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小草影视 月球竟然在地球大气层内里,而且这个发现迟到了二十年

发布日期:2021-10-14 19:32    点击次数:122

  

  一项钻研分析了来自二十年前的不悦目测数据小草影视,挑出了一个惊人的不悦目点:地球大气层不息延迟到约 63 万千米处,月球也被包裹在大气层中。

  撰文|张琪雅鸭王在线观看

  编辑|戚译引

  不管你还记不记得地理课本上对大气层的详细定义,你肯定会觉得这个定义简直不可思议。不过,地球大气层的定义一向有着诸多争议,没准地理课本只是选了一个益记的(大雾)。

  “航空”和“航天”的分界线

  按照国际航空说相符会(Fédération Aéronautique Internationale)的定义,海拔 100km 高度为卡门线(Kármán line),这是从“航空”过渡到“航天”的界线。当航天器发射后,为了保持飞走状态,飞船必要不息添速,直至切线倾向上的速度达到第一宇宙速度后,航天器便可环绕地球飞走。而飞走器达到第一宇宙速度时,所处的高度差不多就是 100km。

  然而,关于卡门线高度的争议却从未停留。有人统计了从 1951 年到 1962 年间展现的大约 30 栽关于卡门线高度的迥异偏见,边界高度的定义周围从海拔 20km 到 400km,其中大片面的值位于 75-100km 之间。哈佛-史密森尼天体物理中央(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)的天体物理学家 Jonathan McDowell 认为卡门线的高度答该是 80km,在 2018 年发外的一篇论文中,他分析了 43000 颗卫星的超过 9000 万个点坐标轨道数据,发现有 50 颗卫星可在 80km 的高度绕走地球。McDowell 挑出的定义也得到了一些钻研人员的声援。

  卡门线的定义其实不十足是一个科学题目。在如许的空间边界以下,能够说这片面的空域属于在其下方的国家;而在空间边界以上,理论上是批准各国卫星解放飞走的。因此,对卡门线的定义多少会受到政治诉求的影响。

  太阳有日冕,地球有地冕

  天文学家试图用更添普适的标准来定义地球大气层,然而地球的大气层实际上比想象中更复杂,远远不是一条线所能界定。

  天文学家 Lyman Spitzer 首次挑出“散逸层”(exosphere)的概念小草影视,他指出,倘若不是由于这一层大气温度较高,使得较轻的气体逃逸,那么地球大气中的氦气含量会比实际中要高得多。

  这一大气区域也被称为地冕(geocorona)。吾们都清新日冕,它是太阳大气的最外层,由很稀薄的十足电离的等离子体所构成,能够分为内冕、中冕和外冕三个层次。而地冕与其相通,它以电中性的氢原子为主要成分,是地球大气逸散层的一片面。也就说是,在地球的大气层与外太空交界的区域,有一片“氢原子云”,吾们定义为地冕。

  填充地冕的氢原子来自于地球大气。大气中的水和甲烷经过光解离产生氢原子,它们经过扩散作用向远隔地外倾向活动;到达逸散层底部时,它们将沿着原活动轨迹向太空发射。按照氢原子的速度迥异,这时候能够发生两栽情况:速度大于逃逸速度的氢原子在双弯线轨道上发射,永久告别了地球;速度幼于逃逸速度的氢原子将返回到逸散层底部。留在地冕中的氢原子也不克无限累积。这些氢原子会经过太阳发出的极紫外辐射发生电离,并与朝地球飞来的太阳风质子进走电荷交换,其“寿命”大约为 20 天旁边。

  于是,在地冕这个区域,一片面氢原子脱离了地球,留下来的氢原子也比较夭折;这些因素都控制了地冕的大幼,使它无法无限延迟。

  地冕到底有多大?

  要想测量地冕的大幼,最直不悦目的手段是在外太空中用航天器不悦目测地冕发出的光。在 1972 年的阿波罗 16 号义务中,宇航员曾首次拍摄到地冕层的图像,但那一次是从月球轨道角度进走拍摄的,那时的宇航员能够并不清新其实本身并异国飞出地冕。

  地冕中的氢元素会与来自太阳的远紫外线辐射发生散射而发光。地冕发射的谱线有益几栽,其中最强的谱线是莱曼阿尔法辐射,这是氢原子的电子从主量子数 n = 2 跃迁至 n = 1 时发出的谱线。钻研人员主要经过它来检测地冕。

  这次钻研所获得的地冕数据来自于太阳和太阳风层探测器(Solar and Heliospheric Observatory,SOHO),它由欧洲航天局(ESA)及美国国家航空航天局(NASA)共同研制,绕太阳公转,并对太阳进走钻研。SOHO上的仪器能够过滤失踪来自更远的外太空的莱曼阿尔法辐射,准确地测量来自地冕的光线。两个传感器不中止地对地球进走不悦目测,随着探测器的移动,大约 20 幼时内即可获得整个天空的图像。

  钻研发现,地冕的周围差不多延迟到63万千米之外,相等于100个地球半径;而月球轨道相等于60个地球半径,也就是说,月球也被包含在地冕之中。

  钻研人员还发现,由于太阳光压的影响,地冕的形状看首来有点像彗星的尾巴。在朝着太阳的一侧,地冕层氢原子被阳光“压缩”,在距离地外 6 万公里处每立方厘米大约有 70 个原子;而到月球轨道空间,每立方厘米平均仅有 0.2 个原子,基本上能够认为是真空。在背对太阳的一侧,氢原子的密度团体上要更大一些。

  令人惊讶的是,这项最新钻研的数据来自 1996~98 年间。SOHO 于 1995 年发射起飞,原计划行使寿命是 3 年,但它现在已在太空中做事了 20 多年,并且仍在运走。它搜集的许无数据还未得到分析,比如这次的日冕数据。

  这项钻研表明地冕层也是一个紫外线辐射源,但是同太阳辐射源相比,地冕层发出的辐射微乎其微,对清淡人或月球轨道的宇航员没什么影响。不过,处于地冕内部的太空看远镜能够必要调整它的基准,以便更精准地进走深空不悦目测。法国国家科学钻研中央(French National Centre for Scientific Research)的天文学家、前 SWAN 项现在首席钻研员 Jean-Loup Bertaux 说:“那些在紫外波段不悦目测天空,钻研恒星和星系化学成分的空间看远镜都要考虑到这一点。”并且,由于走星外层的氢原子层逆映了矮大气层(火星,金星和地球)中水和(或)甲烷的存在,它也将成为异日钻研中更添受关注的主题。

  自然,钻研发现也外明,直到今天还异国一幼我类能够真实脱离地球。

  论文新闻:

  Baliukin, I。, Bertaux, J。-L。, Quémerais, E。, Izmodenov, V。, & Schmidt, W。 (2019)。 SWAN/SOHO Lyman-α mapping: The hydrogen geocorona extends well beyond the Moon。 Journal of Geophysical Research: Space Physics, 124, 861– 885。 https://doi.org/10.1029/2018JA026136

  参考文献及网页:

  [1] Mcdowell J C 。 The edge of space:Revisiting the Karman Line[J]。 Acta Astronautica, 2018:S0094576518308221-。

  [2] Baliukin I I,Bertaux J L,Quémerais E,etal。 SWAN/SOHO Lyman‐α mapping: the Hydrogen Geocorona Extends Well Beyond TheMoon[J]。 Journal of Geophysical Research: Space Physics, 2019。

  [3] Koutroumpa D,Lallement R,Bertaux J L,etal。 SOHO-SWAN Hydrogen Cell Data Analysis:Method Description。

  [4] https://www.sciencealert.com/earth-s-atmosphere-is-so-big-that-it-actually-engulfs-the-moon 

  本文转载自公多号“科研圈”(ID: keyanquan)小草影视

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