¿Qué tan lejos tienes que estar de la Tierra para estar "en el espacio"?

Estamos "en el espacio" , de hecho todo lo que existe y tiene presencia física lo es. Pero lo que generalmente queremos decir con esto es describir las condiciones del "espacio exterior" de vacío cercano (o duro), donde la presión atmosférica ya es lo suficientemente baja como para afectar la materia de manera diferente que en las condiciones atmosféricas reales, por ejemplo, a la presión atmosférica por debajo del punto triple del agua . . Pero dónde comienza el "espacio exterior" , como es de esperar a estas alturas, es una cuestión de opinión y no hay una línea clara que trazar. Por ejemplo, Wikipedia sobre el espacio exterior dice lo siguiente:

No hay un límite firme donde comienza el espacio. Sin embargo, la línea Kármán , a una altitud de 100 km (62 millas) sobre el nivel del mar, se usa convencionalmente como el comienzo del espacio exterior en tratados espaciales y para el mantenimiento de registros aeroespaciales.

La línea Kármán, llamada así por el ingeniero y físico húngaro-estadounidense Theodore von Kármán , es la altitud teórica a la que la atmósfera terrestre se vuelve demasiado delgada para fines aeronáuticos. Pero este es simplemente un límite establecido arbitrariamente, y donde comienza el "espacio exterior" también podría definirse de manera diferente, por ejemplo, por la presión atmosférica mencionada donde el agua puede sublimarse directamente de hielo a fase gaseosa sin la transición a un líquido primero. Nuevamente citando a Wikipedia, esta vez sobre los puntos triples del agua :

El punto triple gas-líquido-sólido del agua corresponde a la presión mínima a la que puede existir agua líquida. A presiones por debajo del punto triple (como en el espacio exterior), el hielo sólido, cuando se calienta a presión constante, se convierte directamente en vapor de agua en un proceso conocido como sublimación.

Así que ahí está nuevamente, mencionado como donde comienza el "espacio exterior" . Y, por supuesto, también podría definirse por otros medios. Por ejemplo, ¿por qué límites atmosféricos arbitrarios establecemos, en el borde de cualquier altitud que denominamos capas atmosféricas con un término diferente, designando diferentes condiciones atmosféricas, tal vez en el borde de la estratosfera y la mesosfera a 50 km? Una vez más, citando a Wikipedia sobre las incertidumbres de la mesosfera :

La mesosfera se encuentra por encima de la altitud máxima para las aeronaves y por debajo de la altitud mínima para las naves espaciales en órbita. Solo se ha accedido mediante el uso de cohetes de sondeo. Como resultado, es la parte menos conocida de la atmósfera. La presencia de duendes rojos y chorros azules (descargas eléctricas o relámpagos dentro de la mesosfera inferior), nubes noctilucentes y cizalladuras de densidad dentro de la capa poco conocida son de interés científico actual.

Así que vuelve a mencionar la línea de Kármán , pero nos da una pista adicional de que el "espacio exterior" bien podría definirse por el lugar donde terminan los fenómenos meteorológicos atmosféricos. Esto podría continuar para siempre, así que me detendré con estos tres ejemplos.

Sin embargo, podemos sacar algunas conclusiones:

• Primero, que parece que el estándar internacionalmente aceptado para definir dónde comienza realmente el "espacio exterior" es la línea Kármán , a una altitud de 100 km (62 millas) sobre el nivel del mar, y que hemos acordado ciertos tratados, a saber, el Espacio Exterior Tratado , basado en esta definición.
• En segundo lugar, cualquier límite donde comience el "espacio exterior" es exclusivamente arbitrario y puede variar según sus propias definiciones y casos de uso.
• Y, por último, que aún no nos hemos puesto de acuerdo sobre ninguna de estas nociones arbitrarias de dónde comienza el "espacio exterior" , que serían igualmente aplicables a las condiciones atmosféricas de otros astros. Es decir, a qué altitud se considera que es el "espacio exterior" por encima de la Tierra no se aplicará igualmente a lo que podría ser este límite para, digamos, la atmósfera de Marte que tiene una presión atmosférica superficial en promedio solo ligeramente mayor que el punto triple del agua, o sólo alrededor del 0,6% de la presión media del nivel del mar en la Tierra.

Al mismo tiempo que la respuesta de TildalWave, yo también digo 'línea Karman' ( 100 kilómetros (62 millas) sobre el nivel del mar de la Tierra ). Además del hecho de que la línea K está legalmente reconocida, en el mismo artículo de Wikipedia se cubre una definición alternativa de 'en el espacio'.

... cualquier vehículo a esta altitud tendría que viajar más rápido que la velocidad orbital para obtener suficiente sustentación aerodinámica de la atmósfera para sostenerse, despreciando la fuerza centrífuga). ...

El comienzo del espacio exterior y los vuelos espaciales es algo difícil de clasificar porque el límite entre una atmósfera y el vacío del espacio es muy fluido. Una frontera espacial debe definirse de acuerdo con lo que uno considera aire y espacio / lo que uno considera importante en estos asuntos. El límite espacial puede ser un límite de presión de aire en lugar de un límite de altitud, y debe aplicarse a todos los cuerpos celestes.

Una de las siguientes altitudes y presiones podría establecerse como un límite entre una atmósfera y el espacio exterior/entre vuelos aéreos y espaciales (algunos de ellos se basan en mi experiencia personal de vuelos espaciales en Orbiter2016 ):

60.000 pies (18,3 km) El límite de Armstrong por encima del cual la presión del aire exterior es tan baja que necesita un traje presurizado (como un traje espacial). El agua herviría a la temperatura de tu cuerpo. Entonces, su cuerpo considera que el espacio por encima de la línea de Armstrong es vacío y ya no puede sobrevivir sin un traje presurizado o una cabina. El 90% de la masa de la atmósfera de la Tierra está debajo de ti. La legislación del espacio aéreo de la FAA termina en el límite de Armstrong. El cielo se vuelve muy oscuro ya por encima de los 60,000 pies y verías las estrellas y los planetas más brillantes al mediodía. El límite de Armstrong marca el comienzo del espacio cercano, zona de transición entre el espacio aéreo y el espacio ultraterrestre. Si ya lo consideras la frontera del espacio, los siguientes cuerpos celestes contarían como cuerpos con atmósferas: Venus, la Tierra, Titán y los cuatro gigantes gaseosos.

115.000 pies (35 km) El punto triplede agua. Por encima de esa altitud, el agua ya no puede existir en estado líquido en el exterior. El hielo de agua se sublimaría (evaporaría), no se derretiría. El punto triple del agua está a una presión de aproximadamente 611,7 pa (0,088 psi). A esta altitud también está el límite superior de la capa de ozono por encima del cual hay un pequeño bloque de radiación ultravioleta. Por encima de esa altitud, el cielo es completamente negro y no se volverá más negro. Verías todas las estrellas y planetas lo suficientemente brillantes al mediodía (como Orión en verano). Los aviones a reacción ya no pueden volar nivelados y el récord de altitud para un avión a reacción es un MiG-25M a unos 8.000 pies (2,5 km) por encima de esa altitud. Si considera que la presión del punto triple del agua es el límite del espacio, debe agregar a Marte a la lista de cuerpos con atmósferas considerables.

32 millas (51,5 km) La estratopausa (límite entre la estratosfera y la mesosfera). La temperatura deja de aumentar y comienza a disminuir con la altitud. Por encima de 32 millas, la presión del aire cae por debajo de 0,01 psi. Si considera que esta o una altitud más baja es la frontera del espacio, tenga en cuenta que Yuri Gagarin no fue el primer hombre en el espacio para usted. El primer hombre en el espacio sería el piloto estadounidense Joseph Walker, que alcanzó poco más de 32 millas en el X-15 el 30 de marzo de 1961, unos días antes del vuelo espacial de Gagarin.

200.000 pies (61 km) Como concluyo de volar en Orbiter2016, por encima de esa altitud, la presión cae por debajo de 0,003 psi. Allí es tan bajo que ya no puedes escuchar, no hay sonido y uno es esencialmente sordo por encima de esa altitud. Solo en el exterior, ya que el sonido seguiría viajando a través de su nave espacial, por supuesto. También por encima de unos 200.000 pies comienza la ionosfera . El vuelo en globo ya no es posible. El globo no tripulado más alto alcanzó una altitud de 53 km (173 900 pies) y el tripulado más alto (volado por Alan Eustace) alcanzó unos 41,5 km (136 000 pies). Por encima de los 200.000 pies, puede volverse ingrávido en su avión espacial sin tener que empujar el yugo. Vea esta respuesta para una aclaración.

71 km (230 000 pies) Este es aproximadamente el perigeo más bajo que alcancé en Orbiter2016 y continué orbitando la Tierra. La órbita no cambió mucho, se mantuvo bastante estable.

50 millas (80,47 km) Esta es la frontera espacial definida por la NASA, la USAF y la FAA. Es la mesopausa (límite mesosfera-termosfera): la temperatura deja de descender y vuelve a aumentar. La presión cae por debajo de 1 Pa / 0,00015 psi por encima de esa altitud. Se define como donde tienes que poner más esfuerzo en el vuelo propulsado por cohetes en lugar de la flotabilidad del aire. La astrodinámica toma el relevo de la aerodinámica alrededor de esa altitud. Si consideras la frontera del espacio aquí, debes agregar a Plutón, Eris y Tritón a los cuerpos celestes que tienen una atmósfera considerable.

83,6 km (51,9 millas) Theodore von Kármán calculó que a esa altitud la atmósfera se vuelve demasiado delgada para soportar el vuelo aeronáutico.

53 millas (85,3 km) Aquí es alrededor de donde en Orbiter2016 mi nave espacial comienza a brillar cuando vuelve a entrar desde la órbita. Supongo que el transbordador espacial también comenzó a brillar alrededor de esa altitud. Recupero el control del timón alrededor de esa altitud.

57 millas (91,5 km) La línea Kármán original : la velocidad de un vehículo para generar sustentación debe ser la velocidad orbital. La sustentación aerodinámica es del 2 %, mientras que el 98 % del peso del vehículo lo soporta la fuerza centrífuga. Si bien las órbitas circulares son imposibles a esa altitud, una nave espacial en una órbita elíptica puede alcanzar un perigeo a 230 000 pies y mantenerlo bastante estable.

100 km (62,14 mi) Lo que actualmente se conoce como la línea Kármán y establecida por la FAI como frontera espacial. Es solo el siguiente valor doble 0 en unidades métricas para hacer que la "línea Kárman" sea "más memorable", sin ninguna base en las propiedades físicas.

65 mi (105 km) En Orbiter2016, el gravímetro de mi nave espacial comienza a leer una fuerza g más considerable alrededor de esa altitud cuando vuelve a entrar desde la órbita (o cuando tiene una órbita elíptica con un perigeo que llega a esa altura).

118 km (73 millas) Cita de Wikipedia 1 : "En 2009, los científicos informaron mediciones detalladas con un generador de imágenes de iones supratérmicos (un instrumento que mide la dirección y la velocidad de los iones), lo que les permitió establecer un límite a 118 km ( 73 millas) sobre la Tierra. El límite representa el punto medio de una transición gradual durante decenas de kilómetros desde los vientos relativamente suaves de la atmósfera de la Tierra hasta los flujos más violentos de partículas cargadas en el espacio, que pueden alcanzar velocidades muy por encima de los 268 m/s ( 600 mph)".

120 km (75 millas) Aquí es donde en Orbiter2016 mi nave espacial comienza a experimentar una resistencia atmosférica significativa cuando vuelve a entrar desde la órbita. Si establece el límite del espacio a esta altitud o superior, debe incluir a Io en la lista de cuerpos con atmósferas considerables.

400.000 pies (122 km) , la altitud de reingreso de la NASA para el transbordador espacial, definida como el comienzo de una resistencia atmosférica más significativa.

93 millas (150 km) Por encima de esa altitud, es posible una órbita circular estable.

450 mi (700 km) La termopausa / exobase (final de la atmósfera de colisión). Por encima de esa altitud, la atmósfera se convierte en una exosfera que ya no se comporta como un gas. Las moléculas no chocan entre sí y se dispersan lejos de la Tierra por el viento solar, alcanzando la velocidad de escape. Si consideras esta la frontera del espacio, debes incluir a Calisto en el grupo de cuerpos con atmósferas considerables. También tendría que clasificar solo los siguientes vuelos como vuelos espaciales: Gemini 10, Gemini 11, Apollo 8 y Apollo 10-17. Todos los demás vuelos espaciales no contarían como ninguno.

10.000 km (6.214 mi) Fin de la exosfera . Por encima de esa altitud hay un vacío bastante absoluto. Si considera esto como la frontera espacial, solo el Apolo 8 y el Apolo 10-17 tendrían que contar como vuelos espaciales.

35.786 kilómetros (22.236 millas) Órbita geoestacionaria . Si bien esto no tiene nada que ver con la presión/densidad del aire y el vacío, algunos países ecuatoriales reclamaron derechos legales sobre el territorio hasta la altitud de la órbita geoestacionaria.

En cuanto a mí, considero 200.000 pies (61 km) el límite espacial. Los menos plausibles para mí son el de 100 km y el de órbita geoestacionaria, por las razones escritas anteriormente.

Para contradecir a todos los demás, la Fuerza Aérea de EE. UU. usó una altitud de 50 millas al otorgar la insignia de astronauta a los pilotos del X-15.

El espacio exterior comienza en la línea Kármán (correctamente dicho por @TildalWave). Esto ha sido aceptado por la Fédération Aéronautique Internationale (FIA). Citando Wikipedia :

La línea de Kármán, o línea de Karman, se encuentra a una altitud de 100 kilómetros (62 millas) sobre el nivel del mar de la Tierra y comúnmente representa el límite entre la atmósfera de la Tierra y el espacio exterior. Esta definición es aceptada por la Fédération Aéronautique Internationale (FAI), que es un organismo internacional de establecimiento de normas y mantenimiento de registros para la aeronáutica y la astronáutica.

Pero no es allí donde cesan los fenómenos meteorológicos atmosféricos. Los fenómenos meteorológicos normalmente cesan en la termosfera, que alcanza los 8-15 km sobre la Tierra (18 km sobre el ecuador), pero existen fenómenos meteorológicos estratosféricos, por ejemplo, nubes estratosféricas nacaradas o polares que pueden formarse a una altura de hasta 25 km sobre el nivel medio del mar. . Aún así, eso está muy por debajo de la línea de Kármán a 100 km sobre la superficie de la Tierra.

Después de comentarios erróneos sobre "la" línea Kármán y un hermoso número redondo en unidades métricas, decidí agregar mis dos centavos a esto, o algo así.

Primero, con respecto a la línea Kármán , déjame decirte que la Tierra no tiene una línea Kármán. Es el avión en cuestión que tiene su propia línea Kármán, aquí es donde su velocidad de entrada en pérdida alcanza la velocidad orbital. Por lo tanto, la línea de Kármán es diferente para cada avión, pero la mayoría de las veces se encuentra a unos 10 km por debajo del supuesto valor de 100 km (por lo tanto, alrededor de 90 km (56 mi)). No es que ningún avión intente volar horizontalmente en la mesosfera superior o por encima solo por propulsión y sustentación aerodinámica.

Entonces, volviendo a tu pregunta ahora, ¿a qué distancia de la Tierra está el espacio, o mejor: a qué altitud/distancia termina la atmósfera?

• Como saben, la atmósfera de la Tierra se compone de un 78 % de nitrógeno, un 21 % de oxígeno y un 1 % de argón.
• Y sabemos que el espacio exterior (que no es un vacío perfecto) se compone de átomos de hidrógeno y helio.

Ahora, echa un vistazo al siguiente diagrama:

Alternativamente:

Composición atmosférica con altitud 1

Alternativamente:

Composición atmosférica con altitud 2

Como podemos deducir de los diagramas, el cambio en la composición atmosférica comienza alrededor de los 90 km (56 mi) de altitud, lo que se denomina turbopausa u homopausa, e idéntico a la mesopausia; y el cambio esencialmente termina alrededor de 880 km (550 mi) por encima del cual prevalecen el hidrógeno y el helio.

Por lo tanto, si es estricto, puede afirmar que el final definitivo de la atmósfera de la Tierra está a 550 millas, más allá de lo cual está el espacio exterior. Sin embargo, esto significaría que solo hubo diez vuelos espaciales tripulados en la historia: Gemini 11, Apollo 8 y Apollo 10-17. Si bien esto es un honor para Estados Unidos, ya que es la única nación que alguna vez habría logrado un vuelo espacial humano, los libros de texto y casi todos consideran a Yuri Gagarin como el primer humano en el espacio, y el misil alemán V2 como el primer objeto hecho por el hombre en el espacio.

Durante sus pruebas de Peenemünde, la altitud más alta alcanzada por el V2 fue de 189 km (117 mi). La nave espacial Vostok de Yuri Gagarin alcanzó un apogeo de 327 km (203 mi). El récord de altitud anterior para un humano fue de 51,5 km (32 millas) alcanzado por Joseph Walker en el X-15 unos días antes del vuelo de Gagarin. Entonces, si desea apegarse a la corriente principal, el límite entre la atmósfera y el espacio debe estar por encima de las 32 millas y no más de 117 millas. Como se concluye a partir de los diagramas, el cambio en la composición de la atmósfera comienza en la turbo-mesopausia, que tiene una altura de 84-92 km (52-57 mi), lo que limita aún más el "borde de la corriente principal".

Pero si no le importa la enseñanza convencional, puede considerar el límite atmósfera-espacio a cualquier altitud de 84 km (52 ​​mi) a 880 km (550 mi), o tal vez le gustaría definirlo por factores completamente diferentes. .