Vart börjar Rymden?

Våra förfäder funderade förmodligen över sitt närområde och vad som finns bortom de platser man vanligtvis besökte, och noterade säkerligen både att solen, månen och ett antal ljusa prickar rörde sig på himlen vartefter timmar och veckor gick.

Fram tills relativt nyligen kunde människor bara röra sig längs jordens yta, och den högsta plats man kunde ta sig till var de kullar eller berg man hade i sin närhet.

Kikare och teleskop är förhållandevis nya hjälpmedel, och i praktiken har våra observationer varit begränsade till de våglängder ögat kan se fram till 1950-talet.

Luftballonger, flygplan, raketer och satelliter är nya verktyg som låter oss lämna jordens yta för att betrakta vår omvärld. Fram till idag så har inga människor färdats längre från jorden än till månen, vilket innebär knappt 400000 km från jordens yta. Däremot har obemannade sonder skickats till de inre planeterna och även utåt i solsystemet. De människotillverkade sonder som befinner sig längst från jorden idag är Pioneer 10, Pioneer 11, Voyager 1 och Voyager 2. I april 2013 hade Pioneer 11 varit på väg i 40 år. I augusti/september 2017 har Voyager 1 och Voyager 2 varit på väg i 40 år

Vartefter mänsklighetens kunskaper ökar kan man ställa fler frågor, och dela upp den verklighet man känner till på fler och mer nyanserade sätt.

Vart börjar rymden? Ett möjligt svar är 'den finns överallt, och jorden och solsystemet ingår i rymden'. Andra svar skulle kunna vara någon av följande, beroende på vad man är intresserad av för fenomen och aspekter av rymden:

Ibland nämns Karmanlinjen som gränsen mellan jorden och rymden, och den är 100 km ovanför havsytan. Atmosfärens tryck vid den höjden är ca 30 millipascal, jämfört med trycket vid havsytan som är i storleksordningen 100 kilopascal.

USA benämner personer som färdas högre än 80 km (50 miles) ovanför havet för Astronauter.

Atmosfären

Som en jämförelse är jordens diameter ungefär 12700 km. Månens omloppsbana är elliptisk och dess radie är i genomsnitt 380000 km. Närmast jordens yta finns atmosfären, och den kan delas in i några olika områden:

Troposfären är den lägsta delen av atmosfären och sträcker sig i snitt upp till 11 km, och civila flygplan befinner sig till största delen i det här området (möjligen upp till ca 13 km).

Stratosfären är nästa del som sträcker sig upp till 50 km, och inkluderar ozonlagret.

Mesosfären är nästa del som sträcker sig upp till 85 km.

Termosfären är nästa del som sträcker sig upp till 600 km.

Den yttersta delen kallas exosfären, och den börjar vid ungefär 600 km höjd och sträcker sig ut till några tusen km.

Ovanstående områden har även en viss överlappning med de två begreppen Jonosfären och Magnetosfären.

Cislunar Space

Området mellan jordens atmosfär och månens omloppsbana kallas ibland 'Cislunar Space' och området bortom månen kallas 'Translunar Space'. Jag har inte sett några vedertagna svenska termer för dessa begrepp.
Månens omloppsbana har en excentricitet på 0.055, dess närmaste avstånd är knappt 360000 km och de största avstånd 405000 km. Som en jämförelse är månens genomsnittliga avstånd från jorden drygt 30 jorddiametrar, och ljus behöver drygt en sekund för att tillryggalägga det avståndet. Majoriteten av våra artificiella satelliter finns innanför månens omloppsbana.

Georymden

Närmast jorden finns ett område som brukar kallas georymden (geospace på engelska) som sträcker sig från jonosfären i övre atmosfären ut till magnetopausen (gränsen mellan jordens magnetosfär och solvinden). I anslutning till magnetopausen finns ett område som kallas bogchocken (Bow Shock på engelska) i gränsområdet mellan materialet i magnetosfären i dess färdriktning mot solvinden. Van Allens strålningsbälten ligger i det här området, och norrsken (och dess södra motsvarighet) äger rum här.

Det här området är inte sfäriskt, i jordens färdrikning mot solvinden är området ca 10 jordradier, medan dess 'svans' tros vara mellan 100 och 200 jordradier. Som en jämförelse är det genomsnittliga avståndet till månen 60 jordradier.

Georymden har en del laddade partiklar i sig, och dessa påverkas av jordens magnetfält. Majoriteten av allt människotillverkat rymdskräp finns i den här regionen.

NASA har ett projekt som kallas Solar Wind Laboratory. Bland annat finns mätdata från ett område precis framför bogchocken i jordens färdriktning som kallas 'foreshock' på engelska (jag har inte hittat något vedertaget begrepp på svenska) för att kunna få en uppfattning om fysiken i det området. Bland annat finns intressanta interaktioner mellan solvinden och jordens magnetfält där, och även kosmisk strålning.

Interplanetära rymden

Den interplanetära rymden är området kring solen som omger planeterna. I det här området förekommer det interplanetära mediet, som sträcker sig ut till Heliopausen där den galaktiska eller interstellära omgivningen tar överhand över solens magnetfält och partikelflöde.

Utöver planeter och månar kring dessa finns kometer, asteroidbältet mellan Mars och Jupiter, Kuiperbältet utanför Neptunus. Längre ut tänker man sig Hills moln och Oorts moln.

Den interplanetära rymden är nästan totalt vakuum, men innehåller ett visst mått av kosmisk strålning, joniserade partiklar, diverse subatomära partiklar, gas, plasma och dussintals typer av organiska molekyler.

Några av de övriga planeterna har också magnetosfärer som sträcker sig ut i den interplanetära rymden. Solen har också ett magnetfält, och solvinden arbetar sig utåt mot solsystemets gränser. Solens heliosfär är inte sfärisk utan sträcker sig betydligt längre 'bakom' solsystem än framför i dess färdriktning genom vår galax.

NASA har ett projekt som kallas IBEX (utläses Interstellar Boundary Explorer) som skickades upp i Oktober 2008 för att mäta interaktioner mellan solvinden och det interstellära mediet. Tillsammans med Voyager-sonderna får man kunskaper om solsystemets gränsområden.

Hur stort är vårat planetsystem?

Man kan tänka sig ett par möjliga gränsdragningar beronde på vad man är intresserad av:

Interstellära rymden

Den insterstellära rymden utgör områden inom galaxer som inte upptas av stjärnor eller deras planetsystem. Den genomsnittliga tätheten i dessa områden är en miljon partiklar per kubikmeter, och varierar från tiotusen till hundratusen partiklar per kubikmeter i glesa områden till 1013 (tiotusen miljarder / tio upphöjt till tretton) partiklar per kubikmeter i nebulosor. Majoriteten av materian i interstellära rymden utgörs av joniserat väte.

Stjärnor förekommer ibland i stjärnhopar med ett par hundra eller fler medlemmar, och ett antal sådana går att återfinna i Messierkatalogen och i NGC. De stjärnhopar som går att observera från jorden finns i våran egen galax.

Även nebulosor finns i galaxer mellan stjärnsystem. Nebulosor är ett par olika typer av objekt, exempelvis både tidiga och sena faser i stjärnors livscykel. Även nebulosor finns i exempelvis Messierkatalogen och NGC.

Intergalaktiska rymden

Området mellan galaxerna kallas intergalaktiska rymden. Även galaxer kan förekomma i 'sällskap' där vi tillsammans med ett antal av våra närmaste granngalaxer kallas för den lokala hopen.

Universums storskaliga struktur (det vill säga strukturen större än enstaka galaxer eller galaxhopar) försöker man få en uppfattning om genom att analysera den kosmiska bakgrundsstrålningen, som är mikrovågsstrålning och anses vara spår efter Big Bang.

Big Bang anses ha ägt rum för drygt 13 miljarder år sedan, och eftersom ljuset har en ändlig hastighet får vi en övre gräns för hur stort område som går att observera från jorden. Det observerbara universum ges av att ljus som hunnit nå oss på jorden kan ha varit på väg mot oss som mest sedan tidpunkten för big bang. Således kan vi inte se saker eller händelser som befinner sig lägre bort från oss än drygt 13 miljarder ljusår.

2016-04-12:034 moon