球表面上方約100公里的高度。在這個高度以上,大氣的稀薄程度會導致航空器需要以超過軌道速度才能夠維持飛行。因此,卡門線被視為進入太空的標志,標志著航空的開始。這個概念的提出者西奧多·馮·卡門是一位著名的物理學家,他在航空工程、流體力學固體力學領域有著重要的貢獻。

界線特征

中間層熱層邊界以及電離層都是確定卡門線位置的重要因素。熱層是大氣層中的一個特殊區域,其高溫是由來自太陽的電離紫外輻射引起的。這種輻射的影響使得熱層的溫度較高。然而,雖然熱層的溫度很高,但由于原子之間的距離非常遙遠,即使在該區域中穿著航天服,也不會受到輻射的影響。

電離層是大氣層中另一個重要的區域,位于地球大氣層的上層。在電離層中,大氣中的原子和分子被來自太陽的高能粒子或紫外輻射電離,使其失去電子,形成電離狀態。這使得電離層成為能夠反射和傳播無線電的區域。電離層的存在對通信和衛星導航系統等技術起著重要作用。綜合考慮中間層熱層邊界以及電離層的特征,卡門線被設定在離地球約100公里的高度,即靠近熱層邊界。這樣一來,航天器在達到卡門線以上的高度后,就可以避開大氣阻力并進入太空中進行自由飛行。

相關爭議

界線爭議

關于卡門線的具體高度存在一些爭議,有人提出將太空定義為地球大氣層的終點可能更為簡單。然而,這樣的定義將引入更多的復雜性和問題。如果將太空邊界定義為地球大氣層的終點,那么要進入地球大氣層之外的區域,需要飛行大約10000公里(6000英里)以上,到達地球大氣層最高層的頂部才算進入太空。這樣的定義會導致許多繞地球軌道的航天器不再被視為"航天器",并且國際空間站(ISS)的訪問者也不能再被稱為宇航員。

目前,人們普遍接受的太空邊界定義是50英里(80公里)和62英里(100公里)。盡管存在爭議,卡門線作為進入太空的標志在航天領域中被廣泛使用。

回歸80公里

根據喬納森·麥克道威爾的觀點,太空邊界的確定應該基于物理學的依據,而不是任意設定。他認為,在20世紀60年代初,安德魯·加拉格爾·哈雷根據西奧多·馮·卡門的準則,確定了太空邊界在地球表面上方約52英里(84公里)處,這個高度對應于地球大氣層的最散逸層物理邊界。由于流星通常在這個高度燃燒盡,因此這個高度被認為是太空邊界的實際位置。

然而,在1950年代,美國空軍將飛行高度超過50英里(80公里)的試飛員授予宇航員翅膀,因此一些專家認為回歸到這個原始定義更為準確。的確,如果將卡門線指定為太空的定義邊界,將會剝奪一些最早的先驅試飛員的宇航員身份。綜合來看,太空邊界的確定仍然存在爭議,但從物理學的角度來看,約52英里(84公里)被認為更加準確。

參考資料 >

布蘭森的太空之旅不算數?貝索斯的藍色起源公司開始挑毛病了.手機鳳凰網.2023-07-17

The Kármán Line: Where does space begin?.space.2023-07-17

Kármán line facts for kids.Kiddle.2023-07-17

從太空能看到哪些人類建筑?.知網空間.2023-07-17

What is the KáRmán Line?.allthescience.2023-07-17

藍源公司“新謝潑德”系統成功實施載人首飛.中國載人航天工程.2023-07-17

Theodore Von Kármán, 1881-1963.royalsociety.2023-07-17

The Kármán Line: Where Does Space Begin?.discovermagazine.2023-07-17

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