Wie weit muss man von der Erde entfernt sein, um „im Weltraum“ zu sein?

Wir sind "im Raum" , eigentlich ist alles, was existiert und eine physische Präsenz hat. Aber was wir normalerweise damit meinen, ist die Beschreibung von "Weltraum" -Bedingungen von nahem (oder hartem) Vakuum, wo der atmosphärische Druck bereits niedrig genug ist, um Materie anders zu beeinflussen als unter wahren atmosphärischen Bedingungen, zum Beispiel bei atmosphärischem Druck unterhalb des Tripelpunkts von Wasser . Aber wo der „Weltraum“ beginnt, ist, wie Sie jetzt vielleicht vermuten, Ansichtssache und es gibt keine klare Grenze, die gezogen werden kann. Zum Beispiel hat Wikipedia über den Weltraum Folgendes zu sagen:

Es gibt keine feste Grenze, wo der Raum beginnt. Die Kármán-Linie in einer Höhe von 100 km (62 Meilen) über dem Meeresspiegel wird jedoch herkömmlicherweise als Beginn des Weltraums in Weltraumverträgen und zur Führung von Luft- und Raumfahrtaufzeichnungen verwendet.

Die Kármán-Linie, benannt nach dem ungarisch-amerikanischen Ingenieur und Physiker Theodore von Kármán , ist die theoretische Höhe, bei der die Erdatmosphäre für Luftfahrtzwecke zu dünn wird. Aber das ist nur eine willkürlich gesetzte Grenze, und wo "Weltraum" beginnt, könnte auch anders definiert werden, zum Beispiel durch den erwähnten atmosphärischen Druck, wo Wasser direkt von der Eis- in die Gasphase sublimieren kann, ohne vorher in eine Flüssigkeit überzugehen. Wiederum Wikipedia zitierend, diesmal über die Dreifachpunkte des Wassers :

Der Gas-Flüssigkeit-Fest-Tripelpunkt von Wasser entspricht dem Mindestdruck, bei dem flüssiges Wasser existieren kann. Bei Drücken unterhalb des Tripelpunkts (wie im Weltraum) wird festes Eis, wenn es bei konstantem Druck erhitzt wird, in einem als Sublimation bekannten Prozess direkt in Wasserdampf umgewandelt.

Da ist es also wieder, erwähnt als wo der "Weltraum" beginnt. Und es könnte natürlich auch mit anderen Mitteln definiert werden. Zum Beispiel durch welche willkürlichen atmosphärischen Grenzen wir setzen, am Rand jeder Höhe, die wir atmosphärische Schichten mit einem anderen Begriff benennen und unterschiedliche atmosphärische Bedingungen bezeichnen, vielleicht am Rand von Stratosphäre und Mesosphäre bei 50 km? Ich zitiere noch einmal Wikipedia über Unsicherheiten in der Mesosphäre :

Die Mesosphäre liegt oberhalb der maximalen Höhe für Flugzeuge und unterhalb der minimalen Höhe für orbitale Raumfahrzeuge. Es wurde nur durch den Einsatz von Höhenforschungsraketen zugegriffen. Infolgedessen ist es der am wenigsten verstandene Teil der Atmosphäre. Das Vorhandensein von Red Sprites und Blue Jets (elektrische Entladungen oder Blitze in der unteren Mesosphäre), leuchtenden Nachtwolken und Dichtescherungen innerhalb der kaum verstandenen Schicht sind von aktuellem wissenschaftlichem Interesse.

Es erwähnt also erneut die Kármán-Linie , gibt uns aber einen zusätzlichen Hinweis darauf, dass der „Weltraum“ genauso gut dadurch definiert werden könnte, wo atmosphärische Wetterphänomene aufhören. Das könnte wirklich ewig so weitergehen, also höre ich mit diesen drei Beispielen auf.

Ein paar Schlussfolgerungen können wir dennoch ziehen:

• Erstens scheint der international akzeptierte Standard für die Definition des tatsächlichen Beginns des „Weltraums“ die Kármán-Linie in einer Höhe von 100 km (62 Meilen) über dem Meeresspiegel zu sein, und wir haben uns auf bestimmte Verträge geeinigt, nämlich den Weltraum Vertrag , basierend auf dieser Definition.
• Zweitens, dass jede Grenze, an der der „Weltraum“ beginnt, ausschließlich willkürlich ist und je nach Ihren eigenen Definitionen und Ihrem Anwendungsfall variieren kann.
• Und schließlich, dass wir uns noch nicht auf eine dieser willkürlichen Vorstellungen darüber geeinigt haben, wo der „Weltraum“ beginnt, die gleichermaßen auf die atmosphärischen Bedingungen anderer Himmelskörper anwendbar wären. Das heißt, in welcher Höhe der „Weltraum“ über der Erde betrachtet wird, gilt nicht gleichermaßen für das, was diese Grenze beispielsweise für die Atmosphäre des Mars sein könnte, deren atmosphärischer Oberflächendruck im Durchschnitt nur geringfügig größer ist als der Tripelpunkt des Wassers, oder nur etwa 0,6 % des mittleren Meeresspiegeldrucks der Erde.

Gleichzeitig mit der Antwort von TildalWave sage auch ich „Karman-Linie“ ( 100 Kilometer (62 Meilen) über dem Meeresspiegel der Erde ). Abgesehen davon, dass die K-Linie gesetzlich so anerkannt ist, wird im selben Wikipedia-Artikel eine alternative Definition von „im Weltraum“ behandelt

... jedes Fahrzeug in dieser Höhe müsste sich schneller als die Umlaufgeschwindigkeit fortbewegen, um ausreichend aerodynamischen Auftrieb aus der Atmosphäre abzuleiten, um sich selbst zu tragen, wobei die Zentrifugalkraft vernachlässigt wird). ...

Die Anfänge des Weltraums und der Raumfahrt sind schwer einzuordnen, da die Grenze zwischen einer Atmosphäre und dem Vakuum des Weltraums sehr fließend ist. Eine Raumgrenze ist danach zu definieren, was man unter Luft und Raum versteht / was man in diesen Angelegenheiten für wichtig hält. Die Weltraumgrenze kann eher eine Luftdruckgrenze als eine Höhengrenze sein und sollte für alle Himmelskörper gelten.

Eine der folgenden Höhen und Drücke könnte als Grenze zwischen einer Atmosphäre und dem Weltraum / zwischen Luft- und Raumfahrt festgelegt werden (einige davon basieren auf meinen persönlichen Raumfahrterfahrungen in Orbiter2016 ):

18,3 km (60.000 Fuß) Die Armstrong-Grenze, oberhalb derer der Außenluftdruck so niedrig ist, dass Sie einen Druckanzug (wie einen Raumanzug) benötigen. Wasser würde bei Körpertemperatur kochen. Ihr Körper betrachtet den Raum über der Armstrong-Linie also als Vakuum und Sie können ohne Druckanzug oder -kabine nicht mehr überleben. 90 % der Masse der Erdatmosphäre befinden sich unter Ihnen. Die Luftraumgesetzgebung der FAA endet an der Armstrong-Grenze. Der Himmel wird bereits oberhalb von 60.000 Fuß sehr dunkel und Sie würden mittags die hellsten Sterne und Planeten sehen. Die Armstrong-Grenze markiert den Beginn des Nahraums, ein Übergangsbereich zwischen Luftraum und Weltraum. Wenn Sie es bereits als Weltraumgrenze betrachten, würden die folgenden Himmelskörper als Körper mit Atmosphären gelten: Venus, Erde, Titan und die vier Gasriesen.

35 km (115.000 Fuß) Der Tripelpunktaus Wasser. Oberhalb dieser Höhe kann Wasser draußen nicht mehr in flüssigem Zustand existieren. Wassereis würde sublimieren (verdampfen), nicht schmelzen. Der Tripelpunkt von Wasser liegt bei einem Druck von etwa 611,7 Pa (0,088 psi). In dieser Höhe gibt es auch die obere Grenze der Ozonschicht, über der es einen kleinen Block von UV-Strahlung gibt. Oberhalb dieser Höhe ist der Himmel komplett schwarz und wird nicht noch schwärzer. Sie würden mittags alle ausreichend hellen Sterne und Planeten sehen (wie den Orion im Sommer). Düsenflugzeuge können nicht mehr nivelliert fliegen und der Höhenrekord für ein Düsenflugzeug liegt bei einer MiG-25M, die etwa 2,5 km (8.000 Fuß) über dieser Höhe liegt. Wenn Sie den Druck des Wassertripelpunktes als Raumgrenze betrachten, müssen Sie den Mars in die Liste der Körper mit beträchtlichen Atmosphären aufnehmen.

51,5 km Die Stratopause (Stratosphäre-Mesosphäre-Grenze). Die Temperatur hört auf zu steigen und beginnt mit der Höhe zu sinken. Oberhalb von 52 km fällt der Luftdruck unter 0,01 psi. Wenn Sie diese oder eine niedrigere Höhe als Weltraumgrenze betrachten, beachten Sie, dass Yuri Gagarin für Sie nicht der erste Mann im Weltraum war. Der erste Mensch im Weltraum wäre der amerikanische Pilot Joseph Walker, der am 30. März 1961, wenige Tage vor Gagarins Raumflug, mit der X-15 etwas mehr als 32 Meilen erreichte.

61 km (200.000 ft) Wie ich aus dem Flug im Orbiter 2016 schließe, fällt der Druck über etwa dieser Höhe unter 0,003 psi. Dort ist es so niedrig, dass man nichts mehr hören kann, es gibt keinen Ton und man ist über dieser Höhe praktisch taub. Nur draußen, da der Schall natürlich immer noch durch Ihr Raumschiff wandern würde. Ebenfalls oberhalb von etwa 200.000 Fuß beginnt die Ionosphäre . Ballonfahrt ist nicht mehr möglich. Der höchste unbemannte Ballon erreichte eine Höhe von 53 km (173.900 ft) und der höchste bemannte (geflogen von Alan Eustace) erreichte etwa 41,5 km (136.000 ft). Oberhalb von 200.000 Fuß können Sie in Ihrem Raumflugzeug schwerelos werden, ohne das Steuerhorn drücken zu müssen. Siehe diese Antwort zur Verdeutlichung.

71 km (230.000 ft) Dies ist ungefähr das niedrigste Perigäum, das ich in Orbiter2016 erreichte und die Erde weiter umkreiste. Die Umlaufbahn änderte sich nicht viel, sie blieb ziemlich stabil.

80,47 km (50 Meilen) Dies ist die Weltraumgrenze, wie sie von der NASA, der USAF und der FAA definiert wurde. Es ist die Mesopause (Grenze zwischen Mesosphäre und Thermosphäre): Die Temperatur hört auf zu sinken und beginnt wieder zu steigen. Der Druck fällt über dieser Höhe unter 1 Pa / 0,00015 psi. Es ist definiert als, wo Sie mehr Kraft in den raketengetriebenen Flug als in den Luftauftrieb stecken müssen. In dieser Höhe übernimmt die Astrodynamik die Aerodynamik. Wenn Sie hier die Weltraumgrenze berücksichtigen, müssen Sie Pluto, Eris und Triton zu Himmelskörpern hinzufügen, die eine beträchtliche Atmosphäre haben.

83,6 km (51,9 mi) Theodore von Kármán berechnete, dass die Atmosphäre in dieser Höhe zu dünn wird, um einen Flug zu unterstützen.

85,3 km (53 Meilen) Dies ist ungefähr der Punkt, an dem mein Raumschiff in Orbiter2016 zu glühen beginnt, wenn es aus dem Orbit zurückkehrt. Ich nehme an, das Space Shuttle fing in dieser Höhe auch an zu leuchten. Bei dieser Höhe erlange ich die Kontrolle über das Ruder zurück.

91,5 km (57 Meilen) Die ursprüngliche Kármán-Linie : Die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs, um Auftrieb zu erzeugen, muss die Umlaufgeschwindigkeit sein. Der aerodynamische Auftrieb beträgt 2 %, während 98 % des Fahrzeuggewichts von der Zentrifugalkraft getragen werden. Während kreisförmige Umlaufbahnen in dieser Höhe unmöglich sind, kann ein Raumschiff in einer elliptischen Umlaufbahn ein Perigäum von 230.000 Fuß erreichen und es ziemlich stabil bleiben.

100 km (62,14 mi) Was derzeit als Kármán-Linie bezeichnet wird und von der FAI als Weltraumgrenze festgelegt wurde. Es ist nur der nächstfolgende Doppel-0-Wert in metrischen Einheiten, um die "Kárman-Linie" "einprägsamer" zu machen, ohne jede Grundlage in physikalischen Eigenschaften.

65 Meilen (105 km) In Orbiter2016 beginnt das Gravimeter meines Raumfahrzeugs, eine beträchtlichere g-Kraft um diese Höhe herum zu lesen, wenn es aus der Umlaufbahn wieder eintritt (oder wenn es eine elliptische Umlaufbahn mit einem so niedrigen Perigäum hat).

118 km (73 mi) Zitat aus Wikipedia 1 : „Im Jahr 2009 berichteten Wissenschaftler über detaillierte Messungen mit einem Supra-Thermal Ion Imager (einem Instrument, das die Richtung und Geschwindigkeit von Ionen misst), die es ihnen ermöglichten, eine Grenze bei 118 km ( 73 Meilen) über der Erde. Die Grenze stellt den Mittelpunkt eines allmählichen Übergangs über Dutzende von Kilometern von den relativ sanften Winden der Erdatmosphäre zu den heftigeren Strömungen geladener Teilchen im Weltraum dar, die Geschwindigkeiten von weit über 268 m/s erreichen können ( 600 km/h)."

120 km (75 mi) Hier beginnt mein Raumschiff in Orbiter2016 beim Wiedereintritt aus der Umlaufbahn einen erheblichen atmosphärischen Luftwiderstand zu erfahren. Wenn Sie die Weltraumgrenze auf diese Höhe oder höher setzen, müssen Sie Io in die Liste der Körper mit beträchtlichen Atmosphären aufnehmen.

122 km (400.000 Fuß) Wiedereintrittshöhe der NASA für das Space Shuttle, definiert als Beginn eines signifikanteren Luftwiderstands.

150 km (93 mi) Oberhalb dieser Höhe ist eine stabile kreisförmige Umlaufbahn möglich.

450 mi (700 km) Die Thermopause / Exobase (Ende der Kollisionsatmosphäre). Oberhalb dieser Höhe wird die Atmosphäre zu einer Exosphäre , die sich nicht mehr wie Gas verhält. Die Moleküle kollidieren nicht miteinander und werden durch den Sonnenwind von der Erde weggeschleudert, wobei sie Fluchtgeschwindigkeit erreichen. Wenn Sie dies als Weltraumgrenze betrachten, müssen Sie Callisto in die Gruppe der Körper mit beträchtlichen Atmosphären einbeziehen. Außerdem müssten Sie nur die folgenden Flüge als Raumflüge einstufen: Gemini 10, Gemini 11, Apollo 8 und Apollo 10-17. Alle anderen Raumflüge würden nicht als solche zählen.

10.000 km (6.214 mi) Ende der Exosphäre . Oberhalb dieser Höhe herrscht ein ziemlich absolutes Vakuum. Wenn Sie dies als Weltraumgrenze betrachten, müssten Sie nur Apollo 8 und Apollo 10-17 als Raumflüge zählen.

35.786 Kilometer (22.236 Meilen) Geostationäre Umlaufbahn . Während dies nichts mit Luftdruck/Dichte und Vakuum zu tun hat, beanspruchten einige äquatoriale Länder ein Rechtsrecht auf dem Territorium bis zur Höhe der geostationären Umlaufbahn.

Was mich betrifft, betrachte ich 200.000 Fuß (61 km) als Weltraumgrenze. Die für mich am wenigsten plausiblen sind die bei 100 km und die bei der geostationären Umlaufbahn, aus den oben genannten Gründen.

Um allen anderen zu widersprechen, verwendete die US Air Force eine Höhe von 50 Meilen, als sie das Astronautenabzeichen an Piloten der X-15 verlieh.

Der Weltraum beginnt an der Kármán-Linie (richtig angegeben von @TildalWave). Dies wurde von der Fédération Aéronautique Internationale (FIA) akzeptiert. Wikipedia zitieren :

Die Kármán-Linie oder Karman-Linie liegt in einer Höhe von 100 Kilometern über dem Meeresspiegel der Erde und stellt üblicherweise die Grenze zwischen der Erdatmosphäre und dem Weltraum dar. Diese Definition wird von der Fédération Aéronautique Internationale (FAI) akzeptiert, einer internationalen Normungs- und Aufzeichnungsorganisation für die Luft- und Raumfahrt.

Aber es ist noch nicht alles, wo atmosphärische Wetterphänomene aufhören. Wetterphänomene hören typischerweise in der Thermosphäre auf, die 8–15 km über der Erde (18 km über dem Äquator) reicht, aber stratosphärische Wetterphänomene existieren, zB perlmuttartige oder polare Stratosphärenwolken, die sich bis zu 25 km über dem mittleren Meeresspiegel bilden können . Das liegt jedoch weit unterhalb der Kármán-Linie bei 100 km über der Erdoberfläche.

Nach falschen Bemerkungen über "die" Kármán-Linie und einer schönen runden Zahl in metrischen Einheiten beschloss ich, meinen Senf dazu zu geben, oder so.

Zunächst möchte ich Ihnen bezüglich der Kármán-Linie sagen, dass die Erde keine Kármán-Linie hat. Das fragliche Flugzeug hat seine eigene Kármán-Linie, hier erreicht seine Strömungsabrissgeschwindigkeit die Umlaufgeschwindigkeit. Daher ist die Kármán-Linie für jedes Flugzeug unterschiedlich, liegt aber meistens etwa 10 km unter dem angeblichen 100-km-Wert (also etwa 90 km (56 mi)). Nicht dass irgendein Flugzeug versuchen würde, in der oberen Mesosphäre oder darüber nur durch Antrieb und aerodynamischen Auftrieb horizontal zu fliegen.

Also zurück zu Ihrer Frage, wie weit von der Erde entfernt ist der Weltraum, oder besser: In welcher Höhe/Entfernung endet die Atmosphäre?

• Wie Sie wissen, besteht die Erdatmosphäre aus 78 % Stickstoff, 21 % Sauerstoff und 1 % Argon.
• Und wir wissen, dass der Weltraum (der keine perfekte Leere ist) aus Wasserstoff- und Heliumatomen besteht.

Sehen Sie sich nun das folgende Diagramm an:

Alternative:

Atmosphärische Zusammensetzung mit Höhe 1

Alternative:

Atmosphärische Zusammensetzung mit Höhe 2

Wie wir aus den Diagrammen ableiten können, beginnt die Änderung der atmosphärischen Zusammensetzung in einer Höhe von etwa 90 km (56 Meilen), die als Turbopause oder Homopause bezeichnet wird und mit der Mesopause identisch ist; und die Änderung endet im Wesentlichen bei etwa 880 km (550 mi), oberhalb derer Wasserstoff und Helium vorherrschen.

Wenn Sie also streng sind, können Sie sagen, dass das definitive Ende der Erdatmosphäre bei 550 Meilen liegt, jenseits dessen der Weltraum liegt. Dies würde jedoch bedeuten, dass es in der Geschichte nur zehn bemannte Raumflüge gab: Gemini 11, Apollo 8 und Apollo 10-17. Während dies eine Ehre für Amerika ist, da es die einzige Nation ist, die jemals die bemannte Raumfahrt durchgeführt hätte, betrachten Lehrbücher und fast jeder Juri Gagarin als den ersten Menschen im Weltraum und die deutsche V2-Rakete als das erste von Menschenhand geschaffene Objekt im Weltraum.

Während seiner Tests in Peenemünde betrug die höchste vom V2 erreichte Höhe 189 km (117 mi). Die Wostok-Raumsonde von Juri Gagarin erreichte einen Höhepunkt von 327 km (203 Meilen). Der vorherige Höhenrekord für einen Menschen lag bei 51,5 km (32 Meilen), der von Joseph Walker in der X-15 einige Tage vor Gagarins Flug erreicht wurde. Wenn Sie also beim Mainstream bleiben möchten, sollte die Grenze zwischen Atmosphäre und Weltraum über 32 Meilen und nicht höher als 117 Meilen liegen. Wie aus den Diagrammen geschlossen wird, beginnt die Änderung der Zusammensetzung der Atmosphäre bei der Turbo-/Mesopause, die 84-92 km (52-57 mi) hoch ist, was eine "Mainstream-Grenze" noch mehr einschränkt.

Aber wenn Sie nichts gegen den Mainstream-Unterricht haben, können Sie die Atmosphäre-Raum-Grenze in jeder Höhe von 84 km (52 ​​Meilen) bis 880 km (550 Meilen) betrachten, oder Sie möchten sie vielleicht durch ganz andere Faktoren definieren .