Косми́ческое простра́нство, ко́смос ( — «упорядоченность», «порядок») — относительно пустые участки Вселенной, которые лежат вне границ атмосфер небесных тел. Космос не является абсолютно пустым пространством: в нём есть, хотя и с очень низкой плотностью, межзвёздное вещество (преимущественно ионы и атомы водорода), космические лучи и электромагнитное излучение, а также гипотетическая тёмная материя.
Этимология В своём изначальном понимании греческий термин «космос» (мироустройство) имел философскую основу, определяя гипотетический замкнутый вакуум вокруг Земли — центра Вселенной. Тем не менее в языках на латинской основе и её заимствованиях к одинаковой семантике применяют практический термин «пространство» (так как с научной точки зрения обволакивающий Землю вакуум почти бесконечен), поэтому в русском и близких ему языках в результате реформенной корректировки родился своеобразный плеоназм «космическое пространство»со смыслом «пространство за атмосферой Земли».
История
Слово «космос» использовал древнегреческий философ Пифагор, обозначая им существующий вокруг человека мир. Платон и Аристотель создали концепцию Подлунной сферы: это геоцентрическая система мира, расположенная ниже Луны. Она стоит из четырёх стихий и подвержена изменениям. В то время сфера эфира — от Луны до границ вселенной — неизменна, и в ней располагаются планеты и звёзды. Интересоваться же космосом в целом люди стали ещё 100 тысяч лет назад, как предполагают австралийские учёные.
Границы Чёткой границы не существует, атмосфера разрежается постепенно по мере удаления от земной поверхности, и до сих пор нет единого мнения, что считать фактором начала космоса. Если бы температура была постоянной, то давление бы изменялось по экспоненциальному закону от 100 кПа на уровне моря до нуля. Международная авиационная федерация в качестве рабочей границы между атмосферой и космосом установила высоту в 100 км (линия Кармана), потому что на этой высоте для создания подъёмной аэродинамической силы необходимо, чтобы летательный аппарат двигался с первой космической скоростью, из-за чего теряется смысл авиаполёта.
Астрономы из США и Канады измерили границу влияния атмосферных ветров и начала воздействия космических частиц. Она оказалась на высоте 118 километров, хотя само НАСА считает границей космоса 122 км. На такой высоте шаттлы переключались с обычного маневрирования с использованием только ракетных двигателей на аэродинамическое с «опорой» на атмосферу.
Межпланетная среда
Окружающая Солнце область космического пространства, на которую распространяется солнечный ветер, называется гелиосферой. В пределах гелиосферы находятся орбиты всех известных планет Солнечной системы. Свободное от крупных плотных тел пространство гелиосферы заполнено так называемой межпланетной средой, а за гелиопаузой начинается область межзвёздной среды.
Межпланетная среда сильно разрежена, но не является абсолютным вакуумом. Основную часть её вещества составляет плазма солнечного ветра (около 8 частиц на кубический сантиметр на уровне орбиты Земли), в небольших количествах присутствуют состоящие из нейтральных атомов и молекул газы. Её пронизывают космические лучи, магнитные поля и электромагнитные излучения солнечного и иного происхождения. К межпланетной среде относится также космическая пыль размером от до , но не более крупные тела Солнечной системы. В межпланетной среде путешествуют отправляемые с различными целями космические аппараты. По состоянию на 2023 год, только два аппарата серии «Вояджер» покинули гелиосферу в работоспособном состоянии и сообщили результаты непосредственных наблюдений межзвёздной среды.
Низкая плотность вещества межпланетной среды делает её гораздо более удобным местом для астрономических наблюдений, чем поверхность окружённой плотной атмосферой Земли, поэтому космические телескопы позволяют получать особо ценные для науки сведения.
Воздействие пребывания в открытом космосе на организм человека Как утверждают учёные НАСА, вопреки распространённым представлениям, при попадании в открытый космос без защитного скафандра человек не замёрзнет, не взорвётся и мгновенно не потеряет сознание, его кровь не закипит — вместо этого настанет смерть от недостатка кислорода. Опасность заключается в самом процессе декомпрессии — именно этот период времени наиболее опасен для организма, так как при взрывной декомпрессии пузырьки газа в крови начинают расширяться. Если присутствует хладагент (например, азот), то при таких условиях он замораживает кровь. В космических условиях недостаточно давления для поддержания жидкого состояния вещества (возможны лишь газообразное или твёрдое состояние, за исключением жидкого гелия), поэтому вначале со слизистых оболочек организма (язык, глаза, лёгкие) начнёт быстро испаряться вода. Некоторые другие проблемы — декомпрессионная болезнь, солнечные ожоги незащищённых участков кожи и поражение подкожных тканей — начнут сказываться уже через 10 секунд. В какой-то момент человек потеряет сознание из-за нехватки кислорода. Смерть может наступить примерно через 1-2 минуты, хотя точно это не известно. Тем не менее, если не задерживать дыхание в лёгких (попытка задержки приведёт к баротравме), то 30-60 секунд пребывания в открытом космосе не вызовут каких-либо необратимых повреждений человеческого организмаБездушное пространство: Смерть в открытом космосе , «Популярная механика», 29 ноября 2006 г.
В НАСА описывают случай, когда человек случайно оказался в пространстве, близком к вакууму (давление ниже 1 Па) из-за утечки воздуха из скафандра. Человек оставался в сознании приблизительно 14 секунд — примерно такое время требуется для того, чтобы обеднённая кислородом кровь попала из лёгких в мозг. Внутри скафандра не возник полный вакуум, и рекомпрессия испытательной камеры началась приблизительно через 15 секунд. Сознание вернулось к человеку, когда давление поднялось до эквивалентного высоте примерно 4,6 км. Позже попавший в вакуум человек рассказывал, что он чувствовал и слышал, как из него выходит воздух, и его последнее осознанное воспоминание состояло в том, что он чувствовал, как вода на его языке закипает.
Журнал «» 13 февраля 1995 года опубликовал письмо, в котором рассказывалось об инциденте, произошедшем 16 августа 1960 года во время подъёма стратостата с открытой гондолой на высоту 19,5 миль (около 31 км) для совершения рекордного прыжка с парашютом (Проект «Эксельсиор»). Правая рука пилота оказалась разгерметизирована, однако он решил продолжить подъём. Рука, как и можно было ожидать, испытывала крайне болезненные ощущения, и ею нельзя было пользоваться. Однако при возвращении пилота в более плотные слои атмосферы состояние руки вернулось в норму.
Космонавт Михаил Корниенко и астронавт Скотт Келли, отвечая на вопросы, сообщили, что нахождение в открытом космосе без скафандра может привести к выходу азота из состава крови, заставив её, по сути, кипеть.
Границы на пути в космос и пределы дальнего космического пространства
Атмосфера и ближний космос
Уровень моря — атмосферное давление 101,325 кПа (1 атм.; 760 мм рт. ст), плотность среды 2,55 молекул в . Яркость дневного ясного неба 1500—5000 кд/м² при высоте Солнца 30—60°Смеркалов В. А. Спектральная яркость рассеянного излучения земной атмосферы (метод, расчёты, таблицы) // Труды Краснознамённой ордена Ленина Военно-воздушной академии им. проф. Жуковского Н. Е. Вып. 986, 1962. — С. 49. 0,5 км — до этой высоты проживает 80 % человеческого населения мира. 2 км — до этой высоты проживает 99 % населения мира. 2—3 км — начало проявления недомоганий (горная болезнь) у неакклиматизированных людей. 4,7 км — МФА требует дополнительного снабжения кислородом для пилотов и пассажиров. 5,0 км — 50 % от атмосферного давления на уровне моря (см. Стандартная атмосфера). 5,1 км — самый высокорасположенный постоянный населённый пункт город Ла-Ринконада (Перу). 5,5 км — пройдена половина массы атмосферы (гора Эльбрус). Яркость неба в зените 646—1230 кд/м²Смеркалов В. А. Спектральная яркость рассеянного излучения земной атмосферы (метод, расчёты, таблицы) // Труды Краснознамённой ордена Ленина Военно-воздушной академии им. проф. Жуковского Н. Е. Вып. 986, 1962. — С. 49, 53. 6 км — граница обитания человека (временные посёлки шерпов в Гималаях), граница жизни в горах. до 6,5 км — снеговая линия в Тибете и Андах. Во всех прочих местах она располагается ниже, в Антарктиде — до 0 м над уровнем моря. 6,6 км — самая высоко расположенная каменная постройка (гора Льюльяильяко, Южная Америка). 7 км — граница приспособляемости человека к длительному пребыванию в горах. 7,99 км — граница однородной атмосферы при 0 °C и одинаковой плотности от уровня моря. Яркость неба снижается пропорционально уменьшению высоты однородной атмосферы на данном уровнеСмеркалов В. А. Спектральная яркость рассеянного излучения земной атмосферы (метод, расчёты, таблицы) // Труды Краснознамённой ордена Ленина Военно-воздушной академии им. проф. Жуковского Н. Е. Вып. 986, 1962. — С. 23. 8,2 км — граница смерти без кислородной маски: даже здоровый и тренированный человек может в любой момент потерять сознание и погибнуть. Яркость неба в зените 440—893 кд/м²Смеркалов В. А. Спектральная яркость рассеянного излучения земной атмосферы (метод, расчёты, таблицы) // Труды Краснознамённой ордена Ленина Военно-воздушной академии им. проф. Жуковского Н. Е. Вып. 986, 1962. — С. 53. 8,848 км — высочайшая точка Земли гора Эверест — предел доступности пешком в космос. 9 км — предел приспособляемости к кратковременному дыханию атмосферным воздухом. 10—12 км — граница между тропосферой и стратосферой (тропопауза) в средних широтах. Также это граница подъёма обычных облаков, дальше простирается разрежённый и сухой воздух. 12 км — дыхание воздухом эквивалентно пребыванию в космосе (одинаковое время потери сознания ~10—20 с); предел кратковременного дыхания чистым кислородом без дополнительного давления. Яркость неба в зените 280—880 кд/м². Потолок дозвуковых пассажирских авиалайнеров. 15—16 км — дыхание чистым кислородом эквивалентно пребыванию в космосе.Над головой осталось 10 % массы атмосферы. Небо становится тёмно-фиолетовым (10—15 км). 16 км — при нахождении в высотном костюме в кабине нужно дополнительное давление. 18,9—19,35 — линия Армстронга — начало космоса для организма человека: закипание воды при температуре человеческого тела. Внутренние жидкости ещё не кипят, так как тело генерирует достаточно внутреннего давления, но могут начать кипеть слюна и слёзы с образованием пены, набухать глаза. 19 км — яркость тёмно-фиолетового неба в зените 5 % от яркости чистого синего неба на уровне моря (74,3—75 свечейТруды всесоюзной конференции по изучению стратосферы. Л.-М., 1935. — С. 174, 255. против 1490 кд/м²). 20 км — зона от 20 до 100 км по ряду параметров считается «ближним космосом». На этих высотах вид из иллюминатора почти как в околоземном космосе, но спутники здесь не летают, небо тёмно-фиолетовое и чёрно-лиловое, хотя и выглядит чёрным по контрасту с яркими Солнцем и поверхностью.Потолок тепловых аэростатов-монгольфьеров (19 811 м). 20—30 км — начало верхней атмосферы. 20—22 км — верхняя граница биосферы: предел подъёма ветрами живых спор и бактерий. 20—25 км — озоновый слой в средних широтах. Яркость неба днём в 20—40 раз меньше яркости на уровне моряH.A. Miley, E.H. Cullington, J.F. Bedinger Day‐sky brightness measured by rocketborne photoelectric photometers // Eos, Transactions American Geophysical Union, 1953, Vol. 34, 680—694, как в центре полосы полного солнечного затмения и как в сумерки, когда Солнце ниже горизонта на 2—3 градуса и могут быть видны планеты. 25 км — интенсивность первичной космической радиации начинает преобладать над вторичной (рождённой в атмосфере). 25—26 км — максимальная высота реального применения существующих реактивных самолётов.