Dove finisce l’atmosfera e inizia lo spazio?

Non esiste un unico e ben definito confine tra l'atmosfera terrestre e lo spazio

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il confine tra atmosfera terrestre e spazio

Dove comincia lo spazio?

Quella che sembra una semplice domanda, in realtà ha una risposta abbastanza complessa. Potresti aspettarti che lo spazio inizi dove finisce l’atmosfera, e questo potrebbe essere, in qualche modo, vero. Ma, a quanto pare, nessuno può dire esattamente dove si trova quel punto. E la maggior parte degli scienziati tendono a porre il confine con lo spazio ben all’interno dei limiti dell’atmosfera.

La definizione più accettata convenzionalmente del “confine dello spazio” è 100 chilometri sopra la superficie terrestre.

Quella quota è conosciuta come la linea Kármán, così chiamata per il fisico e ingegnere ungherese Theodore von Kármán, che ha capito che oltre quella linea l’aerodinamica non avrebbe più funzionato a quell’altezza. Vale a dire, come spiega Paul Newman, capo scienziato per le scienze della terra del Goddard Space Flight Center della NASA, “La linea Kármán è definita come l’altitudine in cui non si può volare abbastanza velocemente da generare una spinta che tenga in quota un aereo.”

C’è un’altra differenza sopra e sotto la linea Kármán. “Al di sotto dei 100 chilometri, i gas sono ben mescolati da movimenti turbolenti. Quindi, l’azoto è di circa il 78% e l’ossigeno è di circa il 21%“, spiega Newman. “Oltre i 100 chilometri, i gas cominciano a separarsi diffusamente a causa della gravità. Ci riferiamo a questa altitudine di separazione come all’omopea, dal momento che tutto ciò che segue è mescolato in modo omogeneo.”

Questa altitudine è ciò che la Fédération Aéronautique Internationale (FAI), l’organo di governo internazionale degli sport aerei, che copre tutto, dai voli in mongolfiera ai voli spaziali umani, indica ufficialmente come inizio dello spazio. “L’industria spaziale commerciale sembra utilizzare questo come obiettivo anche per i loro voli turistici“, osserva il dott. Terry D. Oswalt, presidente del Dipartimento di Scienze fisiche presso l’Università aeronautica di Embry-Riddle. Ad esempio, Blue Origin di Jeff Bezos ha recentemente lanciato un test della capsula New Shepard a 65,8 miglia e Virgin Galactic di Sir Richard Branson promette di portare i suoi ospiti a bordo della capsula SpaceShipTwo sopra il limite dei 100 chilometri.

La linea Kármán è quanto di più vicino c’è ad una definizione standard internazionale, definizione che, però, non è affatto lo standard per tutti. “È interessante notare che gli Stati Uniti hanno firmato l’accordo FAI stabilendo in 100 chilometri la definizione di dove inizia lo spazio, ma ancora concede lo status di ‘astronauta’ a chiunque voli sopra gli 80 chilometri o 50 miglia – l’altitudine dove inizia la termosfera e inizia la temperatura per salire con l’altitudine “, dice Oswalt. Questo status di “astronauta” si applica sia ai dipendenti della NASA che ai piloti ed agli equipaggi militari che hanno raggiunto quella quota.

C’è anche un’altra definizione che è stata stabilita nel 2009. Citando i dati del loro Supra-Thermal Ion Imager, i ricercatori dell’Università di Calgary hanno determinato un nuovo margine dello spazio: affermano che 118 chilometri è un confine più preciso, come sotto quella linea, gli ioni si muovano con più calma e, al di sopra, si muovano freneticamente, a significare la differenza tra l’atmosfera e lo spazio.

È interessante notare che i 118 chilometri di quota non sono affatto vicini ai limiti tecnici esterni dell’atmosfera terrestre, che comprende cinque diversi strati – la troposfera, la stratosfera, la mesosfera, la termosfera e l’esosfera – che si estendono per circa 650 chilometri sopra il pianeta. In realtà, gli scienziati non hanno nemmeno una definizione chiara di dove finisce l’atmosfera. Diventa sempre più sottile, fino a quando sparisce.

Poi c’è il caso della Stazione Spaziale Internazionale (ISS), che, per la maggior parte dei conti, è certamente nello spazio. Orbita mediamente ad un’altitudine di circa 400 chilometri, ben al di sopra della linea Kármán e del confine dell’Università di Calgary.

Con gli astronauti che vi sperimentano la microgravità, si potrebbe pensare che 400 chilometri siano certamente al di sopra del confine tra atmosfera e spazio. Bene, non proprio. La stazioneche si trova nella termosferaè in costante caduta libera verso la Terra, ed è ancora influenzata dalla gravità e dall’atmosfera del nostro pianeta. L’ISS rallenta attraversando strati di atmosfera molto sottile e richiede regolari correzioni di altitudine e velocità per restare in orbita.

Anche gli astronauti che fluttuano all’interno dell’ISS sperimentano ancora la gravità. La loro assenza di peso è simile all’esperienza dei passeggeri a bordo di un aereo in volo parabolico, in cui i piloti manovrano un aereo attraverso l’aria in un arco gigantesco. All’apice dell’arco, i passeggeri sperimentano alcuni secondi di assenza di peso. Se stai cadendo alla stessa velocità di tutto ciò che ti circonda (cioè senza resistenza aerea), ti senti come se stessi galleggiando.

Per raggiungere un punto in cui la gravità della Terra non ha più alcune presa, sarebbe necessario allontanarsi fino a circa 21 milioni di chilometri. È 87 volte più lontano di quanto non sia la Luna.

Ciascuna delle definizioni di confine dello spazio dipende da quali processi nell’atmosfera considerate importanti per il problema in questione“, afferma Oswalt. “Ad esempio, se consideri il punto in cui un aeroplano non può più volare importante, allora diventa quella la tu definizione di dove inizia lo spazio. Se il rischio di radiazioni da brillamenti solari e raggi cosmici è il principale fattore di preoccupazione, allora è da là che inizia lo spazio. Se raggiungere l’orbita è importante, la tua definizione potrebbe essere di 160 chilometri, dove l’attrito con l’atmosfera è abbastanza basso da permettere di mantenere quella che viene chiamata ‘orbita bassa della terra’ “.

Ciò significa che il confine dello spazio non è una barriera e somiglia di più a un bersaglio mobile, cambiando man mano che raggiungiamo nuovi traguardi e risultati nel volo spaziale.

L’unica domanda che rimane è: fino a dove lo spingeremo?