Die Erdatmosphäre besteht aus mehreren Schichten: der Troposphäre (Obergrenze 20 km), der Stratosphäre (Grenze 50 km), der Mesosphäre (Grenze 85 km), der Thermosphäre (Grenze 690 km) und der Exosphäre (Grenze 10.000 km). Die sogenannte Karman-Linie, die sich auf einer Höhe von 100 Kilometern befindet, wurde lange Zeit als bedingte Grenze zwischen Erdatmosphäre und Weltraum angesehen. Im Verlauf einer neuen Studie, deren Ergebnisse im Journal of Geophysical Research: Space Physics veröffentlicht wurden, wurde jedoch festgestellt, dass die Atmosphäre unseres Planeten viel komplexer ist, als es auf den ersten Blick erscheinen mag. Wissenschaftler haben herausgefunden, dass seine Grenzen weit über die Grenzen des Mondes hinausgehen.
Der Raum, einschließlich des Mondes und der äußere Teil der obersten Schicht der Erdatmosphäre, der Exosphäre, wird von Forschern als Geocorona bezeichnet. Es ist eine Wolke von Wasserstoffatomen, die zu leuchten beginnt, wenn sie ultravioletter Strahlung ausgesetzt wird. Da diese Wolke sehr dünn ist, erwies sich die Messung ihrer tatsächlichen Grenzen als Herausforderung. Nach den Ergebnissen früherer Studien wurde die obere Grenze dieses Raums durch die Entfernung von etwa 200.000 Kilometern von der Erde bestimmt, dem Punkt, ab dem der Druck des Sonnenwinds bereits die Schwerkraft der Erde außer Kraft setzt.
Eine internationale wissenschaftliche Gruppe unter der Leitung von Igor Balyukin vom Weltraumforschungsinstitut der Russischen Akademie der Wissenschaften, die Daten des SOHO-Raumfahrzeugs (Solar and Heliospheric Observatory) verwendete, das ein Gemeinschaftsprojekt der Europäischen Weltraumorganisation und der amerikanischen Luft- und Raumfahrtagentur NASA ist, konnte feststellen, dass die zuvor festgelegte Geocorona-Grenze nicht einmal der realen nahe kommt. Zustand. Forscher haben festgestellt, dass die Geocorona tatsächlich mindestens 630.000 Kilometer lang ist. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass die Grenzen unserer Atmosphäre weit über die Grenzen des Mondes hinausgehen, der wiederum nur 384.000 Kilometer von unserem Planeten entfernt ist.
Die Grenze der Erdgeokorona ist blau markiert (nicht maßstabsgetreu).
Diese Entdeckung wird durch die Tatsache noch interessanter, dass sie auf der Grundlage von Beobachtungsdaten gemacht wurde, die von 1996 bis 1998, dh vor mehr als 20 Jahren, durchgeführt wurden. Die ganze Zeit lagen sie im Archiv und warteten auf die Analyse.
Die Daten wurden mit dem hochempfindlichen SWAN-Instrument des Raumfahrzeugs erhalten, mit dem die ferne ultraviolette Strahlung von Wasserstoffatomen gemessen werden kann, die als Lyman-Alpha-Photonen bezeichnet werden. Es ist unmöglich, sie von der Erde aus zu sehen - sie werden von den inneren Schichten der Atmosphäre absorbiert, daher müssen Beobachtungen direkt im Weltraum durchgeführt werden. Zum Beispiel konnten die Apollo 16-Astronauten 1972 die Geocorona fotografieren.
Ein Foto der Geokorona der Erde, aufgenommen von den Apollo 16-Astronauten vom Mond.
Das SWAN-Instrument hat den Vorteil, dass es Geocoronastrahlung selektiv messen kann, indem es Lyman-Alpha-Strahlung aus dem Weltraum herausfiltert. Auf diese Weise konnten Wissenschaftler eine genauere Karte dieses Teils der Erdatmosphäre erstellen.
Die neue Studie half nicht nur, die wahre Größe der Geocorona zu verstehen, sondern zeigte auch, dass der Druck des Sonnenlichts die Dichte der Wasserstoffatome auf der Tagesseite der Erde erhöht und auf der Nachtseite einen Bereich mit erhöhter Dichte schafft. Trotzdem ist diese Dichte selbst tagsüber recht gering - in einer Höhe von etwa 60.000 Kilometern über der Oberfläche des Planeten sind es etwa 70 Wasserstoffatome pro Kubikzentimeter. Auf der Nachtseite ist es sogar noch niedriger und sinkt weiter auf 0,2 Atome pro Kubikzentimeter ab, wenn es sich der zirkumlunaren Umlaufbahn nähert.
Die gute Nachricht, erklären die Autoren der Studie, ist, dass diese Partikel bei zukünftigen bemannten Missionen zum Mond keine zusätzliche Bedrohung für Astronauten darstellen.
Die schlechte Nachricht ist, dass die Geocorona zukünftige astronomische Beobachtungen stören kann, die in der Nähe des Mondes gemacht werden.
Der letzte kann eine interessante Tatsache festgestellt werden. Wenn die Forschungsdaten korrekt sind, hat eine Person aus technischer Sicht selbst unter den Bedingungen des Starts des Weltraums die Erdatmosphäre nie verlassen.
