ziemia
Autor: Paweł Ziemnicki | dodano: 2017-03-27
Strefy wpływów

Na początek warto się zastanowić, jak wysoko nad Ziemią przebiega granica między atmosferą a kosmosem. Odpowiedź na pytanie, gdzie kończy się ziemska atmosfera, a zaczyna się przestrzeń kosmiczna, nie jest łatwa. Gazowa otoczka okalająca naszą planetę nie urywa się nagle na pewnej wysokości, lecz rozciąga na setki kilometrów nad powierzchnią Ziemi. Natomiast im wyżej, tym atmosfera jest coraz rzadsza.
Pierwszą próbę oficjalnego wyznaczenia granicy kosmosu podjął poprzednik NASA, Amerykański Komitet Doradczy do spraw Aeronautyki (National Advisory Committee for Aeronautics). Komitet stwierdził, że atmosfera kończy się tam, gdzie jej ciśnienie staje się niższe od jednego funta na stopę kwadratową – czyli na wysokości 50 mil, co mniej więcej odpowiada 80,5 km. Inna koncepcja zakłada, że kosmos powinien rozpoczynać się tam, gdzie satelita okrążający Ziemię po trajektorii kołowej może utrzymać się przez pewien czas na orbicie, wykonując więcej niż jeden pełny obieg. Zgodnie z tą propozycją granica kosmosu powinna przebiegać na wysokości 150–160 km. Atmosfera jest tam już dosyć rozrzedzona.

Linia Kármána

Najczęściej jednak za umowną granicę pomiędzy atmosferą a otwartą przestrzenią kosmiczną uznaje się tzw. linię Kármána, przebiegającą na wysokości 100 km n.p.m. Tę granicę uznaje Międzynarodowa Federacja Lotnicza (FAI), która odpowiada m.in. za wyznaczanie standardów i norm w sportach lotniczych.
Theodore von Kármán był amerykańskim uczonym pochodzenia węgierskiego. Zajmował się aeronautyką. W swoich obliczeniach koncentrował się na sile nośnej, którą samolotom zapewnia powietrze oddziałujące na ich skrzydła. Im jednak wyżej statek leci, tym powietrze jest bardziej rozrzedzone, a zatem statek powietrzny, żeby utrzymać wysokość, musi zwiększać prędkość. Tylko w taki sposób zapewnia sobie wystarczającą siłę nośną w coraz rzadszej atmosferze. Von Kármán wyliczył, że mniej więcej na wysokości 100 km prędkość, jaką lecący statek musi rozwinąć, by unosić się w resztkowej atmosferze, zrównuje się z prędkością orbitalną, czyli taką, z jaką satelita krążący na wysokości 100 km nad Ziemią pędziłby po orbicie kołowej, gdyby wyeliminować wpływ resztek hamującej go atmosfery.
Chociaż linia Kármána jest najczęściej przyjmowaną granicą kosmosu, to nie można powiedzieć, by była ona jednoznacznie uznawana na całym świecie. Choć przyjęło ją NASA, to już Siły Powietrzne USA dalej twierdzą, że za astronautę uznaje się tego, kto wzniesie się zaledwie na 50 mil (80,5 km) n.p.m. Nie można też powiedzieć, by linia Kármána była powszechnie stosowana w światowym prawodawstwie. Prawo międzynarodowe nie definiuje ściśle kwestii, na jakiej wysokości kończy się przestrzeń powietrzna kontrolowana przez konkretne państwo, a zaczyna się nienależący do nikogo kosmos.

Granica Roche’a

Kolejną ważną granicą ziemskiego oddziaływania, tym razem grawitacyjnego, jest tzw. granica Roche’a. Jej wartość mówi o tym, w jakiej odległości od planety jej oddziaływania pływowe są w stanie doprowadzić do rozerwania orbitującego wokół niej satelity. Zagadnienie granicy Roche’a trzeba rozpatrywać w układzie dwóch ciał niebieskich o znacznej różnicy mas, gdzie ciało mniejsze orbituje wokół większego. Przyjrzyjmy się temu na przykładzie Ziemi i Księżyca.
Wyobraźmy sobie, że Księżyc z każdym kolejnym obiegiem obniżałby swoją orbitę, nieustannie zbliżając się do Ziemi. Siła oddziaływania grawitacyjnego jest odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między dwoma przyciągającymi się ciałami. Ta zależność sprawia, że na dalszych dystansach od Ziemi siła ta zmienia się powoli, ale kiedy jesteśmy blisko planety, to w miarę zbliżania się do niej siła grawitacji będzie rosła wyjątkowo gwałtownie.
Więcej w miesięczniku „Wiedza i Życie” 4/2017




Więcej w miesięczniku „Wiedza i Życie" nr 04/2017 »
Drukuj »
Komentarze
Dodany przez: alek3 | 2017-04-29
Ładny film o tym jak gruba jest ziemska atmosfera (Nightwish, Sagan): 
https://www.youtube.com/watch?v=552EBvrmeak
Dodany przez: alek3 | 2017-04-27
Szkoda że zamieścili Państwo takie nędzne zdjęcie kuli ziemskiej z nazwą warstw atmosfery. W zdecydowany sposób wprowadza ono w błąd, znacznie fałszując proporcje grubosci warstw atmosfery. Żałosne zdjęcie, proszę je najlepiej  czymś podmienić. 10 km na tym zdjęciu kuli ziemskiej ma wielkość 1 piksela zapewne. a tutaj taka troposfera niesamowicie gruba. 
Aktualne numery
09/2017
10/2017
Kalendarium
Wrzesień
26

W 1889 r. urodził się Martin Heidegger, niemiecki filozof, autor dzieła Bycie i czas (Sein und Zeit).
Warto przeczytać
Grafika komputerowa zazwyczaj kojarzy się z wyretuszowanymi zdjęciami modeli i modelek. W rzeczywistości daje nam o wiele większe możliwości.
Piksele, wektory i inne stwory to wprowadzenie do grafiki komputerowej dla dzieci i nie tylko.

WSPÓŁPRACUJEMY
Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: Paweł Ziemnicki | dodano: 2017-03-27
Strefy wpływów

Na początek warto się zastanowić, jak wysoko nad Ziemią przebiega granica między atmosferą a kosmosem. Odpowiedź na pytanie, gdzie kończy się ziemska atmosfera, a zaczyna się przestrzeń kosmiczna, nie jest łatwa. Gazowa otoczka okalająca naszą planetę nie urywa się nagle na pewnej wysokości, lecz rozciąga na setki kilometrów nad powierzchnią Ziemi. Natomiast im wyżej, tym atmosfera jest coraz rzadsza.
Pierwszą próbę oficjalnego wyznaczenia granicy kosmosu podjął poprzednik NASA, Amerykański Komitet Doradczy do spraw Aeronautyki (National Advisory Committee for Aeronautics). Komitet stwierdził, że atmosfera kończy się tam, gdzie jej ciśnienie staje się niższe od jednego funta na stopę kwadratową – czyli na wysokości 50 mil, co mniej więcej odpowiada 80,5 km. Inna koncepcja zakłada, że kosmos powinien rozpoczynać się tam, gdzie satelita okrążający Ziemię po trajektorii kołowej może utrzymać się przez pewien czas na orbicie, wykonując więcej niż jeden pełny obieg. Zgodnie z tą propozycją granica kosmosu powinna przebiegać na wysokości 150–160 km. Atmosfera jest tam już dosyć rozrzedzona.

Linia Kármána

Najczęściej jednak za umowną granicę pomiędzy atmosferą a otwartą przestrzenią kosmiczną uznaje się tzw. linię Kármána, przebiegającą na wysokości 100 km n.p.m. Tę granicę uznaje Międzynarodowa Federacja Lotnicza (FAI), która odpowiada m.in. za wyznaczanie standardów i norm w sportach lotniczych.
Theodore von Kármán był amerykańskim uczonym pochodzenia węgierskiego. Zajmował się aeronautyką. W swoich obliczeniach koncentrował się na sile nośnej, którą samolotom zapewnia powietrze oddziałujące na ich skrzydła. Im jednak wyżej statek leci, tym powietrze jest bardziej rozrzedzone, a zatem statek powietrzny, żeby utrzymać wysokość, musi zwiększać prędkość. Tylko w taki sposób zapewnia sobie wystarczającą siłę nośną w coraz rzadszej atmosferze. Von Kármán wyliczył, że mniej więcej na wysokości 100 km prędkość, jaką lecący statek musi rozwinąć, by unosić się w resztkowej atmosferze, zrównuje się z prędkością orbitalną, czyli taką, z jaką satelita krążący na wysokości 100 km nad Ziemią pędziłby po orbicie kołowej, gdyby wyeliminować wpływ resztek hamującej go atmosfery.
Chociaż linia Kármána jest najczęściej przyjmowaną granicą kosmosu, to nie można powiedzieć, by była ona jednoznacznie uznawana na całym świecie. Choć przyjęło ją NASA, to już Siły Powietrzne USA dalej twierdzą, że za astronautę uznaje się tego, kto wzniesie się zaledwie na 50 mil (80,5 km) n.p.m. Nie można też powiedzieć, by linia Kármána była powszechnie stosowana w światowym prawodawstwie. Prawo międzynarodowe nie definiuje ściśle kwestii, na jakiej wysokości kończy się przestrzeń powietrzna kontrolowana przez konkretne państwo, a zaczyna się nienależący do nikogo kosmos.

Granica Roche’a

Kolejną ważną granicą ziemskiego oddziaływania, tym razem grawitacyjnego, jest tzw. granica Roche’a. Jej wartość mówi o tym, w jakiej odległości od planety jej oddziaływania pływowe są w stanie doprowadzić do rozerwania orbitującego wokół niej satelity. Zagadnienie granicy Roche’a trzeba rozpatrywać w układzie dwóch ciał niebieskich o znacznej różnicy mas, gdzie ciało mniejsze orbituje wokół większego. Przyjrzyjmy się temu na przykładzie Ziemi i Księżyca.
Wyobraźmy sobie, że Księżyc z każdym kolejnym obiegiem obniżałby swoją orbitę, nieustannie zbliżając się do Ziemi. Siła oddziaływania grawitacyjnego jest odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między dwoma przyciągającymi się ciałami. Ta zależność sprawia, że na dalszych dystansach od Ziemi siła ta zmienia się powoli, ale kiedy jesteśmy blisko planety, to w miarę zbliżania się do niej siła grawitacji będzie rosła wyjątkowo gwałtownie.
Więcej w miesięczniku „Wiedza i Życie” 4/2017