Границы на пути к космосу и пределы дальнего космоса

1. Границы на пути к космосу и пределы дальнего космоса

Коковин Александр
УрФУ, аспирант

2.

• Уровень моря — 101,3 кПа (1 атм.; 760 мм рт. ст;)
атмосферного давления.
• 0,5 км — до этой высоты проживает 80 % 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.
• 5,1 км — самый высокорасположенный город ЛаРинконада (Перу).
• 5,3 км — половина всей массы атмосферы лежит
ниже этой высоты (немного ниже вершины горы
Эльбрус).

3.

• 6 км — граница постоянного обитания человека.
• 7 км — граница приспособляемости к длительному
пребыванию.
• 8,2 км — граница смерти без кислородной маски: даже
здоровый и тренированный человек может в любой
момент потерять сознание и погибнуть.
• 8,848 км — высочайшая точка Земли гора Эверест —
предел доступности пешком.
• 9 км — предел приспособляемости к кратковременному
дыханию атмосферным воздухом.
• 12 км — дыхание воздухом эквивалентно пребыванию в
космосе (одинаковое время потери сознания ~10—20 с);
предел кратковременного дыхания чистым кислородом
без дополнительного давления; потолок дозвуковых
пассажирских лайнеров.

4.

• 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).
• 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.
• 20 км — верхняя граница биосферы: предел подъёма в атмосферу
спор и бактерий воздушными потоками.

5.

• 20 км — интенсивность первичной космической
радиации начинает преобладать над вторичной
(рождённой в атмосфере).
• 20 км — потолок тепловых аэростатов (монгольфьеров)
(19 811 м).
• 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 — рекорд высоты для воздушного шара
(стратостата), управляемого двумя стратонавтами.

6.

• 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.).
• 39 км — рекорд высоты стратостата, управляемого человеком
(Red Bull Stratos).
• 45 км — теоретический предел для прямоточного воздушнореактивного самолёта.
• 48 км — атмосфера не ослабляет ультрафиолетовые лучи
Солнца.
• 50 км — граница между стратосферой и мезосферой
(стратопауза).

7.

• 51,694 км — последний пилотируемый рекорд высоты в
докосмическую эпоху (Джозеф Уокер на ракетоплане X-15,
30 марта 1961 г.)
• 51,82 км — рекорд высоты для газового беспилотного
аэростата.
• 55 км — атмосфера не воздействует на космическую
радиацию.
• 40—80 км — максимальная ионизация воздуха
(превращение воздуха в плазму) от трения о корпус
спускаемого аппарата при входе в атмосферу с первой
космической скоростью.
• 70 км — верхняя граница атмосферы в 1714 г. по расчёту
Эдмунда Холли (Галлея) на основе данных альпинистов,
законе Бойля и наблюдений за метеорами.
• 80 км — граница между мезосферой и термосферой
(мезопауза).

8.

• 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.
• 150—180 км — высота перигея орбиты первых
пилотируемых космических полётов.
• 302 км — максимальная высота первого космического
полёта (Гагарин Ю.А., Восток-1, 12 апреля 1961 г.)
• ок. 400 км — высота орбиты Международной
космической станции.

9.

• 1000—1100 км — максимальная высота полярных сияний, последнее
видимое с поверхности Земли проявление атмосферы (но обычно
хорошо заметные сияния происходят на высотах 90—400 км).
• 1372 км — максимальная высота, достигнутая человеком в
долунную эпоху (12 сентября 1966 г., Джемини-11).
• 2000 км — атмосфера не оказывает воздействия на спутники и они
могут существовать на орбите многие тысячелетия.
• 27 000 км — наименьшее расстояние от Земли, на котором
пролетел заранее (свыше 1 дня) обнаруженный астероид 2012 DA14
диаметром 44 м и массой около 130 тыс. тонн.
• 35 786 км — высота геостационарной орбиты, спутник на такой
высоте будет всегда висеть над одной точкой экватора. В первой
половине 20-го века эта высота считалась теоретическим пределом
существования атмосферы. Если бы вся атмосфера равномерно
вращалась вместе с Землёй, то с этой высоты на экваторе
центробежная сила вращения будет превосходить над притяжением
и частички воздуха, вышедшие за эту границу, будут разлетаться в
разные стороны.
• ок. 100 000 км — верхняя замеченная спутниками граница
экзосферы (геокорона) Земли. Атмосфера закончилась, началось
межпланетное пространство

10.

• 401 056 км — абсолютный рекорд высоты, на которой был
человек (Аполлон-13, 14 апреля 1970 г.).
• 930 000 км — радиус гравитационной сферы Земли и
максимальная высота существования её спутников. Выше
930 000 км притяжение Солнца начинает преобладать и оно
будет перетягивать поднявшиеся выше тела.
• 21 000 000 км — на таком расстоянии практически исчезает
гравитационное воздействие Земли на пролетающие объекты.
• 40 000 000 км — минимальное расстояние от Земли до
ближайшей большой планеты Венеры (до Марса 56—58 млн.
км).
• 149 597 870,7 км — среднее расстояние от Земли до Солнца.
Это расстояние служит мерилом расстояний в Солнечной
системе и называется астрономическая единица (а. е.).

11.

• 4 500 000 000 км — радиус границы
околосолнечного межпланетного пространства —
радиус орбиты самой дальней большой планеты
Нептун.
• 8 230 000 000 км — граница пояса Койпера — пояса
малых ледяных планет.
• 18 435 000 000 км — расстояние до самого дальнего
на сегодня космического аппарата Вояджер-1.
• Несколько десятков миллиардов км — пределы
дальнобойности солнечного ветра, граница
гелиосферы, начало межзвёздного пространства.

12.

• 9 460 730 472 580, 8 км — световой год — расстояние,
которое свет проходит за 1 год. Служит для измерения
межзвёздных и межгалактических расстояний.
• до 20 000 000 000 000 км (20 трлн. км, 2 св. года) —
гравитационные границы Солнечной системы (Сфера Хилла) —
граница Облака Оорта, максимальная дальность
существования планет.
• ок. 40 000 000 000 000 км (40 трлн. км, 4,243 св. года) —
расстояние до ближайшей к нам звезды Проксима Центавра
• ок. 300 000 000 000 000 км (300 трлн км, 30 св. лет) — размер
Местного межзвёздного облака, через которое сейчас
движется Солнечная система.
• ок. 3 000 000 000 000 000 км (3 квадриллиона км, 300 св.
лет) — размер Местного газового пузыря, в состав которого
входит Местное межзвёздное облако с Солнечной системой.

13.

• ок. 33 000 000 000 000 000 км (33 квдрлн км, 3500 св.
лет) — толщина галактического Рукава Ориона, в
котором находится Местный пузырь.
• ок. 300 000 000 000 000 000 км (300 квдрлн км) —
расстояние от Солнца до ближайшего внешнего края
гало нашей галактики Млечный Путь. За его
пределами простирается чёрное, почти пустое и
беззвёздное межгалактическое пространство с едва
различимыми без телескопа маленькими пятнами
нескольких ближайших галактик.

14.

• ок. 30 000 000 000 000 000 000 км (30 квинтиллионов км) — размер Местной
группы галактик (более 50 галактик).
• ок. 2 000 000 000 000 000 000 000 км (2 секстиллион км, 200 млн. св. лет)—
размер Местного сверхскопления галактик (Сверхскопления Девы) (около 30
тысяч галактик).
• до 100 000 000 000 000 000 000 000 км — расстояние до Супервойда Эридана,
самого большого на сегодня известного войда размером около 1 млрд св. лет. В
центральных областях этого огромного пустого пространства нет звёзд и
галактик, и вообще почти нет обычной материи, плотность его среды 10 % от
средней плотности Вселенной. Космонавт в центре войда без большого
телескопа не смог бы увидеть ничего, кроме темноты. На рисунке справа в
кубической вырезке из Вселенной видны многие сотни больших и малых
войдов, расположенных, как пузыри в пене, между многочисленными
галактическими нитями.
• ок. 100 000 000 000 000 000 000 000 (100 секстиллионов км, 10 млрд св. лет) —
длина великой стены Геркулес-Северная корона, самой большой известной
сегодня суперструктуры в наблюдаемой Вселенной. Находится на расстоянии
около 10 млрд световых лет от нас. Свет от нашего только родившегося Солнца
сейчас находится на полпути к Великой стене, а достигнет её, когда Солнце
уже погибнет.
• ок. 250 000 000 000 000 000 000 000 км (250 секстиллионов км, более 26 млрд.
св. лет) — граница наблюдаемой Вселенной (порядка 500 миллиардов
галактик).

15. Космическое пространство (космос) — относительно пустые участки Вселенной, которые лежат вне границ атмосфер небесных тел

• Вопреки распространённым представлениям,
космос не является абсолютно пустым
пространством — в нём существует очень низкая
плотность некоторых частиц (преимущественно
водорода), а также электромагнитное излучение
и межзвёздное вещество.

16.

17.

18.

19.

20.

Земля и Луна