Ranh giới giữa vũ trụ và bầu trời là điểm nào?

Đó chính là nơi mà bầu khí quyển của Trái đất kết thúc và không gian bắt đầu. Nhưng nó ở đâu?

Khi leo núi Everest, người ta thường phải mang theo bình oxy để thở tự do ở độ cao lớn. Điều này là do ở gần ranh giới của bầu khí quyển Trái đất, lượng oxy có sẵn ít hơn, đặc biệt so với lượng oxy dồi dào ở mực nước biển.

Đây là một ví dụ về sự biến đổi của bầu khí quyển Trái đất. Nó cũng cho thấy cấu trúc nguyên tố của các tầng từ đối lưu gần mực nước biển đến ngoại quyển ở các vùng xa xôi nhất.

Theo National Weather Service, mỗi tầng của bầu khí quyển được xác định bởi sự thay đổi về nhiệt độ, thành phần hóa học, mật độ và chuyển động của các chất khí bên trong.

Vậy, bầu khí quyển Trái đất thực sự kết thúc ở đâu? Và không gian bắt đầu từ đâu?

Mỗi tầng của bầu khí quyển đều đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ hành tinh của chúng ta khỏi bức xạ vũ trụ và tạo ra điều kiện sống. NASA cho biết.

“Khi xa càng xa Trái đất, bầu khí quyển càng mỏng đi', Katrina Bossert, một nhà vật lý không gian tại Đại học Bang Arizona, chia sẻ. 'Thành phần cũng thay đổi, và các nguyên tử và phân tử nhẹ hơn bắt đầu chiếm ưu thế, trong khi các phân tử nặng vẫn ở gần bề mặt Trái đất hơn.'

Khi leo lên trong bầu khí quyển, áp suất hoặc trọng lượng của bầu khí quyển phía trên sẽ giảm nhanh chóng. Matthew Igel, giáo sư trợ giảng về khoa học khí quyển tại Đại học California, giải thích: “Đây là lý do tại sao tai của bạn có thể đau khi máy bay cất cánh.'

Cuối cùng, không khí trở nên quá loãng để máy bay thông thường có thể bay, và đây cũng là khu vực mà bầu khí quyển kết thúc và không gian bắt đầu.

Đường Kármán, được đặt theo tên của Theodore von Kármán, một nhà vật lý có ba quốc tịch Mỹ - Hungary - Đức, là ranh giới chính thức giữa Trái đất và không gian. Ông đã cố gắng xác định ranh giới này vào năm 1957.

Đường Kármán không chỉ quan trọng trong việc xác định vị trí máy bay, mà còn quan trọng trong việc giữ cho tàu vũ trụ và vệ tinh quay quanh Trái đất thành công. Katrina Bossert, nhà vật lý, nói: “Đường Kármán là một biểu tượng gần đúng cho độ cao mà các vệ tinh có thể quay quanh Trái đất mà không bị rơi ra khỏi quỹ đạo trước khi quay quanh ít nhất một vòng.'

“Thường được xác định là 100 km từ Trái đất”, thêm Igel. 'Có thể có cái gì đó quay quanh Trái đất ở độ cao dưới đường Kármán, nhưng điều đó sẽ đòi hỏi vận tốc quỹ đạo cực cao, khó duy trì do ma sát. Nhưng không có lệnh nào cấm điều đó.'

“Đó là một ranh giới tưởng tượng nhưng lại là thực tế, phân chia giữa du hành hàng không và du hành vũ trụ', ông thêm.

Theo Bossert, nhiều yếu tố khác nhau, như kích thước và hình dạng của vệ tinh, quyết định đến mức độ cản trở của không khí và ảnh hưởng đến khả năng quay quanh Trái đất của chúng. Thông thường, các vệ tinh ở quỹ đạo thấp của Trái đất - phân loại thường được cấp cho các vệ tinh ở độ cao dưới 1.000 km nhưng đôi khi thấp tới 160 km so với Trái đất - sẽ rơi ra khỏi quỹ đạo sau một vài năm, do 'lực cản từ tầng trên của Trái đất dần dần làm tốc độ quỹ đạo chậm lại.'

Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là bầu khí quyển của Trái đất không thể phát hiện được ngoài khoảng cách 1.000 km.

“Bầu khí quyển không biến mất khi bạn vào khu vực mà các vệ tinh quay quanh quỹ đạo', Bossert nói. 'Nó còn cách xa hàng nghìn, hàng nghìn km trước khi chứng kiến sự biến mất của bầu khí quyển của Trái đất. Các nguyên tử bên ngoài bầu khí quyển của Trái đất, các nguyên tử hydro tạo nên địa khí của nó [vùng ngoài cùng của khí quyển], thậm chí có thể vượt ra ngoài mặt trăng .'

Vậy, nếu ai đó đến được đường Kármán, họ có nhận thấy gì không? Liệu họ có biết rằng về cơ bản, họ đang ở nơi chia ranh giới giữa Trái đất và không gian?

'Không có gì thực sự thay đổi', Bossert nói.

“Con đường này không chỉ là một đường vật lý, mà còn là một con đường tinh thần, vì thế không ai có thể nhìn thấy sự cắt ngang của nó, cũng như không có bất kỳ độ dày nào', Igel nói thêm.

Còn việc có thể tồn tại, thậm chí chỉ trong một thời gian ngắn, bên trong khu vực đường Kármán thì sao? Điều gì sẽ xảy ra nếu bạn rơi xuống đó mà không có bộ đồ vũ trụ đặc biệt hoặc bình dưỡng khí đi kèm? Nếu bạn có thể đến được đó, liệu bạn có thể hít thở ở độ cao như vậy không? Và liệu các loài chim có thể đạt đến độ cao như vậy không?

“Về cơ bản, vẫn có thể bay đến đường Kármán”, giáo sư Igel nói. 'Tuy nhiên, trong thực tế, các sinh vật không thể tồn tại ở độ cao vượt quá 'ngưỡng Armstrong', khoảng 20 km so với bề mặt Trái Đất, nơi áp suất rất thấp đến mức làm cho chất lỏng trong phổi bắt đầu sôi'.

Tham khảo livescience