Как выяснилось, атмосфера Земли простирается неожиданно далеко.

Иллюстрация pixabay

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.