Na visini od približno sto kilometara iznad Zemljine površine nalazi se granica koja razdvaja atmosferu od svemira. Znanstvenici je nazivaju Kármánova crta. Iako je nevidljiva, upravo na toj visini zrak postaje toliko rijedak da let prestaje biti moguć, a jedini način kretanja prema gore postaje raketni pogon.
Zemljina atmosfera nema jasnu granicu. S visinom se postupno razrjeđuje, prelazeći iz gustog sloja plinova u gotovo potpun vakuum. Kad bismo se mogli neprimjetno uspinjati kroz njezine slojeve, vidjeli bismo kako tlak i gustoća zraka stalno opadaju sve dok molekule ne postanu toliko rijetke da više ne mogu stvarati uzgon.
Znanstvenici su desetljećima pokušavali odrediti granicu između atmosfere i svemira. To je prvi precizno učinio mađarsko-američki fizičar Theodore von Kármán, jedan od utemeljitelja moderne aerodinamike. Tridesetih godina prošlog stoljeća izračunao je da se na visini od oko sto kilometara zrak prorjeđuje do te mjere da bi zrakoplov, kako bi ostao u letu, morao postići gotovo orbitalnu brzinu, oko 28 000 kilometara na sat.
Iznad te visine pravila letenja više ne vrijede. Tamo počinje područje u kojem se zrakoplovi pretvaraju u svemirske letjelice.
Zakoni svemirskog prava
Na prvi pogled, moglo bi se činiti da je riječ tek o tehničkoj definiciji. No Kármánova crta ima vrlo stvarne posljedice. Ona određuje tko se smatra astronautom, gdje završava nacionalni zračni prostor i gdje počinju vrijediti pravila svemirskog prava.
Prema Međunarodnoj zrakoplovnoj federaciji, sve iznad visine od sto kilometara smatra se svemirom. Svaka letjelica koja dosegne taj prag službeno se vodi kao svemirska misija. NASA pak koristi nešto niži kriterij, 80 kilometara, jer su još šezdesetih godina piloti eksperimentalnog zrakoplova X-15 dobivali status astronauta kada bi dosegnuli tu visinu.
Razlika od dvadesetak kilometara možda izgleda mala, ali u svijetu aerodinamike i međunarodnog prava ona ima veliko značenje.
Što se događa na 100 kilometara
Na visini Kármánove crte tlak zraka iznosi između stotinu i milijun puta manje nego na razini mora, ovisno o solarnoj aktivnosti. Molekule su ondje toliko rijetke da se sudaraju tek svakih nekoliko metara, a zrak se ponaša poput gotovo savršenog vakuuma. U takvim uvjetima krila više ne mogu stvarati uzgon, pa let postaje nemoguć bez raketnog pogona – jedine tehnologije koja ne ovisi o zraku za potisak.
U prijelaznom sloju između atmosfere i vakuuma temperatura i tlak više se ne ponašaju prema pravilima koja vrijede na Zemlji. U termosferi, jednom od najviših slojeva atmosfere, Sunčevo zračenje može zagrijati pojedine čestice plina i do 2 000 °C. Unatoč tome, objekt ili čovjek ondje ne bi osjetili toplinu, jer je zrak toliko rijedak da gotovo nema molekula koje bi mogle prenijeti energiju.
Taj prividni paradoks, visoka temperatura bez stvarne topline, pokazuje koliko su naši zemaljski pojmovi ograničeni kada ih pokušamo primijeniti na rubu svemira.
Povijest granice i simbolike
Theodore von Kármán bio je čovjek koji je vidio dalje od svog vremena. Sredinom 20. stoljeća, dok su svemirski letovi još pripadali području mašte, on je matematikom pokušavao odrediti točku u kojoj zrak postaje preslab da bi nosio krila. Shvatio je da će se jednom morati jasno razlikovati granica između zrakoplovstva i astronautike, između leta u atmosferi i kretanja kroz svemir.
Kad su Sovjeti 1957. godine lansirali Sputnik 1, prvi umjetni satelit, letio je visoko iznad svih granica koje su ikada definirane. Njegova orbita zauvijek je potvrdila da Kármánova crta ima stvarno značenje: iznad nje vladaju drugačiji zakoni fizike.
U desetljećima koja su uslijedila, pojava suborbitalnih letova poput Blue Originovog New Sheparda ponovno je otvorila pitanje granice. Te letjelice nakratko prelaze visinu od oko 100 kilometara, pružajući putnicima nekoliko minuta bestežinskog stanja i pogled na zakrivljenost planeta.
To iskustvo na neki način oživljava Kármánovu ideju: svemir ne počinje “negdje gore”, nego upravo ondje gdje zrak prestaje podržavati let i počinje vladavina vakuuma.
Granice koje se pomiču
Iako se visina od 100 kilometara najčešće uzima kao granica svemira, Zemljina atmosfera nije statična. Ona se stalno širi i skuplja, poput živog organizma koji diše. Solarni vjetrovi, geomagnetske oluje i promjene u Sunčevoj aktivnosti mogu pomaknuti njezine gornje slojeve, takozvanu egzobazu, i za nekoliko tisuća kilometara.
U prosjeku se egzobaza nalazi između 500 i 1 000 kilometara visine, gdje su molekule zraka toliko rijetke da ih više ne možemo smatrati dijelom atmosfere. No budući da se ta visina stalno mijenja, Kármánova crta ostaje praktična i jednostavna referenca. Ona nije prirodni zid, nego dogovoreni prag između zraka i vakuuma.
Dio znanstvenika, među njima i Jonathan McDowell s Harvard–Smithsonian centra za astrofiziku, predlaže pomicanje granice na 80 kilometara, tvrdeći da se već iznad te visine javljaju orbitalni učinci. Ipak, većina međunarodnih organizacija i dalje prihvaća 100 kilometara kao najjasniji i najstabilniji standard.
Na visini Kármánove crte događa se nešto fascinantno: granica između aerodinamike i orbitalne mehanike. Zrakoplovi iznad te visine više ne mogu stvarati uzgon, dok se svemirske letjelice moraju kretati brzinom dovoljno velikom da “padaju” oko Zemlje umjesto prema njoj.
Zato je Kármánova crta zapravo prag između dva režima kretanja, onog kojim upravlja aerodinamika i onog kojim vlada orbitalna mehanika. Ona razdvaja svijet u kojem krila još mogu nadjačati gravitaciju od svijeta u kojem samo brzina može održati let.
Što sve lebdi u tom pojasu
Danas se na tim visinama nalaze brojne satelitske i eksperimentalne letjelice. Mnoge su misije, poput ESA-inog GOCE satelita, letjele tek nešto iznad 200 kilometara visine, koristeći ionske pogone za nadoknađivanje otpora zraka. Još niže, između 80 i 120 kilometara, izgaraju meteori koji ulaze u atmosferu, stvarajući blještave tragove.
Na sjeveru i jugu planeta polarne svjetlosti često se uzdižu upravo do tih visina. Svjetlosni lukovi i zavjese nastaju kada nabijene čestice Sunčeva vjetra udare u atome kisika i dušika u gornjoj atmosferi, stvarajući spektakularne pojave vidljive i iz svemira.
Kármánova crta predstavlja prijelaznu zonu između gornje atmosfere i svemira – područje u kojem se posljednji tragovi zraka miješaju s vakuumom, a prirodni procesi obje sfere još uvijek djeluju jedni na druge.
Zakon iznad neba
Pravno gledano, granica svemira otvara niz važnih pitanja. Ugovor o svemiru iz 1967. godine, koji su potpisale gotovo sve države svijeta, propisuje da je svemir zajedničko dobro čovječanstva i da nijedna država ne može polagati suverenitet nad njim.
No budući da taj ugovor ne određuje gdje svemir zapravo počinje, Kármánova crta služi kao neformalna, ali široko prihvaćena linija razdvajanja. Iako nije zakonski utvrđena, koristi se u većini međunarodnih sporazuma i certifikata koji reguliraju svemirske aktivnosti.
Drugim riječima, granica svemira nije prirodni fenomen, nego dogovor koji povezuje fiziku i diplomaciju.
Astronauti koji su letjeli iznad 100 kilometara visine svjedoče promjeni koju nijedna kamera ne može zapravo dočarati. Plavo nebo postupno potamni sve do crnila svemira, a obris planeta ispod njih pokazuje zakrivljenost Zemlje. Na toj visini čovjek prvi put vidi granicu atmosfere ne kao liniju, nego kao tanki sloj svjetlosti koji obavija svijet.
To iskustvo otkriva koliko je prijelaz između “ovdje” i “tamo” zapravo tanak. Nije riječ samo o visini, nego o trenutku kad čovjek shvati da iznad tankog omotača zraka počinje golemo prostranstvo koje se ne pokorava našim svakodnevnim pojmovima.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
![Dana 25. studenog 2024., raketa Long March-2C uspješno je lansirana iz Satelitskog centra Jiuquan u sjeverozapadnoj Kini, noseći dva napredna satelita u orbitu. Lansiranje je izvedeno u 7:39 po pekinškom vremenu, postavljajući satelite Siwei Gaojing-2 03 i Siwei Gaojing-2 04 u njihovu predodređenu putanju. [Foto/Xinhua].](https://kozmos.hr/wp-content/uploads/2024/11/Kineski-pametni-sateliti-mijenjaju-nacin-na-koji-promatramo-Zemlju-iz-svemira.jpeg)
