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“天”“空”大不同!

2023-10-17 14:10 作者:CNSA中国航天文化  | 我要投稿

最近小编收到粉丝的私信说:

搞不清楚航空航天,甚至以为是一回事儿

“航空”“航天”还在傻傻分不清楚?

今天咱们就一起来学习一下

航天和航空,虽一字之差,却迥然不同

首先,从主观感受上来看

“航天”比“航空”能到达的距离更远

而事实上

“航天”与“航空”

确实存在一条人为定义的界线

“卡门线”


20世纪30年代,匈牙利裔美国工程师和物理学家西奥多·冯·卡门通过计算提出,在约38千米高度处,空气动力升力足以承载飞行器98%的重量;然而到90千米高度时,由于空气过于稀薄,也就是不再能提供足够的空气动力升力,飞行器只能依靠离心力支撑重量了。


此后,有人提议将这个高度作为外太空(即“天”)与地球大气层(即“空”)的界线,并得到了国际航空联合会FAI的认可。从此“卡门线”便成为了广泛使用的空天分界线


考虑到卡门的计算结果会由于时间、地点等因素而产生微小的变化,并为了在实际中方便使用,最终将“卡门线”定在距地面100千米高度处。



那么,在地面到100千米高空的

这部分大气有什么特征?

又是如何承载不同飞行器

和自然现象的呢?


大气结构图 


事实上,通常依据温度将这部分大气

分为对流层、平流层和中间层

100千米往上的则是热层和外逸层



对 流 层


对流层是大气层最靠近地面和密度最高的一层,我们所熟知的自然现象——云、雨、雾、雪都发生在对流层内。


在对流层里,随着大气与地球的距离增加,温度逐渐变低。温度变低的主要原因是在对流层里,当空气向上移动时,由于压力较低会使得空气膨胀,从而使得温度降低。这与我们平时到高山上觉得寒冷,到高原上无法直接烧开水的体验是相符的。




平 流 层


对流层顶向上延伸约50千米的区域为平流层。平流层的温度呈现上热下冷的特点,因此垂直方向上的运动较弱,这就导致平流层气流平稳,主要以水平方向流动,几乎没有上下对流。


云层上的飞机



目前大型客机大多在平流层飞行。平流层中大气主要是平流运动,飞机在其中受力比较稳定,此外,平流层能见度很高,也有利于高空飞行。




中 间 层


平流层上方的区域为中间层,中间层大致延伸至90千米高度。在中间层里,温度的变化主要受氧分子和二氧化碳的影响,二者的平衡决定了中间层的温度。


因为中间层与平流层衔接,所以中间层底依然有大量的臭氧,并随着高度升高臭氧浓度逐渐降低,因此中间层的温度随着高度的升高而降低。




热 层


中间层顶往上是热层,热层大致延伸至600千米高度。热层底附近就是“天”与“空”的分界线“卡门线”。


天宫空间站


国际空间站和天宫空间站都位于热层中,短程弹道导弹和部分中程弹道导弹也会穿过热层。在热层里,高能的太阳辐射将电子从分子和原子上击落,将它们变成带正电荷的“离子”。这也导致热层构成了电离层的较大部分。电离层可以反射无线电波,从而使人们接收到来自世界各地的无线电波信号成为可能。




外 逸 层


热层以上至2000-3000千米为外逸层。外逸层顶就可以被认为是整个大气层的上边界了。


大气分层总结图


在外逸层中最常见的太空飞行器就是人造卫星,此外还有远程和洲际弹道导弹也会穿过外逸层。因为外逸层的大气温度极高导致其运动很快,再加上外逸层离地球较远,受到地球引力的作用较小,所以外逸层的大气经常逃逸到外太空中,这也是“外逸层”名字的由来。





至此,我们就对地球的整个大气层

或者说属于地球的整个“空”

和一部分“天”都有了初步了解

现在大家知道“天””空“的区别了吗

欢迎在评论区留言与我们一起讨论!


(来源中国的航天,文章来源中国地质地球所,作者吴婧怡)

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