أين ينتهي الغلاف الجوي للأرض ويبدأ الفضاء؟

يحدد العلماء النقطة التي تبدأ منها كل طبقة من طبقات الغلاف الجوي وأين تنتهي من خلال أربع سمات رئيسية؛ وهي تغير درجة الحرارة والتركيب الكيميائي والكثافة وحركة الغازات داخلها.
ومع وضع هذه السمات بالاعتبار يطرح العلماء السؤال التالي: أين ينتهي الغلاف الجوي للأرض بالفعل؟ وأين يبدأ الفضاء؟
ووفقا لوكالة «ناسا» تلعب كل طبقة من طبقات الغلاف الجوي دورا في ضمان قدرة كوكب الأرض على استضافة جميع أنماط الحياة، عبر توفير الشروط اللازمة لذلك بدءا من حجب الإشعاع الكوني المسبب للسرطان وحتى خلق الضغط المطلوب لإنتاج الماء.
وفي ذلك، تقول عالمة فيزياء الفضاء بجامعة ولاية أريزونا كاترينا بوسرت لموقع «لايف ساينس» العلمي المتخصص «كلما ابتعدت عن سطح الأرض، يصبح الغلاف الجوي أقل كثافة، ويتغير التركيب أيضا، وتبدأ الذرات والجزيئات الأخف في الهيمنة، بينما تظل الجزيئات الثقيلة أقرب إلى سطح الأرض».
وفي هذا الاطار، حدد العلماء المنطقة التي يصبح الهواء فيها رقيقا جدا بحيث لا تستطيع الطائرات التقليدية الطيران على الإطلاق، مع عدم قدرة هذه المركبة على توليد قوة رفع كافية، نهاية غلافنا الجوي وبداية الفضاء، ويُعرف باسم «خط كارمان»، الذي سمي على اسم تيودور فون كارمان؛ الفيزيائي الأميركي المجري الذي أصبح عام 1957 أول شخص يحاول وضع الحدود بين الأرض والفضاء الخارجي.
وتوضح بوسيرت «خط كارمان هو منطقة تقريبية تشير إلى الارتفاع الذي ستتمكن الأقمار الصناعية فوقه من الدوران حول الأرض دون الاحتراق أو السقوط من المدار قبل الدوران حول الأرض مرة واحدة على الأقل».
ووفق الباحث إيجل «يتم تعريف المنطقة عادة على أنها 100 كيلومتر (62 ميلا) فوق الأرض. من الممكن لشيء ما أن يدور حول الأرض على ارتفاعات أقل من خط كارمان، لكن ذلك يتطلب سرعة مدارية عالية للغاية، والتي سيكون من الصعب الحفاظ عليها بسبب الاحتكاك، لكن لا شيء يمنع ذلك... هنا يكمن المعنى الذي يجب أن يكون لدى المرء لخط كارمان: إنه عتبة خيالية ولكنها عملية بين السفر الجوي والسفر عبر الفضاء».
وتبين بوسيرت أن «الغلاف الجوي لا يختفي بمجرد دخولك المنطقة التي تدور فيها الأقمار الصناعية، إنه على بعد آلاف وآلاف الكيلومترات قبل زوال الدليل على الغلاف الجوي للأرض، ويمكن أن تمتد الذرات الخارجية جدا من الغلاف الجوي للأرض، وذرات الهيدروجين التي تشكل الكرونة الأرضية (المنطقة الخارجية من الغلاف الجوي) إلى ما وراء القمر».
وبحسب العلماء، فإن خط كارمان ليس ماديا في حد ذاته ولذا لن يلاحظ المرء عبوره وليس له أي سمك.
ويرى إيجل «من حيث المبدأ، لا يزال الطيران ممكنا حتى خط كارمان، ولكن من الناحية العملية، لا يمكن للحيوانات البقاء على قيد الحياة على ارتفاعات أعلى من (حد أرمسترونغ)، وهو حوالى 20 كيلومترا (12 ميلا) فوق السطح، حيث تكون الضغوط منخفضة جدا لدرجة تجعل السائل في الرئتين يغلي».