天文学
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最后更新:2025年10月2日

太空的边界:它究竟从哪里开始?

太空从哪里开始
120公里的高度标志着大气再入过程中物体开始受到大气效应影响的边界。

宇宙之门:太空始于何处?

太空似乎始于地球大气层之外,但这并非一个恰当的定义,因为随着海拔升高,大气密度逐渐降低,却并未真正消失,而是逐步变得稀薄。

大气层从地球表面(对流层,高度0公里至20公里)开始,一直延伸到极高的高度(外逸层,高度1000公里至50000公里)。

根据Soho任务收集的数据,一个法俄团队计算出地球大气层延伸至63万公里外(是月球距离的1.5倍)。

大气层向太空逐渐稀薄,形成一层极其稀疏的氢原子云(每立方厘米10至70个原子),被称为"地冕"。

在月球表面,每立方分米仅有200个原子,几乎接近真空。

卡门线

太空旅游始于2021年7月11日!

理查德·布兰森和他的太空船二号(SS2)VSS Unity已有超过600名客户准备支付25万美元前往太空。2021年7月20日,一个价值2800万美元的座位被拍卖,用于陪同杰夫·贝佐斯进入太空(蓝色起源的首次太空旅游飞行)。

但太空从哪里开始?

太空位于航空飞行(飞机)与航天飞行(卫星)的交界处。这一分界线被称为卡门线(以西奥多·冯·卡门命名,匈牙利工程师及物理学家,1881-1963年)。这条假想分界线被设定为距地球表面100公里处,对应大气层稀薄至无法支撑航空飞行的高度。飞机需依靠周围空气提供升力才能保持飞行,其机翼正是升力的来源。飞行高度越高,稀薄空气提供的升力就越小,因此必须通过提升速度来维持升力,以补偿爬升过程中空气密度降低的影响;否则重力将使其坠落。

那么问题是:在大气中,必须以多快的速度行进才能依靠气动升力获得支撑?

飞机必须达到轨道速度。

卡门线标志着所需飞行速度等于轨道速度的高度。 要将卫星送入轨道,必须为其提供完成轨道运行的最低速度。该速度需接近7.9公里/秒(28,440公里/小时)。为避免卫星在运行过程中因大气摩擦而减速,其位置必须高于大气层,即至少距地球100公里以上。

轨道速度随轨道高度变化

2021年,太空旅游将乘客送至略低于100公里的高度,因此这些属于亚轨道飞行。

注:升力 = 1/2 × 大气密度(千克/立方米)× 参考面积(平方米)× 升力系数(无量纲)× 速度的平方(米/秒)

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