Околоземное космическое пространство

Жизнь на Земле тесно связана с тончайшим слоем биосферы, окутывающим ее, высотой около 20 км – от океанских глубин до верхних слоев атмосферы. Другими словами если бы Земля была размером с футбольный мяч, вся биосфера занимала бы меньше миллиметра его поверхности.

Согласно исследованиям, граница атмосферы Земли и начало космоса находятся на высоте 100 км, однако эта цифра относительная. Чем выше над уровнем моря, тем быстрее истончается атмосфера, пока на вершине горы Эверест, на высоте 8,8 км над уровнем моря, атмосферное давление не падает до трети своего нормального уровня.

Около 80 % атмосферной массы находится на самом нижнем уровне, в тропосфере, тянущейся до высоты 7 км над полюсами и 17 км над экватором. Выше находятся слои, определяемые колебаниями температуры и давления: стратосфера, мезосфера, термосфера и экзосфера. На высоте 150 км газ в атмосфере на столько разреженный, что термосфера по сути, является вакуумом.

ЛЕД, ПЫЛЬ И КАМНИ

Даже за пределами термосферы, на высоте 500 км, космос вокруг Земли далек от того, чтобы называться пустым. В нем присутствуют мириады пылинок и частичек замерзшего льда, как правило, движущихся на скорости десятков км/с. Большинство этих частиц осталось и ледяных комет – гостей Солнечной системы, чья поверхность нагрелась и испарилась, когда они приблизились к Солнцу.

Как правило, подобные пылинки становятся видимыми лишь после вхождения в атмосферу Земли. Они сталкиваются с молекулами воздуха в мезосфере на высоте 80 км, нагреваются вследствие силы трения и сгорают. В результате получается краткосрочный, но красивый след метеора, или падающей звезды, на ночном небе.

Однако среди этих микроскопических частиц скрываются более массивные части мусора из камня и железа. Эти фрагменты зачастую являются остатками скалистых миров большего размера – раздробленных астероидов, и иногда их габариты и плотность позволяют им пережить вход в нашу атмосферу, создавая зрелищный огненный шар по мере приближения к Земле. Любой обломок естественного космического мусора, достигающий поверхности Земли, называют метеоритом. В зависимости от размера метеориты могут нанести значительный урон.

СОЛНЕЧНОЕ ВЛИЯНИЕ

В то время как частички камней и пыли разбросаны вокруг орбиты нашей планеты, все пространство наполнено облаками еще меньших частиц – фрагментированных атомов, на большой скорости покидающих Солнце. Этот всепроникающий солнечный ветер часто обогащается огромными облаками газа, извергающимися из Солнца во время сильных выбросов коронального вещества. Подобным вспышкам необходимо несколько дней, чтобы достигнуть Земли, их скорость, как правило, приближается к 500 км/с, и они могут оказать разрушающее действие на чувствительную электронику и спутников на орбите.

Как и частицы, Солнце наполняет космос вокруг Земли теплом, светом и другими формами радиации, некоторые из них обладают силой проникать сквозь плотное экранирование и органические вещества, повреждая тем самым живые клетки. К счастью, большая часть солнечных рентгеновских лучей и ультрафиолетового излучения так и не достигает поверхности нашей планеты благодаря двум формам защиты.

ЗАЩИЩЕНО ОТ ВРЕДА

Большая часть защиты Земли поддерживается за счет ее магнетизма. Электротоки, проходящие сквозь вращающееся расплавленное ядро планеты, генерируют мощное магнитное поле, которое простирается вплоть до поверхности Земли и далеко за ее пределы, формируя магнитосферу. По сути, наша планета действует как гигантский магнит. Электрически заряженные частицы солнечного ветра также подвергаются влиянию магнитного поля. Магнитное поле Земли отклоняет их направляя в зоны радиационных поясов Ван Аллена.

Частицы ускользают лишь вблизи магнитных полюсов Земли, где они оседают, не нанося ущерба, распространяя относительно мало энергии в верхних слоях атмосферы. Столкнувшись с молекулами воздуха, они вызывают северное сияние. Высокоэнергетическое излучение от Солнца проходит сквозь магнитосферу в нетронутом виде, но, к счастью, атмосфера Земли служит последней линией защиты. Воздух может казаться непрочным, однако слой газа толщиной в десятки километров, по сути, является значительным барьером на пути космического вещества и радиации.

ПОСЛЕДНЯЯ ЛИНИЯ ЗАЩИТЫ

Когда рентгеновские лучи и другая высокоэнергетическая радиация встречаются с молекулами воздуха, обычно это приводит к тому, что энергия молекулы воздуха получает временное ускорение, прежде чем излить избыток низкоэнергетической безопасной радиации.

Несколько подобных помех на пути через атмосферу могут безопасно нейтрализовать вредное излучение. Финальным барьером является озоновый слой на вы соте 20 км в стратосфере, в котором молекулы озона безопасно поглощают ультрафиолетовую радиацию.

Последней угрозой для Земли является космическое излучение. Это частицы с чрезвычайно высокой энергией, попадающие к нам от Солнца и более дальних источников. Они могут пройти сквозь магнитосферу в целости и сохранности, однако на нашу защиту опять встанет атмосфера. В процессе распада эти частицы сталкиваются с молекулами воздуха, что приводит к воздушному ливню из низкоэнергетических частиц, которые в конечном итоге безопасно изливаются на землю. По сути, астрономы активно ищут подобное космическое излучение, чтобы исследовать секреты Солнца, взрывы сверхновых звезд и другие подобные явления.