أين ينتهي الغلاف الجوي الأرضي ؟ وأين يبدأ الفضاء الخارجي ؟

ما الذي يجعل من الفضاء ما هو عليه حقًا؟ أين ينتهي الغلاف الجوي ؟ عند أي نقطة تصبح رائد فضاء ؟ ما هو أعلى ارتفاع تستطيع بلوغه قبل أن يقتلك الخلاء؟ ما نوع الفضاء الذي يمكن أن يزوره Sent Into Space؟ قد يفاجئك أنه لا يوجد تعريف علمي ثابت لكلمة فضاء. بما أن الكلمة تسبق اكتشافاتنا حول المنطقة الواقعة فوق كوكبنا، فإنها غير دقيقة بما يكفي لتصف تعريفًا للفضاء. هذا لا يعني عدم وجود مناطق معينة قد تم تعريفها من الفضاء المحيط بنا، إلا أن المناطق الموجودة فعلًا مصنفة بالاعتماد على متغيرات عديدة، أكثر أو أقل أهمية، وذلك حسب المنطقة التي ترغب بالاستفسار عنها.
على سبيل المثال:


الفضاء القريب – Near space: هو المنطقة حول كوكبنا حيث يكون الضغط أقل من 6.3 كيلو باسكال (حوالي 1 على 16 من الضغط الجوي العادي قرب مستوى سطح البحر)، تُعرف تلك القيمة باسم مستوى آرمسترونغ. تعتبر هذه القيمة ذات أهمية لأن نقطة غليان الماء عند الضغط 6.3 تعادل درجة حرارة جسم الإنسان الطبيعية، ما يعني عدم قدرة الإنسان على النجاة دون سترة تتكيف مع الضغط. يعتمد ارتفاع خط آرمسترونغ على حالة الطقس في طبقة الستراتوسفير ولكنه يتراوح عادةً بين 18 و 19 كيلومتر.



الفضاء الخارجي – Outer space: يبدأ عند خط كارمان، حوالي 100 كيلومتر فوق مستوى سطح البحر. من المفترض أن يصبح الهواء رقيقًا عند بلوغ ارتفاع 100 كيلومتر بدرجة لا تدعم رحلات الطيران، وبالتالي ستحتاج لصاروخ حتى تستطيع الارتفاع أكثر. لقد باتت العمليات الرياضية حول هذا الشأن غير دقيقة، ولكن العدد الدوري قد اعتُمِد بعد عدة اتفاقيات ومحادثات بوصفه الحد لمنطقة الفضاء الخارجي على الرغم من أنه لا يعكس ثابتًا هندسيًا مهمًا بشكل عملي.

الفضاء بين النجمي – Interstellar: هو الفضاء الذي لا تصل إليه الرياح الشمسية في الفضاء الكوكبي. يطلق على حافته اسم Heliopause ولم تُحسب قيمتها بعد. نعمل على عدة احتمالات!

تُعتبر التعريفات المختلفة للفضاء مفيدةً لأغراض عديدة. إذا كنت تشعر بعدم الرضا عن الإجابة فأنت لست وحيدًا. نريد أن نعرف إلى أين يمكنك الذهاب كي تشعر وكأنك في الفضاء.

إذن، كيف يبدو الفضاء؟ إذا طرحت هذا السؤال على طالب في الابتدائية، فإنك ستحصل غالبًا على إحدى الإجابات التالية: السماء سوداء، لا يوجد هواء، سترى الأرض مدورة، وأنت تطفو. لنلقِ نظرة على هذه المعايير المتعلقة بالفضاء.


السماء سوداء:


ما سبب حدوث ذلك؟ للإجابة على ذلك يجب أن نجيب على سؤال آخر أولًا: لماذا تبدو السماء زرقاء خلال النهار (وصفراء وبرتقالية وحمراء وبنفسجية خلال الفجر والغسق)؟

عندما تسلط ضوءًا أبيض عبر موشور، تستطيع أن ترى قوس قزح من الألوان عندما يبعث الموشور ترددات مختلفة للضوء، وهذا ما يسمى بانكسار الضوء.

عندما يمر الضوء خلال الهواء، تحدث العملية نفسها ولكن على مستوى أكثر دقة وغير ملحوظ. يبدو الأمر غير ملحوظ لدرجة أنك لن ترَى أي شيء في حال كنت على مسافات صغيرة. لكن بسبب وجود الكثير منها في الغلاف الجوي فإنك ترى تأثيرها في السماء. خلال فترات مختلفة من النهار، تشرق الشمس من زوايا مختلفة، ويمر ضوؤها عبر هواء بنسب أكثر أو أقل قبل أن يصل إلينا. تحدد المسافة اللون الذي ستظهر به السماء.

كلما ارتفعنا، يصبح الغلاف الجوي أكثر رقةً، وفي النهاية يصبح انكسار الضوء أقل. لحسن الحظ أن الهواء رقيق جدًا وبالتالي فإن الضوء لا ينكسر أبدًا. يمكنك النظر نحو الأسفل فترى السماء، أو على الأقل درجة اللون الزرقاء للغلاف الجوي والتي تعطي السماء لونها المعهود. وحيث لا يوجد هواء يؤدي إلى انكسار الضوء، فإننا نرى الظلام الحقيقي للفضاء الخالي فوقنا.

أين يحدث ذلك؟ إنه أمر تدريجي، لكنك تبدأ برؤية الفرق على ارتفاع 20 كيلومترًا عندما يبدو الأفق أكثر زرقةً وتبدو السماء فوقك مباشرةً أكثر سوادًا. عند ارتفاع حوالي 25 كيلومتر، يتقلص الغلاف الجوي ليصبح وهجًا أزرق رقيقًا حول الأفق.


لا يوجد هواء:


الهواء كما يقول القاموس هو عبارة عن منطقة مستمرة أو فسحة حرة، متاحة وغير مشغولة. يمكن تعريف الفضاء بالمعنى الشامل كما يلي: إنه كل مكان خال من المادة. وبالتحديد، الفضاء هو خلاء خال من المادة. الأمر بسيط! ولكن ليس بالبساطة التي يبدو عليها. من المستحيل تحقيق خلاء مثالي خال من أي جزيئات مهما كان نوعها خارج نطاق الظروف أو الشروط العلمية. بدلًا من ذلك نقيس العلاقة بين الخلاء والضغط الجوي النظامي عند مستوى سطح البحر. تستطيع المكنسة الكهربائية المنزلية أن تخلق بداخلها خلاءً بمقدار 80% من الضغط الجوي العادي.

يصل الضغط عند مستوى آرمسترونغ إلى حوالي 6.25% من مقدار الضغط الجوي العادي. في مكان ما عند ارتفاع يقرب من 28 كيلومترًا، ينخفض الضغط إلى نسبة أقل من 1% من الضغط الجوي النظامي. وبما أننا لن نستطيع خلق ظروف مثالية، فإن الوصول إلى ضغط أقل من 1% هو إنجاز جيد.
تبدو الأرض مدورة:


يمكن لمسافر ذو نظر حاد أن يلحظ الانحناء أو التقوس في شكل الأرض بالعين المجردة عند النظر من شباك الطائرة التي تصل في معظم رحلاتها إلى ارتفاع عمودي يبلغ 10 كيلومترات. ولكن لكي تصل إلى مشهد مذهل حقا، عليك أن تصل إلى ارتفاع أكبر. يتضح الانحناء أكثر وأكثر عند ارتفاع قدره 22 كيلومتر، ويزداد الوضوح كلما ازداد ارتفاعك باتجاه الفضاء القريب – Near space .
أنت تطفو:


لكي تهرب بحق من جميع تأثيرات الجاذبية، عليك أن تغادر نظامنا الشمسي بأكمله وتسافر إلى أعماق الفضاء بين النجمي. إذن، لماذا يطفو رواد الفضاء في محطة الفضاء الدولية ؟

إن شعورك بأن لك وزنًا ليس بسبب الجاذبية فحسب، بل بسبب المنافسة بين قوتين: الجاذبية التي تشدك باتجاه الأرض والأرض التي تدفعك للأعلى، ما يجعلك تحتفظ بمكانك حيث تكون. في حال غياب القوة التي تقاوم الجاذبية (حالة السقوط الحر) فإنك ستواجه انخفاضًا في الوزن. يمكنك تجربة ذلك عند ذهابك في جولة في قطار الملاهي أو القفز في مصعد.

تبقى محطة الفضاء الدولية مشدودةً باتجاه الأرض بفضل الجاذبية. إنا، لماذا لا تتحطم في الفضاء؟

حسنًا، إنها تتحرك من جانب واحد بسرعة هائلة. إنها سريعة لدرجة أنها كلما تحركت انحنت الأرض تحتها بنفس معدل الشد الذي تخضع له باتجاه الأرض، ما يحافظ على مسافتها. بمعنى آخر، الأمر يشبه مدارًا ثابتًا كمدار دوران الأرض حول الشمس. يبقى رواد الفضاء في المحطة بحالة دائمة من السقوط الحر، لا يشعرون بأوزانهم بسبب خضوعهم لقوى متوازنة.