地冕到底有多大？
图片来历NASA Earth Observatory
来历科研圈（IDkeyanquan）
一项研讨剖析了来自二十年前的观测数据，提出了一个惊人的观念地球大气层一贯延伸到约 63 万千米处，月球也被包裹在大气层中。
最近的一项研讨提出，地球的大气层延伸到至少 100 个地球半径，约 630000 千米（km）处，这也意味着月球其实也在大气层中。这项研讨结果宣布在 Journal of Geophysical Research Space Physics 上。
不论你还记不记得地舆讲义上对大气层的详细界说，你一定会觉得这个界说几乎难以幻想。不过，地球大气层的界说一贯有着许多争议，没准地舆讲义仅仅选了一个好记的（大雾）。
“航空”和“航天”的分界限
依据国际航空联合会（Fédération Aéronautique Internationale）的界说，海拔 100km 高度为卡门线（Kármán line），这是从“航空”过渡到“航天”的界限。当航天器发射后，为了坚持飞翔状况，飞船需求继续加快，直至切线方向上的速度抵达第一速度后，航天器便可盘绕地球飞翔。而飞翔器抵达时，所在的高度差不多便是 100km。
极光就发作在卡门线邻近，海拔大约在 90~150 km 之间。图片来历Pixabay
可是，关于卡门线高度的争议却从未中止。有人计算了从 1951 年到 1962 年间呈现的大约 30 种关于卡门线高度的不同定见，鸿沟高度的界说规模从海拔 20km 到 400km，其间大部分的值坐落 75-100km 之间。哈佛-史密森尼天体物理中心（Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics）的天体物理学家 Jonathan McDoell 以为卡门线的高度应该是 80km，在 2018 年宣布的一篇论文中，他剖析了 43000 颗卫星的超越 9000 万个点坐标轨迹数据，发现有 50 颗卫星可在 80km 的高度绕行地球。McDoell 提出的界说也得到了一些研讨人员的支撑。
卡门线的界说其实不完满是一个科学问题。在这样的鸿沟以下，可以说这部分的空域归于在其下方的国家；而在空间鸿沟以上，理论上是答应各国卫星自在飞翔的。因而，对卡门线的界说多少会遭到政治诉求的影响。
太阳有日冕，地球有地冕
天文学家试图用愈加普适的规范来界说地球大气层，可是地球的大气层实际上比幻想中更杂乱，远远不是一条线所能界定。
天文学家 Lyman Spitzer 初次提出“散逸层”（exosphere）的概念，他指出，假如不是因为这一层大气温度较高，使得较轻的气体逃逸，那么地球大气中的氦气含量会比实际中要高得多。
这一大气区域也被称为地冕（geocorona）。咱们都知道日冕，它是太阳大气的最外层，由很淡薄的彻底电离的等离子体所组成，可以分为内冕、中冕和外冕三个层次。而地冕与其类似，它以电中性的氢原子为首要成分，是地球大气逸散层的一部分。也就说是，在地球的大气层与接壤的区域，有一片“氢原子云”，咱们界说为地冕。
日冕。图片来历Hinode JAXA/NASA
填充地冕的氢原子来自于地球大气。大气中的水和甲烷经过光解离发作氢原子，它们经过扩散作用向远离地表方向运动；抵达逸散层底部时，它们将沿着原运动轨迹向太空发射。依据氢原子的速度不同，这时候或许发作两种状况速度大于逃逸速度的氢原子在双曲线轨迹上发射，永久告别了地球；速度小于逃逸速度的氢原子将返回到逸散层底部。留在地冕中的氢原子也不能无限累积。这些氢原子会经过太阳宣布的极紫外辐射发作电离，并与朝地球飞来的太阳风质子进行电荷交流，其“寿数”大约为 20 天左右。
所以，在地冕这个区域，一部分氢原子脱离了地球，留下来的氢原子也比较短寿；这些要素都约束了地冕的巨细，使它无法无限延伸。
地冕到底有多大？
要想丈量地冕的巨细，最直观的办法是在外太空顶用航天器观测地冕宣布的光。在 1972 年的阿波罗 16 号使命中，宇航员曾初次拍照到地冕层的图画，但那一次是从月球轨迹视点进行拍照的，其时的宇航员或许并不知道其实自己并没有飞出地冕。
阿波罗 16 号上的宇航员拍照的地冕。图片来历NASA
地冕中的氢元素会与来自太阳的远紫外线辐射发作散射而发光。地冕发射的谱线有好几种，其间最强的谱线是莱曼阿尔法辐射，这是氢原子的电子从主量子数 n = 2 跃迁至 n = 1 时宣布的谱线。研讨人员首要经过它来检测地冕。
这次研讨所取得的地冕数据来自于太阳和太阳风层探测器（Solar and Heliospheric Observatory，SOHO），它由欧洲航天局（ESA）及美国国家航空航天局（NASA）一起研发，绕太阳公转，并对太阳进行研讨。SOHO上的仪器可以过滤掉来自更远的外太空的莱曼阿尔法辐射，精确地丈量来自地冕的光线。两个传感器不间断地对地球进行观测，跟着探测器的移动，大约 20 小时内即可取得整个天空的图画。
研讨发现，地冕的规模差不多延伸到63万千米之外，相当于100个地球半径；而月球轨迹相当于60个地球半径，也便是说，月球也被包含在地冕之中。
研讨人员还发现，因为太阳光压的影响，地冕的形状看起来有点像彗星的尾巴。在朝着太阳的一侧，地冕层氢原子被阳光“紧缩”，在间隔地表 6 万公里处每立方厘米大约有 70 个原子；而到月球轨迹空间，每立方厘米均匀仅有 0.2 个原子，基本上可以以为是真空。在背对太阳的一侧，氢原子的密度全体上要更大一些。
地冕观测示意图（未按份额制作），图中地球周围的淡色区域为地冕。图片来历ESA
令人惊奇的是，这项最新研讨的数据来自 1996~98 年间。SOHO 于 1995 年发射升空，原计划使用寿数是 3 年，但它现在已在太空中工作了 20 多年，而且仍在运转。它搜集的许多数据还未得到剖析，比方这次的日冕数据。
这项研讨阐明地冕层也是一个紫外线辐射源，可是同太阳辐射源比较，地冕层宣布的辐射微乎其微，对普通人或月球轨迹的宇航员没什么影响。不过，处于地冕内部的太空望远镜或许需求调整它的基准，以便更精准地进行深空观测。法国国家科学研讨中心（French National Centre for Scientific Research）的天文学家、前 SWAN 项目首席研讨员 Jean-Loup Bertaux 说“那些在紫外波段观测天空，研讨和星系化学成分的空间望远镜都要考虑到这一点。”而且，因为行星外层的氢原子层反映了低大气层（火星，金星和地球）中水和（或）甲烷的存在，它也将成为未来研讨中愈加受重视的主题。
，研讨发现也标明，直到今日还没有一个人类可以真实脱离地球。