Jedno z pytań, które zawsze zadawali sobie naukowcy i zwykli ludzie, dotyczy tego, czy istnieje granica nożycowa między atmosferą a przestrzenią kosmiczną. Wiadomo, że atmosfera staje się coraz cieńsza, gdy osiąga wysokość daleko od powierzchni ziemi, aż do zaniku. Jednak istnieje granica atmosferyczna, która ma fundamentalne znaczenie dla celów lotniczych. Ta granica atmosferyczna jest znana jako Linia Kármán.
W tym artykule powiemy Ci wszystko, co musisz wiedzieć o linii Kármán i jej znaczeniu.
Główne cechy
Wiadomo, że atmosfera nie kończy się nagle na określonej i określonej wysokości. Stwierdzono, że wraz ze wzrostem wysokości atmosfera staje się coraz cieńsza. Dla niektórych naukowców atmosfera ziemska kończy się w miejscu, w którym rozciągają się najbardziej zewnętrzne warstwy ziemi. To znaczy te najbardziej zewnętrzne warstwy atmosfery Znane są pod nazwą termosfery i egzosfery. Gdyby ta koncepcja była prawdziwa, ziemska atmosfera dotarłaby około 10.000 XNUMX kilometrów nad poziomem morza.
Gęstość powietrza zmniejsza się wraz ze wzrostem wysokości. Dlatego przy tej postawie gęstość powietrza jest tak mała, że można już rozważyć przestrzeń kosmiczną. Inna bardziej wymagająca definicja granicy atmosfery zakłada, że kończy się ona tam, gdzie gęstość atmosfery staje się najniższa. Jest to znane, ponieważ prędkość, jaką statek powietrzny może osiągnąć w celu osiągnięcia aerodynamicznego uniesienia przez skrzydła i śmigła, musi być porównywalna z prędkością orbitalną na tej samej wysokości. Dzięki tym obliczeniom można w ten sposób poznać wysokość skrzydeł i nie nadają się one już do konserwacji statku. A zatem, Tutaj kończy się atmosfera, a zaczyna się przestrzeń kosmiczna.
W obliczu tych obaw wyłoniła się linia Kármána, aby dowiedzieć się, jaka jest granica między atmosferą a przestrzenią kosmiczną.
Linia Kármán
Linię Karmána przyjęto jako arbitralną definicję opartą na rozważaniach typu lotniczego. Oznacza to, że można powiedzieć, że jest to granica, która istnieje między atmosferą a przestrzenią kosmiczną dla celów lotniczych i astronautycznych. Chociaż zasadniczo naturalnie Nie ma ograniczeń jako takich, ale znika ono wraz ze wzrostem wysokościistnieją różne interesy lotnicze i astronautyczne, aby ustalić linię Kármán.
Definicja linii Kármán została zaakceptowana przez Międzynarodową Federację Lotniczą. Ta federacja jest odpowiedzialna za ustanowienie wszystkich międzynarodowych standardów i uznawanie ich rekordów w aeronautyce i astronautyce. Wysokość linii Kármán jest rzędu 100 kilometrów, ale 122 kilometry są używane jako odniesienie. Odniesienie z linii powrotu statku kosmicznego.
Linia Kármán i warstwy atmosfery
Aby umieścić w kontekście znaczenie linii Kármán w tym miejscu, poznać jej położenie w odniesieniu do pozostałych warstw atmosfery. Określiliśmy, że jego wysokość została oszacowana na mniej więcej 100 kilometrów nad poziomem morza. Ta wysokość została narzucona przez Theodore von Kármán, stąd jego nazwa. Zostało to ustalone poprzez obliczenie wysokości, na której gęstość atmosfery staje się tak mała, że prędkość samolotu do osiągnięcia siły nośnej przy użyciu skrzydeł i śmigieł musi być porównywalna z prędkością orbitalną na tej samej wysokości.
Oznacza to, że po osiągnięciu tej wysokości, na której ustalona jest linia Kármána, skrzydła nie byłyby już odpowiednie do utrzymania statku, ponieważ gęstość powietrza jest bardzo mała. Wiadomo, że samolot utrzymuje się tylko wtedy, gdy stale porusza się w powietrzu. To dzięki temu skrzydła generują siłę nośną przy prędkości ruchu w powietrzu. Gdyby samolot był nieruchomy w powietrzu, nie mógłby się utrzymać, ponieważ gęstość nie jest wystarczająca.
Im cieńsze powietrze, tym szybciej samolot musi lecieć, aby wytworzyć siłę nośną wystarczającą do uniknięcia upadku. To sprawia, że interesująca jest znajomość współczynnika siły nośnej skrzydła samolotu dla danego kąta natarcia. Obiekt pozostaje na orbicie tak długo, jak długo składowa odśrodkowa jego przyspieszenia jest wystarczająca, aby móc skompensować siłę grawitacji. Wiemy, że grawitacja pchnęła w kierunku powierzchni ziemi, więc obiekt wymaga większej szybkości przewijania w poziomie. Jeśli ta prędkość spadnie, składnik odśrodkowy również zmniejszy się, a grawitacja spowoduje zmniejszenie wysokości, aż do opadnięcia.
Wiedza fizyczna
Prędkość wymagana do osiągnięcia równowagi nazywana jest prędkością orbity i zmienia się wraz z wysokością orbity. Prom kosmiczny poruszający się po orbicie okołoziemskiej potrzebuje prędkości orbitalnej około 27.000 XNUMX kilometrów na godzinę. W przypadku samolotu, który próbuje wzlecieć wyżej, powietrze staje się mniej gęste, co zmusza samolot do zwiększenia prędkości, aby wytworzyć siłę nośną w powietrzu.
Od niej wiadomo, że linia Kármán jest pojęciem bardzo względnym pod względem wysokości. Ponieważ interesuje się aerodynamiką, nie ma zbyt dużego rygoru naukowego. Powietrze po prostu staje się mniej gęste i ostatecznie ma znacznie mniejszy opór i dociera do przestrzeni kosmicznej.
Linia Kármán jest używana jako pojęcie związane z wysokością i sprawia, że warto zwiększyć prędkość podróżowania z w celu uzyskania siły nośnej aerodynamicznej lub kompensacji siły grawitacji. Kiedy idziemy ćwiczyć, widzimy, że wszystkie te względy zmieniają się wraz ze wzrostem promienia orbity. Wiemy, że im większy promień orbity, tym mniejsze przyciąganie grawitacyjne. Pamiętamy, że przyciąganie grawitacyjne to siła, którą grawitacja wywiera na obiekt w kierunku powierzchni ziemi. Wiadomo jednak również, że przy tej samej prędkości liniowej występuje większe przyspieszenie odśrodkowe.
Z nich wynika, że linia Kármána zaniedbuje ten efekt ze względu na prędkość orbity, tak że wystarczyłoby, aby była w stanie utrzymać dowolną postawę niezależnie od gęstości atmosfery.
Mam nadzieję, że dzięki tym informacjom możesz dowiedzieć się więcej o linii Kármán i jej cechach.