Земная атмосфера простирается почти вдвое дальше Луны

Верхний слой атмосферы Земли (экзосфера) не заканчивается даже на орбите Луны, простираясь почти вдвое дальше. Такой неожиданный вывод сделали астрономы из России, Франции и Финляндии.

Исследование опубликовано в издании Journal of Geophysical Research: Space Physics.

Поясним, как такое возможно. Большинство из нас с детства усваивает два тезиса: во-первых, в космосе вакуум, а во-вторых, вакуум – это когда абсолютно ничего нет. Первое утверждение верно, чего нельзя сказать о втором.

Вакуум – это просто среда с очень низкой концентрацией вещества. Такого, чтобы в сколь угодно большом объёме пространства не было вообще ни одного атома или частицы, не бывает. Солнечная система заполнена солнечным ветром, в ней есть межпланетный газ и пыль. Дальше начинается межзвёздный газ, ещё дальше межгалактический.

Другое дело, что все эти среды невероятно разрежены по сравнению с окружающим нас воздухом, их воздействие на окружающие тела, в том числе и космические аппараты, очень мало.

Формально полёт признаётся космическим, если аппарат пересекает отметку в 100 километров над уровнем моря. С данной точки зрения это и есть граница атмосферы Земли. Однако даже МКС на высоте 400 километров испытывает сопротивление "воздуха" (состоящего там в основном из водорода), так что приходится регулярно поднимать её орбиту.

Облако разреженного водорода, окружающее Землю (фактически верхний слой атмосферы Земли), называется геокороной и простирается далеко в межпланетное пространство. По некоторым измерениям последних лет, его граница достигала Луны. Новые данные отодвинули этот рубеж гораздо дальше.

"Луна движется в атмосфере Земли, – говорит Игорь Балюкин из Института космических исследований РАН, первый автор исследования. – Мы не знали об этом, пока не стряхнули пыль с наблюдений, сделанных более двух десятилетий назад космическим аппаратом SOHO".

Поясним, что SOHO находится между Землёй и Солнцем в полутора миллионах километров от нашей планеты. Его основная задача – изучение светила. Однако в 1996, 1997 и 1998 годах аппарат трижды наблюдал часть геокороны, когда она находилась в поле зрения прибора SWAN, фиксирующего ультрафиолетовое излучение атомов водорода в спектральной линии Лайман-альфа. Это и позволило оценить концентрацию газа.

Схема, иллюстрирующая расположение и наблюдение геокороны.

Иллюстрация ESA.

По этим данным авторы создали математическую модель распределения атомов в геокороне. Оказалось, что она простирается на расстояние 630 тысяч километров, то есть почти ста радиусов Земли. Для сравнения: расстояние до Луны составляет 384 тысячи километров.

При этом форма геокороны асимметрична. Давление солнечного света прижимает газ к дневной стороне планеты, делая облако водорода более компактным и плотным. На ночной стороне оно более разреженное и протяжённое.

Однако концентрация газа даже на "плотной стороне" невысока. На высоте 60 тысяч километров это 70 атомов на кубический сантиметр, а на орбите Луны – один атом на пять кубических сантиметров. Для сравнения: при комнатной температуре вблизи поверхности Земли на кубический сантиметр приходится примерно 1019 (десять миллионов триллионов) атомов воздуха.

Какое значение имеет это открытие для будущих лунных экспедиций?

Для кораблей и космонавтов – почти никакого. В таком газе не полетать на крыльях или аэростатах, дополнительное сопротивление движению корабля тоже будет ничтожным.

А вот в планы установки на Луне ультрафиолетовых телескопов придётся вносить коррективы. Излучение атомов водорода не станет непреодолимым препятствием для наблюдений, но создаст дополнительный фоновый сигнал, и его придётся учитывать.

К слову, ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) писали о том, как астрономы подтвердили существование у Земли спутников из пыли.