隨著次軌道旅行蓄勢待發，數十年的地球大氣邊界的爭議依然持續。

太空時代的嶄新階段即將到來。以往太空軌道中的強權爭霸已不復見，取而代之的是建立在新型低軌道載具之上的商業活動。美國的維珍銀河（VirginGalactic）和藍色起源（BlueOrigin）兩家公司，都即將開始帶觀光客前往低軌道；同時很多國家軍隊也積極嘗試高層大氣中的超音速飛行，民間公司更是打著“太空邊際”的大旗，推出平流層熱氣球行程專案。

於是，一個60年來懸而未決的界定難題如今顯得格外重要，也就是：外太空從哪裡開始？要飛得多高才能算是一位太空人？

當然，地球的大氣層沒有一刀兩斷的邊界。大氣密度隨著海拔高度指數衰減，即便到了海拔1000公里附近，仍然可以偵測到大多已被離子化的氣體分子。

由於星球與星球之間的星際空間也並非100%真空，有些人或許會說大氣層的邊界可以設在地球磁層的艏震波，也就是外層那些勉強被地球引力吸住的稀薄氣體分子，與太陽風相遇的地方。不過實際上，多數人會同意你不需要到達好幾萬公里高的磁層，就已經算是進入太空了。另一種比較極端的說法，則是高約19公里的阿姆斯特朗極限。到了這個高度，氣壓低到水在正常體溫下便會沸騰，因此人類即使有氧氣供應，也無法在這個高度以上存活。（這個極限的命名源自哈利.阿姆斯特朗，一位美國空軍少將，與太空人尼爾.阿姆斯特朗沒有關係）

卡門線

航天科學的先驅西奧多.馮.卡門（TheodorevonKármán）認為，合理的高度界線應該是在軌道動力學效應超越空氣動力學的位置，這個高度如今稱為卡門線（見圖一，k=0處為卡門線高度）。他的提議目前被廣泛接受為“外太空”一詞的定義。

圖1做為比較基準的卡門引數k

卡門引數k等於重力除以空氣動力的對數值。上圖顯示一顆普通衛星的卡門引數，如何隨著海拔高度急遽上升。k=0出現在海拔約80公里，也就是重力和空氣動力相等的卡門線。誤差線呈現的是實際大氣情況可能帶來的差異。

卡門原先的想法是在某個高度以上，就無法再用機翼構造產生升力。因為大氣過於稀薄，想要產生升力就必須讓航速超過人造衛星能夠維持在軌道高度內的最大速度。

不過基本概念相同計算也顯示人造衛星在同樣的高度時，空氣阻力的效應會遠大於重力。所以整體的結果取決於飛行器的質量／表面積比例，一顆輕飄飄的氣球容易被稀薄的氣流左右。相反的，一個緻密的物體可以毫無阻礙地穿越外氣層。

這些效應可以由人造衛星的彈道係數來描述，簡單來說就是其單位質量的阻力大小。對於大部分的航空器具而言，這個數值通常介於0.005到0.05m²/km。

不過大氣層的密度在海拔70到100公里處急速下降，以至於卡門線高度在不同阻力的情況下，其實相差不大。高海拔的大氣密度受太陽活動影響甚巨，不過其效應在海拔100公里以下不那麼明顯。

總而言之，利用卡門的原始條件進行計算，得到的卡門線位置永遠介於70到90公里之間，可以取80公里為一個代表值。由於阻力正比於大氣密度以及衛星速度的平方，只要一低於這個高度，高密度的大氣便會帶來顯著的減速度，讓衛星掉出軌道外。大氣的減速效應也同時帶來高熱，如果沒有妥善的隔熱措施，衛星很快就會融化並崩解。

實際、歷史、物理觀點

實際資料也支援用80公里線作為一個合理的分界線。60年來的衛星軌道資料顯示，在近地點高度80到90公里的橢圓軌道中，人造衛星能維持執行幾天到幾個禮拜。每次衛星到達近地點時，上層大氣的減速效果會讓下個週期的遠地點變得矮一些。一但近地點的高度低於海拔80公里，衛星便沒辦法撐過下個週期。

近地點介於高度於80到90公里的人造衛星，每隔幾個小時便會來到高度低於100公里的區域。如果將海拔100公里設為外太空的分界線，那麼這些衛星會三不五時地離開太空，並快速地進出某國領空。這個結果既麻煩又不切實際。如果軌道中的物體以每分鐘超過400公里的速度，每幾分鐘便穿過不同國界，那麼我們勢必得認定他們處於外太空。

80公里界線也反映了重要的歷史背景。自1961年來，50英里的門坎（相當接近80公里）便是空軍飛行員獲頒美國太空人徽章的標準，其中包括一些駕駛X-15次軌道太空飛機的飛行員。歷年來，飛行員總共進行了8次高於100公里的次軌道航行，另有14次高於80公里，最近期的兩次為太空船2號，以及聯盟MS-10任務中止的緊急返航。

此外，80公里的界線也對應到中間層頂的普遍高度。中氣間層頂是大氣層中位置最高的清楚界線，為我們的選擇提供了物理上的依據。我們生活的環境大多位於低於12公里的對流層。任何需要空氣力學來維持升力的飛行器具都被限制在平流層中飛行，而平流層的頂部大約高50公里。目前噴射機的飛行高度紀錄，僅僅停留在海拔38公里。

圖2地球大氣的分層結構

地表附近的對流層擁有最高的密度，最外面的則是稀薄的外氣層。這裡的氣體分子仍然為地球重力所束縛，不過密度已經低到分子間碰撞鮮少發生，分層界線的高度會隨著時間與緯度有所變動。

在平流層頂之上的便是中氣層，介於海拔50到80公里，這裡是飛機與衛星都無法涉足的禁區。能夠短暫造訪幾分鐘的只有探空火箭，返航載具，和暫時進入軌道的火箭推進器。許多學者曾提議將中氣層規範為中間地帶，既非領空也不算外太空。不過至今這點尚未達成共識。

有些國家，曾經多次在聯合國與其他國際場合，提議將100公里線作為外太空界線。

隨著邊界區域得交通逐漸擁擠增多，我深信我們最後仍會需要清楚的法條規範，以便劃分國家領空與國際太空的明確界線。在此同時，關於誰算是太空人，而誰又算是次軌道飛行員的問題，目前只能交給個人自行定奪。我個人傾向於使用80公里線作為太空的界線。你們呢？