Атмосфера Землі виявилася більшою, ніж вважалося. Вона виходить за межі орбіти Місяця

Атмосфера Землі складається з декількох шарів: тропосфери (верхня межа 20 км), стратосфери (межа 50 км), мезосфери (межа 85 км), термосфери (межа 690 км) і екзосфери (межа 10 000 км). Уже тривалий час в якості умовної межі між атмосферою Землі та космосом приймається так звана лінія Кармана, що розташовується на висоті 100 кілометрів. Однак в ході нового дослідження, результати якого були опубліковані в Journal of Geophysical Research: Space Physics, було встановлено, що атмосфера нашої планети набагато складніше, ніж може здатися на перший погляд. Вчені з'ясували, що її кордони виходять далеко за межі Місяця.

Простір, що охоплює в тому числі і Місяць іє зовнішньою частиною самого верхнього шару атмосфери Землі, екзосфери, дослідники називають геокороной. Воно являє собою хмару з атомів водню, яке починає світитися під впливом ультрафіолетового випромінювання. Оскільки ця хмара дуже розряджена, виміряти його реальні межі виявилося непростим завданням. Так, згідно з результатами попередніх досліджень, верхня межа цього простору була визначена відстанню близько 200 000 км від Землі, точкою, через яку тиск сонячного вітру вже перекриває силу гравітацію Землі.

Міжнародна наукова група під керівництвомІгоря Балюкіна з Інституту космічних досліджень РАН використовуючи дані, зібрані космічним апаратом SOHO (Solar and Heliospheric Observatory), що є спільним проектом Європейського космічного агентства і американського аерокосмічного агентства NASA змогла з'ясувати, що раніше встановлена ​​межа геокороной навіть близько не відповідає реальному стану справ. Дослідники встановили, що протяжність геокороной насправді становить як мінімум 630 000 км. Іншими словами, це означає, що кордони нашої атмосфери знаходяться далеко за межами Місяця, яка в свою чергу віддалена від нашої планети всього на 384 000 км.

«Місяць знаходиться всередині земної атмосфери. Про це не було відомо до тих пір, поки не був проведений аналіз даних, зібраних космічною обсерваторією SOHO », - коментує провідний автор дослідження Ігор Балюкін з Інституту космічних досліджень РАН.

Синім кольором позначена межа геокороной Землі (не в масштабі)

Ще більш цікавим це відкриття робить тойфакт, що зроблена вона була на основі даних спостережень, що проводилися з 1996-го по 1998-й роки, тобто більше 20 років тому. Весь цей час вони лежали в архіві, чекаючи аналізу.

Дані були отримані за допомогою дужечутливого інструменту SWAN космічного апарату, призначеного для вимірювання далекого ультрафіолетового випромінювання атомів водню, які називають фотонами лінії Лайман-альфа. Побачити їх з Землі неможливо - вони поглинаються внутрішніми шарами атмосфери, тому спостереження необхідно проводити безпосередньо в космосі. Наприклад, астронавти місії «Аполлон-16» змогли сфотографувати геокороной в 1972 році.

«У той час перебували на місячній поверхніастронавти навіть і не підозрювали, що насправді знаходяться всередині геокороной », - говорить співавтор нового дослідження і колишній співробітник програми дослідження сонячного вітру в рамках місії SOHO Жан-Лу Берто з Університету Версаль-Сен-Кантен-ан-Івелін (Франція).

Фотографія геокороной Землі, зроблена з Місяця астронавтами місії «Аполлон-16»

Перевага інструменту SWAN полягає в тому,що він здатний вибірково проводити вимір випромінювання геокороной, фільтруючи випромінювання Лайман-альфа що йде з далекого космосу. Саме це і дозволило вченим створити більш точну карту цієї частини земної атмосфери.

Нове дослідження не тільки допомогло зрозумітидійсний розмір геокороной, але також показало, що тиск сонячного світла збільшує щільність атомів водню на денній стороні Землі і створює область підвищеної щільності на нічній стороні. Проте навіть на денній стороні ця щільність досить низька - на висоті близько 60 000 км над поверхнею планети вона становить близько 70 атомів водню на кубічний сантиметр. З нічного боку вона ще нижче і продовжує знижуватися аж до 0,2 атома на кубічний сантиметр з наближенням до навколомісячної орбіті.

«Зазвичай ми називаємо це вакуумом. Тому наявність такого джерела додаткового випромінює ультрафіолет водню в цьому випадку ніяк зможе полегшити освоєння космічного простору », - коментує Балюкін.

Хороша новина в тому, пояснюють автори дослідження, що ці частки не будуть створювати ніякої додаткової загрози астронавтам в рамках майбутніх пілотованих місії до Місяця.

«У геокороной також присутній ультрафіолетовевипромінювання, оскільки атоми водню випромінюють світло у всіх напрямках, проте його вплив на астронавтів, які перебувають на місячній орбіті буде незначним в порівнянні з основним джерелом випромінювання - Сонцем », - пояснює Жан-Лу Берто.

Погана ж новина полягає в тому, що геокороной може заважати майбутнім астрономічними спостереженнями, які будуть проводитися поруч з Місяцем.

«При використанні космічних телескопів,працюючих ультрафіолетовому діапазоні хвиль для вивчення хімічного складу зірок і галактик, доведеться взяти до уваги фактор наявності геокороной Землі », - додає Берто.

Останнім можна відзначити один цікавий факт. Якщо дані дослідження вірні, то з технічної точки зору навіть в умовах космічних запусків людина ніколи не покидав атмосфери Землі.

Обговорити відкриття вчені можна в нашому Telegram-чаті.