Vesolje (vesoljski prostor): definicija, Kármánova črta in sestava

Vesolje: definicija, Kármánova črta (100 km) in sestava — odkrijte mejo med Zemljinim ozračjem in vesoljem, sestavo planetov, zvezd in galaksij ter ključne pojme.

Vesolje, pogosto imenovano tudi vesoljski prostor, je skoraj popoln vakuum, ki se razteza med nebesnimi telesi. V njem se nahaja vse, kar poznamo kot planete, zvezde, galaksije in druga telesa, pa tudi redki plinski delci, prašni delci, sevanje in magnetna polja.

Na Zemlji se meja proti vesolju pogosto opredeli z Kármánovo črto, ki jo Mednarodna zračna zveza (FAI) postavlja pri približno 100 km nad morsko gladino. Gre za konvencionalno mejo: tu se zrak že tako redči, da aerodinamične sile pri hitrostih, potrebnih za horizontalen let, niso več zadostne in preide v prevlado orbitalne dinamike. Kármánova črta ni ostra naravna meja — atmosfera redči postopoma — in nekatere organizacije (na primer ameriške vesoljske službe) včasih kot mejo uporabljajo tudi približno 80 km (50 milj).

Sestava in osnovne lastnosti vesoljskega prostora

Vesolje ni popolnoma prazno; vsebuje zelo redke snovi in energijo:

• Plin in delci: predvsem posamezne molekule vodika in helija, sporadični kisikovi in dušikovi atomi v Zemljinem okolju ter elektroni in ioni v obliki plazme v višjih plasteh atmosfere.
• Sevanje: ultravijolično in rentgensko sevanje iz Sonca, visokozenergijski delci (kozmični žarki) ter ozadno mikrovalovno sevanje (koklični ostanek velikega poka).
• Magnetna polja: Zemljino magnetno polje ujame nabite delce in tvori Van Allenove pasove okoli planeta.
• Prašni delci in meteoroidi: majhni trdni fragmenti, ki lahko predstavljajo nevarnost za satelite in plovila.
• Tam so tudi: medzvezdni plin in prah z izjemno nizkimi gostotami ter, v širšem kozmološkem smislu, snov in energija, ki ju imenujemo temna snov in temna energija, ki predstavljata večino mase-energije vesolja.

Zakaj v vesolju niso enake razmere kot na Zemlji

Stopnja redkosti zraka narašča eksponentno z višino — gostota zraka pri morski gladini je na primer več milijonkrat večja kot v višjih plasteh, kjer se število molekul na kubični centimeter zmanjša na samo nekaj ali celo manj. Temperatura "plina" v redkih plasteh je lahko zelo visoka, medtem ko je toplotna izmenjava z materialnimi telesi majhna, zato pojem temperature v vesolju ni vedno intuitiven. V vesolju vlada mikrogravitacija v orbitah, vendar povsem breztežnostno stanje obstaja le v prostornem območju daleč od gravitacij velikih teles.

Razdelitev prostora okoli Zemlje in pogosta območja

Običajna delitev glede na razdaljo od Zemlje in značilnosti:

• Atmosferske plasti: troposfera, stratosfera, mezosfera, termosfera in eksosfera — eksosfera gladko prehaja v vesolje in se ne konča nenadoma.
• Low Earth Orbit (LEO): do približno 2.000 km — tu krožijo mednarodna vesoljska postaja (približno 400 km), številni komunikacijski in opazovalni sateliti.
• Medium Earth Orbit (MEO): običajno med 2.000 in 35.786 km — sem spadajo navigacijski sistemi (GPS, Galileo).
• Geostacionarni krog (GEO): približno 35.786 km nad Zemljo — sateliti na tej višini imajo enako kotno hitrost kot Zemlja in se zdijo stacionarni nad določenim zemljepisnim dolžinam.
• Visoke oziroma eliptične orbite (HEO): orbite z veliko ekscentričnostjo za posebne komunikacijske ali znanstvene naloge.
• Van Allenovi pasovi: območja zarobljenih nabitih delcev, ki segajo od nekaj tisoč do več deset tisoč kilometrov nad Zemljo in predstavljajo pomemben dejavnik pri načrtovanju misij.
• Cislunarni prostor: območje med Zemljo in Luno (do Lune je približno 384.400 km) — v zadnjem času predmet obnovljenega zanimanja zaradi misij nazaj proti Luni in okolici.
• Medplanetarni in medzvezdni prostor: regije zunaj gravitacijskega vpliva Zemlje, kjer vladajo razmere medplanetarnega sončnega vetra oziroma še redkejši medzvezdni medij.

Varnostne in praktične posledice

Vesolje postavlja posebne izzive za človeške misije in satelite: izpostavljenost sevanju, nevarnost udarcev z mikrometeoroidi, potreba po termični zaščiti in tesnjenju proti vakuumu ter omejitve glede oskrbe s kisikom, vodo in energijo. Zato so sistemi za zaščito, ščit proti sevanju in redundanca ključnega pomena v vesoljskem inženirstvu.

V sklopu znanosti vesolje omogoča opazovanje vesoljskih pojavov brez atmosferskih motenj, raziskovanje nastanka in razvoja nebesnih teles ter napredovanje tehnologij za komunikacijo, navigacijo in opazovanje Zemlje. Kármánova črta in druge definirane meje so uporabne konvencije, ki omogočajo pravno, znanstveno in tehnološko razmejitev, medtem ko narava prehoda iz atmosfere v vesolje ostaja postopna in zapletena.

Išči po črki