Атмосфера Земли

Атмосфера и околоземное космическое пространство

Уровень моря — 101,3 кПа (1 атм.; 760 мм рт. ст атмосферного давления), плотность среды 2,7·1019 молекул на см³. 0,5 км — до этой высоты проживает 80 % человеческого населения мира. 2 км — до этой высоты проживает 99 % населения мира. 2—3 км — начало проявления недомоганий (горная болезнь) у неакклиматизированных людей. 4,7 км — МФА требует дополнительного снабжения кислородом для пилотов и пассажиров. 5,0 км — 50 % от атмосферного давления на уровне моря. 5,3 км — половина всей массы атмосферы лежит ниже этой высоты (немного ниже вершины горы Эльбрус). 6 км — граница постоянного обитания человека, граница наземной жизни в горах. 6,6 км — самая высоко расположенная каменная постройка (гора Льюльяильяко, Южная Америка). 7 км — граница приспособляемости человека к длительн. дополнительного давления; потолок дозвуковых пассажирских лайнеров. 15 км — дыхание чистым кислородом эквивалентно пребыванию в космосе. 16 км — при нахождении в высотном костюме в кабине нужно дополнительное давление. Над головой осталось 10 % атмосферы. 10—18 км — граница между тропосферой и стратосферой на разных широтах (тропопауза). Также это граница подъёма обычных облаков, дальше простирается разрежённый и сухой воздух. 18,9—19,35 — линия Армстронга — начало космоса для организма человека — закипание воды при температуре человеческого тела. Внутренние телесные жидкости на этой высоте ещё не кипят, поскольку тело генерирует достаточно внутреннего давления, чтобы предотвратить этот эффект, но могут начать кипеть слюна и слёзы с образованием пены, набухать глаза. 19 км — яркость тёмно-фиолетового неба в зените 5 % от яркости чистого синего неба на уровне моря (74,3—75 свечей против 1500 свечей на м²), днём могут быть видны самые яркие звёзды и планеты.. ны звёзды до 2-й звёздной величины. 25 км — днём можно ориентироваться по ярким звёздам. 25—26 км — максимальная высота установившегося полёта существующих реактивных самолётов (практический потолок). 15—30 км — озоновый слой на разных широтах. 34,668 км — официальный рекорд высоты для воздушного шара (стратостата), управляемого двумя стратонавтами (Проект Страто-Лаб, 1961 г.). 35 км — начало космоса для воды или тройная точка воды: на этой высоте вода кипит при 0 °C, а выше не может находиться в жидком виде. 37,65 км — рекорд высоты существующих турбореактивных самолётов (Миг-25, динамический потолок). 38,48 км (52 000 шагов) — верхняя граница атмосферы в 11 веке: первое научное определение высоты атмосферы по продолжительности сумерек (араб. учёный Альгазен, 965—1039 гг.)[11]. 39 км — рекорд высоты стратостата, управляемого одним человеком (Ф. Баумгартнер, 2012 г.). 45 км — теоретический предел для прямоточного воздушно-реактивног. о корпус спускаемого аппарата при входе в атмосферу с первой космической скоростью. 70 км — верхняя граница атмосферы в 1714 г. по расчёту Эдмунда Галлея на основе данных альпинистов, законе Бойля и наблюдений за метеорами. 80 км — граница между мезосферой и термосферой (мезопауза): высота серебристых облаков. 80,45 км (50 миль) — официальная высота границы космоса в США. 100 км — официальная международная граница между атмосферой и космосом — линия Кармана, определяющая границу между аэронавтикой и космонавтикой. Аэродинамические поверхности (крылья) начиная с этой высоты не имеют смысла, так как скорость полёта для создания подъёмной силы становится выше первой космической скорости и атмосферный летательный аппарат превращается в космический спутник. Плотность среды на этой высоте 12 триллионов молекул на 1 дм³

Для тех, кому нужны более точные цифры:

Давление кПа, плотность кг/м³, температура °C — земной атмосферы (воздуха) в зависимоcти от высоты над уровнем моря по версии ICAO. От -250 м до 30 000 м.

-250	104.4	1.25	17
0	101.3	1.22	15
250	98.4	1.20	13
500	95.5	1.17	12
750	92.6	1.14	10
1000	89.9	1.11	8
1500	84.6	1.06	5
2000	79.5	1.00	2
2500	74.7	0.96	-1
3000	70.1	0.91	-4
3500	65.8	0.86	-8
4000	61.6	0.82	-11
4500	57.7	0.78	-14
5000	54.0	0.74	-18
6 000	47.2	0.66	-24
7 000	41.1	0.59	-30
8 000	35.6	0.53	-37
9 000	30.7	0.47	-44
10 000	26.4	0.41	-50
12 000	19.3	0.31	-56
14 000	14.1	0.23	-56
16 000	10.3	0.17	-56
18 000	7.5	0.12	-56
20 000	5.5	0.088	-56
22 000	4.0	0.064	-54
24 000	2.9	0.046	-52
26 000	2.2	0.034	-50
28 000	1.6	0.025	-48
30 000	1.2	0.018	-46

Для тех, кому нужна ещё более полная информация о свойствах атмосферы Земли до высоты 1 200 000 метров, вот 165 листов Межгосударственного стандарта «Атмосфера стандартная».

Источник: nearspace.ru

Немного истории. То, что за пределами земной атмосферы действует жесткое космическое излучение, было известно давно. Однако четко определить границы атмосферы, измерить силу электромагнитных потоков и получить их характеристики не удавалось до начала запусков искусственных спутников Земли. Между тем, основной космической задачей, как СССР, так и Соединенных Штатов в середине 50-х годов была подготовка пилотируемого полета. Это, в свою очередь, требовало ясных знаний относительно условий сразу за пределами земной атмосферы.

Уже на втором советском спутнике, запущенном в ноябре 1957 г., находились датчики для измерения солнечного ультрафиолетового, рентгеновского и других видов космического излучения. Принципиально важным для успешного осуществления пилотируемых полетов стало открытие в 1958 г. двух радиационных поясов вокруг Земли.

Но вернемся к установленным канадскими учеными из Университета Калгари 118 км. А почему, собственно, такая высота? Ведь, так называемая «линия Кармана», неофициально признанная границей между атмосферой и космосом, «проходит» по 100-километровой отметке. Именно там плотность воздуха уже столь мала, что летательный аппарат должен двигаться с первой космической скоростью (примерно 7,9 км/с) для предотвращения падения на Землю. Но в таком случае ему уже не требуются и аэродинамические поверхности (крыло, стабилизаторы). На основании этого Всемирная ассоциация аэронавтики приняла высоту 100 км в качестве водораздела между аэронавтикой и астронавтикой.

Но степень разреженности атмосферы — далеко не единственный параметр, определяющий границу космоса. Тем более что «земной воздух» на высоте 100 км не заканчивается. А как, скажем, меняется состояние того или иного вещества с увеличением высоты? Может это и есть главное, что определяет начало космоса? Американцы, в свою очередь, считают любого, кто побывал на высоте 80 км, истинным астронавтом.

В Канаде решили выявить значение параметра, который, как представляется, имеет значение для всей нашей планеты. Они решили выяснить, на какой высоте заканчивается влияние атмосферных ветров и начинается воздействие потоков космических частиц.

Для этой цели в Канаде разработали специальный прибор STII ( Super — Thermal Ion Imager), который вывели на орбиту с космодрома на Аляске два года назад. С его помощью и было установлено, что граница между атмосферой и космосом расположена на высоте 118 километров над уровнем моря.

При этом сбор данных длился всего лишь пять минут, пока несущий его спутник поднимался на установленную для него высоту в 200 км. Таков единственный способ собрать информацию, поскольку эта отметка находится слишком высоко для стратосферных зондов и слишком низко для исследования со спутников. Впервые при исследовании были учтены все составляющие, в том числе движение воздуха в самых верхних слоях атмосферы.

Приборы, подобные STII, появятся для продолжения исследований приграничных областей космоса и атмосферы в качестве полезного груза на спутниках Европейского космического агентства, срок активного существования которых составит четыре года. Это важно, т.к. продолжение исследований пограничных регионов позволит узнать много новых фактов о воздействии космического излучения на климат Земли, о том, какое воздействие энергия ионов имеет на окружающую нас среду.

 Изменение интенсивности солнечной радиации, напрямую связанное с появлением пятен на нашем светиле, каким-то образом влияет на температуру атмосферы, и последователи аппарата STII могут быть использованы для обнаружения этого влияния. Уже сегодня в Калгари разработали 12 различных анализирующих устройств, предназначенных для изучения различных параметров ближнего космоса.

Но говорить о том, что начало космоса ограничили 118 км не приходится. Ведь со своей стороны правы и те, кто считает настоящим космосом высоту в 21 миллион километров! Именно там практически исчезает воздействие гравитационного поля Земли. Что ждет исследователей на такой космической глубине? Ведь дальше Луны (384 000 км) мы не забирались.

Мнение автора может не совпадать с позицией редакции

Источник: ria.ru

Роман Солодов, Вы перепутали: они сгорели (речь о США) не при приземлении, а при старте. Вот выдержка из русской Википедии:
«Катастрофа шаттла «Челленджер» произошла 28 января 1986 года, когда космический корабль «Челленджер» в самом начале миссии STS-51L взорвался на 73-й секунде полёта, что привело к гибели всех семерых членов экипажа. Шаттл разрушился в 11:39 EST (16:39 UTC, 19:39 MSK) над Атлантическим океаном близ побережья центральной части полуострова Флорида, США.
Разрушение летательного аппарата было вызвано повреждением уплотнительного кольца правого твердотопливного ускорителя при старте. Повреждение кольца стало причиной прогорания отверстия в боку ускорителя, из которого в сторону внешнего топливного бака била реактивная струя.
о привело к разрушению хвостового крепления правого твердотопливного ускорителя и несущих структур внешнего топливного бака. Элементы комплекса стали смещаться относительно друг друга, что привело к его разрушению в результате действия нештатных аэродинамических нагрузок. Вопреки распространенному заблуждению, мгновенного взрыва всего топлива не произошло: горение компонентов топлива происходило в основном после полного разрушения бака и самого корабля[1][2]. Боковые ускорители уцелели и некоторое время летали вокруг, пока не были уничтожены командой с Земли. Кабина экипажа, более прочная, чем орбитальный модуль в целом, также осталась целой, но, скорее всего, разгерметизировалась. Обломки челнока упали в Атлантический океан.
В результате поисково-спасательной операции, со дна океана были подняты многие фрагменты корабля, в том числе и отсек экипажа. Хотя точное время гибели экипажа неизвестно, выяснилось, что некоторые его члены (как минимум Онидзука и Резник) пережили разрушение орбитера и были в сознании — ими были включены персональные приборы подачи воздуха. (Также был включен прибор пилота Майкла Смита, но это мог сделать кто-либо из двух вышеупомянутых астронавтов.) Так как эти приборы подают воздух не под давлением, то при разгерметизации кабины экипаж вскоре потерял сознание. «Шаттлы» тогда не имели системы аварийного покидания, которой они были оборудованы лишь после этой катастрофы, и шансов на спасение у экипажа не было (следует отметить, что разработанная и использовавшаяся позже система аварийного спасения всё равно не смогла бы обеспечить выживание экипажа в условиях такой катастрофы — она предусматривала лишь возможность поочерёдного покидания экипажем челнока, находящегося в устойчивом горизонтальном полете).
тронавты не могли пережить удара жилого отсека о водную поверхность на скорости 333 км/ч, когда перегрузка достигла 200 g.
После катастрофы программа шаттлов была свёрнута на 32 месяца. Для расследования крушения президентом США Рональдом Рейганом была назначена специальная комиссия под руководством государственного секретаря Уильяма Роджерса. Комиссия пришла к выводу, что определяющими факторами, приведшими к катастрофе, послужили корпоративная культура и процедура принятия решений НАСА. Руководителям НАСА с 1977 года было известно о потенциально опасных дефектах уплотнительных колец, поставляемых подрядчиком Morton Thiokol, однако они не обращали на это должного внимания. Они также пренебрегли предупреждениями конструкторов об опасности запуска корабля в условиях низких температур того утра и не доложили вышестоящему начальству об этих опасениях. Комиссия Роджерса предъявила НАСА девять рекомендаций, которые необходимо было выполнить для возобновления полётов шаттлов.
За запуском наблюдало множество зрителей, ведь среди экипажа на корабле находилась Криста МакОлифф, первый участник проекта «Учитель в космосе». Средства массовой информации освещали катастрофу с небывалой масштабностью: одно из исследований показало, что 85 % опрошенных американцев узнали о крушении в течение часа после него…».

0 Ответить

Источник: ShkolaZhizni.ru

Расстояние до Солнца

Аристарх СамосскийАриста́рх Само́сскийАстроном, математик и философ, жил в III веке до н. э. Первым догадался что земля вращается вокруг Солнца и предложил научный метод определения расстояний до нее. ещё за двести лет до нашей эры попытался определить расстояние до Солнца. Но вычисления его были не очень верны – он ошибся в 20 раз. Более точные значения получил космический аппарат Кассини в 1672 году. Были измерены положения Марса во время его противостояния из двух различных точек Земли. Высчитанное расстояние до Солнца получилось 140 млн. км. В середине ХХ в, при помощи радиолокации Венеры, выяснились истинные параметры расстояний до планет и Солнца.Многолетние наблюдения также показали, что Земля отдаляется от Солнца примерно на 15 метров в 100 лет.

Расстояния до ближайших объектов

Мы мало задумываемся о расстояниях, когда смотрим прямые трансляции из дальних уголков земного шара. Телевизионный сигнал приходит к нам практически мгновенно. Даже с нашего спутника, Луны, радиоволны долетают до Земли за секунду с хвостиком. Но стоит заговорить об объектах более дальних, и тотчас приходит удивление. Неужели до такого близкого Солнца свет летит 8,3 минуты, а до ледяного Плутона – 5,5 часов? И это, пролетая за секунду почти 300 000 км! А для того, чтобы добраться к той же Альфе в созвездии Центавра, лучу света потребуется 4,25 года.

Даже для ближнего космоса не совсем годятся наши, привычные, единицы измерения. Конечно, можно проводить измерения в километрах, но тогда цифры будут вызывать не уважение, а некоторый испуг своими размерами. Для нашей Солнечной системы принято проводить измерения в астрономических единицах.

Теперь космические расстояния до планет и других объектов ближнего космоса будут выглядеть не так страшно. От нашего светила до Меркурия всего 0,387 а.е., а до Юпитера – 5,203 а.е. Даже до самой удалённой планеты – Плутона – всего 39,518 а.е.

До Луны расстояние определено с точностью до километра. Это удалось сделать, поместив на его поверхность уголковые отражатели, и применив метод лазерной локации. Среднее значение расстояния до Луны получилось 384 403 км. Но Солнечная система простирается гораздо дальше орбиты последней планеты. До границы системы целых 150 000 а. е. Даже эти единицы начинают выражаться в грандиозных величинах. Тут уместны другие эталоны измерений, потому что расстояния в космосе и размеры нашей Вселенной – за границами разумных представлений.

Средний космос

Быстрее света в природе ничего не бывает (пока не известны такие источники), поэтому именно его скорость была взята за основу. Для объектов, ближайших к нашей планетной системе, и для удалённых от неё, принят за единицу путь, пробегаемый светом за один год. До границы Солнечной системы свет летит около двух лет, а до ближайшей звезды в Центавре 4,25 св. года. Всем известная Полярная звезда расположилась от нас на удалении в 460 св. лет.

Каждому из нас мечталось отправиться в прошлое или будущее. Путешествие в прошлое вполне возможно. Нужно лишь взглянуть в ночное звёздное небо – это и есть прошлое, далёкое и бесконечно далёкое.Ярчайшая звезда нашего небосвода – Сириус – погаснет для нас только через 9 лет после своей смерти, а красный гигант Бетельгейзе – только через 650 лет.

Наша галактика имеет размер в поперечнике 100 000 св. лет, а толщину около 1 000 св. лет. Представить такие расстояния невероятно трудно, а оценить их практически невозможно. Наша Земля, вместе со своим светилом и другими объектами Солнечной системы, обращается вокруг центра галактики, за 225 млн. лет, и делает один оборот за 150 000 св. лет.

Дальний космос

Расстояния в космосе до далёких объектов измеряют, используя метод параллакса (смещения). Из него вытекла ещё одна единица измерения – парсек Парсек (пк) — от параллактической секундыЭто та дистанция, с которой радиус земной орбиты наблюдается под углом в 1″.. Величина одного парсека составила 3,26 св. года или 206 265 а. е.  Соответственно, есть и тысячи парсек (Кпк), и миллионы (Мпк). А самые дальние объекты во Вселенной будут выражаться в расстояниях миллиард парсек (Гпк). Параллактическим способом можно пользоваться для определения расстояний до объектов, удалённых не далее 100 пк, большие расстояния будут иметь очень значительные погрешности измерений. Для исследования далёких космических тел применяется фотометрический метод . В основе этого метода находятся свойства цефеид – переменных звёзд.

Также для определения расстояний по яркости используют сверхновые звёзды, туманности или очень большие звёзды классов сверхгигантов и гигантов. Посредством этого способа реально вычислять космические расстояния до объектов, расположенных не далее 1000 Мпк. Например, до ближайших к Млечному Пути галактик – Большого и Малого Магеллановых Облаков, получается соответственно 46 и 55 Кпк. А ближайшая галактика Туманность Андромеды окажется на удалении 660 Кпк. Группа галактик в созвездии Большая Медведица отстоит от нас на 2,64 Мпк. А размер видимой вселенной 46 миллиардов световых лет, или 14 Гпк!

Измерения из космоса

Для повышения точности измерений в 1989 году стартовал спутник «Гиппарх». Задачей спутника было определение параллаксов более 100 тысяч звёзд с миллисекундной точностью. В результате наблюдений, были вычислены расстояния для 118 218 звёзд. В их число вошли больше 200 цефеид. Для некоторых объектов изменились ранее известные параметры. Например, рассеянное звёздное скопление Плеяды приблизилось – вместо 135 пк прежнего расстояния получилось всего 118 пк.

Источник: light-science.ru

Граница между атмосферой Земли и космосом проходит по линии Кармана, на высоте 100 км над уровнем моря.

Итак, атмосфера. Воздушный океан, который плещется у нас над головой, а мы живем на самом его дне. Иначе говоря, газовая оболочка, вращающаяся вместе с Землей, наша колыбель и защита от разрушительного ультрафиолетового излучения.  Вот как это выглядит схематично:

Тропосфера. Простирается до высоты 6-10 км в полярных широтах, и 16-20 км в тропиках. Зимой граница ниже, чем летом. Температура с высотой падает на 0.65°C каждые 100 метров. В тропосфере находится 80% общей массы атмосферного воздуха. Здесь, на высоте 9-12 км, летают пассажирские самолеты. Тропосфера отделена от стратосферы озоновым слоем, который служит щитом, защищающим Землю от разрушительного ультрафиолетового излучения Солнца (поглощает 98% УФ-лучей). За озоновым слоем жизни нет.

Стратосфера. От озонового слоя до высоты 50 км. Температура продолжает падать, и, на высоте 40 км, достигает 0°C. Следующие 15 км температура не меняется (стратопауза). Здесь могут летать метеозонды и стратостаты*.

Мезосфера. Простирается до высоты 80-90 км. Температура падает до -70°C. В мезосфере сгорают метеоры, на несколько секунд оставляя светящийся след на ночном небе. Мезосфера слишком разрежена для самолетов, но, в то же время, слишком плотна для полетов искусственных спутников. Из всех слоев атмосферы она самая недоступная и малоизученная, поэтому ее называют “мертвой зоной”. На высоте 100 км проходит линия Кармана, за которой начинается открытый космос. На этом официально заканчивается авиация и начинается космонавтика. Кстати, линия Кармана юридически считается верхней границей расположенных внизу стран.

Термосфера. Оставив позади условно проведенную линию Кармана выходим в космос. Воздух становится еще более разреженным, поэтому полеты тут возможны только по баллистическим траекториям. Температура колеблется от -70 до 1500°C, солнечная радиация и космическое излучение ионизируют воздух. На северном и южном полюсах планеты частицы солнечного ветра, попадая в этот слой, вызывают полярные сияния, видимые в низких широтах Земли. Здесь же, на высоте 150-500 км летают наши спутники и космические корабли, а чуть выше (550 км над Землей) – прекрасный и неподражаемый телескоп Хаббл (кстати, люди поднимались к нему пять раз, т.к. телескоп периодически требовал ремонта и технического обслуживания).

Аппарат	Высота над поверхностью Земли, км
корабль Восток-1 с Юрием Гагариным на борту (12 апреля 1961 года)	перигей** – 175 апогей*** – 302
корабль Восход-2 с Алексеем Леоновым и Павлом Беляевым на борту (18-19 марта 1965 года)	перигей – 167 апогей – 475
Спутник-1 (первый в мире спутник, запущенный СССР в 1957 году)	перигей – 228 апогей – 947
станция Мир (упокоилась в Тихом океане в 2001 году); китайская станция Тянгун-1	350
Международная Космическая Станция (МКС)	400
космический телескоп Хаббл	550
спутники GPS и ГЛОНАСС	20 000, впрочем, это уже экзосфера…

Термосфера простирается до высоты 690 км, дальше начинается экзосфера.

Экзосфера. Это внешняя, рассеянная часть термосферы. Состоит из ионов газа, улетающих в космическое пространство, т.к. сила притяжения Земли больше на них не действует. Экзосферу планеты также называют “короной”. “Корона” Земли имеет высоту до 200 000 км, это примерно половина  расстояния от Земли до Луны. В экзосфере могут летать только беспилотные спутники.

Источник: my-ship.space