Czytaj dalej

Najnowsze obserwacje sondy SOHO wywołały lawinę newsów obwieszczających, że atmosfera Ziemi sięga daleko poza orbitę Księżyca. Sprawdźmy, czy takie stanowisko ma pokrycie w rzeczywistości.

Krótko. Jak zwykle wiele zależy od przy­ję­tej defi­ni­cji. W tym przy­padku roz­strzał jest wyjąt­kowo szeroki: od 100 do nawet 630 000 kilo­me­trów.

Ciut dłużej. Muszę się wam przyznać, że dzi­siej­szy temat budzi we mnie spory dys­kom­fort. Takie odczucia towa­rzy­szą mi zawsze, gdy mam do czy­nie­nia z zagad­nie­niem naukowym – zwłasz­cza zagad­nie­niem teo­re­tycz­nie prostym – pozba­wio­nym precyzji ter­mi­no­lo­gicz­nej. Temat granic ziem­skiej atmos­fery stanowi dosko­nały przykład takiej sytuacji. Niby każdy wie w czym rzecz, ale jeśli tylko przyj­rzymy się tej kwestii bliżej, okazuje się, że na dobrą sprawę nie istnieje żadna satys­fak­cjo­nu­jąca odpo­wiedź. Zacznijmy jednak od końca, czyli źródła chaosu i przy­czyny naszych rozważań.

Atmosfera ziemska poza Księżyc

W ostatnim miesiącu, na łamach “Journal of Geo­phy­si­cal Research” pojawił się inte­re­su­jący artykułSWAN/SOHO Lyman-α Mapping: The Hydrogen Geo­co­rona Extends Well Beyond the Moon. Jego autorzy zebrali wie­lo­let­nie meldunki sondy SOHO na temat kaprysów Słońca i ich wypływu na naszą planetę, co pozwo­liło na poważną aktu­ali­za­cję dotych­cza­so­wej wiedzy o ziem­skiej geo­ko­ro­nie. Zgodnie z naj­śwież­szymi danymi, deli­katna, niemal nie­wy­czu­walna mgiełka atomów wodoru, rozciąga się na dystan­sie ponad 600 tysięcy kilo­me­trów (ponad 50 średnic Ziemi!) od powierzchni naszej planety. Astro­no­mo­wie od dawna zdawali sobie sprawę z ist­nie­nia geo­ko­rony oraz z jej rela­tyw­nie dorod­nych roz­mia­rów, jednak dotąd mówiono raczej 100–200 tysią­cach kilo­me­trów. Nowe obser­wa­cje dowodzą, że poje­dyn­cze atomy pocho­dzą­cych z Ziemi gazów można wyła­py­wać nawet daleko, daleko poza orbitą Księżyca. Natu­ralne w tym kon­tek­ście pytanie brzmi: czy omawianą struk­turę należy uznawać za peł­no­prawną część ziem­skiej atmos­fery? Czy dzien­ni­ka­rze słusznie trąbią o sensacji, twier­dząc jakoby nasz natu­ralny satelita pozo­sta­wał zanu­rzony w ziem­skiej atmos­fe­rze?

Dla porządku, przyj­rzyjmy się najpierw kilku defi­ni­cjom atmos­fery.
1. “Warstwa powie­trza ota­cza­jąca kulę ziemską” lub “Powłoka gazowa ota­cza­jąca planety i gwiazdy” (słownik PWN);
2. “Gazowa powłoka ota­cza­jąca ciało nie­bie­skie o masie wystar­cza­ją­cej do utrzy­my­wa­nia warstwy gazów w wyniku dzia­ła­nia gra­wi­ta­cji. (…) Atmos­fera Ziemi jest naj­le­piej poznaną spośród atmosfer ciał Układu Sło­necz­nego. Składa się ona z mie­sza­niny gazów zwanej powie­trzem” (ciocia Wiki);
3. “Atmos­fera jest powłoką gazową, zwaną powie­trzem, ota­cza­jącą Ziemię. Rozciąga się od powierzchni Ziemi i prze­cho­dzi stop­niowo w próżnię mię­dzy­pla­ne­tarną” (Ency­klo­pe­dia Naukowa dla dzieci i mło­dzieży);
4. “W porów­na­niu z roz­mia­rami Ziemi grubość atmos­fery jest znikoma. Gdybyśmy pomniej­szyli Ziemię do wiel­ko­ści jabłka, to nasza cywi­li­za­cyjna aktyw­ność, poza spo­ra­dycz­nymi wypadami w kosmos, zawie­ra­łaby się w pokry­wa­ją­cej je skórce” (A. Branicki, W stronę nieba. Inte­rak­tywna szkoła astro­no­mii).

Jak widzimy, w naj­ogól­niej­szym ujęciu termin atmos­fery łączy się z każdą gazową kołderką otu­la­jącą ciało nie­bie­skie. I jeżeli poprze­sta­niemy na takim zdaniu, prasowe nagłówki można potrak­to­wać jako akcep­to­walne, a wręcz jako w pełni poprawne. Pozwala to na inte­re­su­jące spo­strze­że­nia. Nagle okazuje się, że żaden człowiek, wli­cza­jąc w to członków programu Apollo, nigdy nie wyściu­bił nosa poza ziemską atmos­ferę.

Warstwy atmosfery ziemskiej

Nie lubię sze­ro­kich inter­pre­ta­cji, czy­nią­cych z pojęć nauko­wych worki bez dna, ale niestety trudno się tu do czegoś doczepić. W więk­szo­ści opra­co­wań nie znaj­dziemy żadnych głęb­szych kry­te­riów, wobec czego każdą gazową otoczkę obiektu można nazywać atmos­ferą. W despe­ra­cji pró­bo­wa­łem chwycić się częstego łączenia ziem­skiej atmos­fery z pojęciem powie­trza, jako mie­sza­niny gazów o okre­ślo­nej struk­tu­rze – zbu­do­wa­nej w więk­szo­ści z azotu i tlenu z domiesz­kami innych sub­stan­cji. Tego kry­te­rium zbu­do­wana z zawie­szo­nych w prze­strzeni luźnych atomów wodoru geo­ko­rona już nie spełnia. Problem polega na tym, że jeżeli zaczniemy utoż­sa­miać atmos­ferę Ziemi z odpo­wied­nim składem che­micz­nym, to będziemy musieli wyłączyć z niej również kolejne warstwy. W zasadzie wąt­pli­wo­ści budzi wszystko co leży powyżej wyso­ko­ści 85–100 kilo­me­trów. Zarówno ter­mos­ferę jak i egzos­ferę więcej łączy z regu­larną prze­strze­nią kosmiczną niż z potocz­nie rozu­mianą atmos­ferą. Jedyne z czym stykamy się na tym pułapie, to śladowe ilości materii ucie­ka­ją­cej ze smyczy ziem­skiej gra­wi­ta­cji.

A jednak, pod­ręcz­niki bez więk­szych wąt­pli­wo­ści śmiało wyli­czają egzos­ferę i ter­mos­ferę, tuż obok mezos­fery, stra­tos­fery i tro­pos­fery, jako rów­no­prawne frag­menty atmos­fery. Oczy­wi­ście byłoby głupotą i bez­czel­no­ścią stawanie w opozycji do całego świata, zaty­ka­nie uszu i nego­wa­nie powszech­nie przy­ję­tych defi­ni­cji. Pozo­staje zatem pogodzić się z ist­nie­ją­cym stanem rzeczy, jed­no­cze­śnie pamię­ta­jąc o pły­ną­cych zeń kon­se­kwen­cjach. Przede wszyst­kim, powin­ni­śmy mieć świa­do­mość, że aby znaleźć się w kosmosie, wcale nie musimy prze­kra­czać granic atmos­fery. Zgodnie z prawem mię­dzy­na­ro­do­wym, o prze­strzeni kosmicz­nej mówimy już powyżej linii Kármána, na wyso­ko­ści zaledwie 100 kilo­me­trów ponad poziomem morza. Jakbyśmy na to nie spoj­rzeli, możemy ofi­cjal­nie stać się astro­nau­tami, siedząc nadal w obrębie atmos­fery. Ba. Wystar­czy poko­na­nie mikrego ułamka jej całej grubości. Człon­ko­wie załogi Mię­dzy­na­ro­do­wej Stacji Kosmicz­nej poru­szają się na orbicie 400 km nad Ziemią. To 300 km ponad linią Kármána, ale nadal w ramach ter­mos­fery i – co za tym idzie – głęboko wewnątrz ziem­skiej atmos­fery.

Rzecz jasna to wszystko tylko zabawa w defi­ni­cje, bez więk­szych nauko­wych impli­ka­cji. Naj­roz­sąd­niej trak­to­wać rejon znaj­du­jący się od 100 do 2000 kilo­me­trów (lub znacznie większy, jeśli włączymy w to geo­ko­ronę), jako swego rodzaju strefę buforową. Pozo­staje ona jed­no­cze­śnie prze­strze­nią kosmiczną – nie­odbie­ga­jącą wiele warun­kami od tego co spotkamy w obszarze mię­dzy­gwiezd­nym – oraz zewnętrzną częścią atmos­fery Ziemi.

A co z geo­ko­roną? Skoro pozwa­lamy sobie kwa­li­fi­ko­wać lichą egzos­ferę jako fragment atmos­fery, to dlaczego nie pójść o krok dalej? Wygląda na to, że media nie popeł­niły gafy pisząc o wielkiej, się­ga­ją­cej poza Księżyc atmos­fe­rze naszej planety.

Nie byłbym jednak sobą, gdybym nie wytknął im pewnej nie­kon­se­kwen­cji. We wstępie do newsa opu­bli­ko­wa­nego na Interii czytamy: “Przyjęło się, że ziemska atmos­fera kończy się mniej więcej na wyso­ko­ści 100 km nad powierzch­nią naszej planety. Tym­cza­sem wyniki naj­now­szych badań są zaska­ku­jące, gdyż pokazują, że nasza atmos­fera jest tak ogromna, że może sięgać daleko za orbitę Księżyca”. Nie Interio. Gdybyśmy uznawali geo­ko­ronę za normalny element atmos­fery, to jej dotych­cza­sowa granica (wyzna­czona przez poprzed­nie obser­wa­cje) sięgała około 200 tysięcy kilo­me­trów. Jeżeli nato­miast włączymy w to wszystko umowną linię Kármána, to nie zmieniło się nic. Jeśli więc nawet mamy tu do czy­nie­nia z sensacją, to nie o takim kalibrze o jakim infor­mują nas wielkie portale.

Autor
Adam Adamczyk

Adam Adamczyk

Naukowy totalitarysta. Jeśli nie chcesz aby wpadli do Ciebie naukowi bojówkarze, zostaw komentarz.