地球大氣層的範圍遠比過去所知的更廣,甚至延伸到月球

(圖:NASA Earth Observatory)

雖然科學家將地球大氣層與太空的界線設為海拔 100 公里高的位置,稱之為卡門線(Kármán line),但事實上地球的大氣層遠比這個分界更為複雜。而一組天文學研究團隊在分析 20 年前的觀測數據後發現,地球大氣層的範圍遠比目前所知的更廣,甚至一直延伸到月球。

地冕

研究團隊指出包含著月球的部分稱之為地冕(geocorona),是地球大氣層最外層的外氣層(exosphere)的一部分。地冕的中性氫會導致太陽的紫外線散射,進而散發出微弱的遠紫外光線。過去的研究認為地冕約延伸至地表 20 萬公里外,因為在越過此界線後,太陽輻射的強度造成的影響已超越地球的重力。

但根據歐洲太空總署(European Space Agency)與 NASA 在 1996 年共同發射的太陽與太陽圈探測器(Solar and Heliospheric Observatory,簡稱 SOHO)過去搜集的數據顯示,地冕實際上延伸到地表 63 萬公里外。根據此數據,距離地球約 38.4 萬公里遠的月球,等於是在地球大氣層裡繞行運轉。

20 年前的數據

這些數據是搭載於 SOHO 上的 SWAN 實驗儀在 1996 – 1998 年間所觀測並收集的,此儀器特別設計為能精準測量地冕散射的遠紫外光——來曼 α 光子(Lyman-alpha photon)。根據數據顯示,在地球面對太陽側的氫原子密度僅有每立方釐米 70 個原子;而在另一側的氫原子密度則因為太陽輻射壓(solar radiation pressure )而較高,使得地冕的形狀如同彗星的尾巴。

地冕的實際距離示意圖,其因太陽輻射壓而形成如彗星尾巴般的樣子。(圖:歐洲太空總署)

影響

雖然地冕的氫原子會造成紫外線散射,但其影響過於微小而可忽略。因此發現地冕實際上延伸如此遙遠,對太空探索的發展不會造成太大的影響。僅有部分運行在地冕內部,用於觀測外太空的衛星需調整來曼 α 基準值,以進行更精準的量測。法國國家科學研究中心(French National Centre for Scientific Research)的天文學家貝爾托斯博士(Jean-Loup Bertaux)表示:「使用紫外線波段分析行星、星系化學組成的太空望遠鏡需要將這點納入計算。」

 

參考資料:

  1. Starr, M. (2019, Feb 21). Earth’s Atmosphere Is Bigger Than We Thought – It Actually Goes Past The Moon. ScienceAlert
  2. Baliukin, I., et al., (2019, Feb 15). SWAN/SOHO Lyman- Mapping: The HydrogenGeocorona Extends Well Beyond the Moon. JGR Space Physics DOI:10.1029/2018JA026136
Kyle
編輯,臺灣科技大學材料科學與工程系學生,平日喜歡閱讀、騎車,衝浪。

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