Una de las preguntas que siempre se han hecho los científicos y las personas de a pie es si existe en una frontera tijera entre la atmósfera y el espacio exterior. Se sabe que la atmósfera se va haciendo cada vez más fina y delgada conforme alcanza alturas lejanas a la superficie terrestre hasta desaparecer. Sin embargo, existe un límite atmosférico que es fundamental para los fines aeronáuticos. Este límite atmosférico es conocido como línea de Kármán.
En este artículo vamos a contarte todo lo que debes saber sobre la línea de Kármán y su importancia.
Características principales
Se sabe que la atmósfera no termina de forma abrupta a una altitud determinada y definida. Se ha podido comprobar que la atmósfera se va haciendo cada vez más delgada y fina conforme aumenta la altitud. Para algunos científicos, la atmósfera terrestre termina en la zona donde se extienden las capas más externas de la tierra. Es decir, estas capas de la atmósfera más externas son conocidas con el nombre de termosfera y exosfera. Si fuera este concepto cierto, la atmósfera terrestre alcanzaría unos 10.000 kilómetros sobre el nivel del mar.
La densidad del aire va disminuyendo conforme incrementamos la altura. Por ello, A esta actitud la densidad del aire es tan baja que ya se puede considerar el espacio exterior. Otra definición más exigente del límite de la atmósfera considera que termina donde la densidad de la atmósfera se vuelve más baja. Esto se sabe ya que la velocidad que puede adquirir una aeronave para conseguir sustentación aerodinámica mediante alas y hélices debe ser equiparable a la velocidad orbital para esa misma altura. Con estos cálculos se puede conocer la altura por estos medios para las alas y ya no son válidas para mantener la nave. Por ende, es aquí donde terminaría la atmósfera y comenzaría el espacio exterior.
Ante estas inquietudes ha surgido la línea de Kármán para conocer cuáles el límite entre la atmósfera y el espacio exterior.
Línea de Kármán
Se establece la línea de Kármán como una definición arbitraria sobre las bases de las consideraciones de tipo aeronáutico. Es decir, se puede decir que es el límite que existe entre la atmósfera y el espacio exterior a efectos de aviación y astronáutico. Aunque sustancialmente de forma natural no exista un límite como tal sino que va desapareciendo conforme avanza en altura, existen diversos intereses de aviación y astronáutico para establecer la línea de Kármán.
La definición de línea de Kármán ha sido aceptada por la Federación Aeronáutica Internacional. Esta federación se encarga de establecer todos los estándares internacionales y reconocerlos récords en aeronáutica y astronáutica. La altitud de la línea de Kármán es del orden de los 100 kilómetros, pero se emplean los 122 kilómetros para tener una referencia. La referencia desde la línea de reentrada de las naves espaciales.
Línea de Kármán y capas de la atmósfera
Para poder poner en contexto la importancia que tiene la línea de Kármán allí conocer su posición con respecto al resto de capas de la atmósfera. Hemos definido que su altura fue estimada más o menos aún altura de 100 kilómetros con respecto a nivel del mar. Esta altitud fue impuesta por Theodore von Kármán, de ahí su nombre. Se estableció calculando la altura a la que la densidad de la atmósfera se vuelve tan baja que la velocidad de una aeronave para conseguir sustentación aeronáutica mediante alas y hélices debe ser equiparable a la velocidad orbital de esta misma altura.
Esto significa que al alcanzar esta altura a la que se establece la línea de Kármán, las alas ya no serían válidas para mantener la nave dado que la densidad del aire es muy pequeña. Se sabe que un avión sólo se sustenta si está constantemente desplazándose en el aire. Es gracias a ello que las alas generan sustentación dado la velocidad de desplazamiento en el aire. Si el avión estuviera parado en el aire, no podía mantenerse dado que la densidad no es suficiente.
Cuanto más tenue es el aire, más rápido tiene que ir el avión para poder generar sustentación suficiente para no caer. Esto hace que sea interesante conocer el coeficiente de sustentación de un ala de un avión para un determinado ángulo de ataque. Un objeto sólo permanece en órbita siempre y cuando el componente centrífugo de su aceleración sea suficiente para poder compensar la fuerza de la gravedad. Sabemos que la gravedad empujada en dirección de la superficie terrestre, por lo que el objeto necesita una velocidad de desplazamiento horizontal mayor. Si esta velocidad disminuye el componente centrífugo también lo hará y la gravedad hará que su altitud vaya disminuyendo hasta caer.
Conocimientos físicos
La velocidad que se requiere para un equilibrio se llama velocidad orbital y varía con la altura de la órbita. Para que un transbordador espacial en la órbita terrestre necesita una velocidad orbital alrededor de 27.000 kilómetros por hora. En el caso de un avión que está tratando de volar más alto, el aire se va haciendo menos denso y esto obliga al avión a incrementar su velocidad para crear sustentación en el aire.
Por ella se sabe que la línea de Kármán es un concepto muy relativo en cuanto a la altitud. Dado que su interés es aerodinámica no tiene demasiado rigor científico. Simplemente el aire se va haciendo menos denso y acaba teniendo la resistencia mucho menor y alcanzando el espacio exterior.
La línea de Kármán se emplea como un concepto relativo a la altitud y hace que se pena que incrementar la velocidad de desplazamiento con el fin de obtener sustentación aerodinámica o una compensación del tirón de la fuerza de la gravedad. Cuando nos vamos a la práctica, vemos que todas estas consideraciones varían al aumentar el radio de la órbita. Sabemos que a mayor radio de una órbita tenemos un menor tirón gravitatorio. Recordamos que el tirón gravitatorio es la fuerza que ejerce la gravedad sobre un objeto en dirección a la superficie terrestre. Sin embargo, también se sabe que existe una mayor aceleración centrífuga para una misma velocidad lineal.
De ellas se extrae que la línea de Kármán descuida este efecto debido a la velocidad orbital de modo que sería suficiente para poder mantener cualquier actitud independientemente de la densidad de la atmósfera.
Espero que con esta información puedan conocer más sobre la línea de Kármán y sus características.