في أي ارتفاع يبدأ الفضاء من الأرض. في أي ارتفاع تطير الطائرات والأقمار الصناعية وسفن الفضاء؟ شموع قياسية فريدة

لا يتم تنفيذ معظم الرحلات الفضائية في شكل دائري ، ولكن في مدارات بيضاوية ، يختلف ارتفاعها حسب الموقع فوق الأرض. يبلغ ارتفاع ما يسمى بالمدار "المرجعي المنخفض" ، والذي "تتنافر" منه معظم المركبات الفضائية حوالي 200 كيلومتر فوق مستوى سطح البحر. على وجه الدقة ، يبلغ نقطة الحضيض في هذا المدار 193 كيلومترًا ، والأوج 220 كيلومترًا. ومع ذلك ، يوجد في المدار المرجعي كمية كبيرة من الحطام المتبقي لأكثر من نصف قرن من استكشاف الفضاء ، لذلك تتحرك المركبات الفضائية الحديثة ، التي تشغل محركاتها ، إلى مدار أعلى. على سبيل المثال ، محطة الفضاء الدولية ( ISS) في عام 2017 على ارتفاع حوالي 417 كيلومترا، أي ضعف ارتفاع المدار المرجعي.

يعتمد ارتفاع مدار معظم المركبات الفضائية على كتلة المركبة الفضائية وموقع إطلاقها وقوة محركاتها. بالنسبة لرواد الفضاء ، تتراوح المسافة بين 150 و 500 كيلومتر. فمثلا، يوري غاغارينطار في مدار مع نقطة الحضيض 175 كموأوج عند 320 كيلومترا. طار رائد الفضاء السوفيتي الثاني الألماني تيتوف في مدار بحضيض يبلغ 183 كم وذروة 244 كم. وحلقت "مكوكات" أمريكية في مدارات ارتفاع من 400 إلى 500 كيلومتر. نفس الارتفاع تقريبًا وجميع السفن الحديثة التي تنقل الأشخاص والبضائع إلى محطة الفضاء الدولية.

على عكس المركبات الفضائية المأهولة التي تحتاج إلى إعادة رواد الفضاء إلى الأرض ، تطير الأقمار الصناعية في مدارات أعلى بكثير. يمكن حساب الارتفاع المداري لقمر صناعي في مدار ثابت بالنسبة إلى الأرض من البيانات المتعلقة بكتلة الأرض وقطرها. نتيجة الحسابات المادية البسيطة ، يمكن العثور على ذلك ارتفاع المدار الثابت بالنسبة للأرض، أي أن القمر الصناعي "معلق" على نقطة واحدة على سطح الأرض يساوي 35786 كيلومترا. هذه مسافة كبيرة جدًا من الأرض ، وبالتالي يمكن أن يصل وقت تبادل الإشارات مع هذا القمر الصناعي إلى 0.5 ثانية ، مما يجعله غير مناسب ، على سبيل المثال ، لخدمة الألعاب عبر الإنترنت.

قيم الجواب:

نوصي أيضًا بقراءة:

أين يقع تلسكوب هابل الشهير؟
متى يذهب البشر إلى المريخ؟
متى اكتشف كوكب بلوتو؟
ما هو عمر الكون؟
كم عدد الأشخاص الذين هبطوا على القمر؟

أندري كيسلياكوف عن وكالة ريا نوفوستي.

يبدو أنه ليس من الأهمية بمكان حيث تنتهي "الأرض" ويبدأ الفضاء. وفي الوقت نفسه ، فإن الخلافات حول معنى الارتفاع ، الذي يمتد بعده بالفعل الفضاء الخارجي اللامحدود ، لم تنحسر لمدة قرن تقريبًا. أحدث البيانات ، التي تم الحصول عليها من خلال دراسة شاملة وتعميم كمية كبيرة من المعلومات لمدة عامين تقريبًا ، سمحت للعلماء الكنديين في النصف الأول من أبريل بإعلان أن الفضاء يبدأ على ارتفاع 118 كم. من وجهة نظر تأثير الطاقة الكونية على الأرض ، فإن هذا الرقم مهم جدًا لعلماء المناخ وعلماء الجيوفيزياء.

من ناحية أخرى ، من غير المحتمل أنه سيكون من الممكن قريبًا إنهاء هذا النزاع أخيرًا من خلال إنشاء حدود واحدة تناسب الجميع من قبل العالم بأسره. الحقيقة هي أن هناك العديد من المعلمات التي تعتبر أساسية للتقييم المقابل.

القليل من التاريخ. حقيقة أن الإشعاع الكوني القاسي يعمل خارج الغلاف الجوي للأرض معروف منذ فترة طويلة. ومع ذلك ، لم يكن من الممكن تحديد حدود الغلاف الجوي بوضوح ، وقياس قوة التدفقات الكهرومغناطيسية والحصول على خصائصها قبل إطلاق سواتل الأرض الاصطناعية. وفي الوقت نفسه ، كانت مهمة الفضاء الرئيسية لكل من الاتحاد السوفياتي والولايات المتحدة في منتصف الخمسينيات من القرن الماضي هي التحضير لرحلة مأهولة. وهذا بدوره يتطلب معرفة واضحة بالظروف خارج الغلاف الجوي للأرض.

بالفعل على القمر الصناعي السوفيتي الثاني ، الذي تم إطلاقه في نوفمبر 1957 ، كانت هناك أجهزة استشعار لقياس الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية وأنواع أخرى من الإشعاع الكوني. كان الاكتشاف في عام 1958 من الحزام الإشعاعي حول الأرض مهمًا بشكل أساسي للتنفيذ الناجح للرحلات المأهولة.

لكن بالعودة إلى الـ 118 كم التي أنشأها علماء كنديون من جامعة كالجاري. ولماذا ، في الواقع ، مثل هذا الارتفاع؟ بعد كل شيء ، فإن ما يسمى "خط كرمان" ، المعترف به بشكل غير رسمي على أنه الحد الفاصل بين الغلاف الجوي والفضاء ، "يمر" على طول علامة 100 كيلومتر. هناك أن كثافة الهواء منخفضة بالفعل لدرجة أن الطائرة يجب أن تتحرك بأول سرعة فضائية (حوالي 7.9 كم / ثانية) لمنع السقوط على الأرض. لكن في هذه الحالة ، لم يعد بحاجة إلى أسطح ديناميكية هوائية (جناح ، مثبتات). بناءً على ذلك ، تبنت الرابطة العالمية للملاحة الجوية ارتفاعًا قدره 100 كيلومتر كمستجمع فاصل بين الملاحة الجوية والملاحة الفضائية.

لكن درجة خلخلة الغلاف الجوي بعيدة كل البعد عن المعلمة الوحيدة التي تحدد حدود الفضاء. علاوة على ذلك ، فإن "الهواء الأرضي" لا ينتهي عند ارتفاع 100 كم. وكيف ، لنقل ، تتغير حالة مادة ما مع زيادة الارتفاع؟ ربما هذا هو الشيء الرئيسي الذي يحدد بداية الكون؟ الأمريكيون ، بدورهم ، يعتبرون أي شخص كان على ارتفاع 80 كم رائد فضاء حقيقي.

في كندا ، قرروا تحديد قيمة المعلمة التي يبدو أنها مهمة لكوكبنا بأكمله. قرروا معرفة الارتفاع الذي ينتهي فيه تأثير الرياح الجوية ويبدأ تأثير تدفقات الجسيمات الكونية.

لهذا الغرض ، تم تطوير جهاز خاص STII (Super - Thermal Ion Imager) في كندا ، والذي تم إطلاقه في مدار من مركز الفضاء في ألاسكا قبل عامين. بمساعدتها ، وجد أن الحدود بين الغلاف الجوي والفضاء تقع على ارتفاع 118 كيلومترًا فوق مستوى سطح البحر.

في الوقت نفسه ، استغرقت عملية جمع البيانات خمس دقائق فقط ، في حين ارتفع القمر الصناعي الذي يحمله إلى الارتفاع المخصص له البالغ 200 كيلومتر. هذه هي الطريقة الوحيدة لجمع المعلومات ، نظرًا لأن هذه العلامة عالية جدًا بالنسبة لتحقيقات الستراتوسفير ومنخفضة جدًا بالنسبة لأبحاث الأقمار الصناعية. لأول مرة ، أخذت الدراسة في الاعتبار جميع المكونات ، بما في ذلك حركة الهواء في الطبقات العلوية من الغلاف الجوي.

سيتم استخدام أدوات مثل STII لمواصلة استكشاف المناطق الحدودية للفضاء والغلاف الجوي كحمولة على أقمار صناعية تابعة لوكالة الفضاء الأوروبية ، والتي ستكون عمرها النشط أربع سنوات. هذا مهم لأن ستتيح الأبحاث المستمرة حول المناطق الحدودية معرفة العديد من الحقائق الجديدة حول تأثير الإشعاع الكوني على مناخ الأرض ، حول تأثير الطاقة الأيونية على بيئتنا.

إن التغيير في شدة الإشعاع الشمسي ، المرتبط مباشرة بظهور البقع على نجمنا ، يؤثر بطريقة ما على درجة حرارة الغلاف الجوي ، ويمكن استخدام أتباع جهاز STII للكشف عن هذا التأثير. حتى اليوم ، تم تطوير 12 جهاز تحليل مختلفًا في كالجاري ، مصممة لدراسة المعايير المختلفة للفضاء القريب.

لكن ليس من الضروري أن نقول إن بداية الفضاء اقتصرت على 118 كم. في الواقع ، من جانبهم ، أولئك الذين يعتبرون ارتفاع 21 مليون كيلومتر مساحة حقيقية هم على حق! هناك يختفي تأثير مجال جاذبية الأرض عمليا. ما الذي ينتظر الباحثين بهذا العمق الكوني؟ بعد كل شيء ، لم نتسلق أبعد من القمر (384000 كم).

يتعامل الجنس البشري مع الكون على أنه شيء غير معروف وغامض. مساحةهو فراغ موجود بين الأجرام السماوية. الغلاف الجوي للأجرام السماوية الصلبة والغازية (والكواكب) ليس له حد أعلى ثابت ، ولكنه يصبح أرق بالتدريج مع زيادة المسافة إلى الجسم السماوي. على ارتفاع معين ، يسمى هذا بداية الفضاء. ما هي درجة الحرارة في الفضاء ، وسيتم مناقشة معلومات أخرى في هذه المقالة.

في تواصل مع

المفهوم العام

في الفضاء الخارجي هناك فراغ عالي مع كثافة جسيمات منخفضة.لا يوجد هواء في الفضاء. مما تتكون المساحة؟ هذه ليست مساحة فارغة ، فهي تحتوي على:

غازات؛
غبار الفضاء
الجسيمات الأولية (النيوترينوات والأشعة الكونية) ؛
المجالات الكهربائية والمغناطيسية والجاذبية ؛
وكذلك الموجات الكهرومغناطيسية (الفوتونات).

الفراغ المطلق ، أو الفراغ شبه الكامل ، يجعل الفضاء شفافًا ، ويجعل من الممكن مراقبة الأجسام البعيدة للغاية مثل المجرات الأخرى. لكن ضباب المادة بين النجوم يمكن أن يحجب بشكل خطير فكرة وجودها.

مهم!لا ينبغي مطابقة مفهوم الفضاء مع الكون الذي يشمل جميع الأجسام الفضائية ، حتى النجوم والكواكب.

يُطلق على السفر أو النقل في الفضاء الخارجي أو عبره السفر إلى الفضاء.

من أين يبدأ الفضاء

لا أستطيع أن أقول على وجه اليقين ما الارتفاع الذي يبدأالفضاء. يحدد الاتحاد الدولي للطيران حافة الفضاء على ارتفاع 100 كيلومتر فوق مستوى سطح البحر ، خط كرمان.

من الضروري أن تتحرك الطائرة بالسرعة الكونية الأولى ، ثم تتحقق قوة الرفع. حدد سلاح الجو الأمريكي ارتفاع 50 ميلاً (حوالي 80 كم) كبداية للفضاء.

كلا المرتفعين مقترحان كحدود للطبقات العليا. على الصعيد الدولي لا يوجد تعريف لحافة الفضاء.

يقع خط Venus Pocket على ارتفاع حوالي 250 كم ، المريخ - حوالي 80 كم. بالنسبة للأجرام السماوية التي ليس لها غلاف جوي قليل أو ليس لها غلاف جوي ، مثل عطارد أو قمر الأرض أو كويكب ، يبدأ الفضاء الحق على السطحهيئة.

عندما تدخل المركبة الفضائية الغلاف الجوي مرة أخرى ، يتم تحديد ارتفاع الغلاف الجوي لحساب المسار بحيث يكون تأثيره على نقطة العودة في حده الأدنى. عادةً ما يكون مستوى إعادة الدخول مساويًا لخط الجيوب أو أعلى منه. ناسا تستخدم 400000 قدم (حوالي 122 كم).

ما هو الضغط ودرجة الحرارة في الفضاء

فراغ مطلقبعيد المنال حتى في الفضاء. نظرًا لوجود عدة ذرات هيدروجين لحجم معين. في الوقت نفسه ، لا يكفي حجم الفراغ الكوني لشخص ما أن ينفجر ، مثل بالون تم ضخه فوقها. لن يحدث هذا لسبب بسيط وهو أن جسمنا قوي بما يكفي ليحافظ على شكله ، لكنه مع ذلك لن ينقذ الجسم من الموت.

ولا يتعلق الأمر بالمتانة. ولا حتى في الدم ، على الرغم من احتوائه على حوالي 50٪ من الماء ، إلا أنه في نظام مغلق تحت الضغط. الحد الأقصى - سوف يغلي اللعاب والدموع والسوائل التي تبلل الحويصلات الهوائية في الرئتين. بشكل تقريبي ، يموت الشخص من الاختناق. حتى في الارتفاعات المنخفضة نسبيًا في الغلاف الجوي ، فإن الظروف معادية لجسم الإنسان.

العلماء يجادلون: فراغ كامل أم لا في الفضاء ، ولكن لا تزال تميل إلى الاعتقاد بأن القيمة الكاملة غير قابلة للتحقيق بسبب جزيئات الهيدروجين.

الارتفاع الذي يتوافق عنده الضغط الجوي مع ضغط بخار الماء عند درجة حرارة جسم الإنسان ، نيسمى خط ارمسترونغ. تقع على ارتفاع حوالي 19.14 كم. في عام 1966 ، اختبر رائد فضاء بدلة فضاء وتعرض لفك الضغط على ارتفاع 36500 متر. في 14 ثانية ، أطفأ ، لكنه لم ينفجر ، لكنه نجا.

القيم القصوى والدنيا

درجة الحرارة الأولية في الفضاء الخارجي ، كما حددها إشعاع الخلفية من الانفجار العظيم ، هي 2.73 كلفن (K) ، ما يعادل -270.45 درجة مئوية.

هذه هي أبرد درجة حرارة في الفضاء. الفضاء نفسه ليس له درجة حرارة ، ولكن فقط المادة الموجودة فيه ، والإشعاع المؤثر. لنكون أكثر دقة ، إذن الصفر المطلقهي درجة حرارة -273.15 درجة مئوية. لكن في إطار علم مثل الديناميكا الحرارية ، هذا مستحيل.

بسبب الإشعاع في الفضاء ، يتم الحفاظ على درجة الحرارة عند 2.7 كلفن. تُقاس درجة حرارة الفراغ بوحدات النشاط الحركي للغاز ، تمامًا كما هو الحال على الأرض. الإشعاع الذي يملأ الفراغ له درجة حرارة مختلفة عن درجة الحرارة الحركية للغاز ، مما يعني أن الغاز والإشعاع ليسا في حالة توازن ديناميكي حراري.

الصفر المطلق ما هو عليه. أدنى درجة حرارةلكن في الفضاء.

يمكن أن تحتوي المادة الموزعة محليًا في الفضاء درجات حرارة عالية جدا. تصل درجة حرارة الغلاف الجوي للأرض على ارتفاعات عالية إلى حوالي 1400 كلفن.غاز البلازما بين المجرات بكثافة أقل من ذرة هيدروجين لكل متر مكعب يمكن أن تصل درجات الحرارة إلى عدة ملايين كلفن ، وتعود درجة الحرارة المرتفعة في الفضاء الخارجي إلى سرعة الجسيمات. . ومع ذلك ، فإن مقياس الحرارة العام سيقرأ درجات الحرارة القريبة من الصفر المطلق لأن كثافة الجسيمات منخفضة جدًا للسماح بنقل الحرارة القابل للقياس.

الكون المرئي بأكمله مليء بالفوتونات التي تم إنشاؤها خلال الانفجار العظيم. يُعرف باسم إشعاع الخلفية الكونية الميكروويف. يوجد عدد كبير من النيوترينوات ، تسمى الخلفية الكونية للنيوترينو. درجة حرارة الجسم الأسود الحاليةيبلغ إشعاع الخلفية حوالي 3-4 كلفن. ودرجة حرارة الغاز في الفضاء الخارجي تكون دائمًا على الأقل درجة حرارة إشعاع الخلفية ، ولكن يمكن أن تكون أعلى من ذلك بكثير. على سبيل المثال ، درجات حرارة الهالة تتجاوز 1.2-2.6 مليون كلفن.

جسم الانسان

هناك اعتقاد خاطئ آخر يتعلق بدرجة الحرارة يلامس جسم الإنسان. كما تعلم ، يتكون جسمنا في المتوسط من 70٪ ماء. الحرارة التي تطلقها في الفراغ ليس لها مكان تذهب إليه ، وبالتالي ، لا يحدث التبادل الحراري في الفضاء ويسخن الشخص.

لكن قبل أن يفعل ذلك ، سيموت من الضغط. لهذا السبب ، فإن الحرارة هي إحدى المشاكل التي يواجهها رواد الفضاء. ويمكن أن يصبح جلد السفينة ، التي تدور في مدارها تحت الشمس المفتوحة ، شديد الحرارة. يمكن أن تصل درجة الحرارة في الفضاء إلى 260 درجة مئوية على سطح معدني.

المواد الصلبةفي الفضاء القريب من الأرض أو بين الكواكب ، تواجه حرارة مشعة كبيرة على الجانب المواجه للشمس. على الجانب المشمس ، أو عندما تكون الأجسام في ظل الأرض ، فإنها تعاني من البرودة الشديدة لأنها تطلق طاقتها الحرارية في الفضاء.

على سبيل المثال ، ستبلغ درجة حرارة بدلة السير في الفضاء لرائد الفضاء في محطة الفضاء الدولية حوالي 100 درجة مئوية على الجانب المواجه للشمس.

على الجانب الليلي من الأرض ، يتم حجب الإشعاع الشمسي ، ويؤدي ضعف الأشعة تحت الحمراء للأرض إلى تبريد البدلة. ستكون درجة حرارته في الفضاء بالدرجة المئوية حوالي -100 درجة مئوية.

التبادل الحراري

مهم!يمكن نقل الحرارة في الفضاء بنوع واحد - الإشعاع.

هذه عملية صعبة ويستخدم مبدأها لتبريد أسطح الجهاز. يمتص السطح الطاقة المشعة التي تسقط عليه ، وفي نفس الوقت تشع الطاقة في الفضاء ، والتي تساوي مجموع الممتص والمزود من الداخل.

ليس معروفًا بالضبط ما يمكن أن يكون عليه الضغط في الفضاء ، لكنه صغير جدًا.

في معظم المجرات ، تظهر الملاحظات أن 90٪ من الكتلة في شكل غير معروف يسمى المادة المظلمة ، والتي تتفاعل مع مادة أخرى من خلال الجاذبية ولكن ليس القوى الكهرومغناطيسية.

معظم طاقة الكتلة في الكون المرئي هي طاقة الفراغ غير المفهومة جيدًا ، والتي يشير إليها علماء الفلك باسم الطاقة المظلمة. الفضاء بين المجرات تحتل معظم حجم الكون ،ولكن حتى المجرات والأنظمة النجمية تتكون بالكامل تقريبًا من مساحة فارغة.

بحث

بدأ البشر خلال القرن العشرين بظهور المناطيد على ارتفاعات عالية ثم إطلاق الصواريخ المأهولة.

تم تحقيق المدار الأرضي لأول مرة بواسطة يوري غاغارين من الاتحاد السوفيتي في عام 1961 ، ومنذ ذلك الحين ، شقت المركبات الفضائية غير المأهولة طريقها إلى الجميع.

نظرًا لارتفاع تكلفة رحلات الفضاء ، اقتصرت رحلات الفضاء المأهولة على مدار الأرض المنخفض والقمر.

الفضاء الخارجي بيئة صعبة للدراسة البشرية بسبب ضعفها المخاطر: الفراغ والإشعاع.تؤثر الجاذبية الصغرى أيضًا سلبًا على فسيولوجيا الإنسان ، مما يتسبب في ضمور العضلات وفقدان العظام. بالإضافة إلى هذه المخاوف الصحية والبيئية ، فإن التكلفة الاقتصادية لوضع الأشياء ، بما في ذلك البشر ، في الفضاء مرتفعة للغاية.

ما مدى برودة الجو في الفضاء؟ هل يمكن أن تكون درجة الحرارة أقل من ذلك؟

درجات الحرارة في أجزاء مختلفة من الكون

استنتاج

نظرًا لأن الضوء له سرعة محدودة ، فإن أبعاد الكون المرئي بشكل مباشر محدودة. هذا يترك المجال مفتوحًا لمسألة ما إذا كان الكون محدودًا أم لانهائيًا. لا يزال الفضاء لغزا للرجلمليء بالظواهر. لا يزال العلم الحديث غير قادر على الإجابة على العديد من الأسئلة. ولكن ما هي درجة الحرارة في الفضاء التي تم اكتشافها بالفعل ، وما الضغط في الفضاء الذي يمكن قياسه بمرور الوقت.

المسافة بين الأرض والقمر ضخمة ، لكنها تبدو صغيرة مقارنة بحجم الفضاء.

المساحات الخارجية ، كما تعلم ، واسعة جدًا ، وبالتالي لا يستخدم علماء الفلك النظام المتري المألوف لدينا لقياسها. في حالة المسافات التي تصل إلى (384000 كم) ، لا يزال من الممكن تطبيق الكيلومترات ، ولكن إذا عبرنا عن المسافة إلى بلوتو في هذه الوحدات ، فسنحصل على 4،250،000،000 كم ، وهو بالفعل أقل ملاءمة للتسجيل والحسابات. لهذا السبب ، يستخدم علماء الفلك وحدات المسافة الأخرى ، والتي يمكنك أن تقرأ عنها أدناه.

أصغر هذه الوحدات هو (a.u.). تاريخيًا ، حدث أن وحدة فلكية واحدة تساوي نصف قطر مدار الأرض حول الشمس ، وإلا - متوسط المسافة من سطح كوكبنا إلى الشمس. كانت طريقة القياس هذه هي الأنسب لدراسة بنية النظام الشمسي في القرن السابع عشر. قيمتها الدقيقة 149.597.870.700 متر. اليوم ، تُستخدم الوحدة الفلكية في الحسابات ذات الأطوال القصيرة نسبيًا. أي عند دراسة المسافات داخل النظام الشمسي أو أنظمة الكواكب.

سنة ضوئية

وحدة الطول الأكبر قليلاً في علم الفلك هي. إنها تساوي المسافة التي يقطعها الضوء في الفراغ في أرض واحدة ، وهي السنة اليوليانية. إن التأثير الصفري لقوى الجاذبية على مسارها متضمن أيضًا. تبلغ سنة ضوئية واحدة حوالي 9،460،730،472،580 كم أو 63،241 AU. تُستخدم وحدة الطول هذه فقط في الأدبيات العلمية الشائعة لأن السنة الضوئية تسمح للقارئ بالحصول على فكرة تقريبية عن المسافات على مقياس مجري. ومع ذلك ، نظرًا لعدم دقتها وإزعاجها ، لا يتم استخدام السنة الضوئية عمليًا في العمل العلمي.

فرسخ

الأكثر عملية وملاءمة للحسابات الفلكية هي وحدة المسافة مثل. لفهم معناه المادي ، ينبغي للمرء أن يعتبر ظاهرة مثل اختلاف المنظر. يكمن جوهرها في حقيقة أنه عندما يتحرك المراقب بالنسبة لجسمين بعيدين عن بعضهما البعض ، فإن المسافة الظاهرة بين هذه الأجسام تتغير أيضًا. في حالة النجوم ، يحدث ما يلي. عندما تتحرك الأرض في مدارها حول الشمس ، يتغير الوضع المرئي للنجوم القريبة منا إلى حد ما ، بينما تظل النجوم البعيدة ، التي تعمل كخلفية ، في نفس الأماكن. يُطلق على التغيير في موضع النجم عندما تتحرك الأرض بمقدار نصف قطر واحد من مداره اسم المنظر السنوي ، والذي يُقاس بالثواني القوسية.

ثم فرسخ فلكي واحد يساوي المسافة إلى النجم ، حيث يساوي المنظر السنوي ثانية واحدة قوسية - وحدة الزاوية في علم الفلك. ومن هنا جاء اسم "الفرسخ" ، متحدًا من كلمتين: "اختلاف المنظر" و "الثانية". القيمة الدقيقة لفرسخ البحر هي 3.0856776 10 16 مترًا أو 3.2616 سنة ضوئية. 1 فرسخ فلكي يساوي 206264.8 وحدة فلكية تقريبًا. ه.

طريقة تحديد موقع الليزر والرادار

تعمل هاتان الطريقتان الحديثتان على تحديد المسافة الدقيقة لجسم ما داخل النظام الشمسي. يتم إنتاجه بالطريقة التالية. بمساعدة جهاز إرسال لاسلكي قوي ، يتم إرسال إشارة راديو موجهة نحو هدف المراقبة. بعد ذلك ، يتفوق الجسم على الإشارة المستلمة ويعود إلى الأرض. الوقت الذي تستغرقه الإشارة لإكمال المسار يحدد المسافة إلى الكائن. دقة الرادار ليست سوى بضعة كيلومترات. في حالة تحديد موقع الليزر ، بدلاً من إشارة الراديو ، يتم إرسال شعاع ضوئي بواسطة الليزر ، مما يسمح لك بتحديد المسافة إلى الكائن من خلال حسابات مماثلة. يتم تحقيق دقة تحديد موقع الليزر حتى أجزاء من السنتيمتر.

طريقة المنظر المثلثية

إن أبسط طريقة لقياس المسافة إلى الأجسام الفضائية البعيدة هي طريقة اختلاف المنظر المثلثي. يعتمد على هندسة المدرسة ويتكون مما يلي. لنرسم قطعة (أساس) بين نقطتين على سطح الأرض. دعنا نختار كائنًا في السماء ، المسافة التي نعتزم قياسها ، ونعرّفها على أنها أعلى المثلث الناتج. بعد ذلك ، نقيس الزوايا بين الأساس والخطوط المستقيمة المرسومة من النقاط المحددة إلى الجسم في السماء. ومعرفة ضلع وزاوية المثلث المجاور له ، يمكنك إيجاد جميع عناصره الأخرى.

تحدد قيمة الأساس المحدد دقة القياس. بعد كل شيء ، إذا كان النجم يقع على مسافة كبيرة جدًا منا ، فإن الزوايا المقاسة ستكون عمودية تقريبًا على الأساس ويمكن أن يؤثر الخطأ في قياسها بشكل كبير على دقة المسافة المحسوبة إلى الجسم. لذلك ، يجب على المرء أن يختار كأساس النقاط الأكثر بعدًا. في البداية ، كان نصف قطر الأرض بمثابة أساس. أي أن المراقبين كانوا موجودين في نقاط مختلفة من الكرة الأرضية وقاموا بقياس الزوايا المذكورة ، وكانت الزاوية الواقعة مقابل القاعدة تسمى المنظر الأفقي. ومع ذلك ، في وقت لاحق ، كأساس ، بدأوا في اتخاذ مسافة أكبر - متوسط نصف قطر مدار الأرض (الوحدة الفلكية) ، مما جعل من الممكن قياس المسافة إلى أجسام بعيدة. في هذه الحالة ، تسمى الزاوية المقابلة للأساس المنظر السنوي.

هذه الطريقة ليست عملية جدًا للدراسات من الأرض لسبب أنه بسبب تداخل الغلاف الجوي للأرض ، لا يمكن تحديد المنظر السنوي للأجسام الواقعة على بعد أكثر من 100 فرسخ فلكي.

ومع ذلك ، في عام 1989 ، أطلقت وكالة الفضاء الأوروبية تلسكوب هيباركوس الفضائي ، مما جعل من الممكن التعرف على النجوم على مسافة تصل إلى 1000 فرسخ فلكي. نتيجة للبيانات التي تم الحصول عليها ، تمكن العلماء من تجميع خريطة ثلاثية الأبعاد لتوزيع هذه النجوم حول الشمس. في عام 2013 ، أطلقت وكالة الفضاء الأوروبية القمر الصناعي التالي ، Gaia ، وهو أكثر دقة 100 مرة ، مما يسمح بمراقبة كل النجوم. إذا كانت عيون الإنسان تتمتع بدقة تلسكوب جايا ، فسنكون قادرين على رؤية قطر شعرة الإنسان من مسافة 2000 كيلومتر.

طريقة الشموع القياسية

لتحديد المسافات إلى النجوم في المجرات الأخرى والمسافات إلى هذه المجرات نفسها ، يتم استخدام طريقة الشمعة القياسية. كما تعلم ، كلما كان مصدر الضوء بعيدًا عن الراصد ، بدا باهتًا للمراقب. أولئك. ستكون إضاءة المصباح على مسافة 2 متر 4 مرات أقل من مسافة متر واحد ، وهذا هو المبدأ الذي يتم من خلاله قياس المسافة إلى الأشياء باستخدام طريقة الشمعة القياسية. وهكذا ، برسم تشابه بين المصباح الكهربائي والنجم ، يمكن للمرء أن يقارن المسافات بمصادر الضوء ذات القوى المعروفة.

كشموع معيارية في علم الفلك ، يتم استخدام الأشياء (التناظرية لقوة المصدر) والتي تُعرف. يمكن أن يكون أي نوع من النجوم. لتحديد لمعانه ، يقيس علماء الفلك درجة حرارة السطح بناءً على تردد الإشعاع الكهرومغناطيسي. بعد ذلك ، معرفة درجة الحرارة ، التي تجعل من الممكن تحديد النوع الطيفي للنجم ، يتم تحديد لمعانه باستخدام. بعد ذلك ، بعد الحصول على قيم اللمعان وقياس السطوع (القيمة الظاهرية) للنجم ، يمكنك حساب المسافة إليه. تسمح لك هذه الشمعة القياسية بالحصول على فكرة عامة عن المسافة إلى المجرة التي تقع فيها.

ومع ذلك ، فإن هذه الطريقة شاقة للغاية وليست دقيقة للغاية. لذلك ، من الأنسب أن يستخدم علماء الفلك أجسامًا كونية ذات ميزات فريدة مثل الشموع القياسية ، والتي يُعرف لمعانها في البداية.

شموع قياسية فريدة

الشموع القياسية الأكثر استخدامًا هي النجوم النابضة المتغيرة. من خلال دراسة السمات الفيزيائية لهذه الأجسام ، تعلم علماء الفلك أن القيفائيين لها خاصية إضافية - فترة نبض يمكن قياسها بسهولة والتي تتوافق مع لمعان معين.

نتيجة للملاحظات ، يمكن للعلماء قياس سطوع ونبض هذه النجوم المتغيرة ، ومن ثم لمعانها ، مما يجعل من الممكن حساب المسافة إليها. إن العثور على Cepheid في مجرة أخرى يجعل من الممكن تحديد المسافة إلى المجرة نفسها بشكل دقيق نسبيًا وببساطة. لذلك ، غالبًا ما يشار إلى هذا النوع من النجوم باسم "منارات الكون".

على الرغم من حقيقة أن طريقة Cepheid هي الأكثر دقة في المسافات التي تصل إلى 10000000 جهاز كمبيوتر ، إلا أن الخطأ يمكن أن يصل إلى 30٪. لتحسين الدقة ، ستكون هناك حاجة إلى أكبر عدد ممكن من Cepheids في مجرة واحدة ، ولكن حتى في هذه الحالة ، يتم تقليل الخطأ إلى ما لا يقل عن 10٪. والسبب في ذلك هو عدم دقة الاعتماد على لمعان الفترة.

Cepheids هي "منارات الكون".

بالإضافة إلى Cepheids ، يمكن أيضًا استخدام النجوم المتغيرة الأخرى مع علاقات لمعان الفترة المعروفة كشموع قياسية ، بالإضافة إلى المستعرات الأعظمية ذات لمعان معروف لأكبر مسافات. بدقة قريبة من طريقة Cepheid هي الطريقة مع العمالقة الحمراء كالشموع القياسية. كما اتضح فيما بعد ، فإن ألمع العمالقة الحمراء لديهم حجم مطلق في نطاق ضيق إلى حد ما ، مما يسمح لك بحساب اللمعان.

المسافات في الأرقام

المسافات في النظام الشمسي:

1 a.u. من الأرض = 500 سيفرت. ثواني أو 8.3 sv. الدقائق
30 أ. ه.من الشمس إلى = 4.15 ساعة ضوئية
132 وحدة. من الشمس - هذه هي المسافة إلى المركبة الفضائية "" ، لوحظ في 28 يوليو 2015. هذا الكائن هو الأبعد من تلك التي بناها الإنسان.

المسافات في درب التبانة وما بعدها:

1.3 فرسخ فلكي (268144 AU أو 4.24 سنة ضوئية) من الشمس إلى - النجم الأقرب إلينا
8000 فرسخ فلكي (26 ألف سنة ضوئية) - المسافة من الشمس إلى درب التبانة
30000 فرسخ فلكي (97 ألف سنة ضوئية) - القطر التقريبي لمجرة درب التبانة
770.000 فرسخ فلكي (2.5 مليون سنة ضوئية) - المسافة إلى أقرب مجرة كبيرة -
300.000.000 جهاز كمبيوتر - موازين تكاد تكون موحدة
4،000،000،000 جهاز كمبيوتر (4 جيجابارسك) - حافة الكون المرئي. هذه هي المسافة التي يقطعها الضوء المسجل على الأرض. اليوم ، الكائنات التي انبعثت منه ، مع الأخذ في الاعتبار ، تقع على مسافة 14 جيجا فرسخ (45.6 مليار سنة ضوئية).

الحدود

لا توجد حدود واضحة ، لأن الغلاف الجوي يتخلل تدريجيًا مع تحركه بعيدًا عن سطح الأرض ، ولا يوجد حتى الآن إجماع على ما يجب اعتباره عاملاً في بداية الفضاء. إذا كانت درجة الحرارة ثابتة ، فإن الضغط سيتغير أسيًا من 100 كيلو باسكال عند مستوى سطح البحر إلى الصفر. أنشأت Fédération Aéronautique Internationale على ارتفاع 100 كم(خط كرمان) ، لأنه عند هذا الارتفاع ، من أجل إنشاء قوة رفع هوائية ، من الضروري أن تتحرك الطائرة بالسرعة الكونية الأولى ، مما يفقد معنى الرحلة الجوية.

النظام الشمسي

تصف وكالة ناسا حالة انتهى بها المطاف بطريق الخطأ في مكان قريب من الفراغ (ضغط أقل من 1 باسكال) بسبب تسرب الهواء من بدلة الفضاء. ظل الشخص واعيًا لمدة 14 ثانية تقريبًا ، وهو الوقت الذي يستغرقه الدم المنضب من الأكسجين للانتقال من الرئتين إلى الدماغ. لم يحدث فراغ كامل داخل البذلة ، وبدأت إعادة ضغط غرفة الاختبار بعد حوالي 15 ثانية. عاد وعيه إلى الإنسان عندما ارتفع الضغط إلى ما يعادل ارتفاع 4.6 كم تقريبًا. لاحقًا ، قال شخص محاصر في فراغ إنه شعر وسمع هواء يخرج منه ، وكانت آخر ذكرياته الواعية أنه شعر بغليان الماء على لسانه.

نشرت مجلة Aviation Week and Space Technology رسالة في 13 فبراير 1995 ، تحدثت عن حادثة وقعت في 16 أغسطس 1960 أثناء صعود منطاد الستراتوسفير مع جندول مفتوح إلى ارتفاع 19.5 ميلًا لعمل قفزة قياسية بالمظلة. (مشروع اكسلسيور "). تم خفض ضغط اليد اليمنى للطيار ، لكنه قرر مواصلة الصعود. الذراع ، كما هو متوقع ، كانت مؤلمة للغاية ولا يمكن استخدامها. ومع ذلك ، عندما عاد الطيار إلى طبقات الغلاف الجوي الأكثر كثافة ، عادت حالة اليد إلى طبيعتها.

حدود في الطريق إلى الفضاء

مستوى سطح البحر - 101.3 كيلو باسكال (1 ضغط جوي ؛ 760 مم زئبق ؛) الضغط الجوي.
4.7 كم - تتطلب MFA إمدادات أكسجين إضافية للطيارين والركاب.
5.0 كم - 50٪ من الضغط الجوي عند مستوى سطح البحر.
5.3 كم - يقع نصف كتلة الغلاف الجوي بأكملها تحت هذا الارتفاع.
6 كم - حدود السكن البشري الدائم.
7 كم - الحد من القدرة على التكيف مع إقامة طويلة.
8.2 كم - حد الموت.
8.848 كم - أعلى نقطة في جبل إيفرست الأرض - حد الوصول سيرًا على الأقدام.
9 كم - الحد من القدرة على التكيف مع تنفس الهواء الجوي على المدى القصير.
12 كم - تنفس الهواء يعادل التواجد في الفضاء (نفس وقت فقدان الوعي ~ 10-20 ثانية) ؛ الحد من التنفس قصير المدى بالأكسجين النقي ؛ سقف بطانات الركاب دون سرعة الصوت.
15 كم - تنفس الأكسجين النقي يعادل التواجد في الفضاء.
16 كم - عند ارتداء بدلة عالية الارتفاع ، يلزم ضغط إضافي في قمرة القيادة. بقي 10٪ من الغلاف الجوي فوق الرأس.
10-18 كم - الحد الفاصل بين طبقة التروبوسفير والستراتوسفير عند خطوط عرض مختلفة (تروبوبوز).
19 كم - سطوع السماء الأرجوانية الداكنة عند الذروة هو 5٪ من سطوع السماء الزرقاء الصافية عند مستوى سطح البحر (74.3-75 مقابل 1500 شمعة لكل متر مربع) ، يمكن رؤية ألمع النجوم والكواكب خلال النهار.
كم 19.3 - بداية الفضاء لجسم الإنسانغلي الماء في درجة حرارة جسم الإنسان. لا تغلي سوائل الجسم الداخلية بعد على هذا الارتفاع ، حيث يولد الجسم ضغطًا داخليًا كافيًا لمنع هذا التأثير ، لكن اللعاب والدموع قد تبدأ في الغليان مع تكون الرغوة ، وتنتفخ العيون.
20 كم - الحد الأعلى للمحيط الحيوي: حد الجراثيم والبكتيريا التي ترفعها التيارات الهوائية إلى الغلاف الجوي.
20 كم - تبدأ شدة الإشعاع الكوني الأولي في الغلبة على الثانوية (المولودة في الغلاف الجوي).
20 كم - سقف بالونات الهواء الساخن (بالونات الهواء الساخن) (19811 م).
25 كم - خلال النهار يمكنك التنقل بالنجوم الساطعة.
25-26 كم - أقصى ارتفاع للرحلة الثابتة للطائرات النفاثة الحالية (السقف العملي).
15-30 كم - طبقة الأوزون عند خطوط العرض المختلفة.
34.668 كم - ارتفاع قياسي لمنطاد (بالون الستراتوسفير) يتحكم فيه اثنان من رواد الستراتوسفير.
35 كم - بداية الفضاء للمياهأو النقطة الثلاثية للماء: عند هذا الارتفاع ، يغلي الماء عند درجة حرارة 0 درجة مئوية ، وما فوقها لا يمكن أن يكون في صورة سائلة.
37.65 كم - رقم قياسي لارتفاع الطائرات التوربينية الحالية (السقف الديناميكي).
38.48 كم (52000 خطوة) - الحد الأعلى للغلاف الجوي في القرن الحادي عشر: أول تقدير علمي لارتفاع الغلاف الجوي بمدة الشفق (العالم العربي الغزن ، 965-1039).
39 كم - رقم قياسي لارتفاع بالون الستراتوسفير الذي يتحكم فيه الإنسان (ريد بول ستراتوس).
45 كم هو الحد النظري لطائرة نفاثة.
48 كم - الغلاف الجوي لا يضعف أشعة الشمس فوق البنفسجية.
50 كم - الحد الفاصل بين طبقة الستراتوسفير والميزوسفير (الستراتوبوز).
51.82 كم هو الرقم القياسي لارتفاع منطاد يعمل بالغاز بدون طيار.
55 كم - لا يؤثر الغلاف الجوي على الإشعاع الكوني.
70 كم - الحد الأعلى للغلاف الجوي عام 1714وفقًا لحساب إدموند هولي (هالي) بناءً على بيانات المتسلقين وقانون بويل وملاحظات النيازك.
80 كم - الحد الفاصل بين طبقة الميزوسفير والغلاف الحراري (الميزوبوز).
80.45 كم (50 ميل) - الارتفاع الرسمي لحدود الفضاء في الولايات المتحدة.
100 كم - الحدود الدولية الرسمية بين الغلاف الجوي والفضاء- خط كرمان الذي يحدد الحد الفاصل بين الملاحة الجوية والفضائية. الأسطح الديناميكية الهوائية (الأجنحة) التي تبدأ من هذا الارتفاع لا معنى لها ، لأن سرعة الطيران لخلق قوة الرفع تصبح أعلى من السرعة الكونية الأولى والطائرة الجوية تصبح قمرًا فضائيًا.
100 كم - سجلت حدود الغلاف الجوي في عام 1902: اكتشاف الطبقة المتأينة كينيلي-هيفيسايد التي تعكس موجات الراديو 90-120 كم.
118 كم - الانتقال من الرياح الجوية إلى تدفقات الجسيمات المشحونة.
122 كم (400000 قدم) - أول مظاهر ملحوظة للغلاف الجوي أثناء العودة إلى الأرض من المدار: يبدأ الهواء القادم في تحويل أنف مكوك الفضاء في اتجاه السفر.
120-130 كم - لا يمكن لقمر صناعي في مدار دائري بهذا الارتفاع أن يحدث أكثر من ثورة واحدة.
200 كم هو أدنى مدار ممكن مع استقرار قصير المدى (يصل إلى عدة أيام).
320 كم - سجلت حدود الغلاف الجوي في عام 1927: اكتشاف طبقة انعكاس الموجة الراديوية في أبليتون.
350 كم هو أدنى مدار ممكن مع استقرار طويل المدى (يصل إلى عدة سنوات).
690 كم - الحد الفاصل بين الغلاف الحراري والغلاف الخارجي.
1000-1100 كم - أقصى ارتفاع للشفق ، آخر مظهر من مظاهر الغلاف الجوي يمكن رؤيته من سطح الأرض (لكن الشفق القطبي المميز عادة يحدث على ارتفاعات 90-400 كم).
2000 كم - لا يؤثر الغلاف الجوي على الأقمار الصناعية ويمكن أن توجد في المدار لآلاف السنين.
36000 كم - تم اعتباره في النصف الأول من القرن العشرين الحد النظري لوجود الغلاف الجوي. إذا كان الغلاف الجوي بأكمله يدور بشكل موحد مع الأرض ، فمن هذا الارتفاع عند خط الاستواء ، ستتجاوز قوة الطرد المركزي للدوران الجاذبية وستنتشر جزيئات الهواء التي تتجاوز هذه الحدود في اتجاهات مختلفة.
930.000 كم - نصف قطر مجال جاذبية الأرض وأقصى ارتفاع لوجود أقمارها الصناعية. فوق 930.000 كم ، تبدأ جاذبية الشمس في السيادة وستسحب الأجسام التي ارتفعت فوقها.
21 مليون كيلومتر - على هذه المسافة ، يختفي تأثير جاذبية الأرض عمليا.
عدة عشرات المليارات من الكيلومترات هي حدود مدى الرياح الشمسية.
15-20 تريليون كيلومتر - حدود جاذبية النظام الشمسي ، أقصى مدى لوجود الكواكب.

شروط دخول مدار الأرض

لدخول المدار ، يجب أن يصل الجسم إلى سرعة معينة. السرعات الفضائية للأرض:

السرعة الفضائية الأولى - 7.910 كم / ث
سرعة الهروب الثانية - 11.168 كم / ثانية
سرعة الهروب الثالثة - 16.67 كم / ث
السرعة الفضائية الرابعة - حوالي 550 كم / ث

إذا كانت أي من السرعات أقل من السرعة المحددة ، فلن يتمكن الجسم من دخول المدار. كان كونستانتين إدواردوفيتش تسيولكوفسكي أول من أدرك أنه لتحقيق مثل هذه السرعات باستخدام أي وقود كيميائي ، كانت هناك حاجة إلى صاروخ متعدد المراحل يعمل بالوقود السائل.