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太阳有日冕,地球有地冕

来源:三牛娱乐-三牛平台-三牛网站 | 发表日期:2019-03-27

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太阳有日冕,地球有地冕

  图片来历:NASA Earth Observatory

  来历:科研圈(ID:keyanquan)

  一项研讨剖析了来自二十年前的观测数据,提出了一个惊人的观念:地球大气层一贯延伸到约 63 万千米处,月球也被包裹在大气层中。

  最近的一项研讨提出,地球的大气层延伸到至少 100 个地球半径,约 630000 千米(km)处,这也意味着月球其实也在大气层中。这项研讨结果宣布在 Journal of Geophysical Research : Space Physics 上。

  不论你还记不记得地舆讲义上对大气层的详细界说,你一定会觉得这个界说几乎难以幻想。不过,地球大气层的界说一贯有着许多争议,没准地舆讲义仅仅选了一个好记的(大雾)。

  “航空”和“航天”的分界限

  依据国际航空联合会(Fédération Aéronautique Internationale)的界说,海拔 100km 高度为卡门线(Kármán line),这是从“航空”过渡到“航天”的界限。当航天器发射后,为了坚持飞翔状况,飞船需求继续加快,直至切线方向上的速度抵达第一宇宙速度后,航天器便可盘绕地球飞翔。而飞翔器抵达第一宇宙速度时,所在的高度差不多便是 100km。

  

太阳有日冕,地球有地冕

  极光就发作在卡门线邻近,海拔大约在 90~150 km 之间。图片来历:Pixabay

  可是,关于卡门线高度的争议却从未中止。有人计算了从 1951 年到 1962 年间呈现的大约 30 种关于卡门线高度的不同定见,鸿沟高度的界说规模从海拔 20km 到 400km,其间大部分的值坐落 75-100km 之间。哈佛-史密森尼天体物理中心(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)的天体物理学家 Jonathan McDowell 以为卡门线的高度应该是 80km,在 2018 年宣布的一篇论文中,他剖析了 43000 颗卫星的超越 9000 万个点坐标轨迹数据,发现有 50 颗卫星可在 80km 的高度绕行地球。McDowell 提出的界说也得到了一些研讨人员的支撑。

  卡门线的界说其实不完满是一个科学问题。在这样的空间鸿沟以下,可以说这部分的空域归于在其下方的国家;而在空间鸿沟以上,理论上是答应各国卫星自在飞翔的。因而,对卡门线的界说多少会遭到政治诉求的影响。

  太阳有日冕,地球有地冕

  天文学家试图用愈加普适的规范来界说地球大气层,可是地球的大气层实际上比幻想中更杂乱,远远不是一条线所能界定。

  天文学家 Lyman Spitzer 初次提出“散逸层”(exosphere)的概念,他指出,假如不是因为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)。咱们都知道日冕,它是太阳大气的最外层,由很淡薄的彻底电离的等离子体所组成,可以分为内冕、中冕和外冕三个层次。而地冕与其类似,它以电中性的氢原子为首要成分,是地球大气逸散层的一部分。也就说是,在地球的大气层与外太空接壤的区域,有一片“氢原子云”,咱们界说为地冕。

  

太阳有日冕,地球有地冕

  日冕。图片来历:Hinode JAXA/NASA

  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发作氢原子,它们经过扩散作用向远离地表方向运动;抵达逸散层底部时,它们将沿着原运动轨迹向太空发射。依据氢原子的速度不同,这时候或许发作两种状况:速度大于逃逸速度的氢原子在双曲线轨迹上发射,永久告别了地球;速度小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能无限累积。这些氢原子会经过太阳宣布的极紫外辐射发作电离,并与朝地球飞来的太阳风质子进行电荷交流,其“寿数”大约为 20 天左右。

  所以,在地冕这个区域,一部分氢原子脱离了地球,留下来的氢原子也比较短寿;这些要素都约束了地冕的巨细,使它无法无限延伸。

  地冕到底有多大?

  要想丈量地冕的巨细,最直观的办法是在外太空顶用航天器观测地冕宣布的光。在 1972 年的阿波罗 16 号使命中,宇航员曾初次拍照到地冕层的图画,但那一次是从月球轨迹视点进行拍照的,其时的宇航员或许并不知道其实自己并没有飞出地冕。

  

太阳有日冕,地球有地冕

  阿波罗 16 号上的宇航员拍照的地冕。图片来历:NASA

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