【月球|月球竟在地球大气层里面？你以为到了外太空，其实还在大气层！】
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地球大气层的边界一直延伸到约 63 万千米处 ， 连月球也被包裹在其中 ， 是之前以为的距离的三倍多 。 这是一项来自2019年发布在《地球物理研究杂志：空间物理学》上的研究 ， 它们分析了二十年前的观测数据 ， 提出了这个惊人的观点 。
在我们平时的认知中 ， 那条位于海拔100 km卡门线 ， 被大部分人作为为外太空与地球大气层的界线的分界线 ， 此线也是国际航空联合会所接受的 。 但实际上太空和地球大气层并没有明确的边界 ， 大气层也不会在某个海拔高度突然消失 。
而国际航空联合会之所以认可卡门线 ， 是因为该线的判定标准为：飞机能够依其周围的空气 ， 以低于轨道速度靠停留空中的界线 。 卡门线附近的大气密度如此之低 ， 一旦超过就必须达到轨道速度才能停留 ， 那里是航天的领域 。
上图：卡门线附近的极光
因此 ， 卡门线之上还有大气 ， 分别是80千米至300～500千米的热层、与热层之上的散逸层 。 这里是人造卫星、空间站、火箭等的运行空间 ， 也是最接近星际空间的地方 。
由于这里依旧存在大气 ， 所以包括空间站在内的所有人造飞行器 ， 都会不断冲撞大气中的粒子并损失动能 ， 最终向地球一点点地坠落 。 这也是导致他们重新进入较低的大气层中燃烧和坠毁的原因 。
例如在约400公里高度轨道上运行的空间站 ， 基本上每天都会掉落100-150米左右 ， 因此空间站都有定期调整轨道的需求 ， 从而实现不会掉落下来的目标 。 比如多年前的和平号太空站就是因为资金不足没有继续维护 ， 因此它才会掉落大气层的 。
而地球大气的最外层 ， 则被称为散逸层 ， 也被称为地冕 ， 由天文学家Lyman Spitzer第一次提出 。 这位天文学家认为 ， 大气层温度比较高 ， 起码比我们认识的温度要高 ， 这就会让轻气体逃逸 ， 例如氢气、氦气 。 到了1955年 ， 在80千米的高空 ， 氢原子的赖曼a（La）辐射被发现 ， 使得科学家确定氢原子在高层大气中是存在的 ， 进而发现了地冕 。
并且除地球之外 ， 金星、火星、水星和木星都有自己的行星冕 。 这是一片充斥着大气中的水和甲烷通过光解离产生的氢原子 ， 所构成的“氢原子云” 。 当这些氢原子通过热层扩散到散逸层底部时 ， 会沿着运动轨迹射向太空 。 其中 ， 那些速度大于第二宇宙速度的氢原子在双曲线轨道上发射 ， 永远告别了地球 。 而速度小于第二宇宙速度的氢原子则返回到逸散层底部 。
同时 ， 由于氢原子会因太阳发出的极紫外辐射发生电离 ， 并与朝地球飞来的太阳风质子进行电荷交换 ， 导致其“寿命”大约只有 20 天左右 。 因此留在地冕中的氢原子不能无限累积 ， 也使得地冕的大小被限制在一定范围内 。
而要想测量地冕的大小 ， 最直观的方法是在外太空中用航天器观测地冕发出的光 。 因为太阳与特殊紫外线波长的氢原子相互作用而发光 ， 其中最强的谱系称为莱曼系 ， 该波段的光可被地球大气吸收 ， 所以只有从太空中才能看到 。
上图：阿波罗 16 号上的宇航员拍摄的地冕
1972 年的阿波罗 16 号任务中 ， 宇航员首次拍摄到地冕的图像 ， 但由于那一次是从月球轨道角度进行拍摄的 ， 因此当时的宇航员可能并不知道自己其实并没有飞出地冕 。 于是1995年向太空发射了SOHO探测器 ， 这是美国航空航天局和欧洲航天局的联合项目 。 旨在研究太阳 ， 但也可研究地球大气散逸层 。 为此用上了纪录太阳风和地冕氢气互动的SWAN仪器 。
SWAN的观察发现 ， 地冕的范围差不多延伸到63万千米之外 ， 相当于100个地球半径；而月球轨道相当于60个地球半径 ， 也就是说 ， 月球也被包含在地冕之中 。 并且太阳风会在地球白天的那一面压缩氢原子 ， 并在夜晚的那一面制造出一个密度增加的区域 。
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