Външната атмосфера на Земята се простира много по-далеч от смятаното до момента – на цели 630 000 км, което е приблизително 50 пъти от диаметъра на нашата планета. Резултатите са публикувани в Journal of Geophysical Research: Space Physic и са възможни благодарение на десетилетия на наблюдение, извършвани от обсерваторията на Американската космическа агенция и Европейската космическа агенция Solar и Heliospheric Observatory (SOHO). Тези наблюдения могат да се извършват само в определени периоди от годината.
Новото изследване предефинира границите на планетата ни. Всъщност границите на атмосферата се намират много по-далече от поставената от Международната аерокосмическа федерация (Fédération Aéronautique Internationale), за която т.нар. линия на Карман е ръбът на Космоса, а тя се простира на 100 километра от морското равнище.
Данните показват, че екзосферата на Земята е малко по-плътна от междупланетното пространство на значително разстояние. Там, където се намира орбитата на Луната, средно на 384 000 километра, има само 0,2 атома на кубичен сантиметър. На 60 000 километра от Земята все още има 70 водородни атома на кубичен сантиметър, а плътността намалява до по-малко от 1 атом на кубичен сантиметър при над четири пъти това разстояние.
Въпреки ниската плътност, водородът взаимодейства със слънчевата светлина и с ултравиолетовите лъчи. Това взаимодействие е позволило на учените да изследват така наречената геокорона. Този ултравиолетов блясък или наличието на този разреден водород не представлява заплаха за бъдещите астронавти при мисии около Луната, но трябва да се има предвид, ако се използват обсерватории и телескопи близо до Луната. Астронавтите на Аполо 16 използват първия телескоп на Луната през 1972 г. и случайно правят и първата снимка на геокороната.
„По това време астронавтите на лунната повърхност не знаеха, че въобще се намират в покрайнините на геокороната“, обяснява Жан-Лу Берто, съавтор и бивш главен изследовател на инструмента SWAN, който е част от телескопа SOHO и благодарение на когото се открива геокороната.
Тази констатация може да има важни последствия и за изследванията на екзопланетите. Ултравиолетовата светлина от водород в екзосферата на планетата предполага наличието на водни изпарения по-близо до повърхността. Такъв е случаят с Венера, Земята и Марс.
Откриването на този своеобразен „подпис“ около планета в друга звездна система може да ни информира за потенциален източник на вода там.
Слънцето взаимодейства с водородните атоми чрез определена дължина на вълна на ултравиолетова светлина, наречена Лайман-алфа, която атомите могат да абсорбират и излъчват. Тъй като този вид светлина се абсорбира от земната атмосфера, може да бъде наблюдавана само от космоса. Благодарение на клетка за абсорбция на водород, SWAN може да измерва селективно Лайман-алфа светлината от геокороната.
„От гледна точка на живота ни на Земята, все пак тези следи водород ще ги наречем вакуум – този водород не е достатъчно значим, за да улесни изследването на космоса“, коментира Балюкин.
Новото проучване разкрива, че слънчевата светлина компресира водородните атоми в геокороната на осветената част на Земята и създава област с повишена плътност и през нощта. По-плътната дневна област на водорода е все още доста рядка, само 70 атома на кубичен сантиметър на 60 000 километра над земната повърхност и около 0,2 атома на разстоянието на Луната.
„Съществува все пак ултравиолетова радиация, свързана с геокороната, тъй като водородните атоми разпръскват слънчева светлина във всички посоки, но въздействието върху астронавтите в лунната орбита би било незначително в сравнение с основния източник на радиация – Слънцето“, коментира Жан-Лу Берто. Космическите телескопи, наблюдаващи пространството в ултравиолетови дължини на вълните и изследващи химическия състав на звездите и галактиките, трябва да се съобразят с това.
Изследователският екип на Жан-Лу Берто и Игор Балюкин изследва данните от архивите на апарата за по-нататъшен анализ. Тези уникални данни за цялата геокорона, както се вижда от SOHO, сега хвърлят нова светлина върху атмосферата на Земята.
„Данните, архивирани преди много години, често могат да бъдат използвани за нови изследвания. Това откритие подчертава стойността на данните и изключителното представяне на SOHO“, коментира още Бернхард Флек.
Балюкин създава модел на т. нар. опашка от земната атмосфера. Учените подчертават, че действително т.нар. космическа метеорология може да повлияе върху работата на GPS и върху електрическата инфраструктура.
Американският физик Томас Имъл от Лабораторията по космически науки в Бъркли, Калифорния, коментира, че откритието е фундаментално за търсенето на извънземен живот. „Далечната атмосфера на планетите ни интересува напоследък заради екзопланетите”, отбелязва Имъл. Някои от екзопланетите се намират в т. нар. Обитаема зона, където е възможно да съществува вода на повърхността на планетите. Водородът около планетата ни е следствие на наличието на вода и това ключ към търсенето на далечни обитаеми планети, коментира Имъл. Бертро подчертава, че днес има 4000 потвърдени екзопланети, които очакват да бъдат изследвани за възможен живот.
Ние не знаем още достатъчно за нашата собствена атмосфера, коментира Имъл.
Окото SOHO
SOHO е проект на двете агенции и цели изучаване на вътрешната структура на Слънцето, както и на неговата атмосфера, на произхода на слънчевия вятър, на потока от силно йонизиран газ, който се излъчва непрекъснато далеч извън пределите на слънчевата система. Първоначално е предвиден за двегодишна мисия, но впоследствие функционира над десет години. Апаратът е изстрелян на 2 декември 1995 г. на ракетата Атлас IIAS. Започва да функционира нормално през май 1996 г. Космическият апарат се движи около Слънцето заедно с въртенето на Земята, т.е. прави по една обиколка около него на година. При това той се върти около т. нар. Първа точка на Лагранж L1, където комбинираната гравитация на Земята и Слънцето задържа кораба постоянно в една позиция спрямо двете тела. Движението около точката на Лагранж се извършва по перпендикулярна на линията, съединяваща Земята и Слънцето равнина, като за около шест месеца прави една обиколка около нея. Именно данните от SOHO позволяват на учените и да предсказват неблагоприятните космически бури, които въздействат на нашата планета.
Благодарение на данните от SOHO учените откриват, че атмосферата не е хомогенна и става все по-слаба с отдалечаването от земната повърхност, но откритието, че атмосферата се простира твърде далеч е важно за космическите пътувания и космическите обсерватории.
Заключението е, че Луната лети през атмосферата на Земята. „Не бяхме наясно с това, докато не анализирахме наблюденията, събрани повече от две десетилетия от космическия апарат SOHO“, се казва в изявление на водещия автор на последното откритие Игор Балюкин от руския Институт за космически изследвания.
Линия на Карман
За суборбитален космически полет се смята всеки, който не навлиза в космическото пространство, т.е. не преминава височината от 100 км. Това е така, защото според световната научна общност границата на атмосферата досега е била точно сто километра – т. нар. „Линия Карман“ (по името на американския физик, който през 50-те години на 20 век предлага дефиницията „космическо пространство“).
