地球大气层比人们想象中的更大,甚至连月亮都包进去了
人类总是喜欢给事物贴标签并设定界限。例如,在地球大气层和外层空间之间画了一条“卡曼线”。在100公里的高度,它已经成为航空和航天的分界线。
然而,地球大气层的复杂性远远不是由单一的边界决定的(甚至卡门线应该如何画也是有争议的)。现在,一些天文学家发现地球的大气层比人们以前想象的要大得多,甚至延伸到月球之外。
这个区域被称为“日冕”,是地球大气层外层的一部分。它是一种在极端紫外光(波长200-280纳米)下发光的云,因为它含有中性氢元素。
因为它很薄,人们很难观察到它。人们过去认为日冕的上限离地面约20万公里,因为在这个高度,太阳辐射的压力应该超过地球的重力。
然而,根据由欧洲航天局(欧空局)和美国航天局(美国航天局)共同建造的太阳和日光观测台(SOHO)提供的数据,先前设想的上限根本不相关。科学家发现日冕实际上可以延伸到离地球63万公里的地方。
这意味着它甚至可以将人类唯一喜爱的天然卫星抱在怀里。
俄罗斯空间研究所的物理学家伊戈尔·巴柳金说:“月球实际上穿过了地球的大气层。”
事实上,因为地球和月球之间的平均距离只有384400公里,所以月球甚至穿过了日冕的“腰部”。
更令人惊讶的是,SOHO在20多年前,即1996年至1998年发现了这些数据。这些数据都被留在档案里吃灰,等待以后的人来分析。
这些读数来自SOHO上一个叫做SWAN的仪器,用来绘制日冕图。这种仪器可以灵敏地探测到来自氢原子的远紫外辐射,称为莱曼α光子。
我们在地球上看不到这些辐射——因为内部大气吸收了它们——所以我们只能用发射到外层空间的仪器来观察它们。1972年,阿波罗16号宇航员拍摄了一张地球日冕的照片——但他们甚至不知道他们实际上没有飞离日冕。
天鹅可以精确地测量来自日冕的光,并过滤掉来自更远外层空间的莱曼α辐射,因此它可以更精确地画出日冕。
除了惊人的规模,日冕还显示了来自太阳的奇怪影响。
在地球的白天一侧,太阳的压力使得日冕中氢原子的密度在月球轨道附近从每立方厘米70个原子逐渐过渡到每立方厘米0.2个原子(这个密度基本上是真空)。
但是在地球的夜晚,由于太阳辐射压力,氢原子的密度会更高——看起来像彗星的尾巴。
氢原子确实可以散射紫外线,但是这种效果太弱了,特别是与太阳发出的辐射量相比。所以这个空间仍然充满了危险的辐射。
因此,即使人们现在对日冕了解得更多,它对太空探索的影响也很小。
这一发现的真正意义在于,任何仍在日冕内的太空望远镜都可能需要调整其莱曼α基准,以更准确地观察深空。
法国国家科学研究中心(CNRS)的天文学家、天鹅的前首席研究员让-卢普·贝尔托说:“研究紫外线波段恒星和星系化学成分的太空望远镜需要特别注意这一点。”
更有趣的是...这意味着到目前为止,还没有人能够走出地球大气层。因此...还有很长的路要走。