линия кармана это что означает
Линия Кармана
Линия Ка́рмана — высота над уровнем моря, которая условно принимается в качестве границы между атмосферой Земли и космосом.
В соответствии с определением Международной авиационной федерации (ФАИ), линия Кармана находится на высоте 100 км над уровнем моря.
Название высота получила по имени Теодора фон Кармана, американского учёного венгерского происхождения. Он первый определил, что примерно на этой высоте атмосфера становится настолько разрежённой, что аэронавтика становится невозможной, так как скорость летательного аппарата, необходимая для создания достаточной подъёмной силы, становится больше первой космической скорости, и поэтому для достижения бо́льших высот необходимо пользоваться средствами космонавтики.
Атмосфера Земли продолжается и за линией Кармана. Внешняя часть земной атмосферы, экзосфера, простирается до высоты 10 тыс. км и более, на такой высоте атмосфера состоит в основном из атомов водорода, способных покидать атмосферу.
Достижение Линии Кармана являлось первым условием для получения приза Ansari X Prize, так как это является основанием для признания полёта космическим.
Примечания
Ссылки
Полезное
Смотреть что такое «Линия Кармана» в других словарях:
линия Теодора фон Кармана — Линия, проходящая в ионосфере Земли на высоте 80 км. E. Theodor von Karman line D. Theodor von Karmansche Linie … Толковый уфологический словарь с эквивалентами на английском и немецком языках
КОМБИНЕЗОН — рабочая одежда. Состоит из брюк и верха в форме блузы или нагрудника с бретелями. Делается одинаково для мужчин и женщин из рубчатого вельвета, холста или другого плотного материала тёмных цветов. Комбинезон удобен и практичен для работы на… … Краткая энциклопедия домашнего хозяйства
Атмосфера Земли — Это статья об атмосфере Земли, существуют другие значения термина Атмосфера … Википедия
Земная атмосфера — Это статья об атмосфере Земли, существуют другие значения термина атмосфера Атмосфера (от. др. греч. ἀτμός пар и σφαῖρα шар) газовая оболочка (геосфера), окружающая планету Земля. Внутренняя её поверхность покрывает гидросферу и частично кору … Википедия
Карман, Теодор — Теодор фон Карман (нем. Theodore von Kármán, венг. Kármán Tódor; 11 мая 1881, Будапешт 6 мая 1963, Ахен) американский инженер и физик венгерского происхождения, специалист в области воздухоплавания. Карман вырос в Венгрии, окончил в 1902 г.… … Википедия
Карман Теодор фон — Теодор фон Карман (нем. Theodore von Kármán, венг. Kármán Tódor; 11 мая 1881, Будапешт 6 мая 1963, Ахен) американский инженер и физик венгерского происхождения, специалист в области воздухоплавания. Карман вырос в Венгрии, окончил в 1902 г.… … Википедия
Карман, Теодор фон — См. также: Карман (значения) Теодор фон Карман нем. Theodore von Kármán … Википедия
Космическое пространство — У этого термина существуют и другие значения, см. Пространство. Космическое пространство (космос) относительно пустые участки Вселенной, которые лежат вне границ атмосфер небесных тел. Вопреки распространённым представлениям, космос не… … Википедия
Суборбитальный космический полёт — Суборбитальный космический полёт космический полёт летательного аппарата по баллистической траектории со скоростью, меньшей первой космической, то есть недостаточной для вывода на орбиту искусственного спутника Земли. Ракетоплан X 15 в… … Википедия
Мелвилл, Майкл — У этого термина существуют и другие значения, см. Мелвилл. Майкл Мелвилл … Википедия
Линия Кармана
Из Википедии — свободной энциклопедии
Линия Ка́рмана — высота над уровнем моря, которая условно принимается в качестве границы между атмосферой Земли и космосом и является верхней границей государств.
В соответствии с определением Международной авиационной федерации ( ФАИ ), линия Кармана находится на высоте 100 километров над уровнем моря.
Название высота получила по имени американского учёного венгерского происхождения Теодора фон Кармана. Он первый определил, что примерно на этой высоте атмосфера становится настолько разрежённой, что аэродинамическая авиация становится невозможной, так как скорость летательного аппарата, необходимая для создания достаточной подъёмной силы, становится больше первой космической скорости, и поэтому для достижения бо́льших высот необходимо пользоваться средствами космонавтики.
Однако в самих США границей космоса считается высота примерно в 80 км, где давление на крыло летательного аппарата составляет 1 фунт на 1 квадратный фут управляющих поверхностей (47,88 Па) и часто возникает разночтение в понятиях суборбитального и орбитального полётов.
Высота в 100 км с большим запасом даёт простор для развития и авиации, и космонавтики. Сегодня самые быстрые самолёты имеют практический потолок в пределах 25 км, самые лёгкие и большие аэростаты (метеозонды) редко пересекают границу в 50 км. С другой стороны, космические спутники на высоте 100 км уже начинают вход в атмосферу и разрушаются. Обычно высота начала последнего витка не ниже 120—150 км [1] [2] [3] [4] [5] [6] (см. Космическое пространство).
Атмосфера Земли продолжается и за линией Кармана. Внешняя часть земной атмосферы, экзосфера, простирается до высоты 10 тыс. км и более, на такой высоте атмосфера состоит в основном из атомов водорода, способных покидать атмосферу.
Линия Кармана
Линия Кармана.
Линия Кармана – условная граница между атмосферой Земли и космосом.
Линия Кармана:
В соответствии с определением Международной авиационной федерации (ФАИ) линия Кармана находится на высоте 100 километров над уровнем моря. Линия Кармана располагается в термосфере.
Для справки: первая космическая скорость (v1) на Земле равна 7,91 км/с.
Линия Кармана определена условно. Однако следует иметь в виду, что на высоте выше линии Кармана – на высоте менее 130 км от уровня моря невозможен орбитальный полёт: космический корабль либо космический спутник сходит с орбиты менее чем за один виток.
СОДЕРЖАНИЕ
Определение
FAI использует термин линия Кармана для определения границы между аэронавтикой и космонавтикой:
Толкование определения
Выражение « край пространства » часто используется (например, FAI в некоторых из их публикаций) для обозначения области ниже границы пространства, которая часто подразумевает также и существенно более низкие области. Таким образом, полеты на воздушном шаре или самолете можно охарактеризовать как «достижение границы космоса». В таких утверждениях «достижение границы космоса» просто означает, что летательные аппараты будут выше, чем обычно.
Комментарии Кармана
В последней главе своей автобиографии Карман обращается к проблеме границы космоса :
Технические соображения
Самолет может оставаться в воздухе, только постоянно двигаясь вперед относительно воздуха (а не земли), так что крылья могут создавать подъемную силу. Чем тоньше воздух, тем быстрее должен лететь самолет, чтобы создать достаточную подъемную силу, чтобы оставаться в воздухе. Обеспечиваемая подъемная сила (которая должна равняться массе транспортного средства для поддержания горизонтального полета) рассчитывается по уравнению подъемной силы:
Подъемная сила ( L ) прямо пропорциональна плотности воздуха ( ρ ). Все остальные факторы остаются неизменными, истинная воздушная скорость ( v ) должна увеличиваться, чтобы компенсировать меньшую плотность воздуха ( ρ ) на больших высотах.
Альтернативы определению FAI
США Федеральное управление гражданской авиации также признает эту линию в качестве пространства границы:
Суборбитальный полет: Суборбитальный космический полет происходит, когда космический корабль достигает космоса, но его скорость такова, что он не может достичь орбиты. Многие люди считают, что для космического полета космический корабль должен достичь высоты более 100 километров (62 миль) над уровнем моря.
Работы Джонатана Макдауэлла (Гарвард-Смитсоновский центр астрофизики) и Томаса Гангейла (Университет Небраски-Линкольн) за 2018 год отстаивают, что демаркация пространства должна быть на расстоянии 80 км (50 миль), цитируя в качестве доказательства оригинальные заметки фон Кармана и расчеты (которые пришли к выводу, что граница должна составлять 270 000 футов), подтверждение того, что орбитальные объекты могут выжить в нескольких перигеях на высотах от 80 до 90 км, плюс функциональные, культурные, физические, технологические, математические и исторические факторы.
Точнее, в статье резюмируется:
Подводя итог, можно сказать, что минимально возможные устойчивые круговые орбиты имеют высоту порядка 125 км, но эллиптические орбиты с перигеями на 100 км могут сохраняться в течение длительного времени. Напротив, спутники Земли с перигеем ниже 80 км вряд ли выйдут на следующую орбиту. Примечательно, что метеоры (движущиеся гораздо быстрее) обычно распадаются в диапазоне высот 70–100 км, что является дополнительным свидетельством того, что именно в этой области атмосфера становится важной.
Эти результаты побудили FAI предложить провести совместную конференцию с Международной астронавтической федерацией (IAF) в 2019 году, чтобы «полностью изучить» проблему.
Другое определение, предложенное в дискуссиях по международному праву, определяет нижнюю границу космоса как самый низкий перигей, достижимый для орбитального космического корабля, но не указывает высоту. Это определение, принятое военными США. Из-за сопротивления атмосферы наименьшая высота, на которой объект на круговой орбите может совершить хотя бы один полный оборот без движения, составляет примерно 150 км (93 мили), тогда как объект может поддерживать эллиптическую орбиту с перигеем всего около 130 км. (81 миля) без двигателя. США сопротивляются регулирующему движению на этом фронте.
Для других планет
Хотя линия Кармана определена только для Земли, если рассчитать для Марса и Венеры, она будет иметь высоту около 80 км (50 миль) и 250 км (160 миль) соответственно.
В Карманская линия это попытка определить границу между Атмосфера Земли и космическое пространство. [2] Это важно для правовых и регулирующих мер; самолеты и космические аппараты подпадают под разные юрисдикции и подпадают под действие разных договоров.
В Fédération Aéronautique Internationale (FAI), международный орган по стандартизации и регистрации для воздухоплавание и космонавтика, определяет линию Кармана как высота 100 километров (62 миль; 330 000 футов) выше земной шарс средний уровень моря. Другие организации не используют это определение. Например, ВВС США и НАСА определите предел на высоте 50 миль (80 км) над уровнем моря. [3] Не существует международного права, определяющего границу космического пространства и, следовательно, границы национального воздушного пространства. [3]
Линия названа в честь Теодор фон Карман (1881–1963), а Венгерский американец инженер и физик, который работал в основном в воздухоплавание и космонавтика. Он был первым, кто рассчитал высоту, на которой атмосфера становится слишком тонким, чтобы поддерживать воздушный полет, и сам достиг 83,6 км (51,9 мили). [4] Причина в том, что на такой высоте транспортному средству придется двигаться быстрее, чем орбитальная скорость получить достаточно аэродинамический подъемник поддерживать себя. [5] : 84 Линия находится примерно на турбопауза, выше которого атмосферные газы плохо перемешаны. В мезопауза температура воздуха минимум от 85 до 100 км, при этом линия находится на дне или около дна термосфера.
Содержание
Комментарии Кармана
В последней главе своей автобиографии Карман обращается к проблеме края космическое пространство:
Где начинается космос… на самом деле можно определить по скорости космического корабля и его высоте над Землей. Рассмотрим, например, рекордный полет капитана Ивен Карл Кинчело младший в Ракетоплан Х-2. Кинчело летел на скорости 2000 миль в час (3200 км / ч) на высоте 126000 футов (38500 м) или на высоте 24 миль. На этой высоте и скорости, аэродинамический подъемник по-прежнему несет 98 процентов веса самолета, и только два процента несет центробежная сила, или Сила Кеплера, как ее называют космические ученые. Но на высоте 300 000 футов (91 440 м) или 57 миль это соотношение меняется на противоположное, потому что больше нет воздуха для подъемной силы: преобладает только центробежная сила. Это, безусловно, физическая граница, где аэродинамика останавливается и космонавтика начинается, и поэтому я подумал, почему это не должно быть также юрисдикционной границей? Хейли любезно назвал ее Линией юрисдикции Кармана. Под этой строкой пробел принадлежит каждой стране. Выше этого уровня будет свободное место. [6]
Определение
Атмосфера не заканчивается внезапно на любой заданной высоте, а становится все тоньше с высотой. Кроме того, в зависимости от того, как различные слои, составляющие пространство вокруг земной шар определены (и в зависимости от того, считаются ли эти слои частью реальной атмосферы), определение границы пространства могло бы значительно варьироваться: если бы кто-то считал термосфера и экзосфера части атмосферы, а не космоса, возможно, придется продлить границу в космос, по крайней мере, до 10 000 км (6200 миль) над уровнем моря. Таким образом, линия Кармана является произвольным определением, основанным на следующих соображениях:
Самолет может оставаться в воздухе, только постоянно двигаясь вперед относительно воздуха (а не земли), чтобы крылья могли создавать подъемную силу. Чем разреженнее воздух, тем быстрее должен лететь самолет, чтобы создать достаточную подъемную силу, чтобы оставаться в воздухе. Обеспечиваемая подъемная сила (которая должна равняться весу транспортного средства для поддержания горизонтального полета) рассчитывается по уравнению подъемной силы: [7] [8]
Поднимать (L) прямо пропорциональна плотности воздуха (ρ). Все остальные факторы остаются неизменными, истинная скорость полета (v) должен увеличиваться, чтобы компенсировать меньшую плотность воздуха (ρ) на больших высотах.
An вращающийся по орбите космический корабль остается в небе только в том случае, если центробежной составляющей его движения вокруг Земли достаточно, чтобы уравновесить нисходящее притяжение сила тяжести. Если он идет медленнее, сила тяжести постепенно снижает его высоту. Требуемая скорость называется орбитальная скорость, и это зависит от высоты орбиты. Например, средняя орбитальная скорость Международная космическая станция составляет 27 600 км (17 100 миль) в час на средней высоте 409 км (254 мили).
Выше 100 км плотность воздуха составляет примерно 1/2 200 000 плотности на поверхности. [10] На линии Кармана 300 000 футов (91 км) плотность воздуха ρ такова, что
Хотя расчетная высота была не совсем 100 км, Карман предложил, чтобы 100 км были обозначенной границей космоса, потому что круглое число более запоминающееся, а расчетная высота меняется в мгновение ока при изменении определенных параметров. Международный комитет рекомендовал 100-километровую линию в FAI, и после принятия она стала широко признанной границей космоса для многих целей. [11] Однако до сих пор не существует международно-правового определения границы между воздушным и космическим пространством страны. [12]
Еще одним препятствием на пути к строгому определению границы с космосом является динамический характер атмосферы Земли. Например, на высоте 1000 км (620 миль) плотность атмосферы может изменяться в пять раз, в зависимости от времени суток, времени года, Магнитный индекс AP, и недавние солнечный поток. [ нужна цитата ]
FAI использует линию Кармана для определения границы между аэронавтикой и космонавтикой: [13]
Толкование определения
Выражение «край космоса«, часто используется (например, FAI в некоторых своих публикациях) [14] для обозначения области ниже обычной 100-километровой границы с космосом, которая часто подразумевает также существенно более низкие области. Таким образом, определенные воздушный шар или же самолет полеты можно охарактеризовать как «достижение края космоса». В таких заявлениях «достижение границы космоса» просто означает, что летательные аппараты будут выше, чем обычно. [15] [16]
В 1963 г. Эндрю Дж. Хейли обсуждал линию Кармана в своей книге Космическое право и правительство. [17] В главе о пределах национального суверенитет, он провел обзор взглядов основных писателей. [17] : 82–96 Он указал на присущую ей неточность линии:
Альтернативы определению
В ВВС США определение космонавт человек, который пролетел выше 50 миль (80 км) выше среднего уровня моря, примерно на линии между мезосфера и термосфера. НАСА ранее использовалось 100-километровое (62-мильное) значение FAI, хотя оно было изменено в 2005 году, чтобы устранить любые несоответствия между военным персоналом и гражданскими лицами, летящими на одном автомобиле [18] когда три ветерана НАСА Х-15 пилоты (Джон Б. Маккей, Уильям Х. Дана и Джозеф Альберт Уокер) были задним числом (два посмертно) наградили их крылья космонавта, поскольку они пролетели от 90 км (56 миль) до 108 км (67 миль) в 1960-х годах, но в то время не были признаны космонавтами. [15] Последняя высота, дважды достигнутая Уокером, превышает современное международное определение границы космоса.
Последние работы Джонатан Макдауэлл (Гарвард-Смитсоновский центр астрофизики) [19] и Томас Гангале (Университет Небраски-Линкольн) [20] [21] выступают за то, чтобы демаркация пространства была на расстоянии 80 км (50 миль; 260 000 футов), цитируя в качестве доказательства оригинальные записи и расчеты фон Кармана (согласно которым граница должна составлять 270 000 футов), а также функциональные, культурные, физические, технологические, математические и исторические факторы. [3] [22]
Эти данные побудили FAI предложить провести совместную конференцию с Международная астронавтическая федерация (IAF) в 2019 году, чтобы «полностью изучить» проблему. [23]
Другое определение предложено в Международный закон В обсуждениях нижняя граница космоса определяется как самый низкий перигей, достижимый для орбитального космического корабля, но не указывается высота. [24] Это определение принято военными США. [25] : 13 Из-за атмосферного сопротивления наименьшая высота, на которой объект на круговой орбите может совершить хотя бы один полный оборот без движения, составляет примерно 150 км (93 мили), тогда как объект может поддерживать эллиптическую орбиту с перигеем всего около 130 км. (81 миля) без двигателя. [ нужна цитата ]
США сопротивляются регулирующему движению на этом фронте. [26] [27]
Для других планет
Хотя линия Кармана определена только для Земли, если она рассчитана для Марс и Венера это будет около 80 км (50 миль) и 250 км (160 миль) соответственно. [28]