地球在哪里结束，宇宙在哪里开始？卡门线只是其中一个答案。

当航天器从地球表面发射升空时，它最终会离开地球的领空并进入外层空间。这个边界究竟在哪里，目前仍存在争议。

许多专家将所谓的卡门线作为太空的边缘，该线将边界设定为常规飞机无法飞行的高度。这条线通常位于地球表面以上约 62 英里处。

这个数字有许多实际用途，但其科学准确性受到质疑。给太空边缘指定一个精确的值绝非易事。

“在科学上，我们划定的边界在自然界中并不存在，”哈佛和史密森尼天体物理中心的天体物理学家乔纳森·麦克道尔 (Jonathan McDowell) 说道。“边界的存在意味着一些量在短距离内变化非常快……在大气层的边缘确实如此。但你选择称其为太空和地球——这是人类的决定，不是物理学强加给我们的。”

决定地球的尽头和太空的起点的意义远不止旅行者能否获得宇航员徽章。空中交通通常由国家层面进行监管，各国控制其领土上的空域。例如，飞行过低可能会无意中引发国际冲突。

但麦克道尔说：“太空本质上是全球性的。”不同的国际条约适用于太空。随着越来越多的国家发射卫星，以及私人航天公司建立亚轨道太空旅游业，界定地球空域和外层空间之间的区别变得越来越重要。

卡门线背后的物理学

卡门线基于物理学，它描述了地球大气在不同高度的特性如何影响飞行器飞行的能力。飞机在空中飞行主要是靠机翼产生的升力来抵抗地球大气的厚度。但随着地球大气高度的上升，大气层变薄了。在某个高度，空气对于传统飞机来说太稀薄了，任何高于这个高度的飞行器都需要火箭等推进系统才能保持在空中。这种区别就是卡门线。

这条航线以西奥多·冯·卡门的名字命名，他是一位工程师和物理学家，1881 年出生于匈牙利。他在二战期间成为著名的火箭专家，并共同创立了美国喷气推进实验室。他被誉为第一个计算出飞行器需要使用推进系统飞行的高度的人。

冯·卡门最初计算出的边界大约在海平面以上 50 英里。但如今，卡门线通常被定义为大约 62 英里，即 100 公里的高度。事实上，负责跟踪航空航天标准和记录的机构国际航空联合会也使用这个数字来定义太空的起点。

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麦克道尔说，100 公里这个整数背后的想法是，由于大气层的变化，边界无法被精确定义。

但麦克道尔并不那么确定。因此，他在 2018 年发表在《宇航学报》上的一篇论文中重新审视了卡门线的历史和计算。他发现，冯·卡门最初的计算比之前认为的更准确，而且随着大气模型数十年的进步，这种变化可能只在最初 52 英里计算值的几英里范围内。

卡门线是宇宙唯一可能的边缘吗？

麦克道尔说，一些科学家提出了其他特征来定义地球和太空之间的边界，比如我们星球轨道上卫星重返大气层时解体的区域。“事实证明，这个区域在 80 到 90 公里之间，”他说，以英里为单位，就是 50 多英里。

包括联邦航空管理局在内的许多美国机构通常也以 50 英里为界限。联邦航空管理局和空军实际上为飞行高度超过 50 英里的乘客授予宇航员徽章。（然而，并非所有乘坐商业航班的乘客都能获得徽章，因为联邦航空管理局在 2021 年增加了有关旅行者对商业太空任务贡献的标准。）

但 NASA 任务控制中心采取了不同的方法。NASA 并不关注气动升力，而是将从外太空重返地球空域的点定义为大气阻力变得明显的地方，大约 76 英里。

麦克道尔表示，有些人可能会考虑太空边缘的其他界限。其中一个是阿姆斯特朗极限，以美国早期航天医学医生哈里·G·阿姆斯特朗的名字命名，即在约 11 至 12 英里高空，如果没有宇航服保护人体免受低气压影响，人体血液就会沸腾的高度。

麦克道尔说：“你可以玩各种各样的游戏来决定标准应该是什么。”

麦克道尔说，另一个更像是一个笑话：里普利线，在这条线外，没有人能听到你在太空中尖叫的声音。他说，对这条边界高度的“粗略”计算结果只有几百英里，“但这很可能是完全错误的。”

其他星球的太空边缘在哪里？

麦克道尔说，行星在哪里结束、太空在哪里开始，这个问题可以推广到其他星球。他认为，火星这样的星球上可能存在某种卡门线，因为它也有大气层（尽管比地球的大气层稀薄）。但例如月球就没有大气层。那么这是否意味着它完全在太空中？或者是否存在另一种边界，也许是引力边界，应该考虑？

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“将来，当我们有了月球城，当你从月球城起飞进入绕月轨道时，什么时候会从当地空中交通管制移交给深空交通管制？”他说。或者，“你什么时候需要考虑当地航班或当地运动员在月球引力下跳得很高与太空交通之间的区别？”

麦克道尔说，虽然有实际和后勤方面的原因来为目前载人航天的目标地点划定这样的边界，但还有另一个原因需要做出明确的定义。

“定义帮助我们理解如何思考我们研究的对象，”他说。“它们帮助我们以不同的方式提出问题。这些概念不断发展。随着我们对某一类事物的了解越来越多，我们就会提出新的问题。”