地球的大氣層比人們想像中更大——甚至連月亮都包進去了

人類總是喜歡給事物貼標籤、定邊界。比如，地球大氣層和外太空之間就被划了一條「卡門線(Kármán line)」。在海拔100公里的高空，成為了航空和航天的分界線。

但是地球大氣層的複雜度其實遠遠不是一條界限就能搞定的(甚至卡門線到底該怎麼劃也有爭議)。現在，一些天文學家發現，地球的大氣層比人們之前想像的大得多，甚至一直延伸到月球之外更遠的地方。

這一區域被稱作「地冕(geocorona)」，是地球大氣散逸層(exosphere)的一部分，是一團因為包含中性氫元素而會在遠紫外線(波長200-280nm)照射下發光的雲層。

因為非常稀薄，所以人們很難對它進行觀測。人們之前認為地冕的上限大概在距地面20萬公里左右地方，因為到了那個高度，太陽輻射帶來的壓力應該已經超過了地球引力。

但是，根據由歐洲航天局(ESA)和美國宇航局(NASA)合建的太陽與太陽圈探測器(Solar and Heliospheric Observatory，SOHO)提供的數據，之前人們想像的上限根本就不沾邊兒。科學家們發現，地冕其實可以一直延伸到距地球63萬公里遠的地方。

這意味著它甚至可以將人類摯愛的唯一天然衛星擁入懷中。

俄羅斯空間研究所(Russia"s Space Research Institute)的物理學家Igor Baliukin說：「月球其實是在地球的大氣層中穿行的。」

實際上，因為地月間的平均距離只有38萬4400公里，月球甚至只是在地冕的「腰間」穿過。

更令人驚訝的是，SOHO甚至在20多年前，也就是1996到1998年間就發現了這些數據。這些數據一直被丟在存檔中吃灰，等著後來人去分析。

這些讀數來自SOHO上一個名為SWAN的儀器，當年這個儀器就是專門用來繪製地冕情況的。這儀器可以敏銳地檢測來自氫原子的，名為萊曼α光子的遠紫外輻射。

在地球上我們是看不到這些輻射的——因為內層的大氣把這些輻射都吸收了——所以只能靠發射到外層空間的儀器來觀測。1972年，阿波羅16號上的宇航員就拍了一張地冕的照片——但當時他們甚至不知道自己其實還沒有從地冕中飛出去。

圖：阿波羅16號從月球上拍攝的地冕。

SWAN可以精確地測量來自地冕的光線，過濾掉來自更遠外太空的萊曼α輻射，所以能夠更加準確地繪製出地冕的情況。

除了尺度驚人之外，地冕還展現了一種來自太陽的奇怪影響。

在地球白天的那一面，太陽光的壓力讓地冕中的氫原子密度從每立方厘米70個逐漸過渡到月球軌道附近的每立方厘米0.2個(這個密度基本上就是真空了)。

但是地球夜晚的那一面，由於太陽輻射壓的原因，氫原子的密度會更高——看起來就像是彗星的尾巴一樣。

氫原子確實可以散射紫外輻射，但這種效應太弱了，特別是與太陽噴出的射線量相比。所以在這片太空里依然充滿了危險的輻射。

所以，即便現在人們對地冕的了解更多了，對於空間探索來說其實沒有多大影響。

這一發現的真正意義在於，依然在地冕內部的任何一架空間望遠鏡可能都需要調整它的萊曼α基準，才能更準確地觀測深空。

法國國家科學研究中心(French National Centre for Scientific Research，CNRS)的天文學家Jean-Loup Bertaux曾經是SWAN項目的首席研究員，他說：「那些通過紫外波段研究恆星和星系化學成分的空間望遠鏡都需要特別注意這一點。」

更有意思的是……這就意味著直到現在，還沒有任何一個人類能夠走出過地球的大氣層。所以……任重道遠啊。

本文譯自 ScienceAlert，由譯者 Freez Sun 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

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