صورة أرشيفية
يحمل متسلقو الجبال أسطوانات الأكسجين، ما يسمح لهم بالتنفس بحرية على ارتفاعات شاهقة تكون فيها نسبة الأوكسجين أقل منها مقارنة بالكميات الوفيرة الموجودة عند مستوى سطح البحر.
ويحدد 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: أين ينتهي الغلاف الجوي للأرض بالفعل؟ وأين يبدأ الفضاء؟
لكن 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.
وتعتبر 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 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!
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.
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.
وقالت عالمة فيزياء الفضاء في جامعة ولاية أريزونا كاترينا بوسرت لموقع لايف ساينس: “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”.
خط كارمان
وحدد 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 الأمريكي المجري الذي أصبح، في عام 1957 أول شخص يحاول وضع الحدود بين الأرض والفضاء الخارجي.
ويستخدم خط كارمان (بالإنجليزية: Karman line) للتفرقة بين الغلاف الجوي للأرض والفضاء الخارجي.
هذا هو التعريف الذي يقره الاتحاد الدولي للملاحة الجوية (FAI)، وهي هيئة لوضع المعايير الدولية وحفظ السجلات فيما يتعلق بالملاحة الجوية والفضائية.
Shutter Stock/ رسم توضيحي لخط كارمان
وأضافت بوسرت: “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”.
ماثيو إيجل الأستاذ المساعد في علوم الغلاف الجوي بجامعة كاليفورنيا في ديفيس أوضح أنه “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”.
وأضاف إيجل: “هنا يكمن المعنى الذي يجب أن يكون لدى المرء لخط كارمان: إنه عتبة خيالية ولكنها عملية بين السفر الجوي والسفر عبر الفضاء”.
ووفقا لبوسرت تلعب عوامل مختلفة، مثل حجم القمر الصناعي وشكله، دورا في تحديد مقدار مقاومة الهواء التي سيواجهها، وبالتالي قدرته على الدوران حول الأرض بنجاح.
وأوضحت بوسيرت: “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 كارمن هو ليس ماديا في حد ذاته ولذا لن يلاحظ المرء عبوره وليس له أي سمك.
كما قال إيجل: “إنه 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 أرمسترونج “، وهو ما يقرب من 20 كيلومترا “12 ميلا” فوق السطح، حيث تكون الضغوط منخفضة جدا لدرجة أن السائل في الرئتين يغلي”.
ووأضاف على الرغم من أن الطائرات التجارية تحتوي على كبائن مضغوطة، فإنّ التغيرات السريعة في الارتفاع يمكن أن تؤثر على قناتي إستاكيوس التي تربط الأذن بالأنف والحنجرة في الجسم، وهذا هو السبب في احتمال فرقعة أذنيك أثناء الإقلاع على متن طائرة”.