Ở độ cao nào Trái đất kết thúc và khởi đầu Không gian?

Gần đây tôi có xem một video về hàng chục chiếc phản lực đang tham gia một cuộc chiến trên không. Những chiếc máy bay này tiếp tục tăng độ cao trên bầu trời xanh – trắng khi nó bắn tên lửa vào đối thủ, rồi đột nhiên bầu trời trở nên tối đen như mực, nghĩa là nó đã nhập "không gian"!

Khi xem đến đoạn chuyển giao này thì sau kinh ngạc, điều tôi băn khoăn là liệu chiếc máy bay có thể đạt tới độ cao ra ngoài không gian nếu nó tiếp tục bay cao nữa? Và khởi đầu của "Không gian" còn cách đó bao xa?

Theo Science ABC, câu trả lời phụ thuộc hoàn toàn vào cái bạn gọi là "không gian", và nếu bạn có một chiếc máy bay đặc biệt có thể đạt tới độ cao như vậy, bạn có thể thực sự vươn tới không gian!

Tuy nhiên, trước hết chúng ta hãy giải quyết câu hỏi cơ bản đã.

"Không gian" là gì?

Dường như đó là một câu hỏi ngớ ngẩn đúng không? Không gian là nơi phần còn lại của hệ Mặt trời và dải rộng của Vũ trụ. Đó là nơi mà các phi hành gia đến và đó là những gì bạn thấy về đêm khi bạn nhìn lên bầu trời.

Không có định nghĩa nào nói trên là sai nhưng nó không đầy đủ để giúp xác định ranh giới giữa hành tinh của chúng ta và môi trường chân không của không gian.

Từ góc độ của Trái đất, không gian là nơi bầu không khí trở nên mỏng - thậm chí đến mức không tồn tại. Đây rõ ràng là một định nghĩa rất đơn giản và chủ quan về "không gian", nhưng đối với các phạm vi của bài viết này, nó sẽ đủ để hiểu được sự khác biệt giữa Trái đất và bản thân không gian.

Khu vực đen trong ảnh trên là "không gian". (Ảnh: SkyLine/ Fotolia.com).

Không gian cao xa thế nào?

Nhiều người sẽ có thể trả lời câu hỏi này rằng "Không gian bắt đầu nơi khí quyển kết thúc". Mặc dù trả lời này không phải là sai nhưng nó không thực sự trả lời đúng câu hỏi vì nó sẽ dẫn đến một câu hỏi tất yếu tiếp theo (giả sử như một đứa trẻ thực sự tò mò đang túm tay áo bạn vặn vẹo): Khí quyển kết thúc ở đâu?

Lại nữa, đây là một câu hỏi không dễ trả lời. Bạn thấy đấy, bầu khí quyển bao phủ toàn bộ hành tinh của chúng ta không phải là một thực thể đơn lẻ; thay vào đó, nó là một tập hợp của một số khí và các hạt bụi. Lớp khí này tiếp tục mỏng dần khi bạn lên cao hơn (trên trời). Đây là lý do tại sao hầu hết các máy bay thương mại không thể bay vượt quá độ cao 28.000-35.000 feet (khoảng 8,5 -10,5km) so với mặt đất.

Dưới đây là hình ảnh minh hoạ để bạn dễ hình dung hơn:

Bầu khí quyển như thế này đây.

Trông bầu khí quyển như thế này đây. Giờ bạn có thể chỉ chính xác độ cao nào mà bầu khí quyển kết thúc không? Có lẽ là không, bởi bạn có thể thấy bầu khí quyển là một bộ sưu tập của các lớp khí mỏng dần chứ không phải là một thực thể xác định rõ ràng, do đó nó không có ranh giới chính xác.

Chúng ta phải bay cao bao xa để chính thức ở trong "không gian"?

Đường Karman Line nằm ở gần cuối của tầng nhiệt.

Mặc dù không có ranh giới xác định nơi nào không gian bắt đầu, nhưng nó có một giới hạn và nếu vượt qua nó, bạn có lẽ đã chính thức lọt vào trong không gian. Ranh giới này được gọi là "đường Karman" (Karman line), cũng thường được ví là "lề của không gian".

Karman Line là một ranh giới tưởng tượng nằm cách Trái đất 100km và được công nhận rộng rãi là ranh giới giữa bầu khí quyển của Trái đất và không gian bên ngoài. Đường ranh giới này mang tên của nhà vật lý Hungary Theodore von Karman, người đầu tiên xác định ở khoảng độ cao này, bầu khí quyển trở nên quá mỏng để hỗ trợ các chuyến bay hàng không. Nói một cách đơn giản, có nghĩa ở độ cao này một máy bay không thể hoạt động sử dụng công nghệ máy bay thông thường để tạo ra lực nâng khí động học (mà thay vào đó đòi hỏi sẽ phải sử dụng tên lửa). Định nghĩa này được Liên đoàn hàng không quốc tế (FAI) chấp nhận. Đây là cơ quan quốc tế định ra các tiêu chuẩn hàng không và vũ trụ.

Lưu ý rằng bầu khí quyển vẫn tồn tại bên ngoài Karman line; trên thực tế những hạt nhỏ của tầng ngoài (lớp ngoài cùng nhất của khí quyển) có thể tìm thấy ở độ cao hơn 10.000 km trên bề mặt Trái đất! Trong bối cảnh đó, Trạm Không gian quốc tế (ISS), có quỹ đạo chỉ 330-435km trên Trái đất, thậm chí không tương xứng với tên gọi của nó.

Do vậy, không phải là khí quyển kết thúc ở đường Karman, mà đơn giản là ở độ cao đó, nó trở nên quá không có nghĩa gì để hỗ trợ các chuyến bay dựa vào "chất lượng không khí". Một thực tế thú vị là: Bạn không phải bay vượt qua đường Karman để chính thức được xem là một "phi hành gia"; theo định nghĩa của Không lực Hoa Kỳ, để là một "phi hành gia", tất cả những gì bạn cần làm là phải bay cao hơn 80km trên mực nước biển trung bình!