大氣層的邊界在哪裡？

掩映在地球大氣層後方的月球。國際空間站宇航員拍攝。NASA

大氣層是有邊界的嗎？可以說有，也可以說沒有。

說沒有，是因為大氣層密度的變化是漸進的，大氣層的勢力範圍也非常大，我們很難劃出一條明確的界線，說跨過這條線大氣層就消失了。

地球大氣層的密度在距地面大約30公里開始明顯下降，直至距地面160萬公里處，都是其勢力範圍。所以有人說，月球是在地球的大氣層中執行——因為月球和地球的平均距離只有大約38萬公里。

但是從另一個角度來看，大氣層又是有邊界的。這條邊界是以大氣層的物理特性和飛行器需要藉助的技術特點為基礎設定的。在這條邊界以下，飛行器可以藉助空氣動力學原理飛行；而在這條邊界以上，飛行器必須藉助火箭推進器前行。

這條邊界大約位於距離地面80公里至100公里處，被稱為“卡門線（Kármán line）”。

“卡門線”因航空工業先驅——西奧多·馮·卡門（Theodore von Kármán）而得名。馮·卡門出生在匈牙利，是工程師兼物理學家。一戰時期，他曾設計過直升機。1930年移民美國後，馮·卡門成為了首屈一指的火箭和超音速飛行專家。1944年，在馮·卡門的參與下，著名的噴氣推進實驗室（JPL）成立。

西奧多·馮·卡門（Theodore von Kármán）。Wikimedia

馮·卡門認為，大氣層和太空的邊界應當由飛行器是否只能使用火箭推進技術來界定，而海拔100公里是一個理想的高度。但馮·卡門並沒有正式發表這一觀點。“卡門線”更像是一個約定俗成的說法。

首次對“卡門線”進行論述的是安德魯·加拉赫·哈利（Andrew Gallagher Haley）。上世紀60年代，哈利認為“卡門線”的實際高度應該是海拔84公里。這一高度的大氣在氣象學上被視為是中間層的頂部（mesopause），在隕石進入大氣後發生燃燒（流星）的高度之上。

所以在“卡門線”以下，是流星的家園，是人類依靠空氣升力所能完成飛行的極限高度；而在“卡門線”以上，是極光的領地，是各種低軌道飛行器，以及空間站所在的地方。

馮·卡門認為“卡門線”是物理學意義上的大氣層邊界。但“卡門線”實際上還是一條管轄權的邊界。在這個高度以下，天空可以歸屬於不同的政治實體，有領空的屬性；而在此之上，是全人類所共有的宇宙空間。